西準噶爾走滑斷裂系元素分布特征及其成礦意義*

陳宣華 聶蘭仕 丁偉翠 王學求 王志宏 葉寶瑩

CHEN XuanHua1，NIE LanShi2，DING WeiCui1，WANG XueQiu2，WANG ZhiHong1 and YE BaoYing3

1. 中國地質(zhì)科學院，北京 100037

2. 中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所，廊坊 065000

3. 中國地質(zhì)大學，北京 100083

1. Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China

2. Institute of Geophysical and Geochemical Exploration，Chinese Academy of Geological Sciences，Langfang 065000，China

3. China University of Geosciences，Beijing 100083，China

2014-05-02 收稿，2014-07-05 改回.

中亞成礦域因其巨量的礦產(chǎn)資源而聞名于世，成礦作用極其復雜多樣(朱永峰等，2007;肖文交等，2008;Seltmann et al.，2014;Mao et al.，2014)。新疆北部的西準噶爾成礦帶是中亞成礦域核心區(qū)巴爾喀什成礦帶的東延部分(圖1)，目前已發(fā)現(xiàn)大型-超大型包古圖銅礦床(斑巖型)、哈圖金礦床(造山帶型)、楊莊鈹?shù)V床和大型薩爾托海鉻鐵礦床、蘇云河鉬礦床(石英脈-云英巖型)等，以及吐克吐克、宏遠和紅山銅-鉬礦點等，是重要的成礦遠景區(qū)(陳宣華等，2011;李永軍等，2012;Shen et al.，2013;朱永峰等，2014)。西準噶爾成礦帶夾持在天山斷裂系統(tǒng)與額爾齊斯斷裂之間，發(fā)育NE向“多米諾”式走滑斷裂構造體系;斷裂構造體系是控制西準噶爾成礦帶金屬礦床分布的重要因素(陳宣華等，2011)。

西準噶爾地區(qū)(簡稱“西準”)晚古生代構造-巖漿-成礦作用的研究是地學研究的熱點之一，前人已經(jīng)做了大量的工作，取得了不同的認識。主要的研究集中在以下幾個方面:蛇綠巖帶的時代與性質(zhì)問題(何國琦等，2007;雷敏等，2008;韓寶福等，2010;Xiao et al.，2008;董連慧等，2010;Zhao and He，2013;Choulet et al.，2012;Yang et al.，2012a，b;Chen et al.，2013);侵入巖漿活動的時代、性質(zhì)和大地構造環(huán)境問題(韓寶福等，2006;張連昌等，2006;徐新等，2006，2010;蘇玉平等，2006;申萍等，2009，2010;唐功建等，2009;Liu et al.，2009;Geng et al.，2009，2011;Tang et al.，2010;陳家富等，2010;陳石和郭召杰，2010;申萍和沈遠超，2010;張繼恩等，2010;賀敬博和陳斌，2011;魏少妮等，2011;李永軍等，2012;馮乾文等，2012;Shen et al.，2012;Tao et al.，2013;Zhu et al.，2013;Li et al.，2014);地塊旋轉(zhuǎn)、斷裂活動的時代和性質(zhì)問題(張琴華等，1989;李錦軼等，2006;Zhang et al.，2011;Yakubchuk，2004，2008;Pirajno et al.，2011;陳宣華等，2010a，2011;Choulet et al.，2012，2013);成礦時代與礦床成因問題(張連昌等，2006;宋會俠等，2007;申萍等，2008，2009，2010;申萍和沈遠超，2010;Shen et al.，2009，2010a，b，2012，2013，2014;董連慧等，2009;陳宣華等，2010a，2012;尹繼元等，2011，2012;李永軍等，2012;邱添和朱永峰，2012;Cao et al.，2014;Chen et al.，2014;朱永峰等，2014);構造抬升與剝露問題(李麗等，2008;李瑋等，2010;Li et al.，2014)，等等。有觀點認為，西準可能存在泥盆紀地幔柱(Yang et al.，2012a)。

圖1 巴爾喀什-準噶爾成礦帶斷裂構造體系示意圖(據(jù)Chen et al.，2014 簡化)BMB-巴爾喀什成礦帶;WJMB-西準噶爾成礦帶;EJMB-東準噶爾成礦帶. 主要斷裂及其編號(圓圈中數(shù)字):①科翁臘德-博爾雷斷裂;②巴爾喀什中央斷裂;③南阿克斗卡斷裂;④成吉斯-準噶爾斷裂;⑤天山走滑斷裂系統(tǒng). 大型超大型礦床及其編號:1-科翁臘德銅礦;2-薩亞克銅礦(田);3-阿克斗卡銅礦;4-科克賽銅礦;5-包古圖銅礦;6-哈圖金礦;7-博爾雷銅礦;8-東科翁臘德鎢鉬礦;9-扎涅特鉬礦;10-阿克沙套鎢鉬礦Fig.1 Sketched map of the fault tectonic system of the Balkhash-Junggar metallogenic belt and its adjacent areas in the Central Asian metallogenic domain (after Chen et al.，2014)

構造-巖漿作用不僅控制了巖石的形成和變形過程，還影響了地球化學元素的分布、分異和成礦作用等(呂古賢等，2011)。構造地球化學異常是進行隱伏礦定位預測的重要依據(jù)，異常梯度可以預示隱伏礦體的大致產(chǎn)狀(韓潤生等，2003;Han et al.，2009)。本文試圖從構造地球化學的視角，通過區(qū)域走滑斷裂構造樣式的進一步厘定，結(jié)合1∶20 萬區(qū)域化探掃面資料，進一步闡明西準晚古生代左行走滑斷裂作用、巖漿作用與地球化學元素-塊體分布的關系，從而為區(qū)域找礦實踐建立簡單而實用的構造地球化學模型。

1 中亞成礦域西部晚古生代成礦構造系統(tǒng)

