
新疆大地构造单元划分及成矿作用
冯京1,朱志新2,赵同阳2,陈正乐3,顾雪祥4,孟贵祥5,徐仕琪1,田江涛2,李平2
1 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局
5 中国地质科学院
作者简介:冯京,博士,正高级工程师,主要从事地质矿产勘查管理与研究工作.
通讯作者:赵同阳,硕士,正高级工程师,主要从事区域构造域成矿作用调查研究工作.
导读:
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1 引 言
2 构造单元划分原则
3 划分方案
4 二级构造单元地质矿产特征
4.1 阿尔泰—东准噶尔增生造山带
4.2 科克森套—康古尔叠接带
4.3 哈萨克斯坦—伊犁地块
4.4 南天山叠接带
4.5 塔里木陆块
4.6 敦煌陆块
4.7 盖孜—祁曼于特—红柳沟叠接带
4.8 阿尔金古生代造山带
4.9 柴达木地块
4.1 0 西昆仑古生代造山带
4.11 东昆仑古生代造山带
4.12 康西瓦—南昆仑叠接带
4.13 巴颜喀拉中生代造山带
4.14羌塘古生代—中生代造山带
5 关键地质矿产问题讨论
5.1 古亚洲洋构造域和特提斯洋构造域的界线问题
5.2 东、西准噶尔的构造归属问题
5.3 古亚洲洋主洋盆的位置及其闭合时限问题
5.4 新疆大地构造演化与成矿作用耦合关系
5.5 新疆北部中生代板内金属成矿问题
6 结 论
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1 引言
新疆位于亚洲大陆腹地(图la),处于东欧、西伯利亚、印度等克拉通之间的巨型复杂构造区内。作为亚洲大陆的一部分,新疆的地壳形成与演化,与亚洲大陆的形成及演化密切相关,与全球构造格局及其动力学体系的变迁有不可分割的内在联系。新疆地壳的主体为不同时代古洋盆俯冲-增生形成的造山带,其中混杂有大小不等的地块以及叠覆其上的大型陆内沉积盆地,横跨古亚洲和特提斯两大世界级构造成矿域,其成矿过程分别受北部古亚洲洋和南部特提斯洋演化控制,其复杂多样的地质构造样式造就了新疆独特的成矿环境,矿产资源十分丰富(图lb)。截止2019年底,新疆已发现矿产152种(其中能源矿产11种、金属矿产49种、非金属矿产88种、水气矿产4种),占中国已发现矿产173种的87.86%;查明资源储量的矿产98种(其中能源矿产7种、金属矿产34种、非金属矿产57种),占中国具有查明资源储量的矿种162种的60.49%;矿山数量3303家,其中大中型矿山占比为14.2%。
图1 新疆及邻区数字高程图(a)、新疆地质矿产略图(b)
进入21世纪,新疆逐渐成为增生造山带研究热点地区,并催生了一大批重要科研成果,包括微陆块属性、蛇绿岩时代和构造背景、岩浆弧性质、增生楔识别和解剖、区域变质-变形作用、俯冲带(超)高压变质作用、洋中脊俯冲、地幔柱与板块相互作用、多岛海构造古地理与复式增生造山时空格架、大陆增生、增生成矿、构造叠加改造等。但是,关于新疆大地构造单元的划分仍存在较大分歧,其中关键的地质矿产问题有:控制新疆地壳生长的关键作用是多陆块碰撞、单一岛弧增生还是多岛洋(海)增生模式?导致不同构造演化阶段或者是不同构造单元内成矿作用类型差异的制约因素有哪些?……等等。
因此,本文依托“新疆区域地质志”、“新疆矿产地质志”项目,在充分吸收全疆最新完成的地质调查与科研成果的基础上,以“洋板块地质学思想”(李廷栋等,2019)为统领、以增生造山过程的解析(肖文交等,2019)为主要手段,提出了新的全疆大地构造单元划分方案,重构了全疆地壳生长方式及大地构造格架,并梳理了各构造单元主要成矿作用类型及找矿方向,以期为矿产资源和自然资源的地质背景分析提供基础资料。
2 构造单元划分原则
在“新全球构造”思想的指导下,把握新疆地质构造组成特征及全球背景,以板块构造学说为基础,以沉积建造、火山岩建造、侵入岩浆活动、变质、变形等反映地质记录为依据,以特定区域主构造事件形成的优势大地构造相的时空结构组成和存在状态为划分构造单元的基本原则,综合考虑古地磁、生物与沉积古地理、沉积与隆升事件、岩浆事件、变形与变质事件、同位素组成反映的源区及垂向增生事件等的基础上,遵循将今论古的现实主义比较构造地质学研究、大地构造时空结构和组成的全球构造观、陆区地质体组成和构造背景研究的现实主义、洋板块物质组成及构造归属的创新研究等原则,开展新疆新一轮大地构造单元划分。
