西准噶尔走滑断裂系元素分布特征及其成矿意义*

陈宣华 聂兰仕 丁伟翠 王学求 王志宏 叶宝莹

CHEN XuanHua1，NIE LanShi2，DING WeiCui1，WANG XueQiu2，WANG ZhiHong1 and YE BaoYing3

1. 中国地质科学院，北京 100037

2. 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，廊坊 065000

3. 中国地质大学，北京 100083

1. Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China

2. Institute of Geophysical and Geochemical Exploration，Chinese Academy of Geological Sciences，Langfang 065000，China

3. China University of Geosciences，Beijing 100083，China

2014-05-02 收稿，2014-07-05 改回.

中亚成矿域因其巨量的矿产资源而闻名于世，成矿作用极其复杂多样(朱永峰等，2007;肖文交等，2008;Seltmann et al.，2014;Mao et al.，2014)。新疆北部的西准噶尔成矿带是中亚成矿域核心区巴尔喀什成矿带的东延部分(图1)，目前已发现大型-超大型包古图铜矿床(斑岩型)、哈图金矿床(造山带型)、杨庄铍矿床和大型萨尔托海铬铁矿床、苏云河钼矿床(石英脉-云英岩型)等，以及吐克吐克、宏远和红山铜-钼矿点等，是重要的成矿远景区(陈宣华等，2011;李永军等，2012;Shen et al.，2013;朱永峰等，2014)。西准噶尔成矿带夹持在天山断裂系统与额尔齐斯断裂之间，发育NE向“多米诺”式走滑断裂构造体系;断裂构造体系是控制西准噶尔成矿带金属矿床分布的重要因素(陈宣华等，2011)。

西准噶尔地区(简称“西准”)晚古生代构造-岩浆-成矿作用的研究是地学研究的热点之一，前人已经做了大量的工作，取得了不同的认识。主要的研究集中在以下几个方面:蛇绿岩带的时代与性质问题(何国琦等，2007;雷敏等，2008;韩宝福等，2010;Xiao et al.，2008;董连慧等，2010;Zhao and He，2013;Choulet et al.，2012;Yang et al.，2012a，b;Chen et al.，2013);侵入岩浆活动的时代、性质和大地构造环境问题(韩宝福等，2006;张连昌等，2006;徐新等，2006，2010;苏玉平等，2006;申萍等，2009，2010;唐功建等，2009;Liu et al.，2009;Geng et al.，2009，2011;Tang et al.，2010;陈家富等，2010;陈石和郭召杰，2010;申萍和沈远超，2010;张继恩等，2010;贺敬博和陈斌，2011;魏少妮等，2011;李永军等，2012;冯乾文等，2012;Shen et al.，2012;Tao et al.，2013;Zhu et al.，2013;Li et al.，2014);地块旋转、断裂活动的时代和性质问题(张琴华等，1989;李锦轶等，2006;Zhang et al.，2011;Yakubchuk，2004，2008;Pirajno et al.，2011;陈宣华等，2010a，2011;Choulet et al.，2012，2013);成矿时代与矿床成因问题(张连昌等，2006;宋会侠等，2007;申萍等，2008，2009，2010;申萍和沈远超，2010;Shen et al.，2009，2010a，b，2012，2013，2014;董连慧等，2009;陈宣华等，2010a，2012;尹继元等，2011，2012;李永军等，2012;邱添和朱永峰，2012;Cao et al.，2014;Chen et al.，2014;朱永峰等，2014);构造抬升与剥露问题(李丽等，2008;李玮等，2010;Li et al.，2014)，等等。有观点认为，西准可能存在泥盆纪地幔柱(Yang et al.，2012a)。

图1 巴尔喀什-准噶尔成矿带断裂构造体系示意图(据Chen et al.，2014 简化)BMB-巴尔喀什成矿带;WJMB-西准噶尔成矿带;EJMB-东准噶尔成矿带. 主要断裂及其编号(圆圈中数字):①科翁腊德-博尔雷断裂;②巴尔喀什中央断裂;③南阿克斗卡断裂;④成吉斯-准噶尔断裂;⑤天山走滑断裂系统. 大型超大型矿床及其编号:1-科翁腊德铜矿;2-萨亚克铜矿(田);3-阿克斗卡铜矿;4-科克赛铜矿;5-包古图铜矿;6-哈图金矿;7-博尔雷铜矿;8-东科翁腊德钨钼矿;9-扎涅特钼矿;10-阿克沙套钨钼矿Fig.1 Sketched map of the fault tectonic system of the Balkhash-Junggar metallogenic belt and its adjacent areas in the Central Asian metallogenic domain (after Chen et al.，2014)

