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    摘要

    萨瓦亚尔顿金矿床附近岩石变形序列的厘定不仅有助于理解构造控矿过程,而且可揭示南天山洋闭合及随后造山的历史。文章通过对构造进行分期,以期建立矿区构造模型。矿区记录的变形为:D1,北西-南东向挤压,矿区内地层均受挤压发生褶皱,轴面倾向北西,塔尔特库里组和巴什索贡组表现为紧闭褶皱或透入性片理化,萨瓦亚尔顿组和托格买提组则形成宽缓褶皱,随后,沿褶皱轴面发育一系列逆冲断层。该期构造形成了逆冲断层分割的复式褶皱的格架。D2,北东-南西向挤压,形成了轴面倾向北东,枢纽向北东缓倾伏的褶皱,变形前侵位的辉绿岩形成于(396±25)Ma,确定了变形的时间上限。该年龄结合变形所涉及的最新地层(早石炭世托格买提组)以及萨瓦亚尔顿组Rb-Sr年龄(~305 Ma),共同限定了变形时代为中-晚石炭世。变形与成矿的关系显示,D1期逆冲断层及其次级构造是重要容矿构造,D2叠加变形造成了矿化带的不连续,属于破矿构造。结合区域地质资料,笔者认为D1形成于中石炭世南天山洋闭合及碰撞造山阶段,D2源于晚石炭世板块沿费尔干纳断裂的缩短过程。研究成果可为区域构造演化提供基础地质资料,并为南天山地区开展相似矿床的理论研究和找矿工作提供依据。

    Abstract

    Structural analysis and study of deformation sequences in the periphery of the Sawayaerdun gold deposit area not only help to understand the structural ore-controlling process, but also can reveal the history of ocean closure and subsequent orogenesis in the Southern Tianshan belt. On the basis of geological research in the Sawayaerdun ore district, stages of the structures are investigated and representative rocks are selected for geochronological analysis in order to establish a tectonic model. Deformation sequences recorded in the strata of the ore district is: northwest-southeast compression (D1). All strata exposed within the ore district are folded with the axial plane dipping to northwest. The Taertekuli and Bashisuogong Formations exhibit tight or overturned folds or penetrative foliation, while the Sawayaerdun and Tuogemaiti Formations form open folds. Subsequently, a series of thrust faults develop along the fold axial plane, indicating a top-to-the southeast thrust. This period of deformation formed extensive compound folds divided by thrust faults. Northeast-southwest compression (D2). This deformation forms a fold with the axis plunges inclined towards the northeast and the axial plane dipping towards the northeast. The pre-deformation diabase has an isotopic dating age of (396±25) Ma, which constrains the upper limit of deformation age. This age, combined with the latest strata involved in the deformation (Early Carboniferous Tuogemaiti Formation) and the Rb-Sr age of the Sawayaerdun Formation (~305 Ma), jointly defines the deformation age as the Middle-Late Carboniferous. The relationship between deformation and gold mineralization shows that the thrust faults and its secondary structures formed by the first stage (D1) are important host structures in the mineralized zone, while the superposition of deformation in the second stage (D2) causes discontinuity of the mineralized zone, which belongs to the ore-breaking structure. Based on regional geological data, it is believed that D1 originates from the closure of the Southern Tianshan Ocean and subsequent collision in the middle Carboniferous, while D2 results from the shortening process of the plate along the Fergana fault in the middle-late Carboniferous. The results of this study can provide basic geological data for regional tectonic evolution, and provide a basis for research and exploration of similar deposits in the southern Tianshan region.

  • 造山型金矿主要是指汇聚板块边缘增生造山过程中形成的,赋存于绿片岩相岩石内的金矿床(Goldfarb et al., 1998;Groves et al., 1998)。该类矿床成矿3个要素是造山过程、构造控矿和变质流体(陈衍景等, 1999;陈衍景, 2006;杨林等, 2023),其主要特征表现为矿体明显受逆冲断层、剪切带及褶皱控制(Goldfarb et al., 2001)。如张德全等(2007)指出构造边界和深大断裂、大型韧性剪切带及其派生的褶皱和断裂系统,构成了柴北缘-东昆仑地区造山型金矿的三级控矿构造系统;巴西利亚褶皱带的Príncipe造山型金矿床中,矿化即位于顺造山带走向剪切作用形成的碎斑压力影中(Corrêa et al., 2015);蒙古-鄂霍茨克造山带东部的Malomyr造山型金矿矿体展布则受到逆冲断层的明显控制(Lazarev et al., 2012)。这些典型实例表明,各类变形构造对于恢复造山型金矿床成矿过程至关重要。穆龙套金矿床作为全球最大的造山型金矿(Goldfarb et al., 2001;Graupner et al., 2001;Wilde et al., 2001),因其巨大资源量及矿区典型的构造控矿样式,被诸多学者从各个方面进行研究,并建立了“穆龙套式”金矿成矿模型,用以限定南天山地区与穆龙套金矿具有相似特征的一类金矿,即在时空上与南天山增生/碰撞造山过程相关,广泛发育CO2流体,且受控于韧-脆性变形构造、与黑色岩系有关的金矿(刘家军等, 2000;杨富全等, 2005a;李志丹等,2017)。位于南天山西段的萨瓦亚尔顿金矿床,是近年来发现的显著的造山型金矿床之一,由于其与穆龙套金矿所处构造单元具有相同的构造背景和成矿条件,萨瓦亚尔顿金矿床的研究对于天山地区金矿的勘查评价及实现找矿突破具有重要的理论和现实意义,因此该矿床备受地质学者的关注。

    萨瓦亚尔顿金矿床位于南天山构造带内,北距中国-吉尔吉斯斯坦国境线约5 km(Yang et al., 2007),其黄金储量大于127 t,远景资源量约300 t(Rui et al., 2002;薛春纪等, 2024)。学者们从矿床地质(刘家军等, 2000;2002a;王宏等, 2003;杨富全等, 2005a;2005b;赵仁夫等, 2007;陈瑶, 2018)、成矿流体(龙训荣等, 2002;郑明华等, 2002a;2002b;杨富全等, 2006; Liu et al., 2007;陈华勇等, 2007; Yang et al., 2007; Chen et al., 2012)、成矿时代(叶锦华等, 1999;刘家军等, 2002b;陈富文等, 2003)及矿床成因(王宏等, 2003;陈华勇等, 2004; 2007;杜恩社等, 2006;赵仁夫等, 2007;陈瑶, 2018)等方面对其进行了报道,取得了诸多进展。根据已有的同位素及矿床地质特征对比,学者们将萨瓦亚尔顿金矿床划为典型的造山型金矿(Liu et al., 2007; Yang et al., 2007; Chen et al., 2012;陈华勇等, 2013;薛春纪等, 2014b;周振菊等, 2022)。然而,作为造山型金矿研究的重点,目前对于萨瓦亚尔顿矿田构造的研究仍旧缺乏,仅见陈宣华等(2001)和周振菊等(2022)对其中的构造样式进行了描述,但仅强调了韧性或韧脆性变形对成矿的控制作用。矿区作为天山造山带与塔里木板块的结合部位,经历了多期构造改造,其变形序列及构造期次仍未梳理,构造格架尚未建立。另一方面,随着矿山的持续开采,对于矿产资源的需求也逐渐增强,矿区范围内岩石的变形特征及分布规律也亟需总结,以期为进一步的找矿勘探提供思路。

    本研究以萨瓦亚尔顿矿区附近地层构造为主要研究对象,通过构造观察,解析矿区范围的构造样式,选取代表性测年样品并结合已有资料共同限定变形时代,建立相应的构造模型并阐述成矿与构造活动的相关性。最后,结合矿区构造与区域构造格架的关系,探究构造对矿体的控制作用,进而讨论矿床形成的大地构造背景,为下一步找矿工作提供基础地质依据。

