尹高科，呂星海，李建全

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 第四地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450001)

新疆卡特巴阿蘇金銅礦位于中天山構(gòu)造帶內(nèi)的那拉提巖漿巖帶，是中亞巨型復(fù)合造山帶的中國(guó)境內(nèi)部分，許多學(xué)者將其劃為重要找金靶區(qū)，與中亞鄰國(guó)構(gòu) 造帶相結(jié)合形成阿特巴什—伊內(nèi)里切克—那拉提構(gòu)造帶。多年以來(lái)廣大地質(zhì)學(xué)家對(duì)西天山大地構(gòu)造格架、成礦單元?jiǎng)澐?、時(shí)空演化、沉積環(huán)境及相關(guān)侵入巖時(shí)代進(jìn)行了眾多研究，為該區(qū)的區(qū)域地質(zhì)程度研究做出了巨大的貢獻(xiàn)[1-7]。近幾年新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)在新源縣東南方向約30 km的那拉提山發(fā)現(xiàn)了卡特巴阿蘇大型金銅礦床[8-9]，金銅礦化蝕變帶主要形成于二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖等中酸性巖體中，金銅成礦作用受控于二長(zhǎng)花崗巖等巖體侵入期后熱液蝕變過(guò)程，因此對(duì)礦區(qū)內(nèi)侵入巖的地球化學(xué)特征研究具有重要的地質(zhì)意義。本文在研究前人資料的基礎(chǔ)之上[10-11]，結(jié)合野外工作及室內(nèi)綜合研究，進(jìn)一步對(duì)卡特巴阿蘇金礦侵入巖的地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，并對(duì)其地質(zhì)意義進(jìn)行討論。

1 地質(zhì)背景

礦區(qū)位于哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊和塔里木—華北板塊之間的那拉提—紅柳河縫合帶，大地構(gòu)造上屬于中天山構(gòu)造帶那拉提早古生代島弧帶，以那拉提南緣斷裂為界，北部為中天山構(gòu)造帶，南部為塔里木板塊被動(dòng)大陸邊緣。在伊犁地塊內(nèi)以那拉提北緣斷裂為界，北部為伊犁地塊二疊紀(jì)裂谷帶，南部為中天山構(gòu)造帶，北部的那拉提北緣斷裂帶與該帶內(nèi)金成礦關(guān)系最為密切[12-13]。區(qū)內(nèi)出露地層主要為下元古界、石炭系和長(zhǎng)城系(圖1)。其中，下元古界那拉提巖群為一套深變質(zhì)巖；長(zhǎng)城系泊侖干布拉克組為一套淺變質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖建造呈斷塊狀出露于西北部，主要巖性為二云石英片巖、藍(lán)閃石石英片巖、變安山巖、千枚巖、大理巖、石英巖等；下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組為中酸性火山熔巖、火山碎屑巖夾正常碎屑巖及碳酸鹽巖等；下石炭統(tǒng)阿克沙克組與下伏大哈拉軍山組呈平行不整合接觸，為一套正常碎屑巖和碳酸鹽巖沉積。區(qū)內(nèi)二疊—泥盆紀(jì)巖漿侵入活動(dòng)強(qiáng)烈，主要以石炭紀(jì)侵入巖為主，主要分布于那拉提山一帶，南北分別以那拉提南緣、北緣斷裂為界。巖體形態(tài)各異，分布不勻，總體呈NE走向，多呈條帶狀、巖株?duì)?、橢圓狀產(chǎn)出。巖性以花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖及閃長(zhǎng)巖為主。區(qū)內(nèi)斷裂主要為那拉提南、北緣斷裂，主要沿那拉提山一帶發(fā)育，總體呈NEE向。

圖1 新疆卡特巴阿蘇一帶區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geological map of Kateba′asu Area，Xinjiang

礦區(qū)出露地層主要有上志留統(tǒng)巴音布魯克組和第四系。礦區(qū)古生代侵入巖極為發(fā)育，主要分布于研究區(qū)的東南部，巖性主要為中細(xì)粒堿長(zhǎng)花崗巖、中粗粒二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)(玢) 巖等(圖2)。其中二長(zhǎng)花崗巖最早，巖體中局部見(jiàn)巴音布魯克組的殘留體，巖石有輕度泥化，沿破碎帶分布被碾碎的巖粉和少量絹云母集合體，局部發(fā)育黃鐵礦化、高嶺土化以及黃鉀鐵礬化，呈巖枝狀侵入巴音布魯克組中；次為花崗閃長(zhǎng)巖和堿長(zhǎng)花崗巖，呈巖株?duì)罴懊}狀侵入巴音布魯克組以及二長(zhǎng)花崗巖中；最后少量閃長(zhǎng)(玢) 巖侵入到早期形成的二長(zhǎng)花崗巖及花崗閃長(zhǎng)巖之中，構(gòu)成復(fù)式巖體。

