东准噶尔一带岩浆活动强烈，岩浆侵入体共计有100多个，主要包括两条蛇绿岩带和三条碱性花岗岩带。蛇绿岩带为清水-苏吉泉断裂与卡拉麦里之间的卡拉麦里蛇绿岩带和其北部的扎河坝-阿尔曼太蛇绿岩带。碱性花岗岩带包括由南向北依次为卡拉麦里碱性花岗岩带、乌伦古碱性花岗岩带、和布根碱性花岗岩带，另外有少量的钙碱性花岗岩分布于库布苏-库普断裂以南、卡拉麦里断裂以北的狭长地带内(也称为“野马泉花岗岩带”)。本次研究涉及蛇绿岩主要为卡拉麦里蛇绿岩带、扎河坝-阿尔曼太蛇绿岩的兔子泉部分，花岗岩带为卡拉麦里碱性花岗岩带和库布苏-库普断裂之间的钙碱性花岗岩。
一、花岗岩与金矿成矿关系
(一)花岗岩时空分布
1.花岗岩空间分布规律
研究区花岗岩比较发育，主要出露三条北西向的碱性花岗岩带从南向北依次为：卡拉麦里花岗岩带、乌伦古碱性花岗岩带和布尔根碱性花岗岩带；此外，在卡拉麦里断裂以北、库布苏-库普大断裂以南的狭长地带分布有少量的钙碱性花岗岩(图5-7)。
南带卡拉麦里碱性花岗岩主要包括老鸦泉岩体、贝勒库都克岩体、苏吉泉岩体、黄羊山岩体和萨惹什克北岩体，其中黄羊山-老鸦泉岩体规模最大。在区域上，结合苦水北闪长岩体和库普北的细长花岗岩，在成分上具有一定的演化趋势，该演化趋势为钙碱性-偏碱性-碱性。
在成因上，可以划分为I型、铝质A型及碱性A型花岗岩。
I型花岗岩为中性-酸性浅成侵入岩类，岩体多呈几平方千米至数平方千米的小岩株、岩枝、岩墙或者是不规则的岩墙状小岩体，少数为数平方千米至数十平方千米的中型岩体，这些岩体与沿卡拉麦里断裂产出。岩石类型繁多，主要包括辉石类闪长岩、闪长岩、石英闪长岩等。
黄羊山岩体和苏吉泉岩体岩性分别为碱性花岗岩和黑云母花岗岩，分为A型花岗岩和铝质A型花岗岩。大多数学者认为卡拉麦里A型花岗岩岩体为后碰撞的花岗岩，其形成时代为310～330Ma，其形成标志着晚石炭世卡拉麦里地区造山作用的结束和板内构造演化的开始。
(1)黄羊山岩体
黄羊山岩体位于卡拉麦里深断裂带的东北侧(图5-8)，中心地理坐标：E90°20′00″，N45°07′00″，形态似圆形，出露面积约为230km2。该岩体侵入与下石炭统黑头山组(C1h)凝灰质粉砂岩中，岩体与围岩之间为突变接触关系，接触面倾向围岩，与围岩的接触面上粒度变细，同时围岩具有不同程度的热变质特征，呈球状分化的特征。结合前人的研究成果，认为萨北岩体和苏吉泉岩体为黄羊山岩体的一个演化序列，在成因上存在联系，并不是单独的岩体。
图5-7 东准噶尔卡拉麦里地区花岗岩类分布图
1—第四系；2—巴塔玛依内山组；3—卡姆斯特组；4—南明水组；5—平顶山组；6—托让格库都克组；7—阿拉比也巴斯他乌组；8—库布苏群；9—侵入岩性及侵入期；10—斜长花岗岩；11—黑云母花岗岩闪长岩；12—黑云母花岗闪长岩；13—花岗闪长岩；14—石英闪长岩；15—流纹斑岩；16—闪长玢岩；17—超基性岩；18—钠铁闪长花岗岩；19—区域断裂；20—一般断裂；21—地层界限
图5-8 东准噶尔卡拉麦里矿集区黄羊山岩体地质简图
