陳宣華+陳正樂+白彥飛+韓淑琴+丁偉翠+李江瑜+施煒+葉寶瑩

摘要：巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦帶主要由巴爾喀什成礦帶、西準(zhǔn)噶爾成礦帶和東準(zhǔn)噶爾成礦帶組成，是中亞成礦域西部重要的晚古生代成礦帶。巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦帶產(chǎn)出有大量著名的大型—超大型斑巖型銅鉬礦床（科翁臘德、阿克斗卡、博爾雷和包古圖）、大型矽卡巖型銅礦床（薩亞克）、大型稀有金屬礦床（東科翁臘德、扎涅特和阿克沙套）和大型造山帶型金礦床（哈圖）等。鋯石U-Pb測年，輝鉬礦Re-Os測年，角閃石、白云母、黑云母和鉀長石40Ar/39Ar熱年代學(xué)，鋯石和磷灰石裂變徑跡、（U-Th）/He測年和熱歷史模擬，限定了金屬礦床從深部形成到地表剝露的全過程熱演化歷史。熱年代學(xué)研究揭示該地區(qū)晚古生代與島弧/大陸弧有關(guān)的深成巖漿侵入活動(dòng)和同時(shí)代的金屬成礦作用、晚古生代—早中生代的中溫區(qū)域冷卻歷史以及中生代以來金屬礦床的剝露作用。綜合花崗巖類地球化學(xué)和年代學(xué)研究結(jié)果，該地區(qū)經(jīng)歷了從晚石炭世大洋板塊的俯沖到早二疊世陸內(nèi)伸展作用的構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)換；在此構(gòu)造轉(zhuǎn)換時(shí)期，發(fā)生了金屬銅、鉬、稀有金屬和金成礦作用的大爆發(fā)，可稱之為中亞成礦域西部“晚古生代成礦作用大爆發(fā)”。矽卡巖型銅礦、斑巖型銅（鉬）礦、云英巖-石英脈型鉬鎢礦和造山帶（石英脈）型金礦構(gòu)成了巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦帶晚古生代成礦作用大爆發(fā)完整的區(qū)域成礦系列。

關(guān)鍵詞：晚古生代；地殼生長；成礦帶劃分；成礦系列；成礦作用；熱年代學(xué)；巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦帶；中亞成礦域

中圖分類號：P612 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： The Balkhash-Junggar metallogenic belt consists of Balkhash， West Junggar and East Junggar metallogenic belts in the western part of the Central Asian metallogenic domain. It is an important metallogenic belt with occurrence of many well-known super-large and large porphyry Cu-Mo deposits （such as Kounrad， Aktogai， Borly and Baogutu）， large skarn Cu deposits （such as Sayak）， large rare metal deposits （such as East Kounrad， Zhanet and Akshatau） and large orogenic Au deposits （such as Hatu）. Zircon U-Pb dating， Re-Os dating of molybdenite， 40Ar/39Ar thermochronology of hornblende， muscovite， biotite and K-feldspar， and fission track and （U-Th）/He dating of zircon and apatite and thermal history modeling， provide a multidisciplinary approach to constrain the whole thermo-history of metallic deposits from their formation in the deep to the exhumation in the surface. It reveals the arc-related granitic magmatism and the metallogenesis of skarn Cu， porphyry Cu-Mo， quartz-vein/greisen W-Mo and orogenic Au in Late Paleozoic， the medium-temperature regional cooling history in Late Paleozoic-Early Mesozoic， and the low-temperature exhumation of the deposits in Mesozoic. The timing combined with geochemistry of granitoids suggests a transition of tectonic environment from subduction and volcanic arc in Late Carboniferous to post-orogenic extension in Early Permian， and the concentrated mineralization of Cu， Mo， rare metals and Au during this tectonic transition. The complete metallogenic series for Late Paleozoic concentrated mineralization of Balkhash-Junggar metallogenic belt in the western part of the Central Asian metallogenic domain are skarn Cu， porphyry Cu-Mo， quartz-vein/greisen Mo-W， and orogenic （quartz-vein） Au deposits.

