西昆侖地區(qū)古生代沉積型鐵錳礦床成礦規(guī)律及其與原—古特提斯洋演化的關(guān)系*

張幫祿 張連昌 董志國 彭自棟 朱明田 王長樂

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心 北京 100037；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）北京 100083；3.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，中國科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗室 北京 100029；4.中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049）

西昆侖地區(qū)位于我國著名的秦祁昆造山帶西段，經(jīng)歷了長期復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造演化（姜春發(fā)等，2000），同時也形成了豐富的礦產(chǎn)資源。近十年來，一系列大型沉積鐵礦、錳礦、鉛鋅礦以及偉晶巖型鋰礦床的發(fā)現(xiàn)對國內(nèi)礦產(chǎn)資源的格局產(chǎn)生了重要影響（韓春明等，2021）。其中，西昆侖北段發(fā)育的石炭紀(jì)沉積型錳礦床、南段喀喇昆侖發(fā)育的志留紀(jì)沉積鐵礦和早寒武世沉積變質(zhì)型鐵礦，具有規(guī)模大、集中發(fā)育、特征鮮明等特色。這些礦產(chǎn)資源的發(fā)現(xiàn)，不僅對于完善沉積鐵、錳礦床的成礦理論，總結(jié)區(qū)域成礦規(guī)律具有重要科學(xué)意義，而且對于振興地方經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

就西昆侖造山帶構(gòu)造演化與成礦規(guī)律研究而言，由于地理位置和構(gòu)造演化的復(fù)雜性，其研究程度較低，同時也存在較大爭議。早期學(xué)者們一般將西昆侖地區(qū)歸結(jié)為特提斯演化系列（鐘大賚等，1996；姜春發(fā)等，2000；潘裕生等，2000；潘桂棠等，2004），包括原特提斯（Proto-Tethys，“Z—S”）、古特提斯（Paleo-Tethys，“D—T2”）和新特提斯洋（Neo-Tethys，“T3—E”）的發(fā)展演化過程。其中，位于北昆侖地體和南昆侖地體之間的原特提斯洋形成于震旦紀(jì)—寒武紀(jì)，現(xiàn)今的奧依塔格—庫地蛇綠巖帶代表了原特提斯洋俯沖閉合的殘片（Mattern and Schneider，2000；Xiao et al.，2005；李榮社等，2007）。不過，關(guān)于原特提斯洋演化的認(rèn)識仍有一定爭議，如原特提斯洋盆的閉合方式就存在南向俯沖（王元龍等，1997；Mattern and Schneider，2000；潘裕生等，2000）、北向俯沖（Wang，2004；韓芳林，2006）和早奧陶世前后俯沖極性發(fā)生南向至北向轉(zhuǎn)換（Xiao et al.，2005）的觀點(diǎn)。在閉合時間上也存在奧陶紀(jì)、志留紀(jì)和泥盆紀(jì)的爭論（Matte et al.，1996；Mattern and Schneider，2000）。由于南、北昆侖地體與塔里木陸塊有著相似的結(jié)晶基底，因此它們被認(rèn)為是塔里木板塊的一部分，原特提斯洋的“開合”導(dǎo)致了南昆侖地體從塔里木地塊的裂解分離（Mattern and Schneider，2000；潘裕生等，2000）。但也有學(xué)者認(rèn)為西昆侖地塊并不是從塔里木陸塊裂解出來的微陸塊，其具有獨(dú)立的地質(zhì)構(gòu)造演化歷史，并被兩側(cè)“西昆北洋”和“西昆南洋”所分割（于曉飛，2010）。

本文在區(qū)域地質(zhì)綜合分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對西昆侖北段古生代各時期發(fā)育的沉積變質(zhì)型鐵礦（早寒武世）、沉積型菱鐵礦（早志留世）、海相沉積型菱錳礦（早、晚石炭世）等礦床的形成地質(zhì)條件進(jìn)行對比研究，旨在探討這類沉積礦產(chǎn)的形成背景及其與原—古特提斯洋演化的關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造概況

西昆侖造山帶從塔里木盆地西南緣向南可延伸至青藏高原西北緣，南北分別以喀喇昆侖斷裂和庫爾良—柯崗斷裂為界，是我國中央造山帶的重要組成部分（姜春發(fā)，1992，2000），也是青藏高原的重要組成部分（潘裕生，1990；潘裕生等，2010）。