1—石炭纪黑头山组；2—泥盆世斜长花岗岩；3—中粒黑云母碱长花岗岩；4—中粒角闪石碱长花岗岩；5—中粒钠铁闪石碱长花岗岩；6—中细粒钠铁闪石碱长花岗岩；7—细粒黑云母碱长花岗岩；8—细粒混合花岗岩；9—辉绿岩脉；10—闪长岩脉；11—花岗斑岩脉；12—脉动接触关系；13—超动接触关系；14—侵入接触关系；15—构造带界限；16—国界线；17—断层及产状。Ⅰ1—阿勒泰构造带；Ⅰ2—阿尔曼太构造带；Ⅱ1—卡拉麦里构造带；Ⅱ2—准噶尔盆地；Ⅱ3—将军庙构造带；①额尔齐斯断裂；②阿尔曼太断裂；③卡拉麦里断裂
(2)贝勒库都克岩体
贝勒库都克岩体位于卡拉麦里深大断裂的东北方向(图5-9)，形状为长条状，为老鸦泉-贝勒库都克岩体的东段小部分，研究区出露面积约为150km2，有四条近平行的破碎带发育，其东北部和库布苏岩体成超动接触、东部和锡矿北花岗岩超动接触，其他各部分侵入与下石炭统黑头山组(C1h)凝灰质粉砂岩中，岩体与围岩之间为突变接触关系，与围岩接触带的局部粒度变细，围岩也具有不同程度的热变质现象，具有球状分化的特点，其东北侧发育有中粒黑云母二长花岗岩，在南西侧发育有中细粒黑云母正长花岗岩。
图5-9 贝勒库都克岩体分布图
1—第四系；2—下石炭统黑头山组；3—花岗闪长岩；4—花岗斑岩；5—碱长花岗岩；6—二长花岗岩；7—正长花岗岩；8—破碎带；9—脉动接触关系；10—超接触关系；11—地质界线；12—研究区
(3)库布苏南岩体
库布苏南花岗岩闪长岩体分布于卡拉麦里深大断裂的东北侧(图5-10)，呈北北西向带状分布，出露面积约为55km2，侵入于下石炭统黑头山组(C1h)，下石炭统黑头山组由浅海相火山碎屑岩和碎屑岩组成。岩体北部大面积发育第四系，南侧与黄羊山岩体相连接。岩体与围岩间突变接触，接触面倾向岩体，局部与围岩接触处粒度变细，围岩也发育有不同程度的热变质。1：5万区域地质矿产调查对该岩体进行综合研究调查时，将该侵入体解体为灰白色似斑状花岗闪长岩和肉红色似斑状碱长花岗岩，二者之间脉动侵入关系明显，该岩体以灰白色似斑状花岗闪长岩为主。从野外露头上看来，灰白色似斑状花岗闪长岩和肉红色斑状碱长花岗岩为突变关系，并且明显地看到白色似斑状花岗闪长岩侵入于肉红色斑状碱长花岗岩中。
图5-10 东准噶尔卡拉麦里矿集区库布苏南岩体分布略图
1—第四系；2—侏罗系；3—石炭系姜巴斯套组；4—石炭系黑头山组；5—花岗闪长岩；6—碱长花岗岩；7—超动接触关系；8—脉动接触关系；9—断裂及编号。Ⅰ1—阿勒泰构造带；Ⅰ2—阿尔曼太构造带；Ⅱ1—卡拉麦里构造带；Ⅱ2—准噶尔盆地；Ⅱ3—将军庙构造带；①额尔齐斯断裂；②阿尔曼太断裂；③卡拉麦里断裂
(4)锡矿北花岗岩体