构造-岩浆作用不仅控制了岩石的形成和变形过程，还影响了地球化学元素的分布、分异和成矿作用等(吕古贤等，2011)。构造地球化学异常是进行隐伏矿定位预测的重要依据，异常梯度可以预示隐伏矿体的大致产状(韩润生等，2003;Han et al.，2009)。本文试图从构造地球化学的视角，通过区域走滑断裂构造样式的进一步厘定，结合1∶20 万区域化探扫面资料，进一步阐明西准晚古生代左行走滑断裂作用、岩浆作用与地球化学元素-块体分布的关系，从而为区域找矿实践建立简单而实用的构造地球化学模型。

1 中亚成矿域西部晚古生代成矿构造系统

中亚成矿域西起俄罗斯境内的乌拉尔山脉，向东经哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦以及我国的新疆、甘肃北部、内蒙和蒙古国，至俄罗斯远东和我国东北地区，是在中亚造山带古生代地壳增生与构造演化过程中形成的巨型成矿系统(Windley et al.，2007;肖文交等，2008;Xiao et al.，2008，2009，2010;陈宣华等，2011，2012;Seltmann et al.，2014;Mao et al.，2014)。中亚成矿域以斑岩型铜钼矿床而著名，如蒙古国查干苏布尔加和欧玉陶勒盖等铜矿床。东准噶尔及其以西的中亚成矿域西部地区，产出有著名的科翁腊德、阿克斗卡、科克赛、博尔雷、包古图、土屋-延东等超大型/大型斑岩型铜矿床，萨亚克大型矽卡岩型铜矿床，东科翁腊德、阿克沙套、扎涅特等云英岩-石英脉型钨-钼矿床和杨庄铍矿床，以及造山带型哈图金矿床等(图1)，构成晚古生代铜钼、钨钼和金等多阶段多类型成矿作用大爆发的演化系列(申萍等，2008，2009，2010;申萍和沈远超，2010;Shen et al.，2012，2013，2014;陈宣华等，2010a，2011，2012;Chen et al.，2014)。

中亚成矿域西部被认为是以乌拉尔-天山断裂系统(UTSFS)左行走滑断裂为边界、由于陆条挤压弯曲而形成的多核成矿构造系统(陈宣华等，2010a，2011)。石炭纪以来，在古亚洲洋闭合过程中，中亚成矿域西部地区发育了一系列与天山断裂系统平行的、E-W 走向的左行走滑断裂系统，如东天山北缘(马华东等，2008)、额尔齐斯断裂(Laurent-Charvet et al.，2002)，以及巴尔喀什-萨亚克-阿克斗卡地区一系列残留的晚古生代左行走滑断裂、西准噶尔左行走滑断裂系和东准噶尔卡拉麦里断裂等(陈宣华等，2011;Chen et al.，2014)，形成了地壳物质以天山断裂系统为南界向西逃逸的过程。在晚石炭世-二叠纪，由于与天山走滑断裂系相关的陆内断弯褶皱(或山弯)作用而形成了巴尔喀什马蹄形构造的雏形(Van der Voo et al.，2006;Xiao et al.，2010;陈宣华等，2010a)。这时，西准噶尔的左行走滑断裂(如达拉布特断裂)与东准噶尔的卡拉麦里断裂等一起，构成了马蹄形雏形北东宽缓翼的尾部。成矿年代学研究表明，巴尔喀什-西准噶尔成矿带主要的矽卡岩型与斑岩型铜矿床、石英脉-云英岩型钨钼矿床均形成于这个时期(宋会侠等，2007;申萍等，2008，2009，2010;申萍和沈远超，2010;Shen et al.，2012，2013;陈宣华等，2010a，2012;李永军等，2012;Cao et al.，2014;Chen et al.，2014)，说明了晚古生代成矿大爆发与左行走滑断裂系活动的密切关系。

晚二叠世以来，特别是在晚侏罗世-白垩纪，由于北极美亚(Amerasian)盆地开始打开、西伯利亚克拉通向南挤出，形成了以蒙古弧为中心、由NE 向和NW 向走滑断裂构成的中生代共轭断裂系统:西侧主要为中亚造山带西部的NW 向右行走滑断裂系，其总的滑移量超过～500km;东侧主要为蒙古、贝加尔和俄罗斯远东地区的NE 向左行走滑断裂系，也具有相同量级的滑移量(Yakubchuk，2004)。期间，成吉思-准噶尔断裂发生了大约100km 的右行走滑位移(Yakubchuk，2004)，加之准噶尔地块相对塔里木和西伯利亚的逆时针旋转(Choulet et al.，2013)，破坏了与左行走滑断裂密切相关的晚古生代成矿构造系统的完整性，使得巴尔喀什成矿带与西准噶尔成矿带错开(陈宣华等，2010a;Zhao and He，2013)，西准噶尔左行走滑断裂系发生逆时针旋转而成为NE向断裂系。