中亞成礦域西起俄羅斯境內(nèi)的烏拉爾山脈，向東經(jīng)哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、吉爾吉斯斯坦以及我國的新疆、甘肅北部、內(nèi)蒙和蒙古國，至俄羅斯遠東和我國東北地區(qū)，是在中亞造山帶古生代地殼增生與構造演化過程中形成的巨型成礦系統(tǒng)(Windley et al.，2007;肖文交等，2008;Xiao et al.，2008，2009，2010;陳宣華等，2011，2012;Seltmann et al.，2014;Mao et al.，2014)。中亞成礦域以斑巖型銅鉬礦床而著名，如蒙古國查干蘇布爾加和歐玉陶勒蓋等銅礦床。東準噶爾及其以西的中亞成礦域西部地區(qū)，產(chǎn)出有著名的科翁臘德、阿克斗卡、科克賽、博爾雷、包古圖、土屋-延東等超大型/大型斑巖型銅礦床，薩亞克大型矽卡巖型銅礦床，東科翁臘德、阿克沙套、扎涅特等云英巖-石英脈型鎢-鉬礦床和楊莊鈹?shù)V床，以及造山帶型哈圖金礦床等(圖1)，構成晚古生代銅鉬、鎢鉬和金等多階段多類型成礦作用大爆發(fā)的演化系列(申萍等，2008，2009，2010;申萍和沈遠超，2010;Shen et al.，2012，2013，2014;陳宣華等，2010a，2011，2012;Chen et al.，2014)。

中亞成礦域西部被認為是以烏拉爾-天山斷裂系統(tǒng)(UTSFS)左行走滑斷裂為邊界、由于陸條擠壓彎曲而形成的多核成礦構造系統(tǒng)(陳宣華等，2010a，2011)。石炭紀以來，在古亞洲洋閉合過程中，中亞成礦域西部地區(qū)發(fā)育了一系列與天山斷裂系統(tǒng)平行的、E-W 走向的左行走滑斷裂系統(tǒng)，如東天山北緣(馬華東等，2008)、額爾齊斯斷裂(Laurent-Charvet et al.，2002)，以及巴爾喀什-薩亞克-阿克斗卡地區(qū)一系列殘留的晚古生代左行走滑斷裂、西準噶爾左行走滑斷裂系和東準噶爾卡拉麥里斷裂等(陳宣華等，2011;Chen et al.，2014)，形成了地殼物質(zhì)以天山斷裂系統(tǒng)為南界向西逃逸的過程。在晚石炭世-二疊紀，由于與天山走滑斷裂系相關的陸內(nèi)斷彎褶皺(或山彎)作用而形成了巴爾喀什馬蹄形構造的雛形(Van der Voo et al.，2006;Xiao et al.，2010;陳宣華等，2010a)。這時，西準噶爾的左行走滑斷裂(如達拉布特斷裂)與東準噶爾的卡拉麥里斷裂等一起，構成了馬蹄形雛形北東寬緩翼的尾部。成礦年代學研究表明，巴爾喀什-西準噶爾成礦帶主要的矽卡巖型與斑巖型銅礦床、石英脈-云英巖型鎢鉬礦床均形成于這個時期(宋會俠等，2007;申萍等，2008，2009，2010;申萍和沈遠超，2010;Shen et al.，2012，2013;陳宣華等，2010a，2012;李永軍等，2012;Cao et al.，2014;Chen et al.，2014)，說明了晚古生代成礦大爆發(fā)與左行走滑斷裂系活動的密切關系。

晚二疊世以來，特別是在晚侏羅世-白堊紀，由于北極美亞(Amerasian)盆地開始打開、西伯利亞克拉通向南擠出，形成了以蒙古弧為中心、由NE 向和NW 向走滑斷裂構成的中生代共軛斷裂系統(tǒng):西側(cè)主要為中亞造山帶西部的NW 向右行走滑斷裂系，其總的滑移量超過～500km;東側(cè)主要為蒙古、貝加爾和俄羅斯遠東地區(qū)的NE 向左行走滑斷裂系，也具有相同量級的滑移量(Yakubchuk，2004)。期間，成吉思-準噶爾斷裂發(fā)生了大約100km 的右行走滑位移(Yakubchuk，2004)，加之準噶爾地塊相對塔里木和西伯利亞的逆時針旋轉(zhuǎn)(Choulet et al.，2013)，破壞了與左行走滑斷裂密切相關的晚古生代成礦構造系統(tǒng)的完整性，使得巴爾喀什成礦帶與西準噶爾成礦帶錯開(陳宣華等，2010a;Zhao and He，2013)，西準噶爾左行走滑斷裂系發(fā)生逆時針旋轉(zhuǎn)而成為NE向斷裂系。

2 西準噶爾走滑斷裂系特征與構造演化

2.1 區(qū)域地層

西準噶爾成礦帶為(濱)巴爾喀什泥盆紀-石炭紀殘余洋盆東延部分的北支，分布有早古生代以來的沉積地層，包括奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系、第四系等地層(圖2、圖3)。古生界主要分為兩個構造層:1)早古生代變質(zhì)地體，主要由蛇綠混雜堆積和復理石建造組成，經(jīng)受了強烈的韌性剪切變形和變質(zhì)作用;2)晚古生代巨厚的火山-碎屑沉積建造(Zhu et al.，2013)。石炭系是西準噶爾地區(qū)出露最廣泛的地層，分為下、上二個統(tǒng)，是一套巨厚的半深海-大陸坡相火山-碎屑沉積建造。下石炭統(tǒng)(C1)主要由凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)巖、厚層塊狀凝灰質(zhì)含礫雜砂巖等組成，為一套巨厚的深海-半深海-大陸坡相火山-碎屑沉積建造，自下而上分為希貝庫拉斯組(C1xb)、包古圖組(C1b)和太勒古拉組(C1t)(圖3)。