Key words： Late Paleozoic； crustal growth； division of metallogenic belt； metallogenic series； mineralization； thermal-chronology； Balkhash-Junggar metallogenic belt； Central Asian metallogenic domain

0 引 言

中亞成礦域（CAMD）也稱為古亞洲洋成礦域，西起歐亞交界的烏拉爾山脈，向東經(jīng)哈薩克斯坦，烏茲別克斯坦，吉爾吉斯斯坦，中國的新疆、青海和甘肅北部、內(nèi)蒙古西部，蒙古西部，至包括貝加爾湖東部在內(nèi)的南西伯利亞地區(qū)，其范圍與中亞造山帶相一致[1]。中亞成礦域經(jīng)歷了大陸基底形成、古亞洲洋陸緣增生和濱西太平洋大陸邊緣活動(dòng)及陸內(nèi)構(gòu)造變動(dòng)等多個(gè)階段，造就了多種有利的成礦環(huán)境；其西段以加里東期、海西期構(gòu)造-成礦作用為主，東段疊加有燕山期成礦作用。中亞成礦域因其巨量的金屬和非金屬礦產(chǎn)資源而聞名于世，構(gòu)成中國北方主要的構(gòu)造成礦域。中亞成礦域西部的巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦帶（BJMB）經(jīng)歷了古生代多階段俯沖、地殼垂向增生和側(cè)向生長的造山歷史[2-10]，形成了火山塊狀硫化物-斑巖型銅礦-斑巖型鉬礦-云英巖石英脈型鎢鉬礦-稀土元素-鋅-鈮富集的成礦系列，成礦作用極其復(fù)雜多樣[1-2，11-27]。

本文對中亞成礦域西部進(jìn)行了成礦帶劃分，介紹了巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦帶地質(zhì)概況，分析了與成礦作用密切相關(guān)的花崗巖類熱年代學(xué)研究成果，構(gòu)建了始于巖漿侵入的構(gòu)造-巖漿-成礦及其區(qū)域冷卻與剝露作用的熱歷史，進(jìn)一步約束了矽卡巖型銅（多金屬）礦、斑巖型銅鉬礦、云英巖型鎢鉬礦和造山帶型金礦成礦作用的時(shí)代和成礦系列，從而提出了巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦帶晚古生代成礦作用大爆發(fā)的初步認(rèn)識(shí)，供該地區(qū)成礦規(guī)律研究和找礦實(shí)踐參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 中亞成礦域西部核心區(qū)成礦帶劃分

由于研究的不斷深入和資料的不斷積累，中國學(xué)者提出了關(guān)于中亞成礦域西部成礦帶劃分的不同看法。董連慧等將新疆西北部劃分為阿爾泰、準(zhǔn)噶爾、伊犁和塔里木等成礦省[28]。其中，阿爾泰成礦省包括北阿爾泰和南阿爾泰等成礦帶，準(zhǔn)噶爾成礦省含北準(zhǔn)噶爾、唐巴勒—卡拉麥里、準(zhǔn)噶爾盆地和準(zhǔn)噶爾南緣等成礦帶，伊犁成礦省包括伊犁微板塊東北緣和伊犁等成礦帶。朱永峰將中亞成礦域西部核心區(qū)劃分為4個(gè)成礦省，分別為阿爾泰成礦省、巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦省、楚伊犁—天山成礦省和西南天山成礦省，并將巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦省劃分為扎爾瑪—薩吾爾、塔爾巴哈臺(tái)—謝米斯臺(tái)、阿科斗卡—巴爾魯克和巴爾喀什—西準(zhǔn)噶爾等4個(gè)巨型成礦帶，將楚伊犁—天山成礦省劃分為莫因特—阿拉套—賽里木、楚伊犁—博洛霍勒、伊賽克—阿吾拉勒成礦帶和卡扎爾曼—那拉提等4個(gè)巨型成礦帶[13]。申萍等將哈薩克斯坦境內(nèi)的環(huán)巴爾喀什地區(qū)劃分為扎爾瑪—薩吾爾、波謝庫爾—成吉斯和北巴爾喀什等3個(gè)成礦帶，將中國新疆西準(zhǔn)噶爾地區(qū)劃分為薩吾爾、謝米斯臺(tái)—沙爾布提、巴爾魯克—克拉瑪依等3個(gè)成礦帶[29]。