2 西准噶尔走滑断裂系特征与构造演化

2.1 区域地层

西准噶尔成矿带为(滨)巴尔喀什泥盆纪-石炭纪残余洋盆东延部分的北支，分布有早古生代以来的沉积地层，包括奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系、第四系等地层(图2、图3)。古生界主要分为两个构造层:1)早古生代变质地体，主要由蛇绿混杂堆积和复理石建造组成，经受了强烈的韧性剪切变形和变质作用;2)晚古生代巨厚的火山-碎屑沉积建造(Zhu et al.，2013)。石炭系是西准噶尔地区出露最广泛的地层，分为下、上二个统，是一套巨厚的半深海-大陆坡相火山-碎屑沉积建造。下石炭统(C1)主要由凝灰岩、凝灰质粉砂岩、硅质岩、厚层块状凝灰质含砾杂砂岩等组成，为一套巨厚的深海-半深海-大陆坡相火山-碎屑沉积建造，自下而上分为希贝库拉斯组(C1xb)、包古图组(C1b)和太勒古拉组(C1t)(图3)。

2.2 花岗岩类侵入体与蛇绿岩

图2 西准噶尔成矿带断裂构造体系、金属矿产分布与地壳结构(a)地质构造简图(据陈宣华等，2011 修改);(b)地质构造剖面简图，其中壳幔速度结构据薛新克等(2006)和许建东等(2008). 断裂及其编号(圆圈中数字):1-成吉斯-准噶尔断裂(也称为艾比湖断裂);2-达拉布特断裂;3-玛依勒断裂;4-巴尔鲁克断裂;5-安齐断裂;6-塔尔根断裂(环状构造);7-玛雅图断裂;8-扎娄勒山-拉巴断裂;9-一家人断裂;10-哈图断裂;11-别鲁阿尕西断裂;12-孟布拉克断裂;13-杨庄断裂. KWT为隐伏的克拉玛依低角度大逆掩断裂带(即克乌断裂带);MHT 为隐伏的玛湖断裂. 花岗岩类岩体:KM-库鲁木苏岩体;SL-赛力克岩体;AT-阿克铁热克岩体;TC-铁厂沟岩体;HT-哈图岩体;AK-阿克巴斯套岩体;ME-庙尔沟岩体;JT-接特布调岩体;AL-阿拉山口岩体;LD-拉巴河东岩体;DL-都伦河东岩体;LK-拉巴河口岩体;BE-布尔克斯台岩体;TE-塔尔根岩体;YM-雅玛图西南岩体;KD-康德萨依岩体;TK-塔克尔干岩体;TX-塔克尔干西北岩体;BL-别鲁阿嘎希岩体;YY-玉依岩体;GZ-鸽子洞岩体;HS-红山岩体;KL-克拉玛依岩体;K956，956 岩体;BI、BII、BIII、BIV、BV 分别为包古图I 号、II 号、III 号、IV 号和V 号岩体;KI、KII 分别为克拉玛依I 号和II 号岩体. 图3-图8 的断裂及其编号(圆圈中数字)、花岗岩类岩体代号同此图Fig.2 Sketched map of the fault tectonic system of the West Junggar metallogenic belt and its adjacent areas，showing distribution of mineral deposits

图3 西准噶尔达拉布特断裂及其两侧构造体系遥感解译Cz-新生界;Mz-中生界;Pz-古生界;P-二叠系;C-石炭系;C1xb-下石炭统希贝库拉斯组;C1b-下石炭统包古图组;C1t-下石炭统太勒古拉组;D-泥盆系;O-奥陶系. 图中岩体逆时针旋转角度的估算据陈宣华等(2011)Fig.3 Fault tectonic sytem around the Darabut Fault in the West Junggar metallogenic belt，interpreted from remote sensing image

西准广泛发育晚古生代晚期两类中酸性侵入岩。一类为小的中酸性斑岩体，年龄集中在332 ～310Ma(唐功建等，2009;Liu et al.，2009;申萍和沈远超，2010;申萍等，2010;魏少妮等，2011;Shen et al.，2012)，具有与俯冲-碰撞有关的埃达克岩特征，与铜金矿化关系密切，赋存有包古图斑岩铜矿等。另一类为酸性的以碱长花岗岩(A 型)为主体的花岗岩类岩基，包括庙尔沟、阿克巴斯套、克拉玛依、红山和塔尔根等岩体，以碱长花岗岩为主，年龄处在327 ～276Ma 之间，主要集中在309 ～296Ma(韩宝福等，2006;苏玉平等，2006;徐新等，2006;宋彪等，2011;李永军等，2012)，可能为后碰撞岩浆活动的产物(韩宝福等，2006;苏玉平等，2006;陈家富等，2010)，构成达拉布特富碱火成岩带。