圖2 新疆卡特巴阿蘇金礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Simplified geological map of the Kateba′asu gold deposit，Xinjiang

2 侵入巖體地質(zhì)特征

礦區(qū)侵入巖發(fā)育，主要分布于礦區(qū)東南部，出露面積較大。主要巖石類(lèi)型由閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和堿(鉀)長(zhǎng)花崗巖4個(gè)巖石單元組成。侵入順序：①花崗閃長(zhǎng)巖以“巖枝狀”、“巖脈狀”侵入上志留統(tǒng)巴音布魯克組中；②二長(zhǎng)花崗巖以狀“巖基”侵入上志留統(tǒng)巴音布魯克組中并被堿長(zhǎng)花崗巖侵入；③中粗粒堿長(zhǎng)花崗巖和閃長(zhǎng)巖?，F(xiàn)將其巖體特征分述如下。

(1)閃長(zhǎng)巖(D3δ)。分布于礦區(qū)東南部，出露面積很小，多呈巖株?duì)罱鼥|西向展布，侵位于上志留統(tǒng)巴音布魯克組灰?guī)r中，與周?chē)鷰r體均呈侵入接觸關(guān)系。

(2)花崗閃長(zhǎng)巖(D3γδ)。分布于礦區(qū)東南部，多呈巖枝狀、巖脈狀產(chǎn)出。呈近東西向展布，侵位于上志留統(tǒng)巴音布魯克組灰?guī)r中，后被二長(zhǎng)花崗巖侵入。

(3)二長(zhǎng)花崗巖(D3ηγ)。分布于礦區(qū)南部，為礦區(qū)花崗巖系列的主體部分，約占礦區(qū)侵入巖出露面積的65%。呈巖基狀北東東向展布，侵位于上志留統(tǒng)巴音布魯克組灰?guī)r中，巖體北側(cè)與上志留統(tǒng)巴音布魯克組凝灰?guī)r呈斷層接觸關(guān)系，被堿長(zhǎng)花崗巖侵入。

(4)堿長(zhǎng)花崗巖(D3ξγ)。分布于礦區(qū)東北部，約占礦區(qū)侵入巖出露面積的25%。呈巖枝狀北東東向展布，侵位于上志留統(tǒng)巴音布魯克組灰?guī)r中，侵入花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 巖石化學(xué)特征

卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖的巖石化學(xué)特征參數(shù)[12-13]見(jiàn)表1。

(1)閃長(zhǎng)巖巖石化學(xué)特征。SiO2含量為47.77%～50.89%，Al2O3含量15.47%～16.91%，K2O含量1.96%～4.27%，TiO2含量1.11%～1.55%，R1—R2圖解(圖3)投點(diǎn)，與薄片鑒定略有差異。堿質(zhì)總量(Na2O+K2O)為4.91%～8.12%，里特曼指數(shù)(σ)為3.92～8.54，平均值大于4，但A/NCK(鋁系數(shù))為0.73～1.00，平均0.82，為次鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石。K2O/Na2O為0.54～1.11，平均0.74，表明K2O

表1 卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖巖石化學(xué)特征及特征參數(shù)Tab.1 Petrochemical characteristics and characteristic parameters of intrusive rocks in Kateba′asu Mining Area

(2)花崗閃長(zhǎng)巖巖石化學(xué)特征。SiO2含量67.63%，Al2O3含量14.71%，K2O含量2.99%，TiO2含量0.36%，R1—R2圖解(圖3)投點(diǎn)，與薄片鑒定一致。堿質(zhì)總量(Na2O+K2O)為6.28%，里特曼指數(shù)(σ)為3.36<4，鋁系數(shù)(A/NCK)為0.86，為次鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石。K2O/Na2O為0.91，表明K2O1，說(shuō)明巖石在氧化環(huán)境下形成。分異指數(shù)(DI)為92.67，固結(jié)指數(shù)(SI)為3.62。固結(jié)指數(shù)較小，而分異指數(shù)很大，顯示花崗閃長(zhǎng)巖結(jié)晶分異程度較好。

圖3 卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖R1—R2圖解Fig.3 R1—R2 diagram of intrusive rocks in Kateba′asu Mining Area