2.2 花崗巖類侵入體與蛇綠巖

圖2 西準噶爾成礦帶斷裂構造體系、金屬礦產(chǎn)分布與地殼結(jié)構(a)地質(zhì)構造簡圖(據(jù)陳宣華等，2011 修改);(b)地質(zhì)構造剖面簡圖，其中殼幔速度結(jié)構據(jù)薛新克等(2006)和許建東等(2008). 斷裂及其編號(圓圈中數(shù)字):1-成吉斯-準噶爾斷裂(也稱為艾比湖斷裂);2-達拉布特斷裂;3-瑪依勒斷裂;4-巴爾魯克斷裂;5-安齊斷裂;6-塔爾根斷裂(環(huán)狀構造);7-瑪雅圖斷裂;8-扎婁勒山-拉巴斷裂;9-一家人斷裂;10-哈圖斷裂;11-別魯阿尕西斷裂;12-孟布拉克斷裂;13-楊莊斷裂. KWT為隱伏的克拉瑪依低角度大逆掩斷裂帶(即克烏斷裂帶);MHT 為隱伏的瑪湖斷裂. 花崗巖類巖體:KM-庫魯木蘇巖體;SL-賽力克巖體;AT-阿克鐵熱克巖體;TC-鐵廠溝巖體;HT-哈圖巖體;AK-阿克巴斯套巖體;ME-廟爾溝巖體;JT-接特布調(diào)巖體;AL-阿拉山口巖體;LD-拉巴河東巖體;DL-都倫河東巖體;LK-拉巴河口巖體;BE-布爾克斯臺巖體;TE-塔爾根巖體;YM-雅瑪圖西南巖體;KD-康德薩依巖體;TK-塔克爾干巖體;TX-塔克爾干西北巖體;BL-別魯阿嘎希巖體;YY-玉依巖體;GZ-鴿子洞巖體;HS-紅山巖體;KL-克拉瑪依巖體;K956，956 巖體;BI、BII、BIII、BIV、BV 分別為包古圖I 號、II 號、III 號、IV 號和V 號巖體;KI、KII 分別為克拉瑪依I 號和II 號巖體. 圖3-圖8 的斷裂及其編號(圓圈中數(shù)字)、花崗巖類巖體代號同此圖Fig.2 Sketched map of the fault tectonic system of the West Junggar metallogenic belt and its adjacent areas，showing distribution of mineral deposits

圖3 西準噶爾達拉布特斷裂及其兩側(cè)構造體系遙感解譯Cz-新生界;Mz-中生界;Pz-古生界;P-二疊系;C-石炭系;C1xb-下石炭統(tǒng)希貝庫拉斯組;C1b-下石炭統(tǒng)包古圖組;C1t-下石炭統(tǒng)太勒古拉組;D-泥盆系;O-奧陶系. 圖中巖體逆時針旋轉(zhuǎn)角度的估算據(jù)陳宣華等(2011)Fig.3 Fault tectonic sytem around the Darabut Fault in the West Junggar metallogenic belt，interpreted from remote sensing image

西準廣泛發(fā)育晚古生代晚期兩類中酸性侵入巖。一類為小的中酸性斑巖體，年齡集中在332 ～310Ma(唐功建等，2009;Liu et al.，2009;申萍和沈遠超，2010;申萍等，2010;魏少妮等，2011;Shen et al.，2012)，具有與俯沖-碰撞有關的埃達克巖特征，與銅金礦化關系密切，賦存有包古圖斑巖銅礦等。另一類為酸性的以堿長花崗巖(A 型)為主體的花崗巖類巖基，包括廟爾溝、阿克巴斯套、克拉瑪依、紅山和塔爾根等巖體，以堿長花崗巖為主，年齡處在327 ～276Ma 之間，主要集中在309 ～296Ma(韓寶福等，2006;蘇玉平等，2006;徐新等，2006;宋彪等，2011;李永軍等，2012)，可能為后碰撞巖漿活動的產(chǎn)物(韓寶福等，2006;蘇玉平等，2006;陳家富等，2010)，構成達拉布特富堿火成巖帶。

達拉布特斷裂西北側(cè)出露的達拉布特蛇綠巖，前人給出其形成年齡有391Ma (辜平陽等，2009;Yang et al.，2012b)、375Ma 和368Ma(Yang et al.，2012a)等，可能形成于大洋中脊(雷敏等，2008)或弧后盆地(Yang et al.，2012b)。

2.3 晚古生代左行走滑斷裂系

西準噶爾走滑斷裂系統(tǒng)(簡稱“西準系”)主要由達拉布特斷裂、瑪依勒斷裂和巴爾魯克斷裂等3 條NE 走向的左行走滑斷裂、規(guī)模稍小的安齊斷裂、哈圖斷裂和別魯阿尕西斷裂及其夾持在斷裂之間的花崗巖類巖體、蛇綠巖和晚古生代地層(主要為下石炭統(tǒng))所組成，具有“多米諾”式形態(tài)和斜向擠壓的特征(圖2、圖3)。西準系與中亞造山帶西部總體上的NW 向構造線方向極不協(xié)調(diào)。

達拉布特斷裂 為西準最重要的左行走滑斷裂。該斷裂具多期活動特征，卷入的地層包括下石炭統(tǒng)及其更老的地層。早期以左行陡傾的走滑運動為主。Choulet et al.(2012)認為，達拉布特斷裂是在石炭紀韌性剪切帶基礎形成的，該斷裂二疊紀時期的左行走滑位移量為～100km。不過，我們根據(jù)斷裂西北盤廟爾溝(ME)、阿克巴斯套(AK)巖體與東南盤克拉瑪依(KL)、紅山(HS)巖體的展布特征(圖2、圖3)，估算達拉布特斷裂左行走滑的位移量為～60km。達拉布特斷裂與東準噶爾的卡拉麥里斷裂相連，構成向北突出的弧形構造;而其西南一端，與NW 向的扎婁勒山-拉巴斷裂相連而形成另一個弧形構造(圖2)。新生代時期，達拉布特斷裂表現(xiàn)為上盤(北西盤)下掉的正斷層，切斷了上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪積層。

達拉布特斷裂兩側(cè)地層和巖體的構造變形對走滑運動的響應，可以用走滑斷層相關褶皺模式來解釋。一些小型的走滑斷裂相關斷彎褶皺、斷滑褶皺和“兔子耳朵”構造指示了達拉布特斷裂的左行走滑運動(陳宣華等，2011)。其中，“兔子耳朵”構造是在橫剖面上形成向斜之上套合背斜的干涉構造型式的俗稱(Shaw et al.，2005;陳宣華等，2010b)。在斷裂東南盤，紅山巖體與克拉瑪依巖體之間，走滑斷層相關褶皺表現(xiàn)為向斜形式;在包古圖地區(qū)則表現(xiàn)為背斜形式(圖3)。斷裂西北盤，從廟爾溝巖體東側(cè)到阿克巴斯套巖體東側(cè)超基性巖碎塊的展布特征，反映了與左行走滑有關的層狀巖石的彎曲作用;同時，也反映了這兩個巖體發(fā)生的旋轉(zhuǎn)作用(圖2、圖3)。