一级构造单元,包括造山系、克拉通和地壳对接带,其地壳结构、古地磁、古生物、沉积古地理等具有明显的差异。二级构造单元,包括造山带、陆块、地块、叠接带,代表克拉通或稳定陆块区边缘带、古洋盆俯冲增生拼贴体、造山带内部的微陆(地)块等。三级构造单元,包括在洋陆构造体制转化过程中,形成的活动陆缘带、多岛弧盆系、俯冲增生杂岩带、微陆(地)块、被动陆缘带、基底隆起带、盆地等。四级构造单元,在三级构造单元的基础上,根据不同构造演化阶段地质体的构造属性及空间分布特征等进一步划分而来,包括陆缘弧、大陆弧、弧背盆地、海相火山盆地、弧间盆地、弧后盆地、弧前盆地、洋内弧、岛弧、残留弧、增生弧、高压/超高压变质带、弧前增生楔、增生楔、蛇绿杂岩、基底残块、古陆核、大陆斜坡、前陆盆地、初始裂谷、断陷盆地、残余盆地、上叠盆地、陆缘盆地、坳陷、隆起等。
3 划分方案
图2 新疆大地构造分区图
表1 新疆大地构造分区表

4 二级构造单元地质矿产特征
4.1 阿尔泰—东准噶尔增生造山带
该造山带北与萨彦—蒙古造山带相邻(肖序常等,2010)向东延入蒙古国境内,西侧及南侧受科克森套—康古尔叠接带所限,疆内包括阿尔泰古生代活动陆缘带、额尔齐斯俯冲增生杂岩带、准噶尔盆地、东准噶尔古生代多岛弧盆系、北天山晚古生代弧盆系等5个三级构造单元。
4.2 科克森套—康古尔叠接带
其北东侧为西伯利亚西南缘造山带,南西侧为哈萨克斯坦—伊犁地块。实质上为一条俯冲增生杂岩带,其中蛇绿岩断续出露在北准噶尔科克森套、北天山巴音沟、西天山干沟、东天山康古尔—雅满苏一带,基性岩岩石地球化学特征显示其为MORB型蛇绿岩,相关年代学证据表明,该洋盆存在于晚寒武世(~494Ma)至早石炭世(~324Ma)期间。另外在巴音沟OIB玄武岩、北天山石场一带的晚古生代洋内弧表明该洋盆具有一定的规模。该构造单元具有洋盆演化历史长、两侧的构造单元组成结构差异大、沉积与生物古地理差异显著等特征。认为该地壳叠接带形成于北天山洋(古亚洲洋北部)分别向南、向西俯冲至伊犁—中天山及哈萨克斯坦地体的过程,代表了北天山洋的大洋岩石圈遗迹,为东北侧的阿尔泰—东准噶尔增生造山带与南西侧哈萨克斯坦—伊犁地块的构造界线。该构造带所围限的准噶尔地体构造上与东准噶尔具有相似的构造属性,由多个俯冲增生杂岩带拼贴汇聚而成,其形成过程受图瓦—蒙古山弯构造控制。
在该构造带中形成以与镁铁-超镁铁岩有关的铜、镍、铂族、金、蛇纹岩、石棉、滑石及玉石等矿产,在巴音沟一带以产出玛纳斯碧玉著称,东天山康古尔—雅满苏一带以铜镍矿为主。在该构造带科克森套、巴音沟、干沟一带具有较好的Cu-Ni-Co-Cr化探异常,其中具有寻找热侵位镁铁-超镁铁岩的前景,同时具有寻找蕴都卡拉式的钴多金属矿的潜力。
4.3 哈萨克斯坦—伊犁地块
可进一步划分为西准噶尔古生代多岛弧盆系和伊犁—中天山微地块2个三级构造单元。
西准噶尔古生代多岛弧盆系北部和南部以楚—巴尔喀什、伊犁地块为界,向西为哈萨克斯坦板块(发育前寒武纪变质基底)。其主要由一系列的增生杂岩带、古生代岩浆弧构成,其主要构造特征为北东—南西向断裂非常发育,由北向南依次为巴尔雷克和达尔布特断裂,它们控制着蛇绿岩和花岗岩的分布;西准噶尔地区主要有库吉拜—和布克赛尔—洪古勒楞、达尔布特、克拉玛依—白碱滩、唐巴勒—玛依勒—巴尔雷克等4条蛇绿混杂岩或蛇绿岩带。这些蛇绿岩形态复杂,变形强烈,多沿走滑断裂分布,时代跨度大,从晚寒武纪到石炭纪均有出现,说明西准噶尔增生造山带是在早寒武世至晚石炭世期间由一些列洋内弧、洋岛海山在俯冲过程中不断侧向增生形成的,其中,西准噶尔南部蛇绿岩以SSZ型为主,且发育弧前玄武岩。西准噶尔地区弧岩浆主要集中在两个时期,第一时期为奥陶纪—早泥盆世,主要分布在谢米斯台山和玛依勒地区,形成于岛弧环境;第二时期的弧岩浆主要发育在晚古生代,其分布面积较大,且与西准噶尔洋盆的俯冲消减密切相关,同时也是大规模成矿的高峰期。在该构造带中以金、铜、钼、铬铁矿为主,在庙尔沟—达拉布特弧前增生楔形成金、铜、铬铁矿的成矿爆发中心,在铁厂沟—孟布拉克被动陆缘形成钼成矿爆发中心,二者均是第二时期弧岩浆活动的响应。地球化学显示该区以铜-锌、钼、金-砷-汞、铬-镍-钴-镁、铁-锰-钒-磷等12种元素共同富集为特征,镍为预测的大潜力矿种,在玛依勒—唐巴勒蛇绿杂岩带发育第一期弧岩浆活动,火山岩层中发育铁碧玉岩、含锰硅质岩及铜矿化,火山沉积型铜-锌矿、锰矿及与基性火山岩有关的风化淋虑沉积而成的铝土矿具有较大找矿潜力。
4.4 南天山叠接带
可进一步细化为(西)南天山俯冲增生杂岩带、西南天山石炭一二叠纪上叠盆地、南天山残留增生弧盆带等3个三级构造单元。