锡矿北花岗岩斑岩体位于卡拉麦里深断裂的东北侧(图5-11)，该岩体侵入于石炭系黑头山组(C1h)中，接触面向围岩倾斜。与接触面处局部粒度变细，围岩有不同程度的热变质，呈不规则分布，出露面积为2km2左右，西侧与贝勒库都克岩体之间呈超动接触关系。结合前人的研究成果，将锡矿北花岗斑岩序列解体为正长花岗斑岩和二长花岗斑岩，二者之间为涌动接触关系，以正长花岗岩为主。从野外出露情况看来，二者之间并没有明显的界限，根据其分布特征，推断该二长花岗斑岩可能是同期岩浆连续演化的产物，演化后期的正长斑岩与早期的二长花岗斑岩之间在形成过程中具有连续渐变过渡的特征。
图5-11 东准噶尔卡拉麦里矿集区构造带锡矿北花岗斑岩分布略图
1—第四系；2—石炭系；3—正长花岗斑岩；4—二长花岗斑岩；5—超动接触；6—涌动接触；7—花岗斑岩；8—断裂带及编号；9—构造区代号；10—构造区界限；11—研究区。Ⅰ1—阿尔泰构造带；Ⅰ2—阿尔曼太构造带；Ⅱ1—卡拉麦里构造带；Ⅱ2—准噶尔盆地；Ⅱ3—将军庙构造带；①额尔齐斯断裂；②阿尔曼太断裂；③卡拉麦里断裂
2.花岗岩时间分布规律
根据花岗岩带的形成时代，东准噶尔地区的花岗岩类可以划分为加里东和华力西两个旋回，加里东旋回出露的只有加里东晚期的花岗岩。华力西旋回包括华力西早中期、华力西中晚期和华力西晚期三个时期。
(1)加里东晚期花岗岩
零星分布于野马泉、北塔山以及卡拉麦里东段纸房一带。在北塔山，岩体侵入奥陶纪—中志留纪的索尔巴斯它乌群，与下泥盆统不整合接触，被覆盖。在纸房一带，侵入奥陶纪—志留纪的荒草坡群，与晚志留纪地层不整合接触，且被覆盖。索尔巴斯它乌群、荒草坡群以及库布苏群都是形成时代、形成环境相同或者相似的一套地层，其上覆地层最晚为下泥盆统，所以该期花岗类岩体总体上属于加里东晚期。在岩石类型上来说，酸性花岗岩形成稍早，岩石主要为黑云母花岗岩。富斜花岗岩和片麻花岗岩被稍晚的后期中酸性花岗岩切穿。它们是志留纪末期边缘海盆闭合后隆起形成的，属于造山隆起区型花岗岩类。
(2)华力西早、中期花岗岩类
数量比较少，主要分布于卡拉麦里断裂以北的清水→红柳沟→六棵树→柳树泉一带；为与蛇绿岩的基性熔岩、辉绿岩、辉长岩以及变质橄榄岩共生的斜长花岗岩和石英闪长岩；是蛇绿岩基性岩浆分异的最终产物，在成因上属于造山前大洋型花岗岩(即M型花岗岩)。该类花岗岩被后期的碱性花岗岩穿插，同时与下石炭统南明水组、巴塔玛依内山组呈不整合接触关系。
(3)华力西晚期的花岗岩类
在研究区分布比较广泛，可以分为两个带，南带和北带。北带出露于野马泉-库普一带，以北西向不连续分布的小岩体。岩性以花岗岩闪长岩和二长花岗岩为主，其次为二长岩和少量的闪长岩，各个岩体侵入于泥盆纪的火山沉积岩地层中，代表岩体为野马泉岩体。南带岩体的展布方向与区域构造方向一致，为北西向。主要沿卡拉麦里构造带的南北两侧分布，岩石类型上以中酸性侵入岩为主，岩性包括花岗闪长岩、石英辉石闪长岩、角闪二长岩，少见辉长岩和闪长岩。岩体通常侵入到下石炭统巴塔玛依内山组陆相火山岩和泥盆纪中，其形成环境为构造带南部的巴塔玛依内山组石炭纪火山沉积盆地，在形成时间上晚于北带。