瑪依勒斷裂 也被稱為托里斷裂(宋彪等，2011)。斷裂沿瑪依勒山南坡的構造階地邊緣向北東方向延伸，在雅瑪圖北東側(cè)沒入托里盆地(圖2)。斷裂帶內(nèi)發(fā)育強烈碳酸鹽化，并有構造侵位的超基性巖(蛇綠巖)，充填有張性的酸性巖脈。根據(jù)主干斷裂與次級斷裂的分布、性質(zhì)和形態(tài)分析，瑪依勒斷裂北西盤具有向南西扭動的走滑運動，水平斷距達10km 以上。其中，根據(jù)斷裂西北盤雅瑪圖西南巖體(YM)和東南盤塔爾根巖體(TE)估算的左行走滑位移量為大約8km。

巴爾魯克斷裂 沿巴爾魯克山主脊向北東延伸，構成托里盆地的北西邊界(圖2)。斷裂走向為45° ～55°，斷層面陡立，NW 傾斜，傾角在80°以上。沿斷裂帶發(fā)育30 ～50m 寬的擠壓破碎帶，普遍充填有張性方解石細脈。沿斷裂形成明顯的構造階梯。該斷裂西南端具有高角度逆斷層性質(zhì)，并與扎婁勒山-拉巴斷裂相交。從次級構造的形態(tài)和展布方向特征進行初步的分析，可認為該斷裂NW 盤向SW 方向運動，為左行走滑斷裂(陳宣華等，2011)。根據(jù)斷裂NW 盤和SE 盤巖體可能被錯動的情況推測斷裂的左行走滑位移量為大約22km。詳細的構造分析還有待更為精確的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與精細解釋。巴爾魯克斷裂切過中、晚泥盆統(tǒng)及中石炭統(tǒng)，沿斷裂有晚古生代中期中酸性侵入巖活動，反映了斷裂形成時代為海西晚期。沿巴爾魯克斷裂帶有辰砂及銀(Ag)的富集。

安齊斷裂 位于哈圖金礦附近(圖2、圖3)，呈NE-SW向延伸，傾角60°至80°。斷裂上盤(NW 盤)為下石炭統(tǒng)太勒古拉組，下盤(SE 盤)為包古圖組(圖3)。根據(jù)哈圖金礦區(qū)巖性分布特征，安齊斷裂的NW 盤主要表現(xiàn)為一個背形褶皺形態(tài)，反映了安齊斷裂的左行走滑運動方式(陳宣華等，2011)。另外，根據(jù)安齊斷裂的分支斷裂性質(zhì)及其與主干斷裂的交角，以及斷裂兩側(cè)劈理發(fā)育情況判斷，斷裂下盤(SE盤)向NE 方向移動，也反映了斷裂的左行走滑特征。而從幾組雁列分布的含金石英脈來判斷，安齊斷裂具有右行剪切的應力作用方式。毋庸置疑，含金石英脈的形成要晚于褶皺形態(tài)的形成，反映了安齊斷裂在石炭紀晚期主要為左行走滑斷裂;而在隨后的應力松弛階段表現(xiàn)為右行剪切兼具正斷層性質(zhì)。根據(jù)李華芹和陳富文(2004)石英脈測年結(jié)果(～290Ma)，推測與金成礦有關的應力松弛階段為早二疊世。

哈圖斷裂 位于安齊斷裂以北4km 并與其平行(圖2、圖3)，走向～65°，傾向NW，傾角65° ～80°。晚古生代晚期斷裂具有左行逆沖性質(zhì)，上盤為泥盆系庫魯木迪組，下盤為石炭系太勒古拉組。根據(jù)現(xiàn)今水系被錯斷的情況分析，新生代斷裂兼具右行走滑特征(陳宣華等，2011)。

2.4 中生代逆沖推覆與構造隆升

中生代以來，西準表現(xiàn)為多期次、不同規(guī)模的逆沖推覆斷裂系統(tǒng)(圖2b)。在克拉瑪依附近的盆山接合部位，地下～12km 深度的低速帶構成了扎伊爾山系與山前盆地區(qū)逆掩斷裂系統(tǒng)共同的滑脫面，形成了向山體方向(NW 向)緩傾斜的斜坡，傾角5° ～10°(許建東等，2008)。沿著該滑脫面(底板斷層)，三疊紀末以來發(fā)育斷面傾向NW、傾角小于45°的低角度逆掩斷裂，將石炭系推覆到三疊系(砂巖、泥巖)之上，水平斷距可達16 ～20km 以上，構成規(guī)模巨大的隱伏逆沖推覆斷裂構造系統(tǒng)(許建東等，2008)。三疊紀-侏羅紀克烏逆沖斷裂帶控制了沖積扇-扇三角洲-辮狀河-湖泊沉積體系的發(fā)育與演化(劉華和陳建平，2010)。晚白堊世，準噶爾盆地西北緣向扎伊爾山方向依次隆升(李麗等，2008;李瑋等，2010)，準噶爾盆地南緣和卡拉麥里-薩吾爾一帶形成山脈(Novikov，2013)，可能與中亞造山帶西部中生代右行走滑斷裂的活動有關。

3 元素地球化學異常

本文收集了西準1∶20 萬區(qū)域化探掃面資料(謝學錦等，2002)，經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)平處理形成元素地球化學圖，來分析元素分布與區(qū)域地層、侵入巖體及斷裂構造體系的關系。1∶20 萬區(qū)域化探掃面一般采用水系沉積物等次生介質(zhì)的系統(tǒng)分析而圈定元素的含量，采樣密度為平均1 個樣/平方千米，4 個相鄰樣品組合成1 個化探分析樣品(謝學錦等，2002;劉拓等，2003;王學求等，2007，2013)。各種元素的地球化學異常也簡稱為元素異?；虍惓?，如金元素地球化學異?？珊喎Q為金元素異常或金異常。1∶20 萬地球化學異常可以圈定礦床異常，用于大型礦床預測;大型礦床多產(chǎn)于多層套合的地球化學異常中，濃集中心與大型礦床存在對應關系(徐善法和王瑋，2012)。由于西準地區(qū)屬于比較干燥的大陸性氣候，水系并不是十分發(fā)育，各種元素的次生遷移距離并不長，因此，各種元素的空間分布主要反映了元素在原生地質(zhì)體中的分布特征。