达拉布特断裂西北侧出露的达拉布特蛇绿岩，前人给出其形成年龄有391Ma (辜平阳等，2009;Yang et al.，2012b)、375Ma 和368Ma(Yang et al.，2012a)等，可能形成于大洋中脊(雷敏等，2008)或弧后盆地(Yang et al.，2012b)。

2.3 晚古生代左行走滑断裂系

西准噶尔走滑断裂系统(简称“西准系”)主要由达拉布特断裂、玛依勒断裂和巴尔鲁克断裂等3 条NE 走向的左行走滑断裂、规模稍小的安齐断裂、哈图断裂和别鲁阿尕西断裂及其夹持在断裂之间的花岗岩类岩体、蛇绿岩和晚古生代地层(主要为下石炭统)所组成，具有“多米诺”式形态和斜向挤压的特征(图2、图3)。西准系与中亚造山带西部总体上的NW 向构造线方向极不协调。

达拉布特断裂 为西准最重要的左行走滑断裂。该断裂具多期活动特征，卷入的地层包括下石炭统及其更老的地层。早期以左行陡倾的走滑运动为主。Choulet et al.(2012)认为，达拉布特断裂是在石炭纪韧性剪切带基础形成的，该断裂二叠纪时期的左行走滑位移量为～100km。不过，我们根据断裂西北盘庙尔沟(ME)、阿克巴斯套(AK)岩体与东南盘克拉玛依(KL)、红山(HS)岩体的展布特征(图2、图3)，估算达拉布特断裂左行走滑的位移量为～60km。达拉布特断裂与东准噶尔的卡拉麦里断裂相连，构成向北突出的弧形构造;而其西南一端，与NW 向的扎娄勒山-拉巴断裂相连而形成另一个弧形构造(图2)。新生代时期，达拉布特断裂表现为上盘(北西盘)下掉的正断层，切断了上更新统-全新统洪积层。

达拉布特断裂两侧地层和岩体的构造变形对走滑运动的响应，可以用走滑断层相关褶皱模式来解释。一些小型的走滑断裂相关断弯褶皱、断滑褶皱和“兔子耳朵”构造指示了达拉布特断裂的左行走滑运动(陈宣华等，2011)。其中，“兔子耳朵”构造是在横剖面上形成向斜之上套合背斜的干涉构造型式的俗称(Shaw et al.，2005;陈宣华等，2010b)。在断裂东南盘，红山岩体与克拉玛依岩体之间，走滑断层相关褶皱表现为向斜形式;在包古图地区则表现为背斜形式(图3)。断裂西北盘，从庙尔沟岩体东侧到阿克巴斯套岩体东侧超基性岩碎块的展布特征，反映了与左行走滑有关的层状岩石的弯曲作用;同时，也反映了这两个岩体发生的旋转作用(图2、图3)。

玛依勒断裂 也被称为托里断裂(宋彪等，2011)。断裂沿玛依勒山南坡的构造阶地边缘向北东方向延伸，在雅玛图北东侧没入托里盆地(图2)。断裂带内发育强烈碳酸盐化，并有构造侵位的超基性岩(蛇绿岩)，充填有张性的酸性岩脉。根据主干断裂与次级断裂的分布、性质和形态分析，玛依勒断裂北西盘具有向南西扭动的走滑运动，水平断距达10km 以上。其中，根据断裂西北盘雅玛图西南岩体(YM)和东南盘塔尔根岩体(TE)估算的左行走滑位移量为大约8km。

巴尔鲁克断裂 沿巴尔鲁克山主脊向北东延伸，构成托里盆地的北西边界(图2)。断裂走向为45° ～55°，断层面陡立，NW 倾斜，倾角在80°以上。沿断裂带发育30 ～50m 宽的挤压破碎带，普遍充填有张性方解石细脉。沿断裂形成明显的构造阶梯。该断裂西南端具有高角度逆断层性质，并与扎娄勒山-拉巴断裂相交。从次级构造的形态和展布方向特征进行初步的分析，可认为该断裂NW 盘向SW 方向运动，为左行走滑断裂(陈宣华等，2011)。根据断裂NW 盘和SE 盘岩体可能被错动的情况推测断裂的左行走滑位移量为大约22km。详细的构造分析还有待更为精确的区域地质调查与精细解释。巴尔鲁克断裂切过中、晚泥盆统及中石炭统，沿断裂有晚古生代中期中酸性侵入岩活动，反映了断裂形成时代为海西晚期。沿巴尔鲁克断裂带有辰砂及银(Ag)的富集。