    1 区域地质背景

    天山褶皱带是中亚造山带南缘重要的构造带(图1a)(Windley et al., 1990; Xiao et al., 2013),同时也是一条重要的近东西向成矿带,属于中亚成矿域的组成部分(张连昌等, 2022;薛春纪等, 2024)。天山褶皱带位于准噶尔地块与塔里木板块之间,向北通过北天山断裂与准噶尔地体分隔,向南以北塔里木断裂与塔里木板块接触(Sengör et al., 1993; Chen et al., 2017)。该构造带自西向东由乌兹别克斯坦,经塔吉克斯坦,随后进入吉尔吉斯斯坦和中国甘-新交界,跨度达2500 km(王博等, 2022)。以Nikolave Line-North Nalati和Atbashi-Inlychek-South Nalati断裂为界线,天山褶皱带自北向南可进一步划分为北天山、中天山、南天山造山带,北西向的塔拉斯-费尔干纳右行走滑断裂斜切并造成了天山造山带的明显错动(图1b)(Gao et al., 2009; Yann et al., 2013)。其中,南天山造山带位于塔里木板块与中天山地块之间,主体为一条宽大的碰撞-增生-蛇绿混杂带,带内混合了前寒武纪塔里木基底、塔里木板块北缘的陆缘沉积物、蛇绿岩、高压-低温变质岩等物质(朱志新等, 2013;张斌等, 2014),主要沉积地层为早古生代碎屑岩和碳酸盐岩(Gao et al., 2011)(图1c)。南天山造山带内部散布的蛇绿岩,又可细分为南带和北带,北带沿乌瓦门—达鲁巴依一线,南带沿铜花山—黑英山一线(Xiao et al., 2004; Windley et al., 2007; Han et al., 2011; Yang et al., 2013; Jiang et al., 2014;王博等, 2022)。高压、低温变质岩以透镜状分布于南天山造山带北部和中部,主要由蓝片岩、榴辉岩及绿片岩相变质沉积岩组成(Gao et al., 2003),其变质高峰期为325~310 Ma(Su et al., 2010)。造山带内部岩浆岩时代涉及晚奥陶世、中志留世至中泥盆世、晚石炭世至中二叠世(王超等, 2009;郭瑞清等, 2013; Qin et al., 2016)。该造山带内发育穆龙套(Frimmel, 2008)、卡姆托尔(Mao et al., 2004)、萨瓦亚尔顿(Liu et al., 2007; Chen et al., 2012)等诸多金矿床,均属大型-超大型矿床,构成了一条“亚洲金腰带”(薛春纪等, 2014b)(图1b)。

    2 矿区地质特征

    萨瓦亚尔顿矿区出露的地层被F15主干断裂,分为东、西两部分(图2a、b)。F15西侧为塔尔特库里组,岩性为浅变质碎屑岩、千枚岩夹少量硅质板岩;按岩性进一步划分为3个岩性段:千枚岩夹变质砂岩(一段),变质岩屑长石砂岩、变质石英砂岩夹少量千枚岩(二段),千枚岩、变质砂岩夹板岩、变质粉砂岩、硅质岩、灰岩(三段)。F15东侧依次出露:①萨瓦亚尔顿组,主要由含碳绢云千枚岩及变岩屑砂岩交互组成,又可分为2个岩性段,分别以千枚岩为主(一段)和以变岩屑砂岩为主(二段)。塔尔特库里组及萨瓦亚尔顿组为矿体的主要赋矿层位;②巴什索贡组,岩性为绢云千枚岩、岩屑长石砂岩、泥晶灰岩、大理岩;③托格买提组,岩性为细晶灰岩、长石岩屑砂岩及千枚岩。各岩石地层单位之间均为断层接触。地层总体走向30°~70°,总体倾向NW,局部倾向SE,倾角50°~70°(图2a)。另外,还分布少量的第四系残坡积物。矿区附近未见明显的岩浆活动,仅在西部发育透镜状基性岩,以岩块裹夹于板岩和千枚岩组成的基质中,岩块岩性为安山岩、硅质岩、灰岩等,这些岩石统称为吉根蛇绿杂岩(SJgc),其形成时代为晚古生代(徐学义等, 2003;新疆地矿局第二地质大队, 2017),同时在板岩内部也可见侵位的辉绿岩脉、二长岩脉(陈富文等, 2003;陈华勇等, 2013)。

    区域断裂构造极为发育且复杂,总体构造线呈NNE向展布,另外还发育NW向、近NS向断裂,但规模较小。主干断裂为NNE走向,NW-NNW倾向的逆断层,断层规模大、倾角陡(>70°)。在靠近边界逆冲断层部位,褶皱紧闭或发生倒转,而在相邻逆冲断层中间褶皱相对舒缓,从而形成了以边界断裂分割的一系列褶皱区。金矿化多受区域性深大断裂及其旁侧次级断裂构造控制(郑明华等, 2001),尤其是与断裂相伴的韧性剪切带是含矿的有利部位(图2b),已发现的矿化体赋存于蚀变破碎带中的片理化、糜棱(碎裂)岩化的含碳千枚岩及泥质粉砂岩中(郑明华等, 2002b;新疆地矿局第二地质大队, 2017)。其中,Ⅳ号主矿化带产于塔尔特库里组与萨瓦亚尔顿组接触带,Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅺ号矿化带产于萨瓦亚尔顿组,Ⅵ号、Ⅶ号、Ⅹ号、Ⅸ号、Ⅴ号、Ⅲ号矿化带产于塔尔特库里组(图2a)。金矿体呈似板状、薄板状、透镜状或脉状,在走向和倾向上具有尖灭再现、厚度变大时,品位相对变高的特点(新疆地矿局第二地质大队, 2017)。矿石具粒状、交代结构,浸染状、网脉状构造,黄铁矿和毒砂为主要载金矿物,蚀变类型以褐铁矿化、硅化、碳酸盐化、黄铁矿化为主。萨瓦亚尔顿金矿床流体包裹体和同位素分析结果显示,其形成温度约为110~340℃,属于中温热液矿床。成矿流体依次经历了高温石英阶段(无矿化)、中低温石英阶段(矿化)及低温碳酸盐脉阶段(陈华勇等, 2013),流体内部富含CO2(Liu et al., 2007;陈华勇等, 2007;Yang et al., 2007;Chen et al., 2012)。

    3 矿区变形特征

    矿区范围内岩石变形强烈,受褶皱和逆冲断层改造明显,但岩层内部仍可识别出原始层理,主要由互层的砂岩和泥岩组成。随后,以原始层作为标志层进行追索,可识别出2期变形作用:第一期变形(D1)作为主体,影响范围广,构造形迹保存较好,形成了矿区总体构造格架,又可分为早期的褶皱变形(D1-1)及晚期的逆冲推覆(D1-2);第二期变形(D2)痕迹仅局部保留,叠加于D1之上,并形成典型的叠加褶皱。除此之外,矿区内还发育走滑剪切作用,各期变形的具体特征如下。

    3.1 第一期褶皱变形(D1-1

    该期构造是北西-南东向缩短体制下的产物,涉及范围较广,研究区内所有地层均受到改造,但由于岩石能干性差异,变形作用在各岩石单元内部表现并不一致。塔尔特库里组一段、二段和巴什索贡组表现为强烈的片理化构造、剪切褶皱及变质分异条带构造;塔尔特库里组三段内部褶皱不发育,仅表现为强烈片理化,局部可见明显层劈结构。萨瓦亚尔顿组表现为宽缓褶皱,褶皱形态主要依据岩层产状统计推测,仅可见少量褶皱核部露头。本次研究未涉及托格买提组,前人研究指出该组作为区域大型博孜别列斯背斜的翼部产出,也遭受了区域变形改造(新疆地矿局第二地质大队, 2017)。

