东天山板块构造分区、演化与成矿地质背景研究

围绕东天山找矿的基础地质构造问题，编制了新的1：50万东天山地区大地构造图和1：100万东天山地区成矿规律图。划分出新的大地构造单元，确认了中天山结晶轴的存在。将东天山地区显生宇以来的大地构造演化划分为洋壳扩张、俯冲岛弧、弧后盆地和碰撞造山期及造山期后伸展5个阶段，各阶段分别形成了对应的矿床和矿床组合，明确了主要矿床如土屋铜矿（泥盆纪－早石炭世增生弧背景）、黄山－香山铜镍矿（早二叠世同碰撞背景）的成矿时代和成矿环境。     

新疆小石头泉铜多金属矿床地质特征、找矿前景

小石头泉矿区主含矿层为下石炭统雅满苏组第二亚组，火山穹隆及伴生断裂为主要的控矿构造。矿区含矿火山岩组合属岛弧钙碱性－拉斑玄武岩系列，不具备形成火山成因的块状硫化物矿床的条件。小石头泉铜多金属矿床可归属为与次火山热液有关的脉状铜铅锌银多金属矿床，矿田矿化带规模宏大，具备形成大型矿床的地质条件，矿区外围中酸性侵入岩体具有形成斑岩铜矿的地质条件。     

东天山铁矿床类型、地质特征、成矿规律与找矿方向

铁矿主要分布在东天山的阿齐山－雅满苏弧后盆地区和中天瞳瓦布拉克隆起区。大（中）型以上的矿床有10余处，分为5种成因类型，成矿时代有元古代、晚志留世－早泥盆世－石炭纪、二叠纪4大成矿期。在分析总结主要类型矿床地质特点与容矿火山岩岩石学、地球化学特征的基础上，讨论了本区不同时代、不同成因类型的铁矿床之间的内在成生联系和物质来源的亲缘关系与成矿继承性。指出了今后找矿方向及相关火山岩岩性特征对铁、铜多金属找矿具有指示意义。     

东天山星星峡缝合带早古生代强过铝质花岗岩的研究及其地质意义

铅炉子过铝质花岗岩带发育于中天山岛弧带南缘的星星峡缝合带内,为一长条形的二云母花岗岩。岩体地球化学特征是高Si、Al和K,低Mg、Fe的组份,全碱含量中等,σ=1.74～1.9,K_2ONa_2O,A/CNK1.1,属于高钾钙碱性过铝质花岗岩类(SP)。岩体的CaO/Na_2O和Al_2O_3/TiO_2比值都相对较低,分别为(0.06～0.07)和(48.9～55.3);REE、Nb、Y含量和Rb/Sr、Rb/Ba比值相对较高;Rb、Th和LREE相对富集,Ba、Si、Eu、Ti、P和HREE相对亏损;ε_(HF)(t)=-2.3～+1.6表明岩体还具有较高的锆石同位素特征,T_(2DM)变化范围为1573～1329 Ma。这些地质学和地球化学研究表明铅炉子二云母花岗岩形成于后碰撞的伸展环境中,是在高温、中低压条件下发生重熔形成的,其源岩为古老的地壳物质和年轻的增生物质通过物理风化作用形成泥质岩。本文通过测年获得二云母花岗岩锆石LA-ICPMS年龄为444.5±2.2 Ma,表明铅炉子过铝质花岗岩形成于晚奥陶世,是中天山岛弧带和公婆泉岛弧带的碰撞时间的上限,它也是中天山岛弧带与公婆泉岛弧带碰撞造山作用的产物,是中亚增生造山带的增生方式之一。     

东天山卡拉塔格钠质火山岩岩石学、地球化学及成因

东天山卡拉塔格早泥盆世卡拉塔格组火山岩主要岩性为海相富钠质的安山岩、流纹岩和英安岩，夹少量的钠质玄武安山岩和钠质玄武岩以及正常系列的玄武安山岩。钠质火山岩的特征是：Na2O=1．69～6．38％，Na2O／K，O〉1，多在2～100间：无论是斑晶还是基质，斜长石均为富钠长石；酸性岩石斑晶主要是钠长石和石英，中基性岩石斑晶主要是钠长石（少量更长石）：酸性岩以斑状结构、霏细结构、球粒结构为主，而中基性岩以交织结构、玻晶交织结构为主。各类岩石全岩化学分析计算结果均含标准矿物Q、Hy、Hm，一部分含Di或C，在TAS图上全都投于亚碱性区；∑REE=25、96-96．11ppm，LaN／YbN=1．68-5．32，Eu／E^＊=0．46-1．25，LaN／SmN=1．01-2．95；强不相容元素适度富集，Nb和Ta强烈亏损，部分样品Cs、Rb、K、Zr和Hf适度亏损。这些特征表明，该区钠质火山岩的原始岩浆可能来自富钠俯冲洋壳熔体与地幔楔岩石反应的产物部分熔融。这样的岩浆形成机制与前人有关卡拉塔格是早泥盆世岛弧的认识相一致。     