南天山增生杂岩带向西延至吉尔吉斯坦境内,且受费尔干纳右行走滑断裂影响;在中国西北部,南天山增生杂岩带向东延伸至内蒙古的索伦造山带/缝合带。在新疆境内,晚志留世一早石炭世岩浆弧(那拉提弧)位于那拉提南缘断裂以北,且南天山带南侧未见同时代的钙碱性岩浆弧,所以认为新疆境内南天山洋也是向北俯冲。南天山结合带北侧发育俯冲-增生杂岩带,其包括文德纪至石炭纪蛇绿岩、蓝片岩、古生代早中期蛇绿岩、弧火山岩。中国新疆境内的榴辉岩变质年龄为石炭纪早中期和中晚三叠世(230~220Ma)。加之增生楔中最年轻的沉积岩含二叠纪晚期的放射虫化石。因此,有学者认为南天山洋闭合于晚二叠世至三叠纪,长周期的陆壳增生过程从早期的俯冲增生(古生代中早期),发展至安第斯型岩浆弧、弧-陆碰撞(晚石炭世一二叠纪),最终到地中海型造山过程(晚二叠世一三叠纪)。
在该构造带中以能源矿产(煤)、黑色金属(铁、锰)、有色金属(铅、锌、铜、钨)、稀有金属(铌、钽)、贵金属(金)、非金属(红柱石、菱镁矿)等为主,博斯腾湖山间坳陷形成中生代煤的成矿爆发中心;在艾尔宾山一库米什古生代残余盆地是泥盆纪铁矿、金、菱镁矿的爆发中心;东阿莱弧前增生楔是泥盆纪金矿、中生代铜矿和新生代铅锌矿的成矿爆发中心;哈尔克山弧前增生楔形成稀有金属(铌钽)爆发中心;霍拉山早石炭世增生杂岩带是石炭纪的红柱石成矿爆发中心。
4.5 塔里木陆块
包括塔西北被动陆缘带、塔北活动陆缘带、塔里木盆地、北山古生代活动陆缘带、铁克里克基底隆起带等5个三级构造单元。
柯坪前陆盆地位于塔里木盆地西北缘,呈北东-南西向展布,由一系列走向北东、西南倾向的逆冲推覆体组成,由一系列完整的古生界沉积地层组成。其中在阿克苏地区出露元古宙晚期地层较,主要发育变质岩、冰碛岩、基性火山岩、碎屑岩和海相碳酸盐岩等,且发育有世界上保存较好的前寒武纪蓝片岩,其形成年龄为820~780Ma,原岩为基性火山岩,蓝片岩的形成代表了沿塔里木克拉通西北缘存在一个俯冲体系,认为其可能与罗迪尼亚超大陆的聚合相关或冈瓦纳的聚合相关。笔者认为阿克苏蓝片岩形成于塔里木克拉通西北缘南向俯冲体系中的弧前增生环境中,之后在塔里木克拉通西北缘经历了长期的被动大陆边缘沉积。在该构造带中以非金属矿产为主,未形成大规模的成矿爆发中心,在被动大陆边缘沉积时期形成了一套含磷-白云岩建造,形成了众多中小型磷矿床和大型超大型白云岩矿床;二叠纪发育与地幔柱有关的铁-钒-钛-稀土-金刚石矿种组合,具有一定的潜力。
库鲁克塔格地块位于塔里木盆地东北缘,西北邻接南天山增生楔,东邻中天山地块及北山增生造山带,南部为塔里木盆地坳陷带,以孔雀河断裂和辛格尔断裂为其南北边界。该地块是新疆地区前寒武纪地质体出露相对较全,地层层序相对较完整的古老地块。其经历了复杂的构造演化阶段,由大面积前震旦系强烈变质、褶皱变形的基底岩系和微弱变质、变形的震旦系和显生宙盖层所组成,形成典型的双层结构。太古宙2.80~2.57Ga的TTG被约2.53Ga高Ba-Sr花岗岩侵入,形成了塔里木太古宙古老地壳。在元古宙,两期构造-变质事件分别发生在古元古代(2.0~1.8Ga)和中元古代晚期一新元古代早期(1.0~0.9Ga),分别对应哥伦比亚超大陆和罗迪尼亚超大陆裂解与聚合;伴随着罗迪尼亚超大陆的裂解,自760Ma起,塔里木与其他陆块从罗迪尼亚超大陆裂离。830~780Ma期间,塔里木北缘为活动大陆边缘,受泛罗迪尼亚洋俯冲影响,发育弧前增生楔,俯冲相关岩石学记录有:830~780Ma弧岩浆活动,820~790Ma高压麻粒岩相变质作用,800~790Ma源于加厚地壳的埃达克质花岗岩类,773~759Ma镁铁质脉群的出现标志着塔北克拉通自约780Ma开始处于伸展背景。另外,在塔里木板块北缘(库鲁克塔格辛格尔至哈尔克山南坡一带),断续出露一条侵入岩带,总长度800多公里,其中库鲁克塔格地区古生代侵入岩浆活动集中分布于~455Ma(O3)、~430Ma(S1)、~420Ma(S3)、~400Ma(D1)、~340Ma(C1),另外也发现有晚三叠世侵入岩体。该侵入岩带形成于活动大陆边缘,认为该期岩浆活动是南天山洋向南俯冲的产物。该成矿带以铁蛭石磷成矿规模最大,古元古代一中元古代沉积变质型铁矿床,新元古代伸展背景下形成的镁铁-超镁铁质岩中形成磷灰石透辉石等矿产地,其中碱性超基性岩经风化而成蛭石,形成了中国最大的且干布拉克蛭石矿床。
北山造山带位于新疆天山山脉东南段,中亚造山带南缘,向东与索伦缝合带相连。北山造山带是新元古代一显生宙由聚集的块体弧和增生复合体组成,同时伴随着古亚洲洋中央段闭合长期俯冲-增生过程而形成。北山造山带依据柳园、红柳河一牛圈子一洗肠井、芨芨台子一石板井一小黄山、红石山4条蛇绿混杂岩带,可划分为多个古生代构造单元,自南向北划分为:石板山弧、双鹰山一花牛山弧、马鬃山地块、旱山弧、雀尔山弧等5个构造带。其中马鬃山地块、旱山弧以及雀尔山弧位于北山北部,形成于晚古生代沟弧盆体系的俯冲、增生、碰撞;石板山弧、花牛山弧位于北山南部,其形成于俯冲及微地块的碰撞过程。该构造带出露的地质体以元古宙、古生代为主,主构造线呈近东西向弧形展布。笔者认为北山增生造山带形成于混杂有前寒武纪变质基底的多岛弧盆俯冲-增生体系,并在中晚奥陶世至二叠纪经历了明显的地壳生长,最终造山作用结束于二叠纪。该构造带以镍、金、铁为主,在北山穹塔格古生代陆缘弧寒武纪时期发育沉积变质型铁矿床,二叠纪成矿达到顶峰,形成镍成矿爆发中心,铁、金矿亦具一定规模,金成矿作用延至中生代时期。