關(guān)于西昆侖造山帶構(gòu)造單元，研究者們主要依據(jù)區(qū)域明顯的構(gòu)造帶或縫合帶來進(jìn)行劃分，但由于西昆侖地區(qū)經(jīng)歷了多期且復(fù)雜的構(gòu)造演化，至今尚沒有統(tǒng)一的構(gòu)造單元劃分方案。最早潘裕生（1990）結(jié)合大地構(gòu)造相的概念，依據(jù)區(qū)域庫地縫合帶和麻扎—康西瓦斷裂帶厘定了西昆侖地區(qū)整體的構(gòu)造格架，隨后學(xué)者們在此基礎(chǔ)上對西昆侖構(gòu)造單元的細(xì)分產(chǎn)生了不同的見解。例如，有學(xué)者認(rèn)為西昆侖造山帶可劃分為3 個二級構(gòu)造單元，包括西昆侖北帶、中帶和南帶（姜春發(fā)等，1992，2000）；同時也有學(xué)者以奧依塔克—庫地結(jié)合帶和麻扎—康西瓦斷裂帶為界線將西昆侖劃分為北昆侖地體、南昆侖地體和喀喇昆侖—羌塘地體（Mattern and Schneider，2000；潘裕生等，2000；Wang，2004）。

本文以庫爾良—柯崗斷裂帶和麻扎—康西瓦斷裂帶為界線將西昆侖從北至南劃分為塔里木板塊、西昆侖地體和喀喇昆侖—羌塘地體3 個一級構(gòu)造單元。根據(jù)發(fā)育其中的奧依塔格—庫地縫合帶，西昆侖地體可進(jìn)一步劃分為兩個二級構(gòu)造單元：北昆侖地體和南昆侖地體（Matte et al.，1996；潘裕生等，1996；肖文交等，2000；Wang，2004；張傳林等，2007），據(jù)此推測原特提斯洋沿奧依塔格—庫地縫合帶封閉。麻扎—康西瓦構(gòu)造帶被認(rèn)為是另一條構(gòu)造縫合帶，古特提斯洋最終閉合于此（鄧萬明，1995；潘裕生等，2000；Xiao et al.，2002；Wang，2004）。塔什庫爾干—甜水海地塊北以麻扎—康西瓦縫合帶為界，南以龍木錯—雙湖斷裂為界，西被喀喇昆侖斷裂所分割，整體上為NW-SE 向的構(gòu)造帶（圖1）。

圖1 西昆侖大地構(gòu)造分帶簡圖（據(jù)Zheng et al.，2018 修改）Fig.1 Simplified tectonic map of the West Kunlun orogenic belt（modified after Zheng et al.，2018）

西昆侖地區(qū)出露的地層包括元古宇—早寒武世火山—沉積變質(zhì)巖、志留系碎屑巖—碳酸鹽巖，及泥盆系、石炭系、二疊系等沉積、火山—沉積建造（圖2）。

西昆侖地區(qū)大面積展布的布倫闊勒群，原認(rèn)為是形成于古元古代的火山—沉積變質(zhì)巖系，近年的研究表明這套巖系主體形成于新元古代晚期—早寒武世（600～500 Ma）。該套地層主要由磁鐵石英巖、（含石榴）斜長角閃片麻巖、夕線石榴片麻巖—石英巖段和大理巖組成。已有研究表明，布倫闊勒巖群原巖為一套中基性火山巖—碎屑巖—碳酸鹽巖建造，其中有大量鐵建造發(fā)育（張連昌等，2016a，2016b；Zheng et al.，2018；Li et al.，2019）。

志留系溫泉溝組集中分布于木吉—布倫口地區(qū)和達(dá)布達(dá)爾—明鐵蓋地區(qū)，不整合發(fā)育于布倫闊勒群之上。該套巖石水平層理發(fā)育，未變質(zhì)或輕微變質(zhì)，總體上來看是一套細(xì)碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積建造，構(gòu)成旋回性沉積層序，具有深水濁積巖特征。該套地層發(fā)育有切列克其、喀拉墩等大型海相沉積型菱鐵礦。泥盆系克孜勒陶組主要沿昆蓋山西南坡和克孜勒陶一帶小范圍展布，巖性為細(xì)粒石英砂巖、泥質(zhì)石英粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾少量薄層鈣質(zhì)石英粉砂巖及泥質(zhì)石英粉砂巖等。

下石炭統(tǒng)烏魯阿特組廣布于昆蓋山—奧依塔格—瑪爾坎蘇一帶（圖2），自東向西巖石（組合）出現(xiàn)一定差異。在東部奧依塔克一帶主要以變玄武巖、杏仁狀玄武巖夾安山巖、泥質(zhì)灰?guī)r、英安巖等為主，出露總厚約1 900 m。在烏魯阿特一帶出露厚度約700 m，巖性為玄武巖、枕狀玄武巖、玄武安山巖等。在西部喀拉阿特河一帶主要為中基性火山巖，厚約600 m。該套火山巖地層在東部奧依塔克一帶發(fā)育有一系列VMS 型Cu 礦床。