东天山红山高硫型浅成低温铜-金矿床：中生代成矿与新生代氧化的K-Ar、Ar-Ar年代学证据及其古构造和古气候意义

红山铜-金矿床位于新疆吐哈盆地南缘大南湖-突苏泉晚古生代岛弧带北段的中生代上叠火山盆地中,产于卡拉塔格铜-金矿带上,是新疆近年新发现的具大型远景的高硫化物型浅成低温热液铜-金矿床。铜-金成矿作用与中生代的火山活动及次火山岩侵入相关。该矿床处于东天山极端干旱荒漠地带,是东天山最炎热的地区之一,最高温度达到60℃,降水量平均只有34.1mm/y。干旱少雨和极大的蒸发作用造成氧化带极其发育,厚达50m~60m,由一系列复杂罕见的硫酸盐矿物组成。通过对红山铜-金矿床中石英闪长岩—黑云母花岗岩—二长花岗岩中角闪石、黑云母的K-Ar年龄测定,其年龄分别为296.5±6.7Ma、232.0±3.5Ma和217.10±6.4Ma,其中黑云母花岗岩的黑云母Ar-Ar年龄为238.0±2.4Ma,相当于晚石炭世末-三叠纪。并且由于含矿火山岩含有花岗岩的角砾,表明与成矿有关的岩浆活动晚于上述花岗岩,应为中生代的产物。区域上,三亚、白石泉花岗岩、红柳构花岗岩年龄以及白山钼矿的辉钼矿Re-Os年龄均为三叠纪,表明东天山地区存在中生代成岩成矿事件。对红山矿区氧化带三种含钾硫酸盐矿物进行了K-Ar年龄测试,结果显示现今地表以下1m的绿钾铁矾K-Ar年龄为56.0±4.0Ma,地表以下1.5m的高铁叶绿矾的K-Ar年龄为8.6±1.1Ma,地表以下10m的绿钾铁矾K-Ar年龄为14.7±1.7Ma,地表以下14m的斜钾铁矾K-Ar年龄为4.1±0.4Ma。因此推测红山矿床氧化带不同硫酸盐矿物的表生年龄分布在60~3.7Ma之间。不同类型矿床的氧化带年龄亦表明氧化带氧化作用主要发生在新生代。所获得的氧化带年龄与印度—亚洲大陆碰撞及随后青藏高原的多期幕式隆升时限具有较好的对应关系,可能是青藏高原碰撞隆升远程效应的表现和记录。同时,本研究初步提出使用不同种类硫酸盐矿物作为气候变化指标的可能,对于新生代以来PETM等事件研究具有借鉴意义。     

东天山卡拉塔格铜多金属矿集区黄铁矿化(次)流纹岩年代学、地球化学特征及其对成矿的潜在意义

卡拉塔格矿集区位于东天山吐哈盆地南缘大南湖岛弧带中,区内普遍发育黄铁矿化流纹岩类。该类岩石主要由(次)流纹岩、少量流纹质火山角砾熔岩和英安岩组成,均为偏铝质钙碱性岩石,具高硅特征(Si O2=69.51%~95.81%);稀土总量不高(ΣREE=9.53×10~(-6)~86.40×10~(-6)),轻重稀土分异较弱((La/Yb)N=0.41~29.4),铕多具负异常(δEu=0.29~1.91),显示轻稀土略富集的右倾型配分模式的地球化学特征;轻微富集Rb、Ba、K等大离子元素,明显亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti,表现出弧岩浆的特征;正的εNd(t)值(+2.98~+10.61)、分布范围较广的(87Sr/86Sr)i(0.703053~0.712568)值表明岩浆源区主要来自地幔,且有地壳物质的混染。获得流纹质火山角砾熔岩和次流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为439.9±4.8Ma、439±7Ma。综合研究表明,该岩类可能为早志留世古亚洲洋向北俯冲至准噶尔板块之下形成的火山-次火山岩。黄铁矿化(次)流纹岩与红石-梅岭热液脉状矿床存在成因联系,该岩类同源深成岩体可能为红石-梅岭脉状矿床的成矿地质体。同时,它们是卡拉塔格矿集区重要的找矿标志之一,且具有一定的普遍性。     