塔里木盆地为巨厚的中新生代地层所覆盖。古生界零星出露,三叠系主要分布于库车—库尔勒一带,侏罗系分布较广,盆地周边均有出露,晚白垩世—古近纪特提斯海入侵,在库车及叶城坳陷见有海相沉积。古近系—新近系遍及全区,以内陆湖相沉积为主。根据塔里木克拉通中部长1500km的航磁正异常条带,塔里木克拉通的基底可分为南、北两部分,且明显具有不同的构造演化历史。该构造带以石油、天然气及钾盐著称,其中石油天然气田主要分布于塔里木克拉通北部,其次在沿中部的航磁正异常带断续产出,钾盐则主要分布于塔里木盆地的东西两端,东端为现代钾盐矿,以罗布泊为代表,成为中国重要的钾盐资源开发基地,西段则以古钾盐矿,埋深在数千米以下,资源量巨大,但暂不具经济价值。
4.6 敦煌陆块
4.7 盖孜—祁曼于特—红柳沟叠接带
由盖孜—库尔浪活动陆缘带、柯岗—库地—普鲁—祁曼于特俯冲增生杂岩带、红柳沟—拉配泉俯冲增生杂岩带组成。
盖孜—库尔浪活动陆缘带位于西昆仑昆盖山、开克入木达坂一带。西昆仑早古生代洋盆消亡后,在弧前增生楔杂岩或弧后前陆盆地的基底上,再次拉伸形成的陆缘盆地。由石炭纪—早二叠世的玄武岩、英安岩、安山岩及其火山碎屑岩、碎屑岩、灰岩等组成,盖孜一带具岛弧特征,昆盖山北坡双峰式火山岩中产含铜黄铁矿。区内侵入岩不发育,构造活动强烈。在石炭纪形成了以锰矿为主的成矿爆发中心,发育同时期含铜硫铁矿,但规模有限。
柯岗—库地—普鲁—祁曼于特俯冲增生杂岩带西起塔什库尔干库浪那古河上游,向东沿西昆仑北部边缘近东西向断续延伸,经库地、库尔浪石炭纪裂谷带南侧分布有前寒武系及早古生代的蛇绿混杂岩带、向东至玉龙—都木村南的塔里木盆地边缘仍可见基性-超基性岩的出露,经祁曼于特,在上其汗河上游为阿尔金南缘断裂所切,至阿尔金北缘为第四系所覆,直至红柳沟一带再次出露。该带由蛇绿岩及一些增生杂岩组成,蛇绿岩断续出露。为早古生代的增生杂岩带,记录了原特提斯洋在晚元古代开始裂解,早古生代早期向南消减、塔里木陆块向南增生的历史。该带内尚未发现成型矿床,但是其中的Cu-Ni-Co-Cr化探异常、石炭系黑色岩系中发育的金化探异常及蛇绿岩带中的金云母化带值得重视,具有寻找铜-镍-铂族矿床、金矿床及金刚石矿床的前景。
红柳沟一拉配泉俯冲增生杂岩带主要由蛇绿岩、具复理石特征的深海、半深海碎屑岩、碳酸盐岩、变质岩和花岗岩类组成。蛇绿岩主要由玄武岩、枕状玄武岩、细碧岩、凝灰岩、硅质岩及大量基性、超基性岩或岩墙组成,其中的玄武岩具有过渡型洋中脊玄武岩性质,并与洋岛玄武岩共生。该蛇绿混杂带中发育HP/LT变质岩,呈构造岩片分布在北阿尔金俯冲增生杂岩之中,并构成俯冲增生杂岩带的一部分。HP/LT变质带主要由蓝片岩、榴辉岩、泥质片岩及钙质片岩组成。北阿尔金洋形成于新元古代晚期至早志留世(750~437Ma)。前人根据北阿尔金一北祁连包括与洋壳俯冲有关的HP/LT变质带、蛇绿混杂岩带、火山杂岩等典型增生造山的物质组成,特别是硬柱石榴辉岩和含纤柱石的高压变沉积岩的相似性,认为在早古生代北阿尔金是北祁连的西延部分,二者曾经是一条统一的早古生代缝合带,后被阿尔金巨型走滑断裂错断约400km。在该构造带中以铁、铅、锌为主,在拉配泉早古生代蛇绿混杂岩形成铁、铅、锌成矿爆发中心,与火山作用密切相关;在红柳沟恰什肯萨依高压变质带铜、镍、金矿化具有一定规模,但具有较好的找矿前景。
4.8 阿尔金古生代造山带
包括阿中微地块、阿尔金南缘俯冲增生杂岩带组成。
阿中微地块位于红柳沟一拉配泉蛇绿混杂岩带与木纳布拉克一英格里克带之间,为前寒武纪中央隆起带,主要由数千米厚的古元古界中一深变质岩系与中新元古代浅变质碎屑岩和叠层石灰岩组成,其上零星覆盖着中一晚奥陶世浅海相生物灰岩和中一新生代断陷盆地沉积。前中生代区域构造的演化特点与北祁连西段相似,经历了太古宙一古元古代陆核和结晶基底的形成、中元古代稳定大陆边缘沉积、新元古代末期一早古生代板块扩张、加里东期板块俯冲-碰撞、晚古生代剥露夷平和局部浅海沉积;印支期表现伸展作用和碱性岩浆侵位。