    塔尔特库里组一段及巴什索贡组岩性主体为千枚岩,原岩为泥岩或泥质粉砂岩,由于泥岩能干性较弱,受构造作用后易变形并发生完全的构造置换。研究区内,千枚岩产状近直立,倾向北西(图2,图3a、b),且由于岩石分布于F15主干断裂附近,强烈的挤压作用下,原始层理已经被全部置换为千枚理(图4a),无法辨识其原始层。同时,由于构造置换较彻底,千枚岩中紧闭褶皱保留的也很少,仅见少量石英脉或灰岩断续以褶皱形态存留于千枚岩理内(图4b)。

    塔尔特库里组二段主体岩性为千枚岩夹变质砂岩,由于原岩组成中砂岩和泥岩的能干性差异,褶皱弯曲过程中,发生层间滑动时,在强烈剪切作用下,能干性强的砂岩层或岩脉形成了石香肠构造,局部可见变质砂岩被拉断形成一系列透镜体,千枚岩则受挤压进入其缝隙中。另外,北西-南东向强烈的缩短还形成了大量紧闭褶皱,规模大小不一,为一系列倾向北西的倒转背、向斜,两翼及轴面产状一致,均为300°~330°∠40°~55°(图4c)。当变质砂岩-千枚岩互层岩系发生褶皱时,较厚的强硬岩层发育较大波长的主体褶皱,并以其特征波长影响总的褶皱型式,而较薄的强硬层或软弱层形成较小波长的褶皱,并在褶皱的进一步发育过程中受大波长主体褶皱的控制,逐渐变成大波长褶皱的从属褶皱,最终形成典型的复式褶皱:在大褶皱两翼,从属褶皱呈S和Z形对应分布,且两翼褶皱具有镜像的剪切运动方向,从属褶皱在转折端则呈M形。当主体褶皱规模较大时,其转折端清晰可见,片理或M型从属褶皱的包络面产状倾向北,向两侧片理产状逐渐转至与主体片理一致;当主体褶皱规模较小,可见紧闭褶皱密集发育,形成“筒状”样式(图4d)。褶皱枢纽主体倾伏向南西,倾伏角总体较缓,局部可见倾伏向变为北东,属于晚期叠加褶皱的效应。黄铁矿在褶皱核部聚集,含量明显多于翼部(图4e),反映褶皱期间的物质运移过程。塔尔特库里组二段岩石变形强度不均匀,可划分为强弱相间的变形带,向南东侧靠近主断裂附近,强变形带规模变大,褶皱较密集。向北西侧远离主断裂,变形变弱,褶皱不发育,主体为单斜层(图3a)。

    塔尔特库里组一段和二段内大量发育的石英脉也可作为第一期变形过程的标志层。通过对其进行追踪,可见大多石英脉体延伸不远,多为透镜状,脉体与地层同步变形(图4f),在褶皱核部聚集并加厚,在翼部变薄或被拉断而断续延伸;有的石英脉产于褶皱核部,脉体产状平行于轴面,规模大小不一(图4g),顺走向逐渐发生尖灭,总体形态呈现为肿缩构造,指示其遭受了垂直于脉体的挤压,脉体与地层为高角度相交,这类脉体应形成于第一期变形同期或稍晚阶段。

    塔尔特库里组三段以千枚岩和绿泥千枚岩为主,内部夹大量硅质岩、灰岩及角砾灰岩透镜状,构成了典型的“基质-岩块”(block-in-matrix)结构。局部风化作用较强时,千枚岩被风化殆尽,断续残留透镜状硅质岩形成突出的山脊。该岩性段岩石变形程度较差,褶皱不发育,主体片理与岩块扁平面均倾向北西(图4h)。塔尔特库里组三段与下伏二段为断层接触,在接触带附近可见辉绿岩脉顺千枚理侵入,岩脉内部矿物无定向,但宏观上脉体与千枚岩发生同步变形。脉体与地层为不规则港湾状接触,并发育烘烤边和冷凝边,但多数情况下,两者接触面受后期构造改造成为平直的片理面。

    研究区内,下泥盆统萨瓦亚尔顿组一段和二段间隔出露(图2a),内部仍保留了大量原始沉积构造现象,片理较发育,产状与原始层一致。根据地层重复规律及其地层产状,判断下泥盆统构成了宽缓的褶皱,并可识别出多个背斜和向斜(图4i)。产状统计显示,褶皱轴面走向北东,枢纽向北东倾伏(图2c)。背斜北西翼和向斜南东翼产状为310°~330°∠50°~70°,向斜北西翼和背斜南东翼倾向北东或北东东。背、向斜轴线走向与矿化带和区域构造线以小角度相交,并被主干断裂F15截切。

    3.2 第一期逆冲推覆(D1-2

    萨瓦亚尔顿矿区另一主要特征为发育不同规模的逆冲断层(图5a),形成了总体构造格架,使得研究区构成了由边界断裂分割的一系列复式褶皱的形态(图3a、b)。周振菊等(2022)指出,以阿热克托如克断裂和伊尔克什坦断裂为东西界线,矿区范围内发育了一系列倾向NW的逆冲断裂和韧性剪切带,如F13~F17。其中F15作为主干断裂,控制了萨瓦亚尔顿最大Ⅳ矿体的定位,金矿即产于上盘的次级断层中(图2a、b)。靠近F15,地层褶皱明显增强。在断裂带内部,岩石强烈破碎,并伴随大量的褐铁矿化,同时在剪切作用控制下,发育构造透镜体、褶曲、片理、糜棱岩等(图5b),并发育一系列次级断层(图5c),层理已经被完全置换,并保持与主体断裂产状一致。野外可见与主断裂F15平行的小型逆冲断层发育,产状与F15一致,指示为同期产物。在逆冲断层附近,尤其是上盘,岩石十分破碎,大量脉体顺片理贯入(图5d)。由于断层的拖拽,两侧地层发生明显弯曲,形成褶皱(图5e)。另外,逆冲断层附近还发育明显的走滑作用,造成了早期褶皱枢纽的倾伏(图5f)。组间分隔断层F13附近、变质砂岩内部以及灰岩及硅质岩岩块边部,均可见北东-南西向的韧性剪切作用,使得强硬层被剪切成σ或δ型旋转碎斑,显示出断层形成之后的右行走滑过程(图5g~i)。

    3.3 第二期褶皱变形(D2

    相较于第一期变形,第二期变形构造痕迹保留较少,仅局部地区发育,其中以塔尔特库里组二段内部最为明显。该期变形样式属于宽缓褶皱(图6a),以第一期变形改造后的片理面或轴面为变形面发生弯曲,轴面总体倾向北或北东,枢纽倾伏向北或北东,倾伏角较小,局部可见D2变形过程的褶皱呈相对紧闭的形态(图6b)。随着褶皱过程中的层间滑动,其翼部发育较多从属褶皱,逐渐也形成复式褶皱(图6c),顺其轴面也可见大量石英脉贯入(图6d)。该期构造与第一期褶皱共同发育时就形成了典型的叠加褶皱(图6d)。