(3)二長(zhǎng)花崗巖巖石化學(xué)特征。SiO2含量77.09%～77.11%，Al2O3含量12.31%～12.32%，K2O含量4.59%～4.68%，TiO2含量0.10%，R1—R2圖解(圖3)投點(diǎn)，與薄片鑒定基本一致。堿質(zhì)總量(Na2O+K2O)為8.53%～8.67%，里特曼指數(shù)(σ)均小于4(為2.13～2.20)，為鈣堿性系列太平洋型巖石。K2O/Na2O為1.16～1.17，均為K2O>Na2O。鋁系數(shù)(A/NCK)為1.01～1.03，屬鈣堿性系列巖石，為準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖。Fe2O3/FeO均小于1(為0.61～1.21)，均值小于1，說(shuō)明巖石在還原環(huán)境下形成，反映它們距地表深度不一和接受后期構(gòu)造及裸露地表后風(fēng)化剝蝕蝕變程度的不均一性。分異指數(shù)(DI)為96.68～96.98，固結(jié)指數(shù)(SI)為2.01～2.66。固結(jié)指數(shù)較小，而分異指數(shù)很大，顯示二長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶分異程度很好。

(4)堿長(zhǎng)花崗巖巖石化學(xué)特征。SiO2含量71.66%，Al2O3含量13.89%，K2O含量8.49%，TiO2含量0.40%，R1—R2圖解(圖3)投點(diǎn)，與薄片鑒定一致。堿質(zhì)總量(Na2O+K2O)為9.81%，里特曼指數(shù)(σ)為1.60<4，為鈣堿性系列太平洋型巖石。K2O/Na2O為6.43，說(shuō)明K2O>Na2O。鋁系數(shù)(A/NCK)為1.05，屬鈣堿性系列巖石，為準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖。Fe2O3/FeO為3.99>1，說(shuō)明巖石在氧化環(huán)境下形成。分異指數(shù)(DI)為75.98，固結(jié)指數(shù)(SI)為11.90。固結(jié)指數(shù)較小，而分異指數(shù)很大，顯示堿(鉀)長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶分異程度很好。

3.2 稀土元素特征

卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖稀土元素含量及特征參數(shù)(表2)。

(1)閃長(zhǎng)巖稀土元素特征?！芌EE為82.9×10-6～289.8×10-6，均值為201×10-6。LREE/HREE值為1.91～5.81；(La/Lu)N值為4.45～18.78；(Ce/Yb)N值為3.43～13.24，它們均大于1，表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損的特點(diǎn)，稀土分布為右傾斜的平行曲線簇(圖4)，近于平坦。(La/Sm)N值為1.71～3.17，反映輕稀土分餾程度較高，為右傾率大，而(Gd/Lu)N值為1.62～3.03，指出重稀土分餾一般，為右緩傾。δCe值為0.93～0.95，均小于1，為鈰弱負(fù)異常，略虧損。δEu值為0.86～1.21，均值0.99<1，為銪弱負(fù)異常、銪略虧損型。

表2 卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖稀土元素豐度(×10-6)及參數(shù)特征Tab.2 REE abundance(×10-6) and parameter characteristics of intrusive rocks in Kateba′asu Mining Area

(2)花崗閃長(zhǎng)巖稀土元素特征。∑REE值為144.40×10-6。LREE/HREE值為3.93；(La/Lu)N值為9.24；(Ce/Yb)N值為6.86，它們均大于1，表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損的特點(diǎn)，稀土分布為右傾斜的平行曲線簇(圖4)，近于平坦。(La/Sm)N值為5.66，反映輕稀土分餾程度高，為右傾率大，而(Gd/Lu)N值為1.14，指出重稀土分餾不好，為右緩傾。δCe值為0.88<1，為鈰弱負(fù)異常，略虧損。δEu值為0.82<1，為銪弱負(fù)異常、銪略虧損型。

(3)二長(zhǎng)花崗巖稀土元素特征?！芌EE為89.80×10-6～93.16×10-6，平均91.48×10-6。LREE/HREE值為3.51～3.52；(La/Lu)N值為6.00～6.67；(Ce/Yb)N值為4.99～5.63，均大于1，表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損的特點(diǎn)，稀土分布為右傾斜的平行曲線簇(圖4)，近于平坦。(La/Sm)N值6.88～7.32，反映輕稀土分餾程度高，為右傾率大，而(Gd/Lu)N值0.55～0.62，指出重稀土分餾差，近于水平。δCe值為0.96～1.02，均值0.98<1，為鈰弱負(fù)異常，虧損。δEu值為0.11～0.21，小于1，為銪負(fù)異常、銪虧損型。