阿尔金南缘俯冲增生杂岩带分布在阿尔金山南麓,沿阿尔金主断裂西起于田县南、东至茫崖一带呈NEE向延伸。各地蛇绿岩主要由复理石及碳酸盐岩地层及其呈透镜状赋存于其中的基性-超基性岩岩体、基性-酸性双峰式火山岩组合(包括枕状熔岩)和少量硅质岩组成。基性-超基性岩主要为蛇纹石化斜辉辉橄岩、斜辉橄榄岩等;上部发育斜长岩和斜长花岗岩。基性火山岩为拉斑玄武岩系列,显示E-MORB或OIB(洋岛)玄武岩性质。硅质岩表现出与玄武岩的关系密切,具有深海远洋沉积特征。该蛇绿岩套中8个玄武岩样品Sm-Nd等时线年龄为(481.3±53)Ma,可能代表了区内蛇绿岩形成时代。另外,在阿尔金造山带南缘产出高压一超高压变质岩,其主要分布在西段江尕勒萨依、清水泉、木纳布拉克和中段英格萨利莎依等4个地区。已确定的超高压岩石主要有榴辉岩、含蓝晶石石榴子石泥质片麻岩、含菱镁矿的石榴二辉橄榄岩、含钾长石的石榴子石辉石岩和含石榴子石花岗质片麻岩等5种类型,它们均呈透镜体状分布在区域花岗质片麻岩或副变质片麻岩或大理岩之中,其形成时代为475~509Ma。该高压岩石可能是柴北缘高压一超高压变质岩带的西延或是被中新生代以来阿尔金复杂多期次走滑断裂系迁移而就位于中阿尔金南缘的部分柴北缘高压-超高压变质岩片/岩块。
在该构造带中以萤石、铁、铅、锌及稀有金属矿为主,在阿中陆核形成目前新疆最大的萤石矿成矿爆发中心,稀有金属(锂-铍)初具规模,成为继可可托海、大红柳滩之后,新疆又一个重要的稀有金属矿具有重大找矿前景的区域;在阿北古弧盆带形成中生代铁-铅-锌成矿爆发中心,是新元古代一早古生代板块扩张的产物;在江嘎萨依一巴什瓦克高压变质增生杂岩带形成铁矿成矿爆发中心;在阿帕一茫崕蛇绿混杂岩带形成新疆最大的石棉矿成矿爆发中心,在今后应注意该区蓝石棉的地质找矿工作。
4.9 柴达木地块
在新疆境内只分布有柴达木盆地最西段的局部地区,沿阿尔金山南麓延入新疆,为中一新生界陆内盆地的碎屑沉积所覆,未见基底岩系出露。
4.10 西昆仑古生代造山带
西昆仑造山带呈巨型反“S”型褶皱山系,位于青藏高原北缘的西昆仑造山带,北邻塔里木板块,南以喀喇昆仑断裂与羌塘地块相接,属于中央造山带的最西段,由多次的弧-陆碰撞形成,显生宙经历了原特提斯和古特提斯两个重要的演化阶段,为一复合造山带。主要由寒武纪一早奥陶世的增生楔组成,岩层普遍发生变质作用,西昆仑地区古生代岩浆活动主要集中分布在527~500Ma、480~465Ma、455~430Ma、335~290Ma、~240Ma、230~225Ma、220~210Ma等时期,其中花岗岩和变质杂岩均具有相对年轻的钕同位素模式年龄。其可进一步细分为奥依切克—塔木其大陆弧、柳什塔格—上其汗大陆弧。
该区以产出和田玉而著称,尚未形成其他金属矿产的成矿爆发中心。从区域成矿地质条件和地球化学特征来看,区内呈现钨-锡-铋、铀-钍、铍-镧-钇-铌-氟10种元素共同富集为特征,其中钍高度富集。研究认为在西昆仑发育一条醒目的A型花岗岩带,岩石相对富碱丄REE、Y、Nb、Zr,富含生热元素Th(平均33x10-6)和K(K2O平均4.66%),与地壳克拉克值(Th:13x10-6)和世界A型花岗岩中的(Th:3x10-6)相比均明显富集。研究表明其下存在一个富含Th、U、K等生热元素的富集圈,为形成高放热A型花岗岩提供了构造背景,该区及塔什库尔干县一带是新疆地热值最高的区域,仅次于西藏。该富集区内目尚未发现与富集元素一致的金属矿产,具有寻找大型及以上钨-锡、铀-钍的潜力。
4.11 东昆仑古生代造山带
东昆仑造山带位于青藏高原北部,向东与秦岭造山带相连,向西则以阿尔金断裂与西昆仑相隔,北面与柴达木盆地相邻,南面则以昆南断裂与巴颜喀拉—松潘甘孜地体隔开。东昆仑造山带是典型的复合增生造山带,主要经历了早古生代原特提斯和晚古生代—早中生代古特提斯两期造山作用,其中,古特提斯造山事件基本奠定了东昆仑现今的地质构造格局。该带内的花岗岩形成可以划分为4个时段,分别与4个造山旋回相对应:前寒武纪(元古宙)、早古生代、晚古生代—早中生代、晚中生代—新生代。其中,以晚古生代—早中生代(或称华力西—印支旋回)、特别是三叠纪的花岗岩最为发育。其可进一步划分为祁漫塔格活动陆缘带、北昆仑活动陆缘带和东昆仑南坡俯冲增生杂岩带。
东昆仑造山带晚三叠世是古特提斯演化过程中重要的构造转换期,岩浆岩岩石类型多样,主要包括辉长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩,并且广泛出露具埃达克质特征的岩浆岩和A型花岗岩;镁铁质岩浆岩、花岗岩、埃达克质岩浆岩在东昆仑各个构造带皆有分布,A型花岗岩主要分布在祁漫塔格构造带(东昆北)的阿牙克库木湖—香日德断裂附近;东昆仑晚三叠世镁铁质岩浆岩具有弧岩浆岩特征,为俯冲流体交代的地幔楔部分熔融产物;构造环境研究表明,东昆仑在晚三叠世进入古特提斯演化的后碰撞阶段。
该区以钨、锡、铅、锌为主,在祁曼塔格大陆弧中形成了志留纪钨、锡成矿爆发中心和三叠纪铅锌成矿爆发中心。在东昆仑南坡俯冲增生杂岩带中具有寻找钨、锡矿的成矿地质背景和地球化学条件。
4.12 康西瓦—南昆仑叠接带