    3.4 叠加褶皱

    露头尺度上,局部地区的构造型式不具有唯一性和透入性,且褶皱表现为钩状、新月状等复杂形态,反映出褶皱的叠加效应。研究区内,叠加褶皱在塔尔特库里组二段内保留较好。通过追踪砂岩-泥岩组成的原始层理,可看到叠加变形区域以早期褶皱轴面为变形面发生弯曲(图7a、b),造成了重褶现象(图7c)。第二期变形不同程度地改造了前期构造(图7d、e),在其叠加部位,早期构造的产状复杂且变化较大(图7f),但仍保留了第一期变形的最终形态,第二期褶皱透入性较差。向周边变形逐渐变弱,以第一期变形样式为主。根据两期变形的野外特征及产状,两期褶皱为高角度相交,早期变形主要表现为塔尔特库里组二段内的泥岩和薄层砂岩形成紧闭褶皱,产状倾向北西,属于上述的第一期褶皱变形产物;晚期变形则为宽缓褶皱,属于第二期褶皱变形的产物,轴面倾向北或北东。

    4 年代学分析
    4.1 样品采集及测试方法

    本次测年辉绿岩样品采自剖面B-B’北西端地表露头(SWY-21)(图3b),岩石为灰绿色,呈脉状产出并顺板理贯入(图8a),走向为北东-南西向,延伸约200 m,顺走向向两侧逐渐尖灭,宽约20~500 cm。岩石具辉绿结构,块状构造(图8b),镜下可见主要矿物为斜长石、辉石及少量角闪石(图8c、d)。斜长石,细板条状,大小为0.5~1.5 mm,发育典型的聚片双晶,约占40%~45%;辉石,短柱状,大小为0.5~1.0 mm,矿物大多已发生蚀变,具不规则外形,内部发育2组解理,约占30%~35%。角闪石,长柱状,大小为0.5~1.5 mm,含量较少(5%~10%),主要充填于辉石及斜长石的颗粒间隙内。辉绿岩内部矿物均未遭受变形改造,但脉体与地层发生同步变形,因此,其结晶年龄有助于限定变形作用开始的时间。

    磷灰石U-Pb同位素测试在南京宏创地质勘查技术服务有限公司进行,仪器类型为激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS),型号为Agilent 7900,搭载Resolution SE型193 nm进样系统(Applied Spectra,美国),仪器运行时具体参数见(Thompson et al., 2018)。测试开始前,将样品粘在环氧树脂靶上,抛光后进行超声清洗,用甲醛擦拭后放入样品池,样品测试时选用的束斑直径、剥蚀频率及能量密度分别为:38 μm、5 Hz和3 J/cm2。首先,对NIST612和NIST610分别进行测试以调节气流和进行P/A调谐。随后,利用激光脉冲对分析区域进行预剥蚀用以去除表面污染(剥蚀深度~0.3 μm)。分析过程中,磷灰石Madagascar和Durango分别为校正标样(Thomson et al., 2012)和监测标样(McDowell et al., 2005)。每10~12个样品点加测2个Madagascar及1个Durango标样,采用207Pb方法进行普通Pb校正。每个采集过程包括20 s空白和35~40 s信号区间。微量元素计算时分别以NIST 610和43Ca为外标和内标。最终数据处理采用Iolite程序(Paton et al., 2010)。

    4.2 测试结果

    CL图像上磷灰石为自形-半自形棱角状,粒径50~150μm(图8e)。共选择12颗磷灰石进行测试,分析结果见表1图8f。所有测点w(U)为0.71×10-6~1.60×10-6,w(Th)为3.45×10-6~6.92×10-6,w(Pb)为0.31×10-6~5.89×10-6。除去3个与总体测点偏离较远的数据点,利用Tera-Wasserburg图解对其余9个测点进行下交点年龄计算,获得年龄为(396±25)Ma。基于下交点年龄确定的初始普通铅同位素组成,采用207Pb校正法对各测点进行普通铅校正。校正后9个测点的206Pb/238U年龄介于367 Ma和460 Ma,其加权平均年龄值为(404±19)Ma。由于磷灰石具有很高的普通铅(Cochrane et al., 2015),导致207Pb校正后的单点年龄误差较大且离散性明显,本研究采用Tera-Wasserburg下交点年龄(396±25)Ma代表辉绿岩最终形成年龄(图8f)。结合上述年龄结果,笔者认为辉绿岩形成于早泥盆世(396 Ma)。

    5 讨 论
    5.1 变形序列

    基于上述描述,认为矿区至少经历了2期构造作用(图9a~c),在各期构造作用下,地层遭受褶皱、逆冲断层及韧性剪切改造。

    D1,北西-南东向的挤压:强烈的构造作用导致地层和顺层贯入的石英脉沿主压应力方向缩短,两者发生同步变形,形成紧闭褶皱并进一步发展为复式褶皱(D1-1)(图9b),随后发生不同程度的构造置换,沿轴面发育新生劈理,同时有石英脉顺劈理方向贯入。应力集中部位及轴面劈理密集发育处,开始发育一系列逆冲断层(D1-2),在矿区范围内表现为F13~F17断层组成的叠瓦式逆冲构造,表示褶皱与主体断裂系统同期形成。逆冲作用导致断层面附近地层的牵引式弯曲,并在断层带内部形成了大量的构造透镜体、糜棱岩等构造岩。矿区内的总体构造则表现为由逆冲断层分割的一系列复式褶皱。

    D1主导了萨瓦亚尔顿矿区叠瓦式逆冲断层构造格局的形成,构成了北东-南西向的主体构造线。需要指出的是,在主干断裂F15东侧,萨瓦亚尔顿组组成的褶皱轴面为北东东走向,与主构造线小角度相交,一种可能为萨瓦亚尔顿组褶皱形成于主体逆冲断层之前,即变形位于D1之前,但该期变形在研究区其他组岩石中并未出露。因此,野外证据并不支持D1之前存在大规模变形的观点。另一种可能为萨瓦亚尔顿组由于存在巨厚的砂岩层,在D1变形改造过程中,并不会遭受完全的改造和置换,而是形成规模较大的宽缓褶皱,F15东侧属于宽缓褶皱的一翼,而F15断裂沿宽缓褶皱的轴面发育,并将西侧的塔尔特库里组逆冲至原有的萨瓦亚尔顿组宽缓褶皱西翼,将其覆盖在构造位置的下部。

    北东-南西方向的右行走滑:D1-2变形晚期,沿着逆冲断层发育顺走向的剪切作用,在岩石中发育大量韧性剪切带,变质砂岩、灰岩、硅质岩等形成σ或δ型旋转碎斑,指示出区域顺北东-南西方向的右行走滑作用。

    D2,北东-南西向的挤压:该期变形叠加于D1之上,形成叠加褶皱。两期褶皱均为斜歪褶皱,D1褶皱轴面及枢纽产状大致为300°∠60°和210°∠20°,D2褶皱轴面及枢纽产状大致为40°∠55°和30°∠30°,两期轴面高角度相交,形成了斜跨褶皱(图9c)。通过追踪标志层,可见早期的紧闭褶皱轴面发生了二次弯曲,造成了典型的重褶现象。