圖2 西昆侖北部地區(qū)區(qū)域地質(zhì)及沉積鐵錳礦產(chǎn)分布圖（據(jù)馮京等，2021 修改）Fig.2 The geological map of the north section of West Kunlun orogenic belt，showing the distribution of sedimentary iron and manganese ore deposits（modified after Feng et al.，2021）

在區(qū)域昆蓋山以北上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組分布廣泛，與下石炭統(tǒng)烏魯阿特組呈斷層接觸（圖2）?？⑻睾咏M主要發(fā)育淺海沉積，巖性以含火山角礫灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r為主。該套地層泥灰?guī)r層位一般發(fā)育1～2 層碳酸錳礦層，為該區(qū)域最為重要的含錳巖系地層（張幫祿等，2018）。

下二疊統(tǒng)瑪爾坎雀庫塞山組，沿瑪爾坎土—昆蓋山一帶近EW 向展布（圖2），該套地層以發(fā)育火山熔巖、火山碎屑巖夾碳酸鹽巖為主。上二疊統(tǒng)主要分布于達(dá)布達(dá)爾西—瓊塔什闊勒—乃扎塔什克爾一帶，總體為一套碳酸鹽巖夾安山質(zhì)火山巖和細(xì)碎屑巖，并發(fā)育豐富孢粉化石和蜓類化石。

區(qū)域上，中酸性巖漿活動強(qiáng)烈，堿性巖次之。巖漿侵入時間主要有海西期、印支—燕山期，次為喜馬拉雅期。尤其是沿NNW 向布倫口—慕仕塔格一線和近EW 向明鐵蓋地區(qū)展布的三疊紀(jì)花崗巖規(guī)模最大。區(qū)域礦產(chǎn)主要為早寒武世沉積變質(zhì)型鐵礦、志留紀(jì)沉積鐵礦、石炭紀(jì)沉積錳礦及塊狀硫化物礦床等（圖2）。

2 典型沉積型鐵錳礦床地質(zhì)特征

西昆侖地區(qū)最具代表性的沉積型鐵錳礦包括早寒武世沉積變質(zhì)鐵礦，志留紀(jì)沉積鐵礦、錳礦和石炭紀(jì)沉積錳礦等。由于贊坎—莫喀爾鐵礦形成時代爭議較大，多認(rèn)為屬新元古代—早寒武世，所以本文重點(diǎn)介紹無時代爭議的老并—葉里克、喀來子鐵礦。

2.1 早寒武世沉積鐵礦

（1）石膏—磁鐵礦礦床

葉里克—老并硬石膏—磁鐵礦床出露地層為從原古元古界布倫闊勒群中分解出來的一套早寒武世中淺變質(zhì)程度的含鐵巖系（圖3），賦礦圍巖主要為云母石英片巖和石英大理巖。葉里克變英安巖鋯石U-Pb 年齡為544.2±8.2 Ma（鄭夢天等，2016）。

葉里克—老并礦區(qū)鐵礦體均發(fā)育在磁鐵硬石膏巖段中，西邊葉里克共發(fā)現(xiàn)6 條磁鐵礦帶（編號為別Ⅰ～Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ），圈出20 條磁鐵礦體（圖3）；東面老并發(fā)現(xiàn)6 個含礦層和數(shù)十條磁鐵礦（化）體（編號為M1～M13）。礦體的產(chǎn)出和分布嚴(yán)格受地層層位和巖性的控制，走向NW-SE，傾向NE。磁鐵礦在礦石中主要呈浸染—條帶狀分布，賦礦圍巖以變英安巖、黑云石英片巖、硬石膏巖及斜長角閃巖為主，礦體與圍巖均為整合接觸關(guān)系，顯示出同期沉積—變質(zhì)形成。

圖3 葉里克—老并礦床地質(zhì)圖（據(jù)陳登輝等，2013 修改）Fig.3 The geological sketch map of Yelike-Laobing deposit（modified after Chen et al.，2013）

葉里克—老并礦區(qū)礦石類型按照脈石礦物成分可以劃分為硬石膏型磁鐵礦石、黑云石英型磁鐵礦石、角閃石型磁鐵礦石、黃鐵礦型磁鐵礦石和方解石型磁鐵礦石，其中該礦區(qū)礦石與區(qū)域鐵礦最大的不同之處在于以發(fā)育硬石膏型磁鐵礦為主。