康西瓦—木孜塔格带位于昆仑山康西瓦一带,向东与木孜塔格蛇绿岩带相连,全长超过500km。主要由晚古生代蛇绿岩、石炭纪—二叠纪陆源碎屑岩组成,夹有前寒武纪变质岩块、早古生代洋壳残片等。在麻札—康西瓦构造混杂带的北侧发育一条规模巨大的二叠纪钙碱性花岗岩带。在康西瓦一带有上洋壳的玄武岩和放射虫硅质岩及其他一些增生杂岩。木孜塔格一带蛇绿岩各组成单元齐全。蛇绿岩同位素年龄在(340.3±11.6)Ma~(265.3士15)Ma。据其玄武岩的岩石化学特征,认为蛇绿岩形成于岛弧和洋盆环境。一般认为该蛇绿岩带为羌塘地块与塔里木地块三叠纪的缝合带。该构造带的构造样式的展布反映向南迁移的构造极性,表现为增生-碰撞造山作用由北向南迁移。该带中尚未发现成型矿床,但发育有较好的Cu-Ni-Co-Cr及串珠状产出的金异常,具有寻找岩浆型铜镍矿床和热液型铜金钴矿床的前景。
4.13 巴颜喀拉中生代造山带
主要出露一套中生代形成被动陆缘的前陆盆地沉积岩系。由二叠纪黄羊岭群和三叠纪巴颜喀拉山群以及零星分布的侏罗纪、新近纪碎屑岩沉积组成。二叠系由下而上为岩屑长石杂砂岩夹砂板岩,凝灰岩、生物屑灰岩;粉砂岩-粉砂质板岩-泥岩夹岩屑长石杂砂岩、细砾岩,粉砂质泥板岩夹凝灰岩,构成被动陆缘相的陆缘斜坡亚相。三叠系下部长石岩屑砂岩-粉砂岩-绢云母板岩,中部以绢云母板岩为主夹长石岩屑砂岩,上部为长石杂砂岩、石英细砂岩、粉砂质板岩、泥岩、钙质石英粉砂岩。组成周缘前陆盆地相的前渊盆地亚相。区内岩浆活动有限,主要有晚三叠世—早侏罗世碰撞-陆内俯冲型石英闪长岩-二长花岗岩-斜长花岗岩-花岗斑岩系列,其次为古近纪超浅成正长斑岩、粗面斑岩,西部还有更新世中基性火山岩出露。
在该构造带中以锂、锑为主,在可可西里一松潘前陆盆地形成目前新疆最大的锑矿成矿爆发中心,地球化学呈现Hg-Sb-As-Li-B兀素组合,成为新疆锑矿最为集中的地区,锑矿找前景广阔,找矿潜力巨大,同时具备寻找金锑矿、铅锌矿、锰矿、锡矿、锂矿等的地质-地球化学条件;在康西瓦一泉水沟前陆盆地形成中生代稀有金属(Li-Be)成矿爆发中心,其成矿演化至新生代,呈现Li-Rb-(W-U)矿化组合,具有形成新生代“硬岩型”锂-铷矿和铀矿成矿爆发中心。从现有成矿特征,康西瓦一泉水沟弧前盆地与喀喇昆仑沟弧盆系呈现相近的矿种组合,推测二者可能具有共同的构造基底或受同一地幔热源驱动,使二者虽然处于两个不同的二级构造单元,但是具有相似的矿种组合特征。
4.14 羌塘古生代一中生代造山带
可进一步细分为塔什库尔干一甜水海微地块、喀喇昆仑沟弧盆系2个三级构造单元。
塔什库尔干微陆块地处西昆仑造山带西段,是塔阿西一塔吐鲁沟铁铜钒成矿带的重要组成部分。主要由古元古界布伦阔勒岩群组成,有学者根据赞坎磁铁矿顶板副变质岩的碎屑锆石U-Pb年龄将布伦阔勒岩群进行了解体,认为其中含有震旦纪一早寒武世双峰式火山岩组合。含铁岩系典型的膏(钡)-铁建造很可能为新元古代晚期“Marinoan雪球”冰期后地球系统变化的火山-沉积响应。最近,在西昆仑塔什库尔干以东解体出一套“斜长角闪片麻岩一矽线石榴黑云斜长片麻岩组合”,认为其为高压变质成因,地球化学特征表明其形成于岛弧环境,斜长角闪片麻岩原岩年龄为(534.1±2.4)Ma,为原特提斯洋向南俯冲于西昆仑地体的产物。
甜水海地体呈北西一南东向延伸,位于康西瓦断裂南侧,乔尔天山断裂以北,出露的最老地层为长城系甜水海岩群。该地块发育1000~851Ma的S型花岗岩,其可能是陆-陆碰撞导致地壳加厚的产物,指示甜水海地块可能作为Rodinia超大陆的一员发生聚合拼接作用。带内岩浆岩活动主要集中在三叠纪一侏罗纪(240~195Ma),少量为早寒武世,早寒武世的辉绿辉长岩脉(近东西走向)分布在大红柳滩铁矿南侧。
喀喇昆仑沟弧盆系由早古生代一晚古生代早期陆缘盆地、中生代俯冲增生杂岩带与中生代弧前盆地组成,在喀喇昆仑山团结峰地区上河尾滩组复理石中发现玄武岩呈残片状产出,其地球化学特征显示为碱性系列岩石,具有E-MORB型地球化学特征,认为其可能形成于陆间裂谷-初始洋盆环境;与伴生的超基性岩、基性岩及硅质岩岩片,共同构成了蛇绿岩残片,其中,基性岩及玄武岩U-Pb年龄为229~254Ma,为蛇绿岩形成时间;从形成时代、物质组分和分布位置分析,该蛇绿岩残片可与西兰乌金蛇绿混杂岩带对比,认为团结峰地区蛇绿岩形成时代、物质组分及分布位置可与西兰乌金蛇绿混杂岩带对比,乔尔天山一岔路口断裂可能是西兰乌金蛇绿混杂岩带的西延部分。最新研究表明,乔尔天山一岔路口一带发育典型的洋岛沉积建造,其中枕状玄武岩地球化学特征与OIB类似,认为其成因可能与地幔柱活动有关。
5 关键地质矿产问题讨论