甘肃公婆泉铜矿床含矿斑岩体地球化学特征、锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征研究

甘肃公婆泉铜矿是我国西北地区一个非常重要的斑岩型铜矿床,矿体主要产在花岗闪长斑岩和英安斑岩体内。地球化学特征上,这两种斑岩的主量元素表现为低铝、高钾、高碱,微量元素以富集大离子亲石元素(LILE),如Rb、Ba、Th、Sr等元素,亏损高场强元素(HFSE),如Nb、Ta等元素为特征,具有较为明显的Eu负异常。锆石Hf同位素研究显示,本区花岗闪长斑岩的锆石εHf(t)值为4.7～8.2,单阶段Hf模式年龄(t DM1)为714～857Ma,平均为791Ma;二阶段模式年龄(t DM2)的变化范围为887～1113Ma,平均为1003Ma,显示幔源特征。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学方法,测得花岗闪长斑岩的年龄为453.2±6.5Ma,为晚奥陶世,代表了公婆泉铜矿花岗闪长斑岩的成岩结晶时代。花岗闪长斑岩的结晶时间为晚奥陶世,因此认为,公婆泉铜矿的成矿时代为晚奥陶世。     

甘肃红石山地区泥盆纪—石炭纪有限洋盆重建与蛇绿混杂岩深部结构

采用构造岩相学和构造-古地理单元恢复、AMT、地面高精度磁法等综合方法,对甘肃红石山和邻区泥盆纪—石炭纪有限洋盆进行重建,对红石山蛇绿混杂岩带进行构造岩相学解剖和深部探测。划分出5个构造层,前华里西期、华里西期、印支期、燕山期和喜山期。北部构造带为四顶黑山-雀儿山晚古生代岩浆弧相,中部构造带红石山蛇绿混杂岩带恢复为泥盆纪—石炭纪有限洋盆相+洋壳残片相,南部构造带为白山-狼娃山晚古生代岛弧相。蛇绿岩套从下到上的垂向单元为晚泥盆世—早石炭世变质超镁铁杂岩→堆晶超镁铁-镁铁岩→均质辉长岩和少量的辉绿岩墙→早石炭世扫子山期深水相硅质岩和含炭硅质细碎屑岩（有限洋盆相）。陆缘海相岛弧地体南北两侧为早石炭世扫子山期和白山期浅海相火山岛弧带。哈萨克斯坦板块南缘南向俯冲碰撞在敦煌地块北缘增生楔构造背景下,形成SSZ型蛇绿岩套。红石山构造-蛇绿混杂岩带与周缘地质体具有不同的构造岩相学边界,从北向南具有明显的4个构造岩相学水平分带,中心部位为超基性岩构造岩块单元,以糜棱岩相辉长岩和蛇纹石片岩为包络面的构造岩片（基质单元）,蛇绿混杂岩带总体为无根状大型透镜体。红石山构造-蛇绿混杂岩带将两侧地质体卷入混杂岩带内,这种复杂镶嵌结构的构造岩相体有利于形成大型-超大型斑岩型金铜钼矿床、浅成低温热液金矿床和造山型金矿床。     

东天山东段大型铜、镍、金矿床成矿规律研究、靶区优选与隐伏矿定位预测的重要进展

建立了东天山地区古生代构造演化成矿格架，将该区镁铁质-超镁铁质岩体的分布新划分为7个带，四顶黑山发现寒武纪层状岩体，拓展了找矿空间。确认新近发现的卡拉塔格红山为上金下铜的“紫金山式”铜金矿床，成矿期为中生代，红山矿床氧化带中付针绿矾等7种矿物属国内首次发现。红山矿区中深部具寻找大型斑岩铜金矿的潜力，外围梅岭铜金矿区亦具有大型潜力。查明了白石泉—天宇镁铁质-超镁铁质岩体的期次与产状和空间形态。建立了图拉尔根铜镍矿区的构造格架，确定了含矿岩体的侧伏方向，浅层地震和大地电磁测深探查发现已知含矿岩体向深部变大，在北侧还发现了新的矿致异常。经两万米钻探验证，在预测区见矿厚度达50~260 m， 岩体延深加大（200 m→800 m）、延长变长（600 m→1 300 m），规模已到大型。