    5.2 构造与成矿
    5.2.1 年代学

    对于萨瓦亚尔顿金矿的含矿围岩,前人已做了大量年代学测试来限定其时代。叶锦华等(1999)以萨瓦亚尔顿组顺层石英脉内流体包裹体为研究对象,测得其Rb-Sr等时线年龄为389 Ma,并认为这接近于含矿围岩的真实沉积年龄。地层内部锆石的LA ICPMS年龄显示,萨瓦亚尔顿组和塔尔特库里组分别在400 Ma和420 Ma左右形成最年轻的峰值(Zhang et al., 2017),虽然2个组中最年轻的锆石分别揭示出353 Ma和395 Ma的年龄,但由于颗粒数较少,仅有2~3颗且这些颗粒不同程度的偏离了谐和线。因此,令人信服的是,萨瓦亚尔顿组和塔尔特库里组时代应分别为早泥盆世和晚志留世—早泥盆世。本文对侵位于塔尔特库里组内部的辉绿岩进行磷灰石U-Pb定年,获得了396 Ma的岩脉结晶年龄,表明塔尔特库里组最终形成时代应早于396 Ma。另外,岩脉与地层发生同步变形,表明二者共同遭受了区域变形。因此,辉绿岩的时代也表明D1变形作用发生于396 Ma之后。野外现象表明,矿区D1变形涉及最新地层为托格买提组,前人依据其中大量的海相化石,将其时代定为早石炭世(西安地质矿产研究所, 2003)。这进一步限定了区域主体变形时间应在早石炭世之后。塔尔特库里组一段、二段及萨瓦亚尔顿组全岩Rb-Sr等时线年龄为305 Ma(刘家军等, 1999; Liu et al., 2007),由于地层已发生绿片岩相变质,上述年龄应代表了岩石的变质变形年龄而非原岩时代,与矿区绢云母化蚀变岩的Ar-Ar年龄坪(300 Ma)相近(杨富全等, 2006)。上述数据表明,矿区范围内变形应发生于中-晚石炭世。

    萨瓦亚尔顿金矿床成矿作用复杂,具有多期、多阶段性(叶锦华等, 1999;刘家军等, 2002b;郑明华等, 2002a;陈富文等, 2003;杨富全等, 2006; Liu et al., 2007; Zhang et al., 2017)。成矿时代研究显示,矿区最早于早石炭世发生一期成矿作用,该期成矿事件与区域变形在时间上具有很好的一致性,暗示两者具有成因上的相关性。如多金属硫化物和少金属硫化物的含金石英脉内流体包裹体Rb-Sr等时线年龄分别为342 Ma和246 Ma(陈富文等, 2003);矿区黄铁矿Re-Os定年结果为324 Ma,Zhang等(2017)认为这代表了同构造的成矿作用,印证了石炭纪变形对成矿的控制作用。

    5.2.2 控矿构造

    从赋矿层位看,萨瓦亚尔顿矿区中矿体及矿化蚀变带主要分布在萨瓦亚尔顿组中,少数分布在塔尔特库里组中,显示出一定的专属性(杨耘, 2001)。2个地层内部Au和伴生元素As的富集系数均较高,分别为12.7和9.2。因此它们既是金矿的赋矿层位,又是其矿源层(新疆宝地矿业有限责任公司, 2007)。构造方面,在横穿矿区的剖面上,各断片之间不同规模的紧闭褶皱及次级断裂带成为重要的控矿构造,这些裂隙、破碎带和褶皱的转折端处利于矿液流动、迁移和富集(薛春纪等, 2024)。

    挤压作用与成矿:陈宣华等(2001)指出紧闭褶皱顶部多发生增厚并形成矿囊。周振菊等(2022)识别出的成矿早期石英-黄铁矿脉,大多平行于千枚理,并在变形作用下改造为透镜状、石香肠状和小型褶皱。野外观察可见矿体内部含矿石英脉大多发生褶皱变形(图10a、b),由于其强能干性,在进一步的挤压过程中,脉体被挤断呈透镜状(图10a)。黄铁矿等载金矿物在褶皱核部明显聚集(图10c),这表明D1形成的褶皱核部为成矿物质提供了很好的空间。这些现象表明,区域韧性挤压变形为早期成矿过程提供了容矿空间。

    逆冲断层与成矿:随着挤压作用继续,褶皱轴面劈理成为断裂破碎带发育的有利部位,D1期间形成了叠瓦式的断裂组合(图3b)。破碎带内A型褶皱及挤压片理极为发育,表明这些破碎带或矿化带实际上为韧性剪切变形带。破碎带内石英脉也十分发育,见绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化、硅化。镜下观察,矿化带内石英颗粒普遍遭受韧性剪切改造,形成不对称的碎斑,而细粒黄铁矿则顺碎斑裂隙分布(图10d)。矿体及矿化蚀变破碎带均位于北东向断裂中,两者走向均为30°左右,有很好的对应性(新疆宝地矿业有限责任公司, 2007),且与D1期构造线一致。叶锦华等(1999)指出矿区已发现的24条矿化带均受NE-NNE向断裂破碎带控制,呈带状延伸(走向约25°),且相互平行、等间距分布,其中最大规模的Ⅳ号矿体呈板状与围岩小角度相交。主成矿期的多金属硫化物-石英脉呈网脉状、细脉状或角砾状,顺层或切层分布(周振菊等, 2022)。结合成矿与变形时代的一致性,认为破碎带是D1变形的产物,属于成矿期构造。陈宣华等(2001)研究矿区控矿构造特征时指出,强弱应变带相间产出导致流体在弱应变带富集成矿,即韧性变形与成矿作用同步进行。也有学者指出,在D1韧性剪切挤压作用下,岩石发生破碎变形,并产生一系列裂隙,它们成为良好的容矿构造。如李丽等(2012)指出,矿区内部每条断裂附近均发育顺层断裂、微交裂隙以及正交张裂,三者构成了裂隙群。F15主干断裂内部的Ⅳ号主矿化带在平面及剖面上均呈雁列状分布,也表明次级裂隙在成矿时的重要性(新疆维吾尔自治区地质调查院, 2003)。

    破矿构造:矿体联合中段图及联合剖面图表示,走向上矿体为波状弯曲变化,形成连续的“S”形,但总体来看逐渐向北东方向倾伏。沿倾向由浅入深也是波状起伏的,使得矿体倾角出现陡-缓-陡的变化(新疆同源矿业有限公司, 2014),这种形态特征应源于D2期变形对矿体的改造。第二期构造叠加使得D1变形过程形成的北东向矿化带向北东发生缓倾伏,并在横向和纵向上发生尖灭,破坏了矿化带的连续性,属于破矿构造。

    上述特征表明,萨瓦亚尔顿矿区金矿化受地层、构造的双重控制。区内北东走向的褶皱、断裂、韧性剪切带及推覆构造均较为发育,这些构造控制了地层和矿化带、矿体的分布,尤其是断裂构造提供了对成矿热液的运移通道和矿质的赋存空间,表现出明显的构造控矿特征。D1形成的一级构造带-萨瓦亚尔顿-吉根断裂控制了矿区的构造格架,同时形成的二级构造——F13~F17叠瓦式逆冲断层,控制了矿床和矿带的展布,属于导矿构造;逆冲断层旁侧的张性裂隙带则控制了矿体和矿化带的分布,属于容矿构造。D2破坏了矿化带的连续性,属于破矿构造。前人指出,“穆龙套式”矿床代表了矿体受大断裂附近的韧性剪切带或次级断裂伴生的裂隙带控制,如穆龙套地区,先后发生左行活动的NWW向桑格龙套-塔姆德套剪切带和NE向穆龙套-道古兹套剪切带形成了”Z”字形褶皱,金矿床中即位于褶皱核部(薛春纪等, 2014b)。2个大型剪切带伴生断裂构造组成了连通网,形成有利于成矿热液运移的通道,即为主要控矿构造(孟广路等,2013)。依据本次研究,萨瓦亚尔顿中矿体和矿化带也受控于D1变形主体褶皱、逆冲断层及其伴生构造,符合“穆龙套式”金矿床的特征。

    5.3 指示意义

    新元古代以来,天山造山带经历了长期、多阶段的俯冲增生造山作用,构成典型的复合型造山带(王博等, 2022)。其中南天山造山带作为一条增生杂岩带,代表了消失的南天山洋残片(Chen et al., 1999),其形成过程涉及南天山洋的俯冲、消减及随后两侧板块的碰撞造山过程(高俊等, 1997; Xiao et al., 2013),是了解板块和造山带地质和构造历史的关键区域(Huang et al., 2019)。南天山蛇绿混杂带所代表的古洋盆被认为是塔里木板块北缘于泥盆纪时期发生裂解形成的有限再生洋盆,于早石炭世开始发生消减,至中-晚石炭世完全闭合,并导致准噶尔板块与塔里木板块全面碰撞。在各地质阶段,南天山地区也对应形成了不同的内生金属矿床类型。结合本次构造解析及年代学数据,可大致建立区域构造及成矿史。