3.1 金元素地球化學異常

金(Au)是一種惰性元素，只有一種天然同位素197Au，在自然界主要呈自然金屬狀態(tài)存在。同時，金又是比較容易遷移的元素;金在自然界的化學活動性、溶解、遷移取決于硫的絡合物、氯的絡合物和有機絡合物，而金的顆粒大小是至關重要的因素之一。超微細金(如微粒金、膠體金和亞微米至納米級金顆粒)具有極強的物理化學活動性，可以做長距離遷移，形成大規(guī)模金地球化學異常(王學求等，2013)。地殼中金的豐度值為3.5 ×10-9。我國金含量的背景值是1.4 ×10-9，標準離差為1.0;金異常下限為～2.6 ×10-9(王學求等，2013)。一般而言，隨著巖石酸度的增加，金豐度呈逐漸降低的趨勢。

圖4 西準金元素地球化學與斷裂構造體系套合圖Fig.4 Geochemical map of Au in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

從西準金元素地球化學圖(圖4)可以看出，金的分布具有在背景值(可取為0.7 ×10-9)之上的多層套合結(jié)構，即套合地球化學模式譜系，表現(xiàn)為一系列由高含量(如8.07 ×10-9)到低含量(如1.72 ×10-9)多層套合異常組成的地球化學分布模式，局部異常被區(qū)域異常所包裹，而區(qū)域異常又依次被更大規(guī)模的地球化學塊體或地球化學省所包裹。

總體來看，金元素在花崗巖類巖基中的含量具有最低值，如鐵廠溝巖體、庫魯木蘇巖體、賽力克巖體、廟爾溝巖體、哈圖巖體等，金含量較低。但是，阿克巴斯套巖體、克拉瑪依巖體等具有較其它花崗巖類巖基高的金含量。與巖基中的低金含量相反，包古圖地區(qū)的幾個小巖體，如包古圖I 號至IV 號巖體，均具有非常高的金元素異常和金礦化。在瑪依勒斷裂與扎婁勒山-拉巴斷裂交匯區(qū)等一系列超基性巖(蛇綠巖)和鉻鐵礦化密集發(fā)育區(qū)，金含量也比較低，甚至低于阿克巴斯套、克拉瑪依等花崗巖類巖體。

3.2 銅元素地球化學異常

銅(Cu)的地殼豐度值為55 ×10-6。銅是親硫元素的典型代表，在自然界主要呈硫化物或含硫鹽礦物存在。銅在不同類型巖漿巖中含量的變化如下:基性巖(87 ×10-6)＞中性巖(35 ×10-6)＞超基性巖(10 ×10-6)和酸性巖(富Ca，30 ×10-6;貧Ca，10 × 10-6)＞正長巖(3 × 10-6)(劉英俊等，1984)。

從西準銅元素地球化學圖(圖5)可以看出，銅元素分布也具有多層套合結(jié)構。如果以40 ×10-6作為異常下限，可劃分出多處銅異常，主要與石炭系(含大量玄武巖)等晚古生代地層有關。銅元素在花崗巖類巖基中的含量具有最低值;特別地，庫魯木蘇巖體和賽力克巖體局部銅含量甚至為＜5 ×10-6?？傮w來說，在西準的大部分地區(qū)，銅異常與金異常具有較好的相關關系。但是也應該注意到，在部分地區(qū)也出現(xiàn)了負相關關系，如廟爾溝巖體與阿克巴斯套巖體之間的北部三角形區(qū)域，顯示了銅、金礦化的分異作用。在包古圖地區(qū)，與金元素的分布類似，銅元素在幾個小巖體中的含量也比較高，均具有銅元素異常和銅礦化。

圖5 西準銅元素地球化學與斷裂構造體系套合圖Fig.5 Geochemical map of Cu in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

3.3 鉛元素地球化學異常

地殼中鉛(Pb)的平均含量為～15 ×10-6(Morris et al.，1973)，長英質(zhì)巖石中平均為～19 ×10-6(Rose et al.，1991)。從西準鉛元素地球化學圖(圖6)可以看出，鉛的分布具有在背景值(可取為15 ×10-6)之上的多層套合結(jié)構。如以24.8×10-6作為異常下限，可以將廟爾溝巖體及其正東和東南的鉛元素異常區(qū)，圈定為一處鉛的地球化學塊體，面積在1000km2以上。在超基性巖(蛇綠巖)發(fā)育地區(qū)，鉛含量普遍具有較低的值(＜15 ×10-6)。在花崗巖類巖基中，達拉布特與瑪依勒斷裂之間的廟爾溝、阿克巴斯套、哈圖等巖體具有較高的鉛含量;而庫魯木蘇、賽力克和鐵廠溝等巖體具有＜15 ×10-6的較低鉛含量。

3.4 砷元素地球化學異常

砷元素(As)在表層環(huán)境中具有較高的活動性。上陸殼砷平均含量為2 ×10-6，下陸殼平均為1.3 ×10-6，巖石圈砷含量為5 ×10-6(Lindsay，1979)?；鸪蓭r砷含量一般較低，通常低于5 ×10-6;沉積巖一般為5 ×10-6～10 ×10-6，而泥頁巖砷含量較高，平均約為18 × 10-6(Smedley and Kinniburgh，2002)。世界河流沉積物砷平均含量為5 ×10-6(Martin and Whitfield，1983)。

從西準砷元素地球化學圖(圖7)可以看出，以10 ×10-6作為背景值，西準地區(qū)具有大量的砷異常，它們面積大，強度高，大部分具有多層套合結(jié)構，并且與銅、金、鉛異常之間存在著空間及成因上的聯(lián)系。砷與金一般具有正相關性，但是也有例外。如廟爾溝巖體的砷含量較高，而金、銅含量較低，鉛含量較高;克拉瑪依巖體的砷含量較低，而金含量較高。這可能與砷的較高活動性，以及砷與鉛的更容易結(jié)合有關?？傮w上，超基性巖(蛇綠巖)發(fā)育的地區(qū)，砷含量較低。