新疆横跨古亚洲洋、特提斯洋两大构造域,其地壳构造运动可以追溯至中太古代,先后经历了哥伦比亚超大陆的聚合-裂解、罗迪尼亚超大陆的聚合-裂解、冈瓦纳大陆的形成与裂解、潘基亚大陆的形成等过程。尤其在新元古代至中生代,复杂的造山过程受控于古亚洲洋、特提斯洋的形成、俯冲-消减、闭合等一系列洋陆转换过程中的地质作用。加之新生代青藏高原碰撞造山作用的影响,造就了新疆独特的“三山夹两盆”的地质面貌和丰富的矿产资源。进入21世纪以来,随着国家和自治区对新疆区域地质调查、地质研究及矿产勘查工作的持续重视,新疆基础地质调查及成矿规律研究认识水平大幅提升,涌现了一大批新发现、新认识、新成果,极大的推动了自治区地质矿产勘查和矿业经济发展。但同时仍然存在一些亟待解决、讨论的关键地质矿产问题。
5.1 东、西准噶尔的构造归属问题
在地质界,多数学者都把位于准噶尔盆地两侧的西准噶尔和东准噶尔之间的构造单元加以对比连接。一般认为西准噶尔的达拉布特蛇绿岩带与东准噶尔的卡拉麦里蛇绿岩带相连,把西准噶尔的洪古勒楞蛇绿岩带与东准噶尔的扎河坝—北塔山蛇绿岩带相连。在这样的格架下,难以解释西准噶尔与东准噶尔古生代地层序列的差别,难以解释两个地区志留纪古动物群的差别;难以解释两个地区含矿性的明显不同。因此,本次研究认为西准噶尔和东准噶尔在古生代期间应该属于不同的大陆边缘,以科克森套—克乌断裂—巴音沟—康古尔俯冲增生杂岩带为界,其西侧的西准噶尔属于哈萨克斯坦古板块北部的活动陆缘,中生代早期逆冲至现今准噶尔地块之上;东北侧的东准噶尔—博格达—哈尔里克构造带则属于西伯利亚古板块边缘的增生造山带。
5.2 古亚洲洋主洋盆的位置及其闭合时限问题
5.3 新疆大地构造演化与成矿作用耦合关系
不同于前人划分的5大构造-成矿旋回——前寒武纪、早古生代、晚古生代、中生代和新生代。本次研究认为新疆大地构造演化及成矿作用可划分为以下4个阶段。
5.3.1 太古宙一古元古代古陆核的形成及铁-铜成矿阶段
伴随着哥伦比亚超大陆的聚合,太古宙一古元古代时期主要为陆源沉积和区域岩浆活动,并发育区域高温变质作用,形成一套中深变质的岩系,组成了新疆古老的陆壳,地质作用以原始地壳分异和高热流岩浆-变质作用为主,其矿化以原始地壳特有的铁、金为主。
5.3.2 中元古代一新元古代中期塔里木古陆及古生代洋中陆块基底的形成及铁-铅锌-磷灰石-棉-宝石-石英岩成矿阶段
在太古宙一古元古代古陆壳形成的基础上,伴随着哥伦比亚超大陆的裂解作用,新的洋陆格局开始形成,之后伴随着罗迪尼亚超大陆聚合,至新元古中期古陆基底的形成。在新疆其地质及成矿记录主要分布于塔里木周边、伊犁地块周边及昆仑阿尔金造山带中。在此阶段,出现了在板块体制下发育的有色金属等成矿作用。该时期形成矿产种类(20余种)、矿产地(300余处)较少,成矿作用和成因类型相对单一。重要矿产为铁、铅锌、磷灰石、石棉、宝石及石英岩等,是新疆成矿最早的第一个高峰期。成矿作用以变质成矿作用与岩浆成矿作用主导,非岩浆-变质流体成矿作用次之。形成的大型一超大型矿床的重要矿床类型有:变质型铁矿(中天山天湖、塔什库尔干赞坎、阿尔金北缘白尖山、库鲁克塔格阿斯廷布拉克铁矿等)、变成型红柱石矿床(拜城县库鲁克坤红柱石矿)、岩浆型石棉矿(阿尔金南缘新疆七一石棉矿)、浅成中一低温热液型铅锌(中天山彩霞山、赛里木地块四台海泉铅锌矿等)。
5.3.3 南华纪一三叠纪大陆地壳的增生与聚合及石油-天然气-金-铜-镍-铅锌-铁-锰-锑-钨-钼-稀有金属-石棉-石墨-云母-红柱石-宝石成矿阶段
新元古代晚期,伴随着罗迪尼亚超大陆的裂解,新疆古生代洋陆格局开始形成,并以塔里木克拉通为界,北部为古亚洲洋、南部为古特提斯洋演化影响区,期间发育广泛的俯冲增生及碰撞造山事件,不同构造属性的地质体,诸如洋内弧、洋底高原、洋岛、岩浆弧、裂离地块、增生杂岩等不断沿早期地块或古老克拉通边缘拼贴,致使新疆地壳发生明显的横向及垂向生长,直至中生代早期新疆统一大陆地壳基本形成。
5.3.4 侏罗纪至今的盆山构造形成与演变及石油-天然气-煤-铀-铅锌-盐类成矿阶段
该时期,新疆南部进入特提斯演化阶段,而北部则处于板内发展阶段,总体为北陆南海构造环境,该时期形成矿种明显减少(20余种),成矿作用及矿床成因类型趋于简单。该时期矿产以能源煤及油气矿产最突出,而稀有金属矿(宝石及云母矿)及铅锌、钼矿同样具有优势。成型矿床达到70%,大型—超大型矿床最多、超大型矿床居首,成矿强度最高,形成新疆第三次成矿高峰。成矿具有北部大陆以外生沉积成矿作用形成的非金属矿产占绝对优势、岩浆成矿作用形成的金属矿产为次,而南部以内生岩浆成矿作用和非岩浆-变质流体成矿作用形成的金属矿产为主。大型—超大型矿床类型包括生物化学沉积型煤、石油天然气(准南煤田、吐哈煤田等,库车塔河油田、克拉玛依油田、玛湖油田等),化学沉积型膨润土(西准乌兰格林—日月雷膨润土),浅成中低温热液型铅锌矿、金矿(乔尔天山火烧云铅锌矿、西南天山萨瓦亚尔顿金矿等)等。该时期重要成矿富集区域为准噶尔、伊犁、吐哈盆地及周缘活动带、阿尔泰陆缘,塔里木盆地及周缘和青藏板块的喀喇昆仑陆缘盆地及可可西里—松潘前陆盆地,是新开拓的最具远景的铅锌、汞锑金矿找矿区域,远景巨大。
