新疆尼勒克縣喀英迪呼斯特巖體地球化學特征及構造背景分析

摘 要 ?喀英迪鐵銅礦床的形成與晚泥盤世呼斯特大型復式侵入巖體相關，由二長花崗巖、花崗閃長巖及花崗閃長斑巖等組成。巖石SiO2含量為65.88%～76.26%、K2O+Na2O含量為5.76%～8.20%、K2O含量為2.28%～4.99%，屬高鉀鈣堿性系列;稀土總量149.88～214.32，平均185.45，總體偏低，LREE/HREE=8.59～10.59，均遠大于1，屬輕稀土相對富集，δEu值為0.29～0.63，具有中等-較強的銪負異常。通過R1-R2構造判別分析，呼斯特花崗巖的形成主要經歷板塊碰撞前、同碰撞期及后碰撞3個階段，與板塊構造碰撞造山有著密切關系，結合Fw%-Mw%和Nb-Y構造判別進一步分析，其侵入巖構造背景應為板塊匯聚階段的島弧造山帶。

關鍵詞 ?巖石地球化學;島弧造山帶;喀英迪;呼斯特巖體;新疆尼勒克縣

中圖分類號：P618.31 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： The formation of the Kayingdi Fe-Cu deposit is related to the late Devonian husite large-scale complex intrusive body， which consists of monzonitic granite， granodiorite and granodiorite porphyry. The SiO2 content of rocks is 65.88%～76.26%， K2O+Na2O content is 5.76%～8.20%， K2O content is 2.28%～4.99%， belonging to the series of high potassium calcium alkalinity. The total amount of rare earths is 149.88～214.32， with an average of 185.45， which is generally low. LREE/HREE=8.59～10.59， which is much larger than 1. It is relatively rich in light rare earths， with δEu value of 0.29～0.63， and has medium-strong negative europium anomaly. Through R1-R2 structural discrimination analysis， the formation of Husite granite mainly experienced three stages of plate collision， i.e. pre - collision， co-collision and post-collision， which are closely related to plate tectonic collision and orogeny. Combined with Fw%-Mw% and Nb-Y structural discrimination， further analysis shows that its intrusive rock tectonic background should be island arc orogenic belt in plate convergence stage.

Keywords： rock geochemistry; island arc orogenic belt; Kayingdi; Husite Pluton; Nileke county， Xinjiang

西天山成礦區北以依連哈比爾尕深大斷裂為界，南以長阿吾子-烏瓦門縫合帶為界，向西延入哈薩克斯坦，向東止于庫米什，總體上呈西寬、東窄的楔形展布。西天山博羅科努成礦帶構造演化復雜，早古生代為多島弧北天山洋演化階段，經歷向南、向北兩次碰撞增生活動;晚古生代后碰撞演化階段，屬增生造山帶，經歷了從俯沖-碰撞造山向后碰撞伸展-拉張環境的構造轉變，華力西期構造-巖漿活動強烈，具有晚古生代島弧雙重疊復性質。正是由于其復雜的構造環境，一直是新疆經常研究的成礦帶之一。同時由于其處于新疆中-北部，因惡劣的地理條件和復雜的地質環境，地質研究程度整體相對于中、東部省份偏低，相關的科學研究明顯滯后，對于地處博羅科努成礦帶的鐵、銅礦床的科研工作與地質勘查工作存在嚴重脫節，許多鐵、銅、金礦床已經進入開采利用階段或已經具備開采條件，但相關的諸多地質科學問題仍處于概念模糊狀態，如成巖成礦時代、成礦系統、成礦模式等。本文擬通過對喀英迪礦床地質地球化學進行研究，分析該鐵銅礦床成礦物質及礦床形成的構造環境，為下一步深部及外圍找礦工作提供理論依據。

1 ?呼斯特花崗巖地質背景

呼斯特巖體大地構造上位于博羅科努古生代復合島弧帶，屬博羅科努銅金鉬鉛鋅成礦帶（Ⅲ級），區域出露地層主要有奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二疊系，華力西早期中酸性巖漿活動強烈，沿博羅科努山北坡斷裂與蒙馬拉勒斷裂間分布，出露巖性花崗閃長巖、花崗巖，呈巖基、巖株、巖枝狀產出，與晚奧陶世呼獨克達坂組、早石炭世阿克沙克組、二疊世烏郎組地層接觸，與呼獨克達坂組碳酸鹽巖地層接觸形成矽卡巖型鐵銅及巖漿熱液型銅、鐵、鉛鋅等礦產有關，礦點礦床多分布在巖體內及其外接觸帶中（圖1）