4 斷裂構造體系與元素分布的關系

4.1 元素分布與地質(zhì)體及斷裂構造的對應關系

圖6 西準鉛元素地球化學與斷裂構造體系套合圖Fig.6 Geochemical map of Pb in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

從金、銅、鉛、砷等元素地球化學與地質(zhì)體的套合關系分析(圖4-圖7)，1∶20 萬區(qū)域化探掃面資料給出的元素分布可以很好地對應西準地區(qū)巖體與地層的分布特征。不同元素的特定含量等值線可以較好地勾勒出巖體和地層的邊界，而元素含量的變化可以反映地質(zhì)體的大致產(chǎn)狀。較為典型的如阿克巴斯套巖體(代號AK)，雖然在巖石化學上具有與廟爾溝巖體類似的A 型花崗巖特征，但是，其元素分布顯然受周邊地層的影響較大，反映了該巖體具有中間深、邊緣變淺的形態(tài)特征;特別是在阿克巴斯套巖體的西部和北部，銅、砷元素含量等值線變化趨勢(圖5、圖7)反映了向巖體內(nèi)部傾斜的較緩傾角巖體邊界的存在，而與達拉布特斷裂相近的巖體東南側(cè)可能具有較陡立的產(chǎn)狀。金、銅、鉛、砷元素的含量等值線更是直觀地勾勒出了廟爾溝巖體的邊界(圖4-圖7)。目前，關于元素含量與地質(zhì)體產(chǎn)狀之間關系的研究還僅僅是初步開展的工作，這里不做詳細的論述，有待今后的深化研究。

西準系達拉布特斷裂、瑪依勒斷裂和巴爾魯克斷裂等主要斷裂構成了各個元素區(qū)塊的邊界，控制了各個元素的總體展布特征;而次級的斷裂和裂隙則構成了元素遷移的通道。在達拉布特斷裂西北側(cè)，金元素異常和金礦床(礦點)主要出現(xiàn)在達拉布特斷裂與阿克巴斯套巖體、哈圖巖體和鐵廠溝巖體所圍限的區(qū)域內(nèi)，以及廟爾溝巖體與阿克巴斯套巖體、哈圖巖體所圍限的近似于三角形的地帶內(nèi);金異常和金礦床(礦點)沿斷裂(如安齊斷裂、哈圖斷裂)和裂隙呈串珠狀分布。在達拉布特斷裂東南側(cè)，金異常主要出現(xiàn)在包古圖銅礦以西的地區(qū);金異常和金礦床(礦點)主要出現(xiàn)在一家人斷裂向南輸運的帚狀構造系統(tǒng)之中(圖2、圖4)。

各個元素的地球化學圖通過巖體和地層分布特征的反映，也反映了區(qū)域斷裂構造體系的運動學特征。其中最為典型的是，鉛元素的分布特征反映了廟爾溝巖體(ME)的逆時針轉(zhuǎn)動(圖6)。分析如下:以廟爾溝巖體為中心，鉛含量具有風火輪式的向外發(fā)散特征，鉛“風火輪”的影響范圍遠遠超過了廟爾溝巖體的范圍;在廟爾溝巖體的中心部位，鉛含量具有最高值，遠遠超過了長英質(zhì)巖石的平均值(～19 ×10-6;Rose et al.，1991)，構成了塔爾根旋轉(zhuǎn)構造的漩渦。在鉛地球化學圖上，阿克巴斯套巖體內(nèi)部具有類似三葉輪風扇的形態(tài)，與該巖體～30°逆時針轉(zhuǎn)動的運動學特征相一致(圖3、圖6)。其它如金、銅、砷元素地球化學圖，對廟爾溝巖體的旋轉(zhuǎn)構造也有類似的反映(圖4、圖5、圖7)。

圖7 西準砷元素地球化學與斷裂構造體系套合圖Fig.7 Geochemical map of As in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

4.2 走滑斷裂運動方式與金地球化學塊體之間的反對稱關系

地球化學塊體是地殼內(nèi)部某一相對較大空間范圍內(nèi)富含某種元素的巨大巖塊或者一套巖石組合，也被稱為地球化學省，一般通過小比例尺(1∶50 萬或1∶100 萬)地球化學圖而圈定，也可由1∶20 萬區(qū)域化探數(shù)據(jù)的調(diào)平處理而圈定，面積通常在1000km2以上(謝學錦等，2002;王學求等，2007，2013)。地球化學塊體是地球化學元素分布特征的抽象表達。前人在西準噶爾成礦帶勾勒了2 處金地球化學塊體，分別為哈圖和廟爾溝金地球化學塊體，其中以哈圖金地球化學塊體最為重要(劉拓等，2003)。

哈圖金地球化學塊體 位于哈圖-薩爾托海一帶，形態(tài)規(guī)則，呈北東向或近東西向的橢圓狀展布，面積＞5000km2(圖8)。塊體內(nèi)分布有已知的齊依求I 號(即哈圖金礦，累計探明金儲量62t;申萍等，2010)、齊依求II 號、寶貝、灰綠山、薩I、薩V、滿峒山、鉻門溝等大、中、小型金礦床十余處，主要為石英脈-蝕變巖型，金礦(化)點幾十處，累計探明金儲量70t 左右，為新疆著名的金礦化集中區(qū)。塊體具復雜的5層套合結(jié)構，濃度梯度變化明顯，金元素濃集度高(為11.33t/km2)，濃集軌跡十分清晰，第5 層濃集中心面積仍大于2000km2(劉拓等，2003)。

廟爾溝金地球化學塊體 分布在廟爾溝巖體的東南部(圖8)，面積＞1000km2。具有較為簡單的2 層套合結(jié)構，塊體濃集度為4.51t/km2，濃集中心位于達拉布特斷裂東南側(cè)的包古圖以西地區(qū)。塊體內(nèi)產(chǎn)有包古圖(闊克薩依)中型金礦床(探明金儲量～6t)和一系列小型金礦床(劉拓等，2003)。元素地球化學異常的分析表明，廟爾溝金地球化學塊體的出現(xiàn)與廟爾溝巖體的關系實際上并不密切，而與包古圖地區(qū)的斷裂和巖體關系更為密切。因此，本文建議將“廟爾溝金地球化學塊體”改稱為“包古圖金地球化學塊體”。

圖8 西準地球化學塊體與斷裂構造體系套合圖地球化學塊體據(jù)劉拓等(2003)Fig.8 Distribution of Au geochemical blocks in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