安齐断裂 位于哈图金矿附近(图2、图3)，呈NE-SW向延伸，倾角60°至80°。断裂上盘(NW 盘)为下石炭统太勒古拉组，下盘(SE 盘)为包古图组(图3)。根据哈图金矿区岩性分布特征，安齐断裂的NW 盘主要表现为一个背形褶皱形态，反映了安齐断裂的左行走滑运动方式(陈宣华等，2011)。另外，根据安齐断裂的分支断裂性质及其与主干断裂的交角，以及断裂两侧劈理发育情况判断，断裂下盘(SE盘)向NE 方向移动，也反映了断裂的左行走滑特征。而从几组雁列分布的含金石英脉来判断，安齐断裂具有右行剪切的应力作用方式。毋庸置疑，含金石英脉的形成要晚于褶皱形态的形成，反映了安齐断裂在石炭纪晚期主要为左行走滑断裂;而在随后的应力松弛阶段表现为右行剪切兼具正断层性质。根据李华芹和陈富文(2004)石英脉测年结果(～290Ma)，推测与金成矿有关的应力松弛阶段为早二叠世。

哈图断裂 位于安齐断裂以北4km 并与其平行(图2、图3)，走向～65°，倾向NW，倾角65° ～80°。晚古生代晚期断裂具有左行逆冲性质，上盘为泥盆系库鲁木迪组，下盘为石炭系太勒古拉组。根据现今水系被错断的情况分析，新生代断裂兼具右行走滑特征(陈宣华等，2011)。

2.4 中生代逆冲推覆与构造隆升

中生代以来，西准表现为多期次、不同规模的逆冲推覆断裂系统(图2b)。在克拉玛依附近的盆山接合部位，地下～12km 深度的低速带构成了扎伊尔山系与山前盆地区逆掩断裂系统共同的滑脱面，形成了向山体方向(NW 向)缓倾斜的斜坡，倾角5° ～10°(许建东等，2008)。沿着该滑脱面(底板断层)，三叠纪末以来发育断面倾向NW、倾角小于45°的低角度逆掩断裂，将石炭系推覆到三叠系(砂岩、泥岩)之上，水平断距可达16 ～20km 以上，构成规模巨大的隐伏逆冲推覆断裂构造系统(许建东等，2008)。三叠纪-侏罗纪克乌逆冲断裂带控制了冲积扇-扇三角洲-辫状河-湖泊沉积体系的发育与演化(刘华和陈建平，2010)。晚白垩世，准噶尔盆地西北缘向扎伊尔山方向依次隆升(李丽等，2008;李玮等，2010)，准噶尔盆地南缘和卡拉麦里-萨吾尔一带形成山脉(Novikov，2013)，可能与中亚造山带西部中生代右行走滑断裂的活动有关。

3 元素地球化学异常

本文收集了西准1∶20 万区域化探扫面资料(谢学锦等，2002)，经过数据调平处理形成元素地球化学图，来分析元素分布与区域地层、侵入岩体及断裂构造体系的关系。1∶20 万区域化探扫面一般采用水系沉积物等次生介质的系统分析而圈定元素的含量，采样密度为平均1 个样/平方千米，4 个相邻样品组合成1 个化探分析样品(谢学锦等，2002;刘拓等，2003;王学求等，2007，2013)。各种元素的地球化学异常也简称为元素异常或异常，如金元素地球化学异常可简称为金元素异常或金异常。1∶20 万地球化学异常可以圈定矿床异常，用于大型矿床预测;大型矿床多产于多层套合的地球化学异常中，浓集中心与大型矿床存在对应关系(徐善法和王玮，2012)。由于西准地区属于比较干燥的大陆性气候，水系并不是十分发育，各种元素的次生迁移距离并不长，因此，各种元素的空间分布主要反映了元素在原生地质体中的分布特征。