2 ?礦區地質特征

礦區位于華力西早期呼斯特巖體中-南緣。地表出露地層有奧陶系上統呼獨克達坂組、上新統和第四系地層。華力西早期多期次的呼斯特巖漿侵入活動在區內發育，呈北西西-南東東向的不規則帶狀展布，主要侵入巖有花崗閃長巖、二長花崗巖及花崗閃長斑巖、正長巖脈、閃長巖脈（圖2），是提供成礦物質與形成喀英迪鐵銅、金（銅）礦床的主要巖體。

賦礦圍巖為大理巖、大理巖化灰巖。西礦區花崗閃長巖通過侵入和吞蝕奧陶系灰巖形成橢圓狀的大理巖俘虜體，鐵銅礦體產在大理巖巖凸構造上、下接觸帶部位，形成“V”、“U”形礦體，其頂緣是成礦物質易于富厚成礦的有利部位;比較平緩的大理巖巖凸構造剖面上可形成“√”形礦體。

區內褶皺構造簡單，處于蒙馬拉勒復向斜核部西端，斷裂以北西向F1構造為主，次為F2、F4、F6、F7等北西向斷裂構造和F3、F5等北東向斷裂構造，局部小斷裂、裂隙發育。斷裂控制了侵入巖的基本分布，也為后期成礦提供了熱液通道。后期次生斷層構造控制了巖脈和礦化蝕變的展布，并對部分礦（化）體有一定的破壞作用。

3 ?巖石學與巖相學特征

礦區內侵入巖由二長花崗巖、花崗閃長巖、花崗閃長斑巖、正長巖及閃長巖脈等組成，其中與成礦密切相關的為呼斯特第二、第三侵入期次的花崗閃長巖、二長花崗巖。

二長花崗巖：巖石淺灰紅色、淡肉紅色、中細粒半自形粒狀結構，塊狀構造。礦物由斜長石（40%～45%）、微斜長石（20%～25%）、石英（20%～25%）、黑云母（5%～10%）、角閃石（5%）及微量磁鐵礦、磷灰石、榍石、鋯石等組成。斜長石為板條狀，不同程度被絹云母，黝簾石，綠泥石的替代;石英為它形不規則狀，填隙狀分布于斜長石多角空隙中;黑云母片狀，被綠泥石替代析出白鈦石;角閃石呈柱狀，已完全綠泥石化，少量的被綠簾石、石英等替代，偶爾可見殘晶。

花崗閃長巖：巖石淺灰、淡紅灰色，中細粒半自形粒狀結構，礦物成分為斜長石（45%～50%）、石英（20%～25%）、微斜長石（5%～10%）、黑云母（10%）、角閃石（5%），副礦物為榍石、磷灰石、鋯石、黝簾石等。斜長石呈板條狀，粒徑0.15mm×0.25mm～2.2mm×3mm左右，多被絹云母、黝簾石代替，少數具環帶構造。微斜長石呈它形填隙狀，粒徑3.5mm左右;石英粒徑0.05mm～1.5mm，它形填隙狀分布斜長石間隙中;角閃石呈柱狀，粒徑 0.15mm～1.0mm×1.5mm，常被黑云母代替;黑云母呈片狀，粒徑0.1mm×0.5mm～1.25mm，被綠泥石替代析出白鈦石，并可見少量的綠簾石、黑幼簾石;榍石呈它形不規則狀，磷灰石，鋯石與暗色礦物伴生。

花崗閃長斑巖：巖石灰綠、灰白色，斑狀結構，塊狀構造。斑晶為斜長石（約35%），角閃石（15%），基質具顯微嵌晶結構，由長石、石英微晶組成，副礦物為綠簾石、綠泥石、鋯石、磷灰石等。斜長石斑晶單偏光下無色透明，雙晶較發育，可見簡單雙井和聚片雙晶。部分顆粒可見明顯環帶，斑晶邊緣多被溶蝕而呈渾圓狀，角閃石呈長柱狀，多蝕變成綠簾石、綠泥石。

正長巖：肉紅、灰白色，半自型粒狀結構，塊狀、脈狀構造。以堿性長石為主，呈半自型板狀，均勻分布，含量約61%;次為斜長石呈半自型板狀，可見聚片雙晶，均勻分布，含量約25%;含少量石英，它型粒狀，均勻分布，含量約11%;少量黑云母，半自型板狀，均勻分布，3%;含極少榍石。零星出露厚0.5～30 m，長5～800 m。

閃長巖：巖石呈灰白、灰綠色，半自型粒狀結構，塊狀、脈狀構造。斜長石：半自型板狀，均勻分布，44%;角閃石呈半自型，針狀或柱狀，大部分顆粒已蝕變為綠簾石，僅保留角閃石假象，均勻分布，12%;石英：它型粒狀，充填于礦物顆粒之間，均勻分布，16%;綠簾石：它型粒狀，為角閃石蝕變的產物，均勻分布，24%;不透明礦物：呈顆粒狀產出，均勻分布，4%。零星出露厚2.5～15 m，長23～142 m。