（2）重晶石—磁鐵礦礦床

喀來子鋇—鐵礦床是區(qū)內(nèi)典型的寒武紀(jì)海底火山—噴流（沉積）型礦鐵礦床。該礦床賦存于塔什庫爾干地塊東緣原屬“布倫闊勒群”的沉積變質(zhì)巖系中，以發(fā)育磁鐵礦和重晶石為主要礦物成分的條紋—條帶狀礦石為特征。賦礦圍巖為石榴石二云石英片巖和黑云斜長片麻巖等。其中黑云斜長片麻巖獲得540 Ma 左右的鋯石U-Pb 年齡，據(jù)此可將喀來子鋇—鐵礦床的形成時代限定為早寒武世。

礦體產(chǎn)狀嚴(yán)格受地層層位和巖性控制（圖4），以磁鐵礦、重晶石組合為特征，磁鐵礦含量一般在10%～45%之間，重晶石含量為10%～85%。礦石類型較為復(fù)雜，包括重晶石磁鐵礦型、大理巖磁鐵礦型和白云母石英磁鐵礦型。礦石發(fā)育半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)和條紋狀—條帶狀構(gòu)造，主要由重晶石、磁鐵礦、石英和鐵白云石組成。此外，在礦體上盤的硬石膏層中偶見鉛鋅礦化。

圖4 喀來子重晶石—磁鐵礦礦床地質(zhì)簡圖（據(jù)Zheng et al.，2018 修改）Fig.4 The geological sketch map of Kalaizi deposit in West Kunlun area（modified after Zheng et al.，2018）

在詳細(xì)巖相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，結(jié)合磁鐵礦氧同位素、硫酸鹽硫和黃鐵礦硫同位素分析結(jié)果，Zheng et al.（2018）認(rèn)為喀來子鋇—鐵礦床為經(jīng)歷細(xì)菌還原作用的熱液噴流—沉積（SEDEX）型礦床。

2.2 早志留世海相沉積鐵錳礦

（1）沉積型菱鐵礦

菱鐵礦床分布于木吉—布倫口—塔什庫爾干一線（圖2），常共伴生發(fā)育有銅礦，主要產(chǎn)出的礦床包括切列克其鐵礦、卡拉瑪鐵銅礦、黑恰鐵礦等。

切列克其大型海相沉積型菱鐵礦位于塔什庫爾干地塊北部布倫口一帶。含礦地層為下志留統(tǒng)溫泉溝組（圖5）。該套地層下段為黑云石英片巖夾白云母片巖，發(fā)育菱鐵礦層；中段為大理巖夾少量石英云母片巖，其中大理巖中發(fā)育菱鐵礦；上段為二云母石英片巖、黑云母石英片巖和白云母石英片巖，見少量大理巖及菱鐵礦層夾層。

圖5 切列克其海相沉積菱鐵礦地質(zhì)圖（據(jù)喬耿彪等，2016 修改）Fig.5 The geological sketch map of Qieliekeqi deposit in West Kunlun area（modified after Qiao et al.，2016）

該菱鐵礦帶長4 km，共有礦體13 個，呈Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號3 個礦體群展布。Ⅲ3、Ⅰ3和Ⅱ號為主要礦體，礦體形態(tài)為似層狀、透鏡狀，呈近EW 和NEE 向展布。單個礦體一般長為140～605 m，平均厚1.80～39.92 m，全鐵平均品位38.00%～47.52%。原生礦石礦物主要為菱鐵礦，含少量黃銅礦、黃鐵礦，次生礦石礦物包括褐鐵礦、赤鐵礦及少量孔雀石。方解石、鐵白云石、石英、白云母等組成主要脈石礦物。

詳細(xì)的巖相學(xué)觀察結(jié)果表明，切列克其鐵礦經(jīng)歷了兩期成礦作用，即以早期海底熱液參與的原生沉積成礦作用為代表的主成礦期（層狀、紋層狀和條帶狀礦石）和以后期熱液蝕變?yōu)橹鞯某傻V作用（細(xì)脈狀菱鐵礦石），后期熱液蝕變造成了菱鐵礦的活化遷移，使菱鐵礦進(jìn)一步富集。

西昆侖地區(qū)志留紀(jì)海相沉積型菱鐵礦床是非常重要的鐵礦類型，在區(qū)域上分布于木吉—布倫口—塔什庫爾干—黑黑孜贊干一線，東西長達(dá)400 km。含礦地層志留系控制了該區(qū)海相沉積型菱鐵礦床的展布。該類菱鐵礦是前震旦紀(jì)基底經(jīng)長期風(fēng)化剝蝕的含鐵質(zhì)碎屑物，遷移至早志留世陸緣沉積盆地中沉淀形成的。