根據(jù)成礦作用和斷裂構(gòu)造體系發(fā)育的特點(diǎn)（圖1），結(jié)合前人關(guān)于成礦單元?jiǎng)澐值姆桨竅13-14，28-29]，本文建議將中亞成礦域西部核心區(qū)初步劃分為阿爾泰、巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾、天山等3個(gè)成礦省和13個(gè)成礦帶（圖2）。其中，阿爾泰成礦省由北阿爾泰成礦帶（Ⅰ）、齋桑—額爾齊斯成礦帶（Ⅱ）等組成，巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦省由成吉思—謝米斯臺(tái)—阿爾曼太成礦帶（Ⅲ）、巴爾喀什成礦帶（Ⅳ）、西準(zhǔn)噶爾成礦帶（Ⅴ）、東準(zhǔn)噶爾成礦帶（Ⅵ）、阿拉套—賽里木成礦帶（Ⅶ）、楚伊犁成礦帶（Ⅷ）等組成，天山成礦省由伊賽克—阿吾拉勒成礦帶（Ⅸ）、北天山成礦帶（Ⅹ）、卡扎爾曼成礦帶（Ⅺ）、西南天山成礦帶（Ⅻ）、東天山成礦帶（）等組成。根據(jù)構(gòu)造-成礦作用演化的相似性，本文將巴爾喀什成礦帶（Ⅳ）、西準(zhǔn)噶爾成礦帶（Ⅴ）和東準(zhǔn)噶爾成礦帶（Ⅵ）合稱為巴爾喀什—準(zhǔn)噶爾成礦帶，構(gòu)成中亞成礦域西部的核心成礦帶[12-14，16-17]。本文重點(diǎn)介紹巴爾喀什成礦帶和西準(zhǔn)噶爾成礦帶。

1.2 巴爾喀什成礦帶

巴爾喀什成礦帶（圖2、3）位于中亞哈薩克斯坦巴爾喀什湖北側(cè)的巴爾喀什、薩亞克和阿克斗卡地區(qū)，是中亞造山帶哈薩克斯坦—天山馬蹄形構(gòu)造帶的內(nèi)緣，為一晚古生代（海西期）造山帶，屬準(zhǔn)噶爾北緣古生代活動(dòng)陸緣的濱巴爾喀什泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)殘余洋盆[33]，是中亞成礦域多核成礦系統(tǒng)最重要的核心區(qū)之一[12，16]。帶內(nèi)產(chǎn)出有科翁臘德、阿克斗卡、博爾雷等大型—超大型斑巖型銅礦床[26]，薩亞克大型矽卡巖型銅礦床[19，26]，以及東科翁臘德、阿克沙套、扎涅特等云英巖-石英脈型鎢鉬礦床等[16，27，34]。