(4)堿長(zhǎng)花崗巖稀土元素特征。∑REE值為213.66×10-6。LREE/HREE值為3.04；(La/Lu)N值為6.36；(Ce/Yb)N值為5.13，它們均大于1，表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損的特點(diǎn)，稀土分布為右傾斜的不對(duì)稱“V”形平行曲線簇(圖4)，近于平坦。(La/Sm)N值為3.84，反映輕稀土分餾程度高，為右傾率大，而(Gd/Lu)N值為1.10，指出重稀土分餾不好，為右緩傾，近于水平。δCe值為0.92，為鈰弱負(fù)異常，虧損。δEu值為0.68<1，為銪負(fù)異常、銪虧損型。

圖4 礦區(qū)侵入巖稀土元素配分圖Fig.4 REE distribution diagram of intrusive rock in mining area

3.3 微量元素特征

卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖微量元素含量及特征參數(shù)(表3)。

表3 卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖微量元素豐度(×10-6)及參數(shù)特征Tab.3 Trace element abundance(×10-6) and parameter characteristics of intrusive rocks in Kateba′asu Mining Area

(1)閃長(zhǎng)巖微量元素特征。(Rb/Yb)N值為6.96～23.06，均大于1，為強(qiáng)不容元素富集型分配形式，表現(xiàn)為右傾斜平行曲線簇(圖5)(R.A.Batchelor等，1985)，具島弧花崗巖分布型式特征。Nb*值為0.10～0.30，均表現(xiàn)為鈮虧損；Ti*值為0.19～0.52，均表現(xiàn)為鈦虧損的特點(diǎn)；Sr*值為0.40～1.10，均值為0.65<1，表現(xiàn)為鍶虧損，巖石蝕變較強(qiáng)，抗交代蝕變能力弱；P*值為0.58～0.85，均表現(xiàn)為虧損型。Th*值為0.22～ 0.55，顯示釷虧損，反映巖石形成于氧化條件下。K*值為1.15～4.87，表現(xiàn)為鉀富集型。Zr*值為0.51～0.70，表現(xiàn)為鋯虧損。

圖5 卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖R1—R2圖解Fig.5 R1—R2 diagram of intrusive rocks in Kateba′asu Mining Area

(2)花崗閃長(zhǎng)巖微量元素特征。(Rb/Yb)N值為22.73>1，為強(qiáng)不容元素富集型分配形式，表現(xiàn)為右傾斜平行曲線簇(圖3)，具島弧花崗巖分布型式特征。Nb*值為0.14，表現(xiàn)為鈮虧損；Ti*值為0.17，均表現(xiàn)為鈦虧損的特點(diǎn)；Sr*值為0.28<1，表現(xiàn)為鍶虧損，巖石蝕變較強(qiáng)，抗交代蝕變能力弱；P*值為0.22，均表現(xiàn)為虧損型。Th*值為1.23，顯示釷富集，反映巖石形成于還原條件下。 K*值為2.36，表現(xiàn)為鉀富集型。Zr*值1.11，表現(xiàn)為鋯富集。

(3)二長(zhǎng)花崗巖微量元素特征。(Rb/Yb)N值為39.75～44.61，均大于1，為強(qiáng)不容元素富集型分配形式，表現(xiàn)為右傾斜平行曲線簇(圖3)，具島弧花崗巖分布型式特征。Nb*值為0.25～0.26，均表現(xiàn)為鈮虧損；Ti*值為0.09～0.10，均表現(xiàn)為鈦虧損的特點(diǎn)；Sr*值為0.13～0.15，均表現(xiàn)為鍶虧損，巖石蝕變較強(qiáng)，抗交代蝕變能力弱；P*值為0.07，表現(xiàn)為虧損型。Th*值為1.00～1.19，均大于1，顯示釷富集，反映巖石形成于還原條件下。K*值為5.81～6.28，表現(xiàn)為鉀富集型。Zr*值為1.47～1.79，表現(xiàn)為鋯富集。

(4)堿長(zhǎng)花崗巖微量元素特征。(Rb/Yb)N值為25.46，為強(qiáng)不容元素富集型分配形式，表現(xiàn)為右傾斜平行曲線簇(圖3)，具島弧花崗巖分布型式特征。Nb*值為0.10，表現(xiàn)為鈮虧損；Ti*值為0.10，均表現(xiàn)為鈦虧損的特點(diǎn)；Sr*值為0.03，表現(xiàn)為鍶虧損，巖石蝕變較強(qiáng)，抗交代蝕變能力弱；P*值為0.12，表現(xiàn)為虧損型。Th*值為0.52<1，顯示釷虧損，反映巖石形成于氧化條件下。K*值為5.49，表現(xiàn)為鉀富集型。Zr*值為1.81，表現(xiàn)為鋯富集。