（2）沉積型錳礦

近期在新疆西昆侖的木吉鄉(xiāng)瓊巴額什溝一帶下志留統(tǒng)溫泉溝組沉積地層中發(fā)現(xiàn)了錳礦（荊德龍等，2018）。錳礦化一般呈薄層狀、透鏡狀順層斷續(xù)分布于下志留統(tǒng)溫溝組第三巖性段含碳絹云母石英千枚巖、絹云母化長石石英砂巖中，且在巖性界面接觸部位礦化作用愈發(fā)明顯。該類礦化是區(qū)內(nèi)主要的礦化類型，礦化體總體走向100°～110°，單層厚一般幾厘米至幾十厘米不等。硬錳礦、菱錳礦及褐鐵礦組成主要礦石礦物，石英、長石為主要脈石礦物。礦化體中Mn 含量一般為5%～20%。礦石礦物以軟錳礦為主，含少量褐鐵礦及黃鉀鐵礬。該類礦化Mn 品位可達(dá)30%以上，具有明顯的風(fēng)化淋濾成因特征。該套地層且具有較高的Mn 元素背景值，且在西昆侖地區(qū)廣泛分布，地層中有機(jī)質(zhì)含量較高，與典型含錳黑色巖系相近，顯示出良好的Mn 成礦條件（荊德龍等，2018）。

2.3 石炭紀(jì)—二疊紀(jì)沉積錳礦

（1）早石炭世沉積菱錳礦

早石炭世錳礦在西昆侖局部地區(qū)發(fā)育。新近發(fā)現(xiàn)的主烏魯克錳礦床位于西昆侖恰爾隆弧盆系的北部，含錳層位為下石炭統(tǒng)他龍群細(xì)碎屑巖夾碳酸鹽巖，錳礦層發(fā)育于黑色泥（碳）質(zhì)頁巖夾鐵錳質(zhì)泥晶灰?guī)r中（圖6）。礦層嚴(yán)格受地層控制，呈NWW 向展布，延伸穩(wěn)定，規(guī)模較大，共發(fā)現(xiàn)13 條錳礦體，其中3 個構(gòu)成主礦體。其中，Ⅰ號礦體地表出露長約630 m，寬1.5～8.5 m，穩(wěn)定且連續(xù)；Ⅱ號礦體地表出露長約630 m，寬1.5～5.0 m；Ⅲ號礦體地表出露長約1 200 m，寬1～3 m。礦體整體走向127°，傾向35°～40°，傾角65°～73°，單工程礦體錳品位10%～18%。錳礦石以原生菱錳礦為主體，氧化礦石較少。該礦床與瑪爾坎蘇地區(qū)錳礦床既有相似之處，又有明顯不同，礦床類型為與黑色頁巖有關(guān)的沉積錳礦，形成時代為早石炭世。下石炭統(tǒng)他龍群是西昆侖地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的含錳層位，具有較大的找礦潛力（毛紅偉，2019）。

圖6 主烏魯克沉積錳礦地質(zhì)簡圖（據(jù)毛紅偉，2019 修改）Fig.6 The geological sketch map of Zhuwuluke manganese ore deposit（modified after Mao，2019）

（2）晚石炭世沉積菱錳礦

晚石炭世是區(qū)域沉積錳礦發(fā)育的主要時代，在東西長約60 km（圖2）范圍內(nèi)的瑪爾坎蘇河上游分布著多個大中型錳礦床，形成瑪爾坎蘇富錳礦帶。該含錳巖系自下而上可劃分為3 個巖性段：第一巖性段為含火山角礫灰?guī)r夾薄層微晶灰?guī)r，厚度約200～500 m；第二巖性段為砂屑灰?guī)r夾薄層細(xì)砂巖，厚30～60 m 不等；第三巖性段為含碳泥灰?guī)r夾薄層碳質(zhì)泥巖，厚度約30～150 m，一般發(fā)育1～2 層菱錳礦。目前已發(fā)現(xiàn)6 處錳礦床（點(diǎn)），其中大型和中-大型3 處（圖2）。初步地質(zhì)勘查表明，西昆侖瑪爾坎蘇錳礦帶錳礦資源量達(dá)大型規(guī)模，經(jīng)濟(jì)價值巨大。含錳巖系東西延伸大于60 km，其中以奧爾托喀訥什大型錳礦最為重要。該礦發(fā)育兩條礦體（Ⅰ、Ⅱ號），但以Ⅰ號礦體為主（圖7）。礦體呈層狀，長度＞5 km，平均厚度4.14 m，Mn 品位15%～47%，平均35.2%，且達(dá)到低鐵、低磷的優(yōu)質(zhì)富錳礦標(biāo)準(zhǔn)（覃英等，2014；高永寶等，2017）。