Ⅰ為北阿爾泰成礦帶；Ⅱ?yàn)辇S?！~爾齊斯成礦帶；Ⅲ為成吉思—謝米斯臺(tái)—阿爾曼太成礦帶；Ⅳ為巴爾喀什成礦帶；Ⅴ為西準(zhǔn)噶爾成礦帶；Ⅵ為東準(zhǔn)噶爾成礦帶；Ⅶ為阿拉套—賽里木成礦帶；Ⅷ為楚伊犁成礦帶；Ⅸ為伊賽克—阿吾拉勒成礦帶；Ⅹ為北天山成礦帶；Ⅺ為卡扎爾曼成礦帶；Ⅻ為西南天山成礦帶；為東天山成礦帶巴爾喀什成礦帶前寒武紀(jì)和古生代地層出露于相對穩(wěn)定地塊（莫因特地塊）和縫合帶中，地層出露齊全，有震旦紀(jì)—寒武紀(jì)石英砂巖、灰?guī)r和含磷地層，奧陶紀(jì)灰?guī)r、粉砂巖、砂巖和礫巖建造，在縫合帶內(nèi)有蛇綠巖及蛇綠混雜巖建造。志留紀(jì)地層為一套陸相碎屑巖系，其厚度巨大，達(dá)5 000～6 000 m。泥盆系分布很廣泛，下泥盆統(tǒng)主要為海相陸源沉積，局部含安山玢巖建造，下中泥盆統(tǒng)為海相火山沉積巖建造，其后火山活動(dòng)強(qiáng)烈，廣泛出現(xiàn)安山巖-英安巖-流紋巖建造。早石炭世在濱巴爾喀什地區(qū)廣泛分布有碳酸鹽-陸源碎屑巖建造和陸相流紋巖-英安巖建造，其上為晚石炭世陸源碎屑巖及磨拉石建造。

斷裂構(gòu)造體系引自文獻(xiàn)[21]；鋯石U-Pb年齡單位為Ma，對應(yīng)右上角帶括號的編號（1）～（20）分別對應(yīng)文獻(xiàn)[44]～[63]，編號（21）對應(yīng)文獻(xiàn)[64]；斷裂①～B13分別對應(yīng)成吉思—準(zhǔn)噶爾斷裂（也稱為艾比湖斷裂）、達(dá)拉布特?cái)嗔?、瑪依勒斷裂、巴爾魯克斷裂、安齊斷裂、塔爾根斷裂（環(huán)狀構(gòu)造）、瑪雅圖斷裂、扎婁勒山—拉巴斷裂、一家人斷裂、哈圖斷裂、別魯阿嘎希斷裂、孟布拉克斷裂、楊莊斷裂；花崗巖類巖體KM、SL、AT、TC、HT、AK、ME、JT、AL、LD、DL、LK、BE、TE、YM、KD、TK、TX、BL、YY、GZ、HS、KL和K956分別對應(yīng)庫魯木蘇巖體、賽力克巖體、阿克鐵熱克巖體、鐵廠溝巖體、哈圖巖體、阿克巴斯套巖體、廟爾溝巖體、接特布調(diào)巖體、阿拉山口巖體、拉巴河?xùn)|巖體、都倫河?xùn)|巖體、拉巴河口巖體、布爾克斯臺(tái)巖體、塔爾根巖體、雅瑪圖西南巖體、康德薩依巖體、塔克爾干巖體、塔克爾干西北巖體、別魯阿嘎希巖體、玉依巖體、鴿子洞巖體、紅山巖體、克拉瑪依巖體和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號巖體巴爾喀什成礦帶具有多期構(gòu)造-巖漿侵入活動(dòng)，其中以海西期最為強(qiáng)烈[35-37]。侵入巖分布十分廣泛，主要為中酸性侵入巖，早石炭世花崗巖分布在北巴爾喀什復(fù)背斜的邊緣，中石炭世—晚石炭世是巖漿活動(dòng)的鼎盛期。大面積分布的花崗閃長巖-花崗巖建造以及中淺層侵入的中酸性斑巖，構(gòu)成最具潛力的成礦建造?？莆膛D德超大型斑巖型銅礦床就產(chǎn)于托克勞盆地托帕爾雜巖體最晚期的花崗閃長斑巖中。晚古生代構(gòu)造-巖漿活動(dòng)造就了巴爾喀什成礦帶，使之成為哈薩克斯坦最主要的斑巖型銅礦化集中區(qū)[38-39]，同時(shí)也是世界上三大斑巖型銅礦帶最重要的銅礦區(qū)之一。楊屹等給出巴爾喀什成礦帶晚古生代最晚期深成巖漿侵入事件的年齡為（289.7±23）Ma（早二疊世）[40]，標(biāo)志著洋陸轉(zhuǎn)換之后的陸內(nèi)伸展作用過程中花崗巖巖漿活動(dòng)在這之后近乎結(jié)束。