3.1 金元素地球化学异常

金(Au)是一种惰性元素，只有一种天然同位素197Au，在自然界主要呈自然金属状态存在。同时，金又是比较容易迁移的元素;金在自然界的化学活动性、溶解、迁移取决于硫的络合物、氯的络合物和有机络合物，而金的颗粒大小是至关重要的因素之一。超微细金(如微粒金、胶体金和亚微米至纳米级金颗粒)具有极强的物理化学活动性，可以做长距离迁移，形成大规模金地球化学异常(王学求等，2013)。地壳中金的丰度值为3.5 ×10-9。我国金含量的背景值是1.4 ×10-9，标准离差为1.0;金异常下限为～2.6 ×10-9(王学求等，2013)。一般而言，随着岩石酸度的增加，金丰度呈逐渐降低的趋势。

图4 西准金元素地球化学与断裂构造体系套合图Fig.4 Geochemical map of Au in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

从西准金元素地球化学图(图4)可以看出，金的分布具有在背景值(可取为0.7 ×10-9)之上的多层套合结构，即套合地球化学模式谱系，表现为一系列由高含量(如8.07 ×10-9)到低含量(如1.72 ×10-9)多层套合异常组成的地球化学分布模式，局部异常被区域异常所包裹，而区域异常又依次被更大规模的地球化学块体或地球化学省所包裹。

总体来看，金元素在花岗岩类岩基中的含量具有最低值，如铁厂沟岩体、库鲁木苏岩体、赛力克岩体、庙尔沟岩体、哈图岩体等，金含量较低。但是，阿克巴斯套岩体、克拉玛依岩体等具有较其它花岗岩类岩基高的金含量。与岩基中的低金含量相反，包古图地区的几个小岩体，如包古图I 号至IV 号岩体，均具有非常高的金元素异常和金矿化。在玛依勒断裂与扎娄勒山-拉巴断裂交汇区等一系列超基性岩(蛇绿岩)和铬铁矿化密集发育区，金含量也比较低，甚至低于阿克巴斯套、克拉玛依等花岗岩类岩体。

3.2 铜元素地球化学异常

铜(Cu)的地壳丰度值为55 ×10-6。铜是亲硫元素的典型代表，在自然界主要呈硫化物或含硫盐矿物存在。铜在不同类型岩浆岩中含量的变化如下:基性岩(87 ×10-6)＞中性岩(35 ×10-6)＞超基性岩(10 ×10-6)和酸性岩(富Ca，30 ×10-6;贫Ca，10 × 10-6)＞正长岩(3 × 10-6)(刘英俊等，1984)。

从西准铜元素地球化学图(图5)可以看出，铜元素分布也具有多层套合结构。如果以40 ×10-6作为异常下限，可划分出多处铜异常，主要与石炭系(含大量玄武岩)等晚古生代地层有关。铜元素在花岗岩类岩基中的含量具有最低值;特别地，库鲁木苏岩体和赛力克岩体局部铜含量甚至为＜5 ×10-6。总体来说，在西准的大部分地区，铜异常与金异常具有较好的相关关系。但是也应该注意到，在部分地区也出现了负相关关系，如庙尔沟岩体与阿克巴斯套岩体之间的北部三角形区域，显示了铜、金矿化的分异作用。在包古图地区，与金元素的分布类似，铜元素在几个小岩体中的含量也比较高，均具有铜元素异常和铜矿化。

图5 西准铜元素地球化学与断裂构造体系套合图Fig.5 Geochemical map of Cu in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

3.3 铅元素地球化学异常

地壳中铅(Pb)的平均含量为～15 ×10-6(Morris et al.，1973)，长英质岩石中平均为～19 ×10-6(Rose et al.，1991)。从西准铅元素地球化学图(图6)可以看出，铅的分布具有在背景值(可取为15 ×10-6)之上的多层套合结构。如以24.8×10-6作为异常下限，可以将庙尔沟岩体及其正东和东南的铅元素异常区，圈定为一处铅的地球化学块体，面积在1000km2以上。在超基性岩(蛇绿岩)发育地区，铅含量普遍具有较低的值(＜15 ×10-6)。在花岗岩类岩基中，达拉布特与玛依勒断裂之间的庙尔沟、阿克巴斯套、哈图等岩体具有较高的铅含量;而库鲁木苏、赛力克和铁厂沟等岩体具有＜15 ×10-6的较低铅含量。

3.4 砷元素地球化学异常

砷元素(As)在表层环境中具有较高的活动性。上陆壳砷平均含量为2 ×10-6，下陆壳平均为1.3 ×10-6，岩石圈砷含量为5 ×10-6(Lindsay，1979)。火成岩砷含量一般较低，通常低于5 ×10-6;沉积岩一般为5 ×10-6～10 ×10-6，而泥页岩砷含量较高，平均约为18 × 10-6(Smedley and Kinniburgh，2002)。世界河流沉积物砷平均含量为5 ×10-6(Martin and Whitfield，1983)。