4 討論

4.1 構(gòu)造背景

R1—R2圖解(圖5)中，4、5、6號(hào)樣品落在板塊碰撞前花崗巖區(qū)，7號(hào)樣品落在非造山花崗巖區(qū)。

不同類(lèi)型花崗巖Rb-(Yb+Nb)和Rb-(Yb+Ta)圖解如圖6所示。在Rb-(Yb+Nb)圖解中，4、5、6號(hào)樣品落入火山弧花崗巖區(qū)，7號(hào)樣品落入同碰撞花崗巖區(qū)；Rb-(Yb+Ta)圖解中，4號(hào)樣品落入火山弧花崗巖區(qū)，其余樣品落入同碰撞花崗巖區(qū)。

綜合分析，卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖為火山弧—同碰撞花崗巖，具俯沖—碰撞型的過(guò)渡特征。

圖6 卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖不同類(lèi)型花崗巖的Rb-(Yb+Nb)和Rb-(Yb+Ta)圖解Fig.6 Rb-(Yb+Nb) and Rb-(Yb+Ta) diagrams of different types of intrusive granite in Kateba′asu Mining Area

4.2 成因分析

卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖不同類(lèi)型侵入巖的“S”型、“I”型花崗巖判別圖解如圖7所示。

圖7 卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖不同類(lèi)型侵入巖的“S”型、“I”型花崗巖判別圖解Fig.7 Discriminant diagram of S-type andⅠ-type granite of different types of intrusive rocks in Kateba′asu Mining Area

圖7中，5、6號(hào)樣品落在I區(qū)，說(shuō)明本區(qū)的主要二長(zhǎng)花崗巖為“I”型花崗巖。

礦區(qū)侵入巖，A/NCK(鋁系數(shù))均小于1.1，為0.73～1.05，屬鈣堿性系列巖石，為“I”型花崗巖。

稀土元素具輕稀土元素富集，重稀土元素虧損的特點(diǎn)。稀土配分曲線特征總體為右傾斜近于平行型曲線簇，輕稀土分餾程度中等，重稀土分餾程度較差，它們基本屬同源巖漿演化的產(chǎn)物，為殼—?；旌显吹膷u弧“I”型花崗巖類(lèi)。微量元素Nb、Sr、P、Ti虧損，K、Zr、Th基本富集，反映島弧巖漿巖成因，投Rb-(Yb+Ta)和Rb-(Yb+Nb)圖解，基本落入火山弧—同碰撞花崗巖區(qū)域。

綜上所述，礦區(qū)侵入巖的總體為鈣堿性系列的島弧“I”型花崗巖，巖漿在上侵過(guò)程中與地殼發(fā)生了重熔作用，而具有以殼源為主的殼?；旌显吹某梢蛱攸c(diǎn)。

5 結(jié)論

(1)新疆卡特巴阿蘇金銅礦主要巖石類(lèi)型由閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和堿(鉀)長(zhǎng)花崗巖4個(gè)巖石單元組成，閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和堿(鉀)長(zhǎng)花崗巖是在氧化環(huán)境下形成，而二長(zhǎng)花崗巖是在還原環(huán)境下形成。

(2)稀土元素中閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損的特點(diǎn)，稀土分布為右傾斜的平行曲線簇，近于平坦，而堿(鉀)長(zhǎng)花崗巖為右傾斜的不對(duì)稱“V”形平行曲線簇，且鈰和銪弱負(fù)異常，虧損。

(3)微量元素中花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和堿(鉀)長(zhǎng)花崗巖表現(xiàn)鉀和鋯富集型。而閃長(zhǎng)巖表現(xiàn)鉀富集、鋯虧損特征。

(4)卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖的總體為鈣堿性系列的島弧I型花崗巖，巖漿在上侵過(guò)程中與地殼發(fā)生了重熔作用，而具以殼源為主的殼?；旌显吹某梢蛱攸c(diǎn)。

(5)卡特巴阿蘇礦區(qū)侵入巖為火山弧—同碰撞花崗巖，具俯沖—碰撞型的過(guò)渡特征。

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（2）給水泵耗電率較高。機(jī)組為直接空冷機(jī)組，機(jī)組設(shè)計(jì)背壓為15kPa，與水冷機(jī)組相比，汽耗率偏高0.2～0.3kg/kWh，造成給水泵流量增加，給水泵耗電率偏高，最高可達(dá)2.6%～2.7%，占廠用電率的24.3%左右。

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