新疆西天山卡特巴阿苏大型金铜矿床地质特征与矿床成因研究

摘要

新疆西天山位于塔里木地台、西伯利亚地台、东欧地台以及卡拉库姆地台之间所夹持的中亚造山带的西南方向，卡拉库姆-塔里木板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块之间的汇聚地带，该区的构造演化过程在古生代极为强烈。众多资料研究表明新疆西天山那拉提南北缘断裂与邻国哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和乌兹别克斯坦境内西天山阿特巴什-伊内利切特断裂和捷尔斯克伊-卡拉套断裂（即尼古拉耶夫线）完成了对接。目前，邻国西天山境内已发现了Muruntau、Daugyztau、Amantaitau、Zarmitan、Kumtor、Takdybulak Lev、Jilau、Makmal、Dal’neye、Ishtamberdy、Unkertash等巨型、超大型金矿，而我国新疆西天山与邻国西天山具有相似成矿环境，应该也具有形成这种超大型、大型金矿的潜力，特别是萨瓦亚尔顿、卡特巴阿苏超大型金矿的相继发现更加证实了这一点。本文依托中国地质调查局西安地质调查中心《西北地区整装勘查跟踪综合与动态评估》（编号：1212011220861）和《新疆那拉提山一带铜金矿典型矿床研究》（编号：12120114007401）项目，在研究前人资料的基础之上，结合室外观察和室内综合研究，对卡特巴阿苏大型金铜矿床展开了更深层次的研究。通过对该矿床进行镜下、岩石地球化学和同位素方面的研究主要取得以下认识：
　　（1）卡特巴阿苏金铜矿床位于中亚造山带的西南部，新疆西天山那拉提中天山构造带的北缘。区内断裂发育，主要以受那拉提北缘断裂影响产生的次级断裂为主，矿区内的次级断裂F5和F6之间所夹持的构造破碎带是卡特巴阿苏金铜矿体的主要赋矿层位；节理构造初步分为三期，第二期为成矿期构造，第三期为成矿后构造且该期节理裂隙中均未见矿化，主要对早期形成的矿体进行挤压破碎；
　　（2）卡特巴阿苏金铜矿床赋矿岩体二长花岗岩属高钾钙碱性岩系，Ⅰ型花岗岩特征明显，SiO2含量与CaO、MgO、TiO2以及Al2O3均呈负相关关系；稀土元素具有轻稀土富集，重稀土亏损的显著特征，这暗示岩石稀土元素经历了较为强烈的分馏作用，负Eu异常明显，应该与斜长石的分离结晶作用密切相关；微量元素表现出以Rb、Ba等大离子亲石元素和La、Zr、Hf等高场强元素富集，而Nb、Ta、Ti等元素亏损的岛弧花岗岩特征；其形成构造环境为与俯冲作用有关的岛弧环境，南天山洋的俯冲消减是卡特巴阿苏赋矿岩体二长花岗岩形成的基本动力学背景；
　　（3）卡特巴阿苏金铜矿床的主要赋矿岩石为二长花岗岩，其次为花岗闪长岩和闪长（玢）岩，岩石中普遍发育黄铁矿化、黄钾铁钒化、黄铜矿化、铜蓝化、孔雀石化、钾化、硅化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化以及碳酸盐化等矿化蚀变；矿石中金主要以自然金和含银自然金形式存在，载金矿物以黄铁矿为主，次为黄铜矿，金主要以裂隙金、晶间金和包裹金三种嵌布形式存在于载金矿物之中；
　　（4）卡特巴阿苏金矿含金黄铁矿石英脉中发育气液两相水溶液和多相CO2-H2O两类流体包裹体；成矿流体具有中高温（270~390℃）、中低盐度（7％~16%）、富CO2的深部流体特征，其H-O同位素组成以岩浆水为主；
　　（5）测得赋矿二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄（358.2±2.7）Ma，与成矿年龄（268.56±1.8）Ma相差约90Ma，其成岩与成矿年龄相差间隔较大，所以成矿物质并非来自二长花岗岩；矿区黄铁矿硫同位素组成δ34S=5.8‰~11.0‰，平均为8.7‰，以富集δ34S为特征，这与幔源硫、沉积岩中的还原硫、元古宙时期海相硫酸盐的硫和现代海水硫的同位素组成明显不同，推测硫源应该来自中酸性岩浆热液或是地层；在铅同位素构造模式图解中，投点主体上落入上地壳和造山带演化曲线附近，具有双重来源。综上研究认为成矿物质应该来源于上地壳区域地层和后碰撞阶段的岩浆热液；
　　（6）卡特巴阿苏金矿的形成受地层、构造和岩浆热液的综合控制。区域地层为成矿提供部分成矿物质，构造为含矿热液提供良好的运移通道和绝佳的容矿场所，岩浆热液为成矿提供热动力并作为成矿物质的主要来源。其成因类型归为受地层、构造和岩浆热液综合控制的构造破碎蚀变岩型金矿。二叠纪后碰撞阶段的陆内伸展作用是卡特巴阿苏金矿形成的动力学背景。

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第一章 绪 论

1.1 选题依据及科学意义

1.2“亚洲金腰带”的研究现状

1.3 以往地质工作程度

1.4 研究内容及方法

1.5 自然交通、地理条件

1.6 主要完成工作量

第二章 区域地质背景

2.1 构造格局及构造单元划分

2.2 区域地质概况

2.3 区域地球化学、地球物理特征

2.4 区域大地构造演化

第三章 矿床地质特征

3.1 矿区地质

3.2 矿体特征

3.3 矿石特征

3.4 矿化蚀变

3.5 成矿期次

3.6 金的赋存状态

第四章 矿床地球化学特征

4.1 岩体地球化学特征

4.2 同位素地球化学特征

第五章 矿床成因探讨

5.1 成岩成矿时代

5.2 花岗岩形成构造环境

5.3 成矿物质来源

5.4 矿床形成环境

5.5 矿床成因

结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