    中晚奥陶世—中志留世,古天山洋开启了快速汇聚过程,开始向塔里木板块俯冲,塔里木板块北缘处于活动大陆边缘环境下(Huang et al., 2019;王博等, 2022)。变形方面,早古生代中、南天山存在大量向北的逆冲推覆构造(舒良树等, 2004; Wang et al., 2011a)。岩浆岩方面,学者们在南天山和塔里木北缘报道了大量奥陶纪—泥盆纪的火山岩,其地球化学属性指示出为陆缘弧,表明早古生代古天山洋在南侧发生了向南的俯冲(Charvet et al., 2011; Gao et al., 2011; Wang et al., 2011b; Ge et al., 2012; Lin et al., 2013; Alexeiev et al., 2015; Han et al., 2016; Loury et al., 2016),同期形成的凝灰岩,时代为421~404 Ma(Zhong et al., 2019)。俯冲-增生过程中,弧岩浆活动提供了成矿物质,也能够驱动成矿流体进行运移、沉淀。高荣臻等(2021)指出受弧岩浆活动、断裂构造、地层等控制,形成了增生及岛弧相关的成矿系统,如矽卡岩型、斑岩型、岩浆热液脉型、VMS型铅锌矿床。晚志留世起,俯冲板片的后撤引发伸展作用,使得南天山弧后盆地打开,晚志留世—早泥盆世,弧后盆地沉积了一套黑色碎屑岩系,即为研究区的塔尔特库里组和萨瓦亚尔顿组,其中微粒炭质对分散的金质起吸附作用,有利于金的沉积,易形成含金背景值较高的矿源层。中泥盆世—石炭纪,区域发育大面积碳酸盐岩,表明弧后盆地已完全打开,这些厚层碳酸盐岩不整合覆盖在奥陶纪—志留纪火山-沉积岩之上(Zhong et al., 2019)。综合中-南天山古生代沉积岩、火成岩和变质岩的构造、年代学和地球化学数据,Song等(2024)认为中泥盆世早期,中天山岩浆弧以南存在一个浅海到陆相弧后盆地。

    早石炭世,多方面证据显示南天山洋逐渐消减(张斌等, 2014; Su et al., 2017; Huang et al., 2019; Gong et al., 2021; Song et al., 2024),并于石炭纪晚期完成闭合。①变形方面,大洋南侧向南俯冲于塔里木板块之下,俯冲过程导致区域上前石炭纪的地层均遭受了韧性剪切(Song et al., 2024);Chen等(1999)结合大量野外工作,认为晚古生代,南天山洋盆由于塔里木板块和中天山板块斜向碰撞而最终闭合;Xiao等(2013)从区域构造的角度对天山地区构造分区进行了系统的划分和总结,认为整个天山南部作为一个巨大的增生带,一直持续到晚石炭世—早二叠世;构造热年代学结果表明,中天山南缘大型逆冲推覆构造形成于晚石炭世,代表了板块碰撞的产物(Laurent-Charvet et al., 2003)。②岩浆岩方面,区域出露的石炭纪侵入岩,以过铝质钙碱性花岗岩为主,地球化学特征指示其形成环境为同碰撞和后造山(朱志新等, 2009);Luo等(2022)通过分析伊宁地区早石炭世花岗岩类的地球化学特征,认为南天山洋的俯冲可能在早石炭世末结束;Wang等(2022)通过混杂带内已变形和未变形岩石的年龄限定出南天山洋最终闭合的时间为333~294 Ma左右;Huang等(2019)认为,塔里木板块和中亚造山带西南缘的最后一次碰撞发生在晚石炭世,相继引发了同碰撞及后碰撞岩浆作用,时代为320~265 Ma;蛇绿混杂带内部岩石同位素年代学和古生物年龄显示,南天山洋可延续至早石炭世(高俊等, 2006; Alekseev et al., 2007)。③变质方面,分布于南天山造山带附近的大量高压-低温变质岩变质高峰期为325~310 Ma(周鼎武等, 2004;张立飞等, 2005;高俊等, 2009; Su et al., 2010; Tagiri et al., 2010);高压变质岩内金红石U-Pb年龄为318 Ma(Li et al., 2011),这些数据均指示出塔里木板块与中天山陆块于石炭纪末完成碰撞。早石炭世海相碳酸盐岩或碎屑岩被晚石炭世陆内双峰火山岩不整合覆盖,指示出碰撞作用于早石炭世后结束(李永军等, 2010);晚石炭世,南天山地区混合岩中发育的穹窿结构,表示区域构造环境由碰撞转为伸展,暗示了碰撞造山阶段已结束(Song et al., 2024);地球化学特征显示为后碰撞构造环境下的火山-侵入岩的年龄为260~250 Ma(薛春纪等, 2014a),指示出二叠纪南天山造山带已经进入后碰撞演化阶段。

    综合上述资料,中-晚石炭世,大洋完全闭合,乌瓦门等地出露的蛇绿岩代表了南天山洋的残片(Gong et al., 2021)。由于受中天山地体与塔里木板块的碰撞,南天山地区岩石遭受低绿片岩相变质,发生了一系列的韧脆性剪切、自北西向南东的逆冲推覆构造并伴生大量紧闭褶皱(Song et al., 2024)。同时,晚古生代碰撞过程也伴生了大规模成矿作用,如李志丹等(2012)划分南天山成矿系列时指出,塔里木板块北缘的斑岩-矽卡岩型Cu-Mo矿和南天山造山带内的造山型金矿均与晚古生代碰撞造山作用密切相关。薛春纪等(2014b)认为,碰撞造山背景下在有利金矿源层内的地质作用应为大规模金成矿的重要动力,并总结出“古老地壳+构造变形+岩浆热液”的造山型金矿的勘查准则。李紫源等(2021)也指出,该期碰撞事件引发了大规模的花岗岩侵位,并伴随有造山型金-铜矿床的形成。萨瓦亚尔顿矿区内部岩石第一期变形(D1)记录了大洋闭合期间的运动过程,板块碰撞使得地层内发育大量复式褶皱,沿褶皱轴面劈理发育F13~F17等一系列断层,组成叠瓦式逆冲构造,这些构成了矿区主体构造格架,为矿床的形成提供了良好背景条件。随后,区域上沿板块间缝合带及与其平行的次级断层发育走滑剪切,用以调节板块间正向挤压而引起的缩短作用,因此区域上的断裂多具有韧性变形、逆冲推覆和走滑性质。走滑作用在萨瓦亚尔顿矿区内体现为砂岩、硅质岩及灰岩等受水平剪切形成的旋转碎斑。同时,在断层破碎带内由于平行于褶皱枢纽方向的走滑剪切,形成了大量A型褶皱。在造山过程中含矿热液萃取围岩——浅变质黑色含碳细碎屑岩中的Au及其他成矿元素,在韧性剪切带中充填,这为造山阶段地壳抬升及矿体的富集提供了基础。含矿韧性剪切带进入脆韧性变形域,发育张裂隙并逐渐形成断裂破碎带,流体降温减压在裂隙中沉淀成矿,形成金矿体,矿体分布明显受区域性大断裂之间的次级韧、脆性断裂带控制。