华力西晚期的花岗岩主要为偏碱性的花岗岩或者是富碱花岗岩，以大岩体基岩老鸦泉、红土井子、苏吉泉等出露，为黑云母花岗岩岩基，黄羊山一带分布的岩基为钠闪石钠铁闪石碱性花岗岩，该岩体为多期次侵入的泥盆纪岛弧火山岩沉积和石炭纪残余海盆火山沉积岩，其间穿插有卡拉麦里蛇绿岩带，反映岩体形成与碰撞造山后的构造环境。
前人在该区对华力西晚期的碱性花岗岩做了大量研究，总体看来，研究区除华力西晚期碱性花岗岩外，其他各期花岗岩的微量元素及稀土元素的研究程度比较低。其主要取得的成果见表5-8、表5-9。
表5-8 卡拉麦里地区花岗岩类特征化学成分
续表
续表
注：所有数据均为样品数平均值：①1：20万区调报告(1966)；②1：5万区调报告(1984)；③胡霭琴等1997，数据位野马泉黑云母花岗岩(闪长岩)YM-1样品，成岩年龄约为320Ma，可反映华力西中晚期；④为Chen等，2004(3个样品，样品自卡姆斯特)，洪大卫，2003(5个样品，分别取自贝勒库都克岩体、萨惹岩体)，新疆区调队，1987(1个样品，336Ma等时线获得锶初始值，样品梓苏吉泉北)，肖序常等，1992(1个样品自黄羊山)综合数据平均值；☆赵振华等，2006。
表5-9 新疆北部地区花岗岩类相关参数
续表
准噶尔花岗岩研究有四个重要的特点：
1)广泛分布有超变质作用形成的地壳交代型片麻状花岗岩；
2)与蛇绿岩有关的斜长花岗岩具有典型幔源岩浆分异的特点；
3)呈带状分布的碱性花岗岩在全国最具有代表性；
4)与花岗岩相关的矿产资源种类繁多，且极具代表性。
(二)花岗岩与金成矿关系
目前，卡拉麦里成矿带花岗岩的研究主要集中在花岗岩的矿物学、岩石地球化学、同位素年代学以及成因与演化方面。在成矿带的层面开展研究花岗岩与金成矿关系的研究主要集中于其地质特征与分布规律，研究成果也仅限制在碱性花岗岩和中-酸性浅成侵入岩脉与金矿联系密切。
根据花岗岩与成矿的关系，研究区内花岗岩分为两个系列，分别为钙碱性花岗岩系列和富碱性花岗岩系列(包括偏碱性和碱性岩)，其中钙碱性花岗岩是和金矿关系密切的一类中酸性侵入岩，主要是一套中性-中酸性的浅成-超浅成侵入岩或次火山岩，岩石类型有辉石闪长岩、闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩及浅成岩相。这类岩体的分布多受深断裂及区域性大断裂的控制，岩断裂的两侧分布，岩体的侵入部位常是多组不同方向次级断裂构造交汇部位，与金的成矿关系密切，形成的金矿类型有斑岩型、矽卡岩型、破碎带破碎岩型及石英脉型。到目前为止，在卡拉麦里成矿已经确认的与花岗岩有直接成因关系的金矿床只有黄羊山西金矿。
二、蛇绿岩与金成矿关系
蛇绿岩是古老大洋岩石圈的碎片。1927年由Steinman首次提出概念，经过多年的发展，其定义逐渐完善，在1972年Penrose会议上得到确定，即：蛇绿岩是一种特殊的超镁铁质和镁铁质岩的组合。一般认为蛇绿岩由底层向上层序为：
1)超镁铁质杂岩：由不同比例的方辉橄榄岩、二辉橄榄岩和纯橄榄岩组成，具有变质组构和轻微的蛇纹石化；
2)辉长岩类杂岩：具有堆晶结构，含有堆晶橄榄岩和辉石岩，变形相对较少；