圖7 奧爾托喀訥什錳礦床地質(zhì)圖（A-A'剖面顯示礦區(qū)背斜構(gòu)造）（據(jù)張幫祿等，2018 修改）Fig.7 Geological map of the Ortokarnash manganese carbonate ore deposit，and profile A-A'shows the anticline of mining area（modified after Zhang et al.，2018）

東段包括穆呼錳礦床、瑪爾坎土錳礦床。賦礦地層為上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組，該段含錳巖系穩(wěn)定，厚度較大，礦石品位較富。其中，穆呼錳礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)3 條錳礦層，地表斷續(xù)出露長約2 166 m，平均厚度5.68 m，Mn 平均品位為29.51%（查斌等，2018）?，敔柨餐铃i礦床含錳帶長3 km，已發(fā)現(xiàn)8 條礦體，富錳礦段累計厚約7 m，平均品位30%（查斌等，2019）。

詳細(xì)的巖相學(xué)觀察結(jié)果表明，瑪爾坎蘇錳礦帶上石炭統(tǒng)卡拉阿特河組含錳巖系具有較為穩(wěn)定一致的巖性組合。東、西兩端發(fā)育的錳礦石也具有相似的礦物成分，主要金屬礦物為菱錳礦（占75%～95%），次為軟錳礦、硫錳礦，少量黃鐵礦等。結(jié)合錳礦石的地球化學(xué)及同位素特征，Zhang et al.（2020）認(rèn)為瑪爾坎蘇錳礦帶的碳酸錳礦石為微生物參與有機(jī)質(zhì)媒介的原始錳氧化物成巖轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物。

（3）二疊紀(jì)錳礦

該時代錳礦僅發(fā)現(xiàn)于西昆侖瑪爾坎蘇錳礦帶博托彥南側(cè)（陳登輝等，2019）。礦床賦存于瑪爾坎蘇錳礦帶中部博托彥地區(qū)南部發(fā)育的二疊系瑪爾雀坎庫塞山組蝕變玄武巖、大理巖中。目前初步控制兩條錳礦體，其中南側(cè)錳礦體寬0.5～5.5 m，延伸約700 m，礦化體厚度5.5 m，Mn 品位達(dá)18.23%，礦石礦物以軟錳礦為主，含有少量赤鐵礦。該地段二疊紀(jì)錳礦的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步拓展了西昆侖地區(qū)錳礦找礦空間，對瑪爾坎蘇錳礦帶錳礦找礦和成礦規(guī)律研究均具有重要意義。

3 西昆侖地區(qū)鐵錳礦成礦規(guī)律與原—古特提斯洋演化的關(guān)系

對于特提斯從晚古生代就開始發(fā)育已達(dá)成共識。然而，有沒有更為古老的原特提斯呢？一直存在爭議。在歐洲，研究發(fā)現(xiàn)了早古生代海洋遺跡，有學(xué)者稱之為中歐洋，也有學(xué)者稱其為“原特提斯”，即最原始的特提斯。Dewey and Bird（1970）認(rèn)為，北美勞倫陸塊、歐洲波羅地古陸與非洲之間存在奧陶紀(jì)的海洋，為“原特提斯”。在我國，昆侖山和祁連山都發(fā)現(xiàn)了奧陶紀(jì)的海洋遺跡，被認(rèn)為是“原特提斯”（潘裕生，1994）。按照地史中多次古陸聚合和裂解來劃分地質(zhì)演化，聯(lián)合古陸的存在表明，原特提斯是更早的一次古陸聚合和裂解。是否存在由原特提斯演化而成的古特提斯洋呢？這仍然是沒有解決的問題。