新生代是南部特提斯洋消亡期,特别是印度大陆嵌入,强烈波及新疆整个区域,以大规模盆地的沉降和山脉的隆升为主格局,形成板内西域成矿特色的大陆成矿体系。形成矿产种类明显变少、矿产地同中生代,但多为砂、黏土类矿产,成矿作用和矿床成因类型最简单。该时期继承中生代北大陆特点,是非金属和能源矿产形成的重要时期,但盐类矿产、石油和铀矿最具代表性、金属矿产少。成型矿床、大型—超大型矿床占比远低于中生代。成矿作用以沉积作用及表生作用为主、其次是流体成矿作用。大型—超大型矿床主要成因类型为生物化学沉积型石油天然气矿产(库车县迪那2气田等)、浅成中低温热液型铀矿、铅锌矿(察布查尔县蒙其古尔、库捷尔太、吐鲁番市十红滩铀矿等,乌恰县乌拉根铅锌矿等)、蒸发沉积型盐类矿产(罗布泊钾盐,东戈壁钠硝石,达坂城东盐湖、和田县苦水湖、拜城县博尔洛克、温宿县拜雷阿塔石膏矿矿等)、风化型(库鲁克塔格尉犁县蛭石矿等)矿产等。非金属矿产最富集区域为塔里木、准噶尔—伊犁和吐哈三大盆地,昆仑山山间盆地远景较大,金属矿产仅见于西南天山。
5.5 新疆北部中生代板内金属成矿问题
中生代是中国一个非常重要的成矿期,中国东部发育岩浆作用为主体的大规模成矿作用和成矿物质的巨量堆积的“成矿大爆炸”,形成一批国内外驰名的大型—超大型矿床。新疆作为欧亚大陆成矿的一部分,中生代构成新疆第三次成矿高峰,亦可称之为新疆“成矿大爆炸”,其表现以能源矿产为主体,与我国东部成矿特点明显不同,这是以前地学界普遍的共识。然而经过近20年新疆调整勘查布局,加强了昆仑—阿尔金地区的地质勘查工作,尤其是新疆南部特提斯成矿域的可可西里和喀喇昆仑地区中生代成矿潜力逐渐显现,一系列有色金属、稀有金属矿产不断被发现(火烧云铅锌矿、大红柳滩锂铍矿),地质找矿取得了重大突破;与此同时在新疆北部的古亚洲成矿域中生代矿床亦不断被发现,且与三叠纪岩浆活动密切相关,主要集中分布在阿尔泰山东段、东天山、中天山东段等地区,如可可托海、喀拉苏伟晶岩型稀有金属矿,将军山碱性岩型稀有金属矿,镜儿泉稀有金属矿,白山、东戈壁斑岩型钼矿,尾亚钒钛磁铁矿、沙东钨矿,金窝子金矿等,大有后来居上之势,可称之其与能源矿产并驾齐驱,构成新疆名副其实的“成矿大爆炸”。此已成为新疆不容忽视的重要金属矿成矿期。然而新疆北部古亚洲成矿域在中生代已经形成大陆进入板内时期,其金属矿产强烈的成矿作用与前者的构造背景、成矿环境具有明显差异,因此大多认为其是中亚地块存在活化成矿地质事件所致。但其成矿动力学系统、成矿物质来源和成矿机制等尚需进行深入研究。
6 结论
(1)通过对全疆沉积建造、火山建造、侵入岩建造、变质建造、构造变形、古生物、古地磁等方面认识的综合分析研究,将新疆大地构造单元划分为6个一级构造单元、14个二级构造单元、32个三级构造单元以及99个四级构造单元。提出以塔里木克拉通为界,以北属古亚洲洋构造域,且以科克森套—康古尔叠接带为界,西准噶尔划属哈萨克斯坦—伊犁地块,东准噶尔划属西伯利亚西南缘增生造山带;以南划属特提斯洋构造域。
(2)提出中天山南缘地壳对接带的前身南天山洋为古亚洲洋的主洋盆,北与哈萨克斯坦—伊犁地块毗邻,南与塔里木克拉通相邻,其至少经历了~300Ma的洋盆演化阶段,为一复杂的古生代增生造山带,代表了古亚洲洋在古生代晚期最终的消亡。
(3)提出了“三系两带一块一缘”的成矿理论新认识。“三大造山系”独特的增生造山过程聚集了巨量的金属成矿元素,所有的金属矿产全部产于“三大造山系”重要成矿带内;“两大地壳对接带”强烈的壳幔相互作用控制了新疆大多数大型—超大型金属矿床的时空分布;塔里木地克拉通及其周缘发育板内、增生造山、碰撞造山等多种成矿作用,致使其矿产资源矿种多、配套齐全的资源禀赋特征异常明显;青藏高原北缘是今后新疆矿产资源特别是金属矿产资源的勘查重点区域。
(4)根据新疆地壳演化与成矿作用关系,将全疆构造-成矿旋回划分为4个阶段:太古宙—古元古代古陆核的形成及铁-铜成矿阶段,中元古代—新元古代中期塔里木古陆及古生代洋中陆块基底的形成及铁-铅锌-磷灰石-石棉-宝石-石英岩成矿阶段,南华纪—三叠纪大陆地壳的增生与聚合及石油-天然气-金-铜-镍-铅锌-铁-锰-锑-钨-钼-稀有金属-石棉-石墨-云母-红柱石-宝石成矿阶段,侏罗纪至今的盆山构造形成与演变及石油-天然气-煤-铀-铅锌-盐类成矿阶段。
(5)中生代成矿作用在新疆不是一个偶然的成矿事件,而是中亚成矿域大面积成矿的必然响应,是新疆今后地质勘查找矿的主攻成矿期。
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