    中亚地区北西走向的塔拉斯-费尔干纳断层是世界上最大的陆内走滑断层之一(Yann et al., 2013),它从图尔海南部延伸到塔里木西部,由多条相互平行的北西向次级断裂组成,它横切西天山晚古生代造山带的诸多构造单元(李江海等, 2007),其右行走滑导致的地层偏移约为200 km,该断层的活动历史可为理解中亚南部的演化提供重要支撑。带内糜棱岩中白云母给出了317~312 Ma的40Ar/39Ar年龄,表明晚石炭世塔拉斯-费尔干纳断裂开始发生右行走滑作用(左国朝等, 2011; Yann et al., 2013),派生近北东—南西向的应力场。也有学者指出,晚泥盆世—晚石炭世早期,南天山洋可能因向南俯冲受阻而改为沿着费尔干纳断裂向北俯冲(王宗秀等, 2017),从而在区域上造成了北东—南西向的挤压应力场。无论何种构造模式,在晚石炭世,板块间沿着费尔干纳断裂的相互作用在萨瓦亚尔顿矿区均派生了北东-南西向的挤压应力场,并形成了第二期变形。

    萨瓦亚尔顿矿床作为造山型金矿,其形成主要受控于南天山造山带构造演化过程。相应地,萨瓦亚尔顿矿区内部岩石的变形特征也是南天山缝合带形成过程的构造响应。本研究成果从矿区尺度上反映了塔里木板块北缘与中天山地块之间的构造作用,为区域晚古生代碰撞过程提供了基础的地质资料。

    6 结论

    (1) 萨瓦亚尔顿矿区内岩石变形构造大致可分为:北西-南东向缩短(D1)及北东—南西向缩短(D2)。其中,D1和D2分别形成了倾向北西的逆冲断层、褶皱以及倾向北东的褶皱,局部可见两者共同发育形成典型的叠加褶皱。

    (2) 侵位于塔尔特库里组辉绿岩的形成时代为(396±25)Ma,确定了变形的时间上限。该年龄结合变形所涉及的最新地层为早石炭世托格买提组以及萨瓦亚尔顿组全岩Rb-Sr等时线年龄(~305 Ma),共同限定了研究区变形时代为中-晚石炭世。

    (3) 萨瓦亚尔顿矿区的各类岩石构造,记录了中天山地块在与塔里木板块碰撞作用下的变形过程,尤其是精细刻画出了该地质过程的2个演化阶段:①中石炭世近北西—南东向的构造缩短阶段,这源于南天山洋的闭合;②晚石炭世北东—南西向的缩短,与板块沿费尔干纳断裂的缩短有关。

    致谢野外工作得到东华理工大学徐光春、新疆地矿局第二地质大队李康工程师、韩启工程师以及紫金矿业集团股份有限公司李正辉工程师的大力支持;审稿专家为论文定稿付出了大量心血,在此一并表示衷心感谢。

    表1萨瓦亚尔顿矿区辉绿岩脉磷灰石U-Pb同位素分析结果
    Table 1 U-Pb isotope analytical results of apatite in diabase from the Sawayaerdun ore district

    点号

    w(B)/10-6

    同位素比值

    同位素年龄/Ma

    U

    Th

    Pb


    207Pb/206Pb

    238U/206Pb

    207Pb/235U


    207Pb/206Pb

    206Pb/238U

    207Pb/235U

    1

    0.95

    4.36

    2.49

    0.3056

    0.0081

    1.5205

    0.0417

    28.9189

    0.7076

    3490

    41

    3274

    69

    3447

    24

    2

    1.03

    5.01

    1.23

    0.2690

    0.0190

    3.0430

    0.1606

    12.3537

    0.8922

    3279

    113

    1847

    91

    2621

    68

    3

    0.94

    4.58

    2.44

    0.3030

    0.0063

    1.5551

    0.0347

    27.9584

    0.6180

    3479

    32

    3190

    55

    3414

    22

    4

    0.82

    3.83

    1.80

    0.2961

    0.0151

    1.8212

    0.0833

    23.3828

    1.2320

    3438

    76

    2836

    102

    3236

    51

    5

    1.33

    5.63

    0.40

    0.1636

    0.0146

    9.6927

    0.6469

    2.3978

    0.2138

    2461

    151

    642

    40

    1234

    63

    6

    1.60

    6.92

    0.54

    0.1650

    0.0116

    9.6593

    0.4096

    2.4748

    0.1754

    2441

    123

    643

    28

    1247

    53

    7

    0.90

    4.20

    0.31

    0.1648

    0.0109

    9.2443

    0.4933

    2.5233

    0.1452

    2484

    118

    678

    32

    1280

    46

    8

    0.86

    4.05

    0.36

    0.2016

    0.0249

    7.2656

    0.5197

    3.9117

    0.4370

    2768

    208

    849

    62

    1597

    92

    9

    0.93

    4.66

    1.12

    0.2724

    0.0144

    3.0941

    0.1931

    12.4792

    0.6783

    3305

    82

    1833

    97

    2634

    50

    10

    0.71

    3.45

    4.51

    0.3079

    0.0040

    0.6478

    0.0127

    67.2217

    1.3220

    3506

    20

    6036

    75

    4282

    20

    11

    0.83

    3.89

    5.89

    0.3069

    0.0041

    0.6562

    0.0165

    66.2233

    1.7781

    3505

    20

    5993

    98

    4266

    27

    12

    1.13

    6.52

    2.28

    0.2393

    0.0047

    1.9884

    0.0440

    16.3870

    0.4589

    3106

    32

    2638

    50

    2891

    27

    图1中亚造山带构造位置示意图(a,据Windley et al., 2018修改)、西天山地区构造单元划分(b,据薛春纪等, 2014a修改)西南天山区域地质及矿床分布示意图(c,据周振菊等, 2022修改)

    Fig. 1 Schematic map showing the location of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB) (a, modified after Windley et al., 2018), division of tectonic units in the western Tianshan region (b, modified after Xue et al., 2014a) and geology and distribution of deposits of the southwestern Tianshan orogen (c, modified after Zhou et al., 2022)

    图3萨瓦亚尔顿矿区代表性地质剖面(a. A-A’剖面;b. B-B’剖面;具体位置见图2a)

    Fig. 3 Representative geological sections (a. Line A-A’; b. Line B-B’) in the Sawayaerdun ore district (please refer to Fig. 2a for the specific location)

    图6萨瓦亚尔顿矿区第二期变形(D2)宏观特征 a.宽缓褶皱;b.倾伏向北东的褶皱轴;c.复式褶皱;d. D2褶皱改造早期褶皱。黄色线,第二期变形(D2)褶皱的变形面;蓝色线,第二期变形(D2)褶皱的轴面 S1—叶理;f2—D2期褶皱轴面;l2—D2期褶皱枢纽

    Fig. 6 Macroscopic deformation structures formed in the second stage (D2) in the Sawayaerdun ore district a. Open folds; b. The NE-plunging fold axes; c. Complex folds; d. Folds of D1are refolded due to D2. Yellow line, deformation surface of folds in D2; Blue line, axial plane of folds in D2 S1—Foliation; f2—Axial plane of folds in the D2; l2—Hinge of folds in the D2

    图7萨瓦亚尔顿矿区典型叠加褶皱 a.褶皱轴面作为变形面发生弯曲;b. D2改造早期褶皱翼部;c.原始层受叠加褶皱强烈改造;d. D2变形使得早期翼部再次褶皱;e. D2变形面内部残留的早期褶皱;f.叠加褶皱核部产状多变。黄色线,残留的原始层面;红色线,第一期变形(D1)褶皱的轴面;蓝色线,第二期变形(D2)褶皱的轴面。f1—D1期褶皱轴面;l1—D1期褶皱枢纽;f2—D2期褶皱轴面;l2—D2期褶皱枢纽