從構造關系來看，哈圖金地球化學塊體與廟爾溝金地球化學塊體分列于達拉布特斷裂的西北與東南兩側(cè)，其分布明顯受達拉布特斷裂的控制，并以達拉布特斷裂為基準、與斷裂兩側(cè)的花崗巖類巖體(巖基)對構成“反對稱”關系(圖8):在達拉布特斷裂的西北一側(cè)，哈圖金地球化學塊體處在廟爾溝巖體和阿克巴斯套巖體對的東北方向;而在斷裂的東南一側(cè)，廟爾溝金地球化學塊體處在紅山巖體和克拉瑪依巖體對的西南方向。金地球化學塊體的分布方式與達拉布特斷裂左行走滑運動導致的巖體(巖基)對的分布方式剛好相反，反映了金元素的運動方向與走滑斷裂兩側(cè)塊體的運動方向相反，金成礦作用可能出現(xiàn)在運動著的花崗巖類巖體(巖基)的“后方”。通過金地球化學圖(圖4)和金地球化學塊體圖(圖8)的對比發(fā)現(xiàn)，調(diào)平處理后得到的金地球化學塊體面積明顯大于金地球化學圖上的金異常，并使得西準的兩個金地球化學塊體均有一部分區(qū)域跨過了達拉布特斷裂。同時，地形等地理因素的影響也是一個不可忽視的原因。因此，從斷裂關系以及金礦床(點)的分布分析，參考其它元素(如銅、鉛、砷)地球化學圖，金地球化學塊體數(shù)據(jù)處理上的誤差，并不影響以上斷裂-巖體-金地球化學塊體三者關系分析的可靠性。

按照李華芹、陳富文(2004)測年結(jié)果，哈圖金礦的成礦時代應在早二疊世(～290Ma)，與花崗巖類巖基的侵位時代，如廟爾溝巖體(305Ma，蘇玉平等，2006)和阿克巴斯套巖體(303Ma，蘇玉平等，2006)，比較接近，而明顯晚于區(qū)域小巖體在320Ma 左右的活動時間。因此可以說，哈圖地區(qū)金礦的形成與廟爾溝、阿克巴斯套巖體的侵位關系更為密切。花崗巖類巖體(包括巖基和小巖體)形成的時代、走滑斷裂活動的時代(主要在305 ～303Ma;見下文討論)和哈圖金礦成礦時代，在時間序列上也支持本文提出的金地球化學塊體分布的構造關系，而并無時代上的矛盾問題。

5 討論

5.1 走滑斷裂活動的時代與運動學渦度

根據(jù)地層卷入關系分析，達拉布特斷裂可能開始形成于晚石炭世Bashkirian 期(張琴華等，1989)。走滑斷層相關褶皺和巖體的旋轉(zhuǎn)吸收了沿斷層發(fā)生的走滑位移量，因此，走滑斷裂、逆沖斷層、褶皺與巖體旋轉(zhuǎn)是近乎同時發(fā)生的、一個過程的諸多方面。廟爾溝巖體(327Ma，韓寶福等，2006;305Ma，蘇玉平等，2006)和阿克巴斯套巖體(303Ma、276Ma，韓寶福等，2006;303Ma，蘇玉平等，2006)彌散的年齡分布，指示了達拉布特斷裂可能從327Ma 之后開始形成，主要的左行走滑運動發(fā)生在305 ～303Ma 期間。這個推論與Zhang et al.(2011)關于西準噶爾逆沖推覆構造發(fā)生在308 ～307Ma 左右的認識基本一致。宋彪等(2011)根據(jù)塔爾根巖體二長花崗巖鋯石U-Pb 年齡(295.8 ±2.5Ma)限定了瑪依勒斷裂左行走滑運動開始的時間在296Ma 之后。由此可見，瑪依勒斷裂的形成可能略晚于達拉布特斷裂。此外，西準系左行走滑斷裂活動的主要時期，略早于Novikov(2013)根據(jù)準噶爾盆地晚古生代沉積地層分析得到的盆地周緣二疊紀造山最早階段的年代(290 ～275Ma);在這個階段，準噶爾盆地、齋桑盆地和吐魯番-哈密盆地整體上是一個盆地。

運動學渦度 塊體的共軸旋轉(zhuǎn)給出了兩個特征方向:旋轉(zhuǎn)之前的方向和之后的結(jié)果方向，它們之間的夾角(v)即旋轉(zhuǎn)角度，可以嘗試用來計算旋轉(zhuǎn)塊體的運動學渦度(Wk=cosv;鄭亞東等，2008)。根據(jù)一般剪切帶中部分構造類型及其取向的幾何關系，本文簡單地用夾持在達拉布特與瑪依勒斷裂這兩條左行走滑斷裂之間的阿克巴斯套巖體的旋轉(zhuǎn)角度(v=30°;圖3)，來計算斷裂所夾持剪切帶的運動學渦度，得到Wk=0.866。由于一般的三維變形中純剪切和簡單剪切組分各占一半的Wk=0.71 ～0.75(鄭亞東等，2008)，這一數(shù)值(＞0.71)表明，達拉布特斷裂與瑪依勒斷裂所夾持剪切帶的地殼變形性質(zhì)更接近簡單剪切(Wk=1)，而只有少量的純剪切組分。

5.2 構造驅(qū)動物質(zhì)調(diào)整與成礦預測

構造動力作用下元素的遷移富集可能并不是直接與局部的壓力和濃度有關，而是取決于構造應力場的變化。Han et al.(2009)關于銅廠Cu-Au 多金屬礦田的研究表明，巨大的壓力影構造是利用斷裂構造地球化學尋找隱伏礦床的重要方法。在哈圖-薩爾托海地區(qū)，由于達拉布特斷裂的左行走滑運動，以及廟爾溝、阿克巴斯套等花崗巖類巖體的旋轉(zhuǎn)運動和哈圖巖體的向南擠出運動，導致了圍繞廟爾溝和阿克巴斯套巖體的同心環(huán)狀與帚狀弧形斷裂(裂隙)群的形成。廟爾溝和阿克巴斯套巖體沿著達拉布特斷裂向西南方向的運動，以及相伴隨的逆時針旋轉(zhuǎn)運動，在廟爾溝巖體的北部和這兩個巖體的東北方向上形成了巨大的壓力影構造，加之廟爾溝和阿克巴斯套巖體巖漿體系的長期演化(從327Ma 到296Ma，至少持續(xù)30Myr;韓寶福等，2006;宋彪等，2011)，有利于成礦流體的析出并沿裂隙遷移，為金、銅等元素的成礦作用(特別是礦脈的充填)提供了極其有利的張性環(huán)境。同時，旋轉(zhuǎn)運動使得廟爾溝和阿克巴斯套巖體內(nèi)部產(chǎn)生了構造漩渦等有利的成礦動力學環(huán)境。