从西准砷元素地球化学图(图7)可以看出，以10 ×10-6作为背景值，西准地区具有大量的砷异常，它们面积大，强度高，大部分具有多层套合结构，并且与铜、金、铅异常之间存在着空间及成因上的联系。砷与金一般具有正相关性，但是也有例外。如庙尔沟岩体的砷含量较高，而金、铜含量较低，铅含量较高;克拉玛依岩体的砷含量较低，而金含量较高。这可能与砷的较高活动性，以及砷与铅的更容易结合有关。总体上，超基性岩(蛇绿岩)发育的地区，砷含量较低。

4 断裂构造体系与元素分布的关系

4.1 元素分布与地质体及断裂构造的对应关系

图6 西准铅元素地球化学与断裂构造体系套合图Fig.6 Geochemical map of Pb in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

从金、铜、铅、砷等元素地球化学与地质体的套合关系分析(图4-图7)，1∶20 万区域化探扫面资料给出的元素分布可以很好地对应西准地区岩体与地层的分布特征。不同元素的特定含量等值线可以较好地勾勒出岩体和地层的边界，而元素含量的变化可以反映地质体的大致产状。较为典型的如阿克巴斯套岩体(代号AK)，虽然在岩石化学上具有与庙尔沟岩体类似的A 型花岗岩特征，但是，其元素分布显然受周边地层的影响较大，反映了该岩体具有中间深、边缘变浅的形态特征;特别是在阿克巴斯套岩体的西部和北部，铜、砷元素含量等值线变化趋势(图5、图7)反映了向岩体内部倾斜的较缓倾角岩体边界的存在，而与达拉布特断裂相近的岩体东南侧可能具有较陡立的产状。金、铜、铅、砷元素的含量等值线更是直观地勾勒出了庙尔沟岩体的边界(图4-图7)。目前，关于元素含量与地质体产状之间关系的研究还仅仅是初步开展的工作，这里不做详细的论述，有待今后的深化研究。

西准系达拉布特断裂、玛依勒断裂和巴尔鲁克断裂等主要断裂构成了各个元素区块的边界，控制了各个元素的总体展布特征;而次级的断裂和裂隙则构成了元素迁移的通道。在达拉布特断裂西北侧，金元素异常和金矿床(矿点)主要出现在达拉布特断裂与阿克巴斯套岩体、哈图岩体和铁厂沟岩体所围限的区域内，以及庙尔沟岩体与阿克巴斯套岩体、哈图岩体所围限的近似于三角形的地带内;金异常和金矿床(矿点)沿断裂(如安齐断裂、哈图断裂)和裂隙呈串珠状分布。在达拉布特断裂东南侧，金异常主要出现在包古图铜矿以西的地区;金异常和金矿床(矿点)主要出现在一家人断裂向南输运的帚状构造系统之中(图2、图4)。

各个元素的地球化学图通过岩体和地层分布特征的反映，也反映了区域断裂构造体系的运动学特征。其中最为典型的是，铅元素的分布特征反映了庙尔沟岩体(ME)的逆时针转动(图6)。分析如下:以庙尔沟岩体为中心，铅含量具有风火轮式的向外发散特征，铅“风火轮”的影响范围远远超过了庙尔沟岩体的范围;在庙尔沟岩体的中心部位，铅含量具有最高值，远远超过了长英质岩石的平均值(～19 ×10-6;Rose et al.，1991)，构成了塔尔根旋转构造的漩涡。在铅地球化学图上，阿克巴斯套岩体内部具有类似三叶轮风扇的形态，与该岩体～30°逆时针转动的运动学特征相一致(图3、图6)。其它如金、铜、砷元素地球化学图，对庙尔沟岩体的旋转构造也有类似的反映(图4、图5、图7)。

图7 西准砷元素地球化学与断裂构造体系套合图Fig.7 Geochemical map of As in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

4.2 走滑断裂运动方式与金地球化学块体之间的反对称关系

地球化学块体是地壳内部某一相对较大空间范围内富含某种元素的巨大岩块或者一套岩石组合，也被称为地球化学省，一般通过小比例尺(1∶50 万或1∶100 万)地球化学图而圈定，也可由1∶20 万区域化探数据的调平处理而圈定，面积通常在1000km2以上(谢学锦等，2002;王学求等，2007，2013)。地球化学块体是地球化学元素分布特征的抽象表达。前人在西准噶尔成矿带勾勒了2 处金地球化学块体，分别为哈图和庙尔沟金地球化学块体，其中以哈图金地球化学块体最为重要(刘拓等，2003)。