    图8萨瓦亚尔顿矿区辉绿岩特征及测试结果 a.片理间的条带状辉绿岩脉;b.手标本中辉绿岩内的辉石和斜长石;c.辉绿岩的主要矿物组成(单偏光);d.辉绿岩的主要矿物组成 (正交偏光);e.代表性磷灰石CL照片;f.磷灰石U-Pb年龄Tera-Wasserburg图 Cal—方解石;Chl—绿泥石;Pl—斜长石

    Fig. 8 Characteristics and analysis results of diabase in Sawayaerdun ore district a. Intrafoliation banded diabase; b. Pyroxene and plagioclase in diabase in hand specimens; c. Mineral composition of diabase under plane-polar; d. Mineral composition of diabase under crossed polar; e. Representative CL images of apatite; f. Tera-Wasserburg diagram of apatite U-Pb age of diabase Cal—Calcite; Chl—Chlorite; Pl—Plagioclase

    图9萨瓦亚尔顿矿区叠加褶皱演化示意图 a.原始层产状;b.第一期变形后矿区构造样式及褶皱,赤平反影图为第一期褶皱的轴面和枢纽产状图;c.第二期变形后矿区构造样式及叠加褶皱,赤平投影图为第二期褶皱的轴面和枢纽产状投图 (赤平反影图为等面积下半球投影,大圆为轴面产状,彩色线为轴面法线密度图,红色十字为枢纽投影)

    Fig. 9 Schematic tectonic evolution of superimposed fold in the Sawayaerdun ore district a. Occurrence of original layer; b. Structural style and fdds of the ore district after D1 Stereogram is plot of axial staface and hinge of fdds; c. Structural style of the ore district and superimposed folds after D2 Stereogram is plot of axial surface and hinge of two folds (lower-hemisphere, equal-area projection. Large circle, axial surface; colored line, poles to the axial surface; red cross, hinge)

    图10萨瓦亚尔顿矿区矿石宏微观构造变形特征(黄色虚线为变形面) a.Ⅳ号矿体含矿石英脉受挤压形成透镜体;b.Ⅱ号矿体含矿石英脉发生弯曲变形;c.黄铁矿脉发生褶皱;d.矿化带内岩石受剪切改造 Py—黄铁矿;Qtz—石英;Ser—绢云母

    Fig. 10 Macro- and microscopic deformation structures of ores in the Sawayaerdun ore district (the deformation surface is shown by the yellow dashed line) a. Ore-bearing quartz veins are compressed to form lentoid bodies (No.Ⅳore zone); b. Bent and deformed ore bearing quartz veins (No.Ⅱore zone); c. Folded pyrite veins; d. Sheared rocks within ore zones Py—Pyrite; Qtz—Quartz; Ser—Sericite

    图2萨瓦亚尔顿金矿床地质简图(a,据Zhang et al., 2017修改)和萨瓦亚尔顿金矿床Ⅳ号矿化带23号勘探线剖面图(b,据Zhang et al., 2017修改)和赤平投影图为对应地质单元的面理产状投图(c,等面积下半球投影,大圆为面理产状,彩色线为面理法线密度图) c-1—塔尔特库里组三段;c-2,塔尔特库里组二段;c-3—塔尔特库里组一段;c-4—萨瓦亚尔顿组、托格买提组及巴什索贡组

    Fig. 2 A simplified geological map showing the geology of the Sawayaerdun gold deposit (a, modified after Zhang et al., 2017), a cross section along the exploration line No.23 transecting the No.Ⅳmineralized zone in the Sawayaerdun gold deposit (b, modified after Zhang et al., 2017) and stereograms are plots of the corresponding geological units (c, lower-hemisphere, equal-area projection. Large black circle, foliation; colored line, poles to foliation) c-1—Third member of Taertekuli Formation; c-2—Second member of Taertekuli Formation; c-3—First member of Taertekuli Formation; c-4—Sawayaerdun, Tuogemaiti and Bashisuogong Formations

    图4萨瓦亚尔顿矿区第一期变形(D1)宏观特征 a.塔尔特库里组一段透入性千枚理;b.巴什索贡组透入性千枚理及灰岩透镜体;c.塔尔特库里组二段层间紧闭褶皱;d.塔尔特库里组二段层间紧闭褶皱的“筒状”形态;e.塔尔特库里组二段黄铁矿在褶皱核部聚集;f.塔尔特库里组二段石英脉与地层同步变形;g.塔尔特库里组二段石英脉顺劈理贯入;h.塔尔特库里组三段硅质岩条带;i.萨瓦亚尔顿组内部宽缓褶皱(黄色线,第一期变形(D1)褶皱的变形面;红色线,石英脉;红线,第一期变形(D1)褶皱的轴面) S1—D1变形面;f1—D1期褶皱轴面;l1—D1期褶皱枢纽

    Fig. 4 Macroscopic deformation structures formed in the first stage (D1) in the Sawayaerdun ore district a. Penetrative phyllitic foliation in the first member of Taertekuli Formation; b. Penetrative phyllitic foliation and lenticular limestone in the Bashisuogong Formation; c. Interlayer tight folds in the second member of Taertekuli Formation; d. The “cylinder-like” shape of interlayer tight folds in the second member of Taertekuli Formation; e. Clustered pyrite near the core of folds in the second member of Taertekuli Formation; f. Synchronous deformation of bedding and quartz veins in the second member of Taertekuli Formation; g. Injection of quartz veins along axial plane cleavages in the second member of Taertekuli Formation; h. Chert bands in the third member of Taertekuli Formation; i. Open folds in the Sawayaerdun Formation (yellow line, deformation surface of folds in D1; red line, quartz veins; red dashed line, axial plane of folds in D1) S1—Foliation in the D1; f1—Axial plane of folds in the D1; l1—Hinge of folds in the D1

    图5萨瓦亚尔顿矿区逆冲断层及剪切带特征 a.露头尺度逆冲断层围限的褶皱型式(黄色线,褶皱;红色线,逆冲断层);b.主干断裂带内部的糜棱片理(黄色虚线,片理);c.主干断裂带内部的次级断层及石英脉(红色线,逆冲断层);d.小型逆冲断层及内部的石英脉(红色线,逆冲断层);e.小型逆冲断层附近地层褶皱(黄色线,断层相关褶皱;红色线,逆冲断层);f.褶皱枢纽;g.砂岩受剪切作用形成透镜体分布于千枚岩中(黄色线,砂岩透镜体;红色线,剪切方向); h.灰岩内部角砾受剪切作用形成旋转碎斑(黄色线,角砾;红色线,剪切方向);i.硅质岩受剪切作用形成的透镜体(黄色线, 硅质岩透镜体;红色线,剪切方向) S1—D1变形面;F—断层面

    Fig. 5 Characteristics of thrust faults and shear zones in the Sawayaerdun ore district a. Fault-bounded folds at the outcrop scale. (yellow line, folds; red line, thrust faults); b. Foliation developed inside the main fault. (yellow dashed line, foliation); c. Secondary faults and quartz veins in the fault zone. (red line, secondary thrust faults); d. Small-scale thrust faults and quartz veins. (red line, thrust faults); e. The folded strata near small-scale thrust faults. (yellow line, fault-related folds; red line, thrust faults); f. Hinge of folds; g. Sandstone is sheared to form lenticular bodies in phyllite. (Yellow line, sandstone lens; Red line, shear sense); h. The breccia in limestone is sheared to formed rotated porphyroclast. (yellow line, breccia; red line, shear sense); i. Chert is sheared to form lenticular bodies. (yellow line, chert lens; red line, shear sense) S1—Foliation in the D1; F—Fault plane

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