3)镁铁质席状岩墙杂岩；
4)镁铁质火山杂岩：一般呈枕状，伴生有燧石岩、薄层页岩和少量的灰岩，与纯橄岩伴生的豆荚状铬铁矿和钠质长英质岩浆岩。
蛇绿岩是洋盆闭合后保存于造山带(图5-12)中的洋壳残片，它记录了洋盆生成演化和闭合过程的重要信息，是板块缝合带的重要标志，对重建古构造格局、恢复造山带的构造演化历史具有重要的地质意义。
图5-12 中亚造山带构造简图
1.蛇绿岩空间分布
研究区内发育有两条著名的蛇绿岩带，产出的规模比较大，分布于准噶尔盆地的东北缘(图5-13)，其走向为NWW向，南带为卡拉麦里蛇绿岩带，北带为扎河坝-阿尔曼太蛇绿岩带(本次研究主要涉及阿尔曼太蛇绿岩带兔子泉一带)。两条蛇绿岩带大体上相互平行，相距约80km，产于相同造山带走向、陡倾的大断裂中，具有向右走滑和多期活动的特征。卡拉麦里蛇绿岩带与大面积出露的蛇绿岩带相伴生组合，而阿尔曼太蛇绿岩带只有零星的花岗岩体与其伴生。
图5-13 准噶尔板块地质简图
(1)卡拉麦里蛇绿岩带
卡拉麦里蛇绿岩带位于准噶尔盆地东北缘，断续出露，长约150km，宽约3～5km，最宽处13km，东起塔克扎勒地区，早古生代花岗岩类岩体主要与卡拉麦里蛇绿岩带伴生。从南明水→苏吉泉→六棵树→苦水→平顶山，西至清水泉。产于陡倾的大断裂之中，走向与造山带一致。该蛇绿岩带侵位的最新地层是下石炭统南明水组，与南明水呈不整合接触关系。说明卡拉麦里缝合带中蛇绿岩构造侵位发生在南明水组之前，该侵位时间被认为是西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块碰撞的产物(李锦轶等，1990，2009)。
卡拉麦里蛇绿岩带中蛇绿岩组合发布不完整，辉绿岩岩墙不发育，只有局部地段有少量的辉绿岩出现，堆晶分布不均匀，同时由于受卡拉麦里断裂的控制，带内多发育冲断片组成的叠瓦状构造，使得洋壳残片以构造块体的形式赋存于围岩(基质)中，在基质中发育有中泥盆统的凝灰岩、火山灰凝灰岩、凝灰砂岩和下石炭统南明水组的中酸性火山岩以及火山碎屑岩。蛇绿岩的基本岩石类型包括不同蚀变程度的方辉橄榄岩、纯橄榄岩、二辉橄榄岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩、放射虫硅质岩等组成。变质橄榄岩出露面积累计为80km2，其中含有扁豆状铬铁矿；堆晶以条带状辉长岩为主，其次为橄榄辉石岩、橄长岩、块状辉长岩和斜长岩，它们岩性沿走向具有明显的变化趋势。辉绿岩则出露比较少，以岩块产出或者岩墙形式侵入基性熔岩和变质橄榄岩中；基性熔岩分布较广，呈大小不同的岩块与上述类型的岩石共生，同时也伴生有一些较深水沉积物，以紫红色硅质岩为主，其次为灰色硅质岩以及杂色硅质岩。其中玄武岩、辉绿岩属于拉斑系列，辉长岩属于钙碱性系列。
(2)扎河坝-阿尔曼太蛇绿岩带