4 ?巖石地球化學分析

筆者在礦區及鄰區采集與成礦密切相關的呼斯特花崗閃長巖、二長花崗巖樣品8件，其主量元素及相關參數見表1。

呼斯特花崗巖SiO2含量65.88～76.26%，平均70.35%，屬中-酸性巖，利用SiO2-A.R堿度率圖解（圖3a）投點，4、5、7、8號樣落入鈣堿性系列區，1、2、3、6落入偏堿性系列區，具有弱堿性巖特征;再進一步利用花崗巖常規的TAS圖解（圖3b），投點均全部落入亞堿性區。總體樣品在SiO2-K2O圖中屬高鉀鈣堿性系列（圖4a）。

鋁飽和指數A/CNK=0.92～1.40，平均1.10（大于1.05），表現為過鋁質性質。氧化指數OX為0.63～0.84，平均0.74，反映巖體就位較淺，形成與相對氧化的環境。固結指數SI較低（2.26～13.93），平均8.27，長英指數（FL）和鎂鐵指數（MF）都較低，平均分別78.09和76.63，說明了巖體形成過程中有幔源物質的參與，對巖漿演化分異產生了影響，造成相關指數異常。在ACF判別圖解中，1、6、7、8樣品投點落入S型花崗巖投影區，而2、4、5樣品投點落入I型花崗巖投影區（圖4b），表明呼斯特巖體屬混源花崗巖。

4 ?稀土元素特征

稀土元素含量及相關參數有如下特點（表2）：稀土總量（Total）149.88-214.32，平均185.45，稀土含量偏低;輕、重稀土比值（LREE/HREE）為8.59-10.59，平均9.84，屬輕稀土相對富集，同時也反映了巖石稀土分餾明顯。

稀土元素分布圖為一簇向右傾斜的曲線（圖5a），表明呼斯特巖石輕稀土富集型，左側曲線傾斜度大，反映輕稀土富集度高，右側曲線較為平緩，說明重稀土分餾程度低。元素組成特點，表明源巖成分基本相同。巖石δEu值為0.29～0.63，均小于1，具有中等-較強的銪負異常，說明巖漿曾發生過分異。稀土元素配分曲線呈下凹中等的V型，稀土配分型式具有同熔型與陸殼改造型過渡的稀土。

利用δEu-（La/Yb）N相關圖（圖5b）投點全部落入殼型區，反映出花崗巖的形成主要以殼源物質為主。

5 ?構造背景分析

巖漿巖組合和巖石成分是判定巖石成因和形成環境的重要標志之一。利用巖石化學分析數據進行有關源巖成巖類型判別，在R0-R2多陽離子參數構造判別圖（圖6）上顯示：8件樣品中有2件落入板塊碰撞前區，2件落入同碰撞期區，2件樣品落入板塊碰撞晚期區，2件落入造山晚期后區，判別投影圖上說明呼斯特花崗巖的形成主要經歷板了塊碰撞前、同碰撞期及后碰撞3個階段，與板塊構造碰撞造山有著密切關系，其構造背景應為島弧造山帶。

在Fw%-Mw%構造判圖（圖7a）上，大部樣點均落入IAG+CAG+CCG區，且多位于后造山區（POG），與島弧+大陸弧+大陸碰撞帶有關。呼斯特巖體已證實是在晚泥盤世北天山洋向伊犁板塊俯沖消減的構造-巖漿活動背景下形成的，該時期發生的洋-陸板塊碰撞，其結果是碰撞帶洋島或島弧的形成，可排除大陸弧和大陸碰帶構造背景。

在利用不同類型花崗巖稀土元素Nb-Y圖解（圖7b）上，有相關數據的樣點全部落入WAG+COLG區內，為火山弧同碰撞花崗巖，反映出島弧造山帶環境。

通過對喀英迪鐵銅礦床巖石學、巖相學及地球化學等特征分析，礦區侵入巖體是晚泥盆世早期，活動大陸邊緣的島弧帶在板塊匯聚階段產生局部拉張形成由地幔衍生的巖漿上升，引起硅鋁質地殼部分重熔形成同熔巖漿，再由同熔巖漿產生分離作用形成不同階段性質的巖漿分別上侵，在上侵的過程中又同時與地殼物質發生熔融作用，產生一系列中酸性、酸性巖漿，在入侵定位時，最終形成以地殼物質為主，混有幔源物質的混源型花崗巖。

入侵定位過程中，因巖漿分異和冷凝速度，在垂直巖體系統產生壓力差，巖漿分離出的含礦汽水熱液沿構造裂隙面及接觸部位上侵入地表的碳酸鹽沉積蓋層，隨著溫度壓力進一步降低，在巖體相對開闊的環境，穿插交代圍巖形成蝕變礦化帶。

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