3.1 早寒武世鐵礦與原特提斯洋演化的關(guān)系

研究表明（Zheng et al.，2018；Peng et al.，2021），容礦的早寒武世火山—沉積巖具有雙峰式火山巖和變雜砂巖的特征，反映塔什庫爾干地區(qū)早寒武世可能處于與島弧相關(guān)的構(gòu)造背景。塔什庫爾干地區(qū)早寒武世地層的一個重要標(biāo)志層是以硬石膏—重晶石為代表的硫酸鹽層，而硬石膏巖、重晶石和變雜砂巖的沉積需要構(gòu)造穩(wěn)定地半深水—深水盆地。因此，本文認(rèn)為塔什庫爾干早寒武世布倫闊勒群可能為發(fā)育于弧后盆地的火山—沉積巖系。Zhang et al.（2018）認(rèn)為，該時期西昆侖原特提斯洋正好向南俯沖至南昆侖和塔什庫爾干—甜水海地塊之下（圖8），俯沖洋殼的脫水促使受俯沖帶流體交代的地幔楔發(fā)生部分熔融產(chǎn)生拉斑玄武巖。在玄武巖漿上升過程中提供的熱量導(dǎo)致基性下地殼的部分熔融產(chǎn)生相應(yīng)的酸性巖漿。而早寒武世酸性火山巖的風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積，形成了區(qū)域變雜砂巖。同時，該期強(qiáng)烈的巖漿作用間隙期熱液活動為成礦提供了大量的鐵質(zhì)（Zheng et al.，2018；Peng et al.，2021），當(dāng)含礦熱液運(yùn)移至海底與盆地正常沉積的海水硫酸鹽混合，形成了研究區(qū)硫酸鹽—磁鐵礦建造（圖8）。在區(qū)域廣泛發(fā)生的基性火山活動的晚期或間歇期，大規(guī)模的巖漿噴溢雖然變?nèi)趸蛘咄Ｖ梗缓現(xiàn)eCl2等成分的火山熱液活動仍會持續(xù)發(fā)生，當(dāng)熱液沿裂隙向上運(yùn)移至海底與海水接觸時，由于物理化學(xué)條件的改變使得磁鐵礦沉淀并聚集成礦。需要指出的是，研究區(qū)間歇性的火山熱液活動可能是導(dǎo)致磁鐵—重晶石礦石中磁鐵礦和重晶石呈互層條帶狀產(chǎn)出的主要原因。同時，火山熱液或受熱海水淋濾萃取圍巖大理巖中的Ca2+，當(dāng)Ba2+消耗完全后，Ca2+繼續(xù)與殘余SO42-結(jié)合形成了區(qū)域硬石膏。

圖8 西昆侖原特提斯洋早寒武世區(qū)域構(gòu)造—成礦動力學(xué)背景（據(jù)Zheng et al.，2018；Peng et al.，2021 修改）Fig.8 Regional tectonic-metallogenic dynamics setting of Proto-Tethys in the West Kunlun orogen during Early Cambrian（modified after Zheng et al.，2018；Peng et al.，2021）

3.2 石炭紀(jì)錳礦與古特提斯洋演化的關(guān)系

在西昆侖至塔南地區(qū)，從古特提斯洋開始擴(kuò)張到最終閉合的演化過程中，不同地區(qū)在不同演化階段對應(yīng)不同的成礦作用。泥盆紀(jì)—早石炭世初始裂解階段（Mattern and Schneider，2000；潘裕生等，2000），沿塔木—卡蘭古一帶發(fā)育陸內(nèi)拉伸盆地碳酸鹽巖—碎屑巖沉積，產(chǎn)出一系列海底熱水沉積型（SEDEX）Pb-Zn（Cu）礦床（張正偉等，2009）。早石炭世—早二疊世，是昆蓋山—瑪爾坎蘇、庫爾良等弧后裂陷盆地形成發(fā)展階段（姜春發(fā)等，2000），產(chǎn)出一系列塊狀硫化物礦床（賈群子等，2000；計文化等，2009，2018）；后期因盆地穩(wěn)定性增強(qiáng)，主要接受晚石炭世細(xì)碎屑巖—碳酸鹽巖相沉積，在瑪爾坎蘇地區(qū)形成一系列沉積成因錳礦。

實(shí)際上，西昆侖瑪爾坎蘇錳礦帶區(qū)域構(gòu)造動力學(xué)背景目前尚存在陸緣裂谷（祝新友等，1999；覃英等，2014）和陸緣弧盆（潘桂棠，1996；張連昌等，2016a）的不同認(rèn)識。本文依據(jù)Stampfli et al.（2013）關(guān)于古特提斯洋在石炭—二疊紀(jì)的演化趨勢圖，結(jié)合瑪爾坎蘇錳礦的發(fā)育位置及構(gòu)造環(huán)境（圖9），認(rèn)為其構(gòu)造動力學(xué)背景受古特提斯洋在晚古生代向北高角度俯沖以及俯沖帶南遷的影響，在塔里木南側(cè)形成溝弧盆體系（圖9），其中瑪爾坎蘇錳礦帶沉積于晚古生代弧后伸展盆地（張連昌等，2020）。

圖9 西昆侖古特提斯石炭紀(jì)區(qū)域構(gòu)造—成礦動力學(xué)背景（據(jù)張連昌等，2020 修改）Fig.9 Regional tectonic-metallogenic dynamics setting of Paleo-Tethys in the West Kunlun orogen during Carboniferous period（modified after Zhang et al.，2020）