北带扎河坝-阿尔曼太蛇绿岩带长约130km，宽约3～5km，走向SE—NW，断续出露于北塔山北坡，向北西经阿尔曼太北山坡，沿乌伦古河延伸到扎河坝地区，然后被准噶尔盆地沉积物所覆盖。该蛇绿岩带在扎河坝地区大面积出露，侵位与中泥盆统火山-沉积岩系中，其形态受断裂构造的控制。该蛇绿岩带在岩石组合上呈现以下的变化特征：
1)北塔山北山坡主要以变质玄武质和红色的铁碧玉为主，辉绿岩墙侵入其中，灰长石和蛇纹石化方辉橄榄岩增多，出现堆晶辉长岩和灰绿岩残块，并有闪长玢岩和细长花岗岩穿插其中；
2)沿乌伦古河出露与北塔山北坡类似的变质玄武岩和碧玉岩；
3)在扎河坝地区，蛇绿岩大面积出露，主要由蛇纹石化方解橄榄岩组成，并混有少量的辉石岩、辉长岩和玄武岩岩体。
2.蛇绿岩形成时代(图5-14)
(1)卡拉麦里蛇绿岩带
卡拉麦里蛇绿岩带形成年龄的上限为早石炭世(蔡文俊等，1983；李锦轶等，1990)，在红柳沟到南明水一带，可以清楚地看到蛇绿混杂岩之上存在清楚的不整合，在不整合面上，从下往上依次为：薄层含蛇绿岩成分的砾岩层-硬砂岩及蛇绿岩-细砂岩、粉砂岩和千枚岩等，并且在该蛇绿岩带中首次发现缪尔期G带菊石化石Gastrioυeras sp.和Eoasianites sp.。此外，还发现大量的微古生物化石，如：放射虫、高级疑源类、小软舌螺及小壳类，可以说明该蛇绿岩带形成时代不晚于早石炭世。辉长石堆晶岩全岩K-Ar年龄为388～392Ma，进一步说明该蛇绿岩带的形成时代为早泥盆世中-晚期至中泥盆世早期。
(2)阿尔曼太蛇绿岩带
关于阿尔曼太蛇绿岩的形成时代存在较大的分歧，但大多数研究认为阿尔曼太的形成年龄的上限为晚泥盆世。对该蛇绿岩带样品处理鉴定，发现样品中放射虫数量大，种类单一并且保存不好。均为Entactinoidea Riedel，无论考虑是否有任何泥盆纪及其后期化石分子的混入，均可以说明该蛇绿岩带最有可能形成时代是奥陶-志留纪(蔡文俊等，1983)对阿尔曼太超基性蛇绿岩测年进行测年，获得 Sm-Nd 等时线年龄为(479±27)Ma(刘伟等，1993)，在兔子泉一带蛇绿岩的堆晶辉长岩、辉绿岩和安山玢岩进行测年，获得Sm-Nd等时线年龄分别为(561±41)Ma(黄萱等，1997)。兔子泉辉长岩-辉绿岩中斜长花岗岩 SHRIMP 测年结果为(503±7)Ma(肖文交等，2006)。在蛇绿岩中斜长花岗岩锆石 SHRIMP年龄为(495.9±5.5)Ma，在扎河坝地区获得辉长岩中的斜长石Ar40-Ar39年龄为(467±2)Ma(何国琦等，2001)，通过上述测年数据的对比，可以推断扎河坝-阿尔曼太蛇绿岩主体的形成时代为晚寒武世—早奥陶世。
图5-14 东准噶尔蛇绿岩带地质简图
(据何国琦等，2001，修编)
1—蛇绿岩；2—花岗岩类；3—早古生界；4—晚古生界；5—中生界；6—新生界；7—断层；8—卡拉麦里蛇绿岩；9—金水泉金矿。
Ⅰ—库兰卡孜干古生代岛弧；Ⅱ—将军庙古稳定陆缘；Ⅲ—阿尔曼太晚古生代岛弧；Ⅳ—卡拉麦里古生代弧后盆地；Ⅴ—加波萨尔古生代岛弧
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