地球化學塊體是大型礦集區(qū)形成的物質(zhì)基礎，可以作為潛在大型礦集區(qū)的找礦標志(王學求等，2007)。西準噶爾成礦帶金礦床(點)的產(chǎn)出密度和規(guī)模具有與金元素異常的正相關性(圖4)，因此，是尋找超大型金礦床的重要遠景區(qū)。其中，哈圖和廟爾溝金地球化學塊體更是兩個重要的金礦化集中區(qū)。部分金異常目前還沒有發(fā)現(xiàn)具規(guī)模的金礦化(圖4)，具有金礦找礦的潛力。部分巖基(如廟爾溝巖體)中具有較弱的局部金異常，是尋找與巖漿巖有關金礦化的重要部位。

在達拉布特斷裂東南側(cè)的包古圖地區(qū)，左行走滑運動使得克拉瑪依巖體西南方向上產(chǎn)生了類似于巨大壓力影構造的張性環(huán)境，形成了左行走滑的一家人斷裂和南側(cè)與之相連的包古圖帚狀構造，有利于金、銅成礦作用的發(fā)生。由于金、銅等成礦元素活動性的差異，使得它們具有不同的遷移距離，從而導致了銅礦化與金礦化在空間位置上的分離，分別形成包古圖銅礦與包古圖金礦。

高背景值下較大面積的銅元素異?？赡懿⒉皇抢硐氲恼业V遠景區(qū);相反地，低背景值下的小面積銅元素異常，可能具有較大的成礦潛力。包古圖銅礦就出現(xiàn)在這樣的銅異常不高的部位。因此，應注意廟爾溝巖體中心偏東北部位銅異常的深部斑巖型銅礦成礦可能性，而克拉瑪依以西的包古圖地區(qū)仍然是非常有潛力的斑巖型銅礦成礦遠景區(qū)(圖5)。由于達拉布特斷裂東側(cè)包古圖地區(qū)的斑巖銅礦化可能與較早期(～320Ma)花崗巖類巖漿活動關系更為密切，達拉布特斷裂等左行走滑斷裂的活動可能具有兩個方面的作用:1)改變斑巖銅礦床的位置，使之更為符合走滑斷裂的運動學配置;2)改造原有的斑巖銅礦床。因此，在斑巖銅礦床的成礦預測中，應全面考慮以上兩方面的因素。此外，砷含量是指示金礦化的重要標志，也是塊狀硫化物礦床的有效找礦標志(?ift?i et al.，2005)。根據(jù)銅、砷地球化學圖對照分析，達拉布特斷裂西南端的西北一側(cè)同時發(fā)育了銅異常和砷異常，是尋找塊狀銅硫化物礦床的有利部位。

前人研究認為，地球化學省(或塊體)的形成是由高背景巖石、成礦作用和礦床風化-次生分散作用相互疊加的結(jié)果，表現(xiàn)為超微細金(粒度＜5μm)的長距離搬運(王學求等，2013)。本文研究表明，地殼中的元素分布特征，不僅僅是地質(zhì)體的物質(zhì)組成與性質(zhì)的反映，同時也是構造運動作用的結(jié)果。因此，結(jié)合斷裂構造系統(tǒng)的幾何學、運動學與動力學特征，來解釋地球化學元素的分布和異常的形成，將是未來勘查地球化學發(fā)展的一個重要趨勢。

6 結(jié)論

本文分析了中亞成礦域西部晚古生代成礦構造系統(tǒng)、西準噶爾成礦帶走滑斷裂構造體系的特征，結(jié)合金、銅、鉛、砷元素地球化學異常與金地球化學塊體發(fā)育特征，進一步闡明了構造、巖漿與成礦作用的關系，進行了成礦預測，得到以下結(jié)論:

(1)西準噶爾成礦帶是中亞成礦域西部受走滑斷裂構造體系控制的晚古生代成礦構造系統(tǒng)。達拉布特斷裂、瑪依勒斷裂、巴爾魯克斷裂及其所夾的地塊構成了西準噶爾“多米諾”式走滑斷裂構造體系。達拉布特斷裂左行走滑的位移量為～60km，斷裂東南盤發(fā)育走滑斷層相關褶皺和帚狀構造，西北盤發(fā)育與走滑斷層相伴生的旋轉(zhuǎn)構造。

(2)金、銅、鉛、砷地球化學圖顯示了受斷裂構造體系控制的元素分布特征，元素含量及異常的分布與斷裂構造、花崗巖類巖體、超基性巖(蛇綠巖)和地層等地質(zhì)特征具有很好的對應關系。元素地球化學圖反映了廟爾溝、阿克巴斯套等巖體的逆時針旋轉(zhuǎn)構造特征。

(3)達拉布特斷裂左行走滑過程中，由于金元素發(fā)生了與斷裂走滑方向相反的遷移過程，造就了廟爾溝-阿克巴斯套巖體、紅山-克拉瑪依巖體與金地球化學塊體之間的反對稱分布特征。走滑斷裂兩側(cè)發(fā)生的金、銅等成礦元素的反向遷移，為成礦預測和資源勘查提供了重要的依據(jù)。

(4)應用斷裂構造系統(tǒng)的幾何學、運動學與動力學特征，來詮釋地球化學元素的分布和異常的形成，將是未來勘查地球化學發(fā)展的一個重要趨勢。

致謝 一起參加野外地質(zhì)調(diào)查工作的還有賈木欣、楊屹、王軍等;研究工作得到新疆維吾爾自治區(qū)國家305 項目辦公室的大力支持與幫助;兩位審稿專家提出了建設性的修改意見;作者謹表衷心感謝。

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