3.3 原—古特提斯構(gòu)造轉(zhuǎn)化制約了沉積盆地及沉積鐵錳礦床的形成

西昆侖構(gòu)造帶與塔里木陸塊南緣的地層巖性及構(gòu)造特征具有一定的相似性（潘裕生等，2010），均具有古元古代—中元古代斜長片麻巖及混合巖變質(zhì)基底，新元古代—早古生代及晚古生代—早中生代的演化均受同時代原特提斯洋和古特提斯洋“開合”構(gòu)造旋回作用的制約（姜春發(fā)等，2000；潘裕生等，2010）。加里東期的碰撞造山作用標(biāo)志著原特提斯洋的終結(jié)，晚古生代以后，古特提斯洋主導(dǎo)西昆侖地區(qū)的構(gòu)造演化。

原—古特提斯構(gòu)造轉(zhuǎn)化是形成早寒武紀(jì)—志留紀(jì)大規(guī)模鐵礦和石炭紀(jì)大規(guī)模錳礦的關(guān)鍵。新元古代晚期，Rodinia 超大陸裂解導(dǎo)致原特提斯洋的打開（Ye et al.，2016；Li et al.，2018）。晚古生代期間，主要為古特提斯洋地質(zhì)演化階段。區(qū)域上，西昆侖地區(qū)在原特提斯殘留洋盆的基礎(chǔ)上發(fā)生了一次非常明顯的開合作用（姜春發(fā)等，1992，2000）。該期擴(kuò)張大致從泥盆紀(jì)開始，二疊紀(jì)轉(zhuǎn)入收縮閉合階段（潘裕生，1990）。

本文依據(jù)沉積鐵錳礦與特提斯洋演化的關(guān)系，將原特提斯—古特提斯洋的構(gòu)造演化劃分為3 個階段：1）新元古代晚期—寒武紀(jì)（560～490 Ma），早期特提斯洋裂解，原特提斯洋南向俯沖期，成礦物質(zhì)形成了最初始的積累，在合適的化學(xué)條件下析出沉淀，形成大規(guī)模沉積變質(zhì)鐵礦床；2）奧陶紀(jì)—志留紀(jì)（490～420 Ma），原特提斯洋閉合，殘留洋盆環(huán)境形成海相菱鐵礦；3）泥盆紀(jì)—二疊紀(jì)（420～250 Ma），古特提斯洋俯沖極性發(fā)生轉(zhuǎn)變向北，在晚石炭世高角度俯沖以及俯沖帶南遷的影響，在塔里木南側(cè)形成溝弧盆體系，其中瑪爾坎蘇錳礦帶沉積于晚古生代弧后伸展盆地。

4 結(jié) 論

本文基于西昆侖地區(qū)沉積鐵錳礦成礦帶區(qū)域背景、礦床地質(zhì)及地球化學(xué)特征的研究，重點(diǎn)分析了該成礦帶的成礦規(guī)律及地球動力學(xué)背景。主要認(rèn)識：

（1）西昆侖地區(qū)北段新元古代—早古生代及晚古生代的演化均受同時代原特提斯洋和古特提斯洋“開合”構(gòu)造旋回作用的制約；受區(qū)域構(gòu)造性質(zhì)的影響，金屬礦產(chǎn)以形成于弧后盆地的沉積型鐵、錳礦為特色，其中又以寒武紀(jì)沉積變質(zhì)鐵礦、志留紀(jì)菱鐵礦和石炭紀(jì)沉積錳礦最具代表性。

（2）依據(jù)沉積鐵錳礦與特提斯洋演化的關(guān)系，將原特提斯—古特提斯洋的構(gòu)造演化劃分為：新元古代晚期—寒武紀(jì)與原特提斯洋南向俯沖有關(guān)的弧后伸展型盆地有關(guān)的大規(guī)模沉積變質(zhì)鐵礦床形成階段，奧陶紀(jì)—志留紀(jì)與原特提斯洋閉合有關(guān)的殘留洋盆環(huán)境的海相菱鐵礦形成階段，和泥盆紀(jì)—二疊紀(jì)與古特提斯洋北向俯沖有關(guān)引發(fā)的弧后盆地環(huán)境沉積錳礦形成階段。

致 謝本文研究工作中得到新疆地礦局馮京總工和徐仕琦高級工程師，新疆第二地質(zhì)大隊馮昌榮總工、查斌和謝月橋等高級工程師的大力支持，審稿專家對本文的完善提出了寶貴意見，在此一并表示感謝！