哈图金地球化学块体 位于哈图-萨尔托海一带，形态规则，呈北东向或近东西向的椭圆状展布，面积＞5000km2(图8)。块体内分布有已知的齐依求I 号(即哈图金矿，累计探明金储量62t;申萍等，2010)、齐依求II 号、宝贝、灰绿山、萨I、萨V、满峒山、铬门沟等大、中、小型金矿床十余处，主要为石英脉-蚀变岩型，金矿(化)点几十处，累计探明金储量70t 左右，为新疆著名的金矿化集中区。块体具复杂的5层套合结构，浓度梯度变化明显，金元素浓集度高(为11.33t/km2)，浓集轨迹十分清晰，第5 层浓集中心面积仍大于2000km2(刘拓等，2003)。

庙尔沟金地球化学块体 分布在庙尔沟岩体的东南部(图8)，面积＞1000km2。具有较为简单的2 层套合结构，块体浓集度为4.51t/km2，浓集中心位于达拉布特断裂东南侧的包古图以西地区。块体内产有包古图(阔克萨依)中型金矿床(探明金储量～6t)和一系列小型金矿床(刘拓等，2003)。元素地球化学异常的分析表明，庙尔沟金地球化学块体的出现与庙尔沟岩体的关系实际上并不密切，而与包古图地区的断裂和岩体关系更为密切。因此，本文建议将“庙尔沟金地球化学块体”改称为“包古图金地球化学块体”。

图8 西准地球化学块体与断裂构造体系套合图地球化学块体据刘拓等(2003)Fig.8 Distribution of Au geochemical blocks in the West Junggar metallogenic belt，showing its relationship with the fault tectonic system

从构造关系来看，哈图金地球化学块体与庙尔沟金地球化学块体分列于达拉布特断裂的西北与东南两侧，其分布明显受达拉布特断裂的控制，并以达拉布特断裂为基准、与断裂两侧的花岗岩类岩体(岩基)对构成“反对称”关系(图8):在达拉布特断裂的西北一侧，哈图金地球化学块体处在庙尔沟岩体和阿克巴斯套岩体对的东北方向;而在断裂的东南一侧，庙尔沟金地球化学块体处在红山岩体和克拉玛依岩体对的西南方向。金地球化学块体的分布方式与达拉布特断裂左行走滑运动导致的岩体(岩基)对的分布方式刚好相反，反映了金元素的运动方向与走滑断裂两侧块体的运动方向相反，金成矿作用可能出现在运动着的花岗岩类岩体(岩基)的“后方”。通过金地球化学图(图4)和金地球化学块体图(图8)的对比发现，调平处理后得到的金地球化学块体面积明显大于金地球化学图上的金异常，并使得西准的两个金地球化学块体均有一部分区域跨过了达拉布特断裂。同时，地形等地理因素的影响也是一个不可忽视的原因。因此，从断裂关系以及金矿床(点)的分布分析，参考其它元素(如铜、铅、砷)地球化学图，金地球化学块体数据处理上的误差，并不影响以上断裂-岩体-金地球化学块体三者关系分析的可靠性。

按照李华芹、陈富文(2004)测年结果，哈图金矿的成矿时代应在早二叠世(～290Ma)，与花岗岩类岩基的侵位时代，如庙尔沟岩体(305Ma，苏玉平等，2006)和阿克巴斯套岩体(303Ma，苏玉平等，2006)，比较接近，而明显晚于区域小岩体在320Ma 左右的活动时间。因此可以说，哈图地区金矿的形成与庙尔沟、阿克巴斯套岩体的侵位关系更为密切。花岗岩类岩体(包括岩基和小岩体)形成的时代、走滑断裂活动的时代(主要在305 ～303Ma;见下文讨论)和哈图金矿成矿时代，在时间序列上也支持本文提出的金地球化学块体分布的构造关系，而并无时代上的矛盾问题。

5 讨论

5.1 走滑断裂活动的时代与运动学涡度

根据地层卷入关系分析，达拉布特断裂可能开始形成于晚石炭世Bashkirian 期(张琴华等，1989)。走滑断层相关褶皱和岩体的旋转吸收了沿断层发生的走滑位移量，因此，走滑断裂、逆冲断层、褶皱与岩体旋转是近乎同时发生的、一个过程的诸多方面。庙尔沟岩体(327Ma，韩宝福等，2006;305Ma，苏玉平等，2006)和阿克巴斯套岩体(303Ma、276Ma，韩宝福等，2006;303Ma，苏玉平等，2006)弥散的年龄分布，指示了达拉布特断裂可能从327Ma 之后开始形成，主要的左行走滑运动发生在305 ～303Ma 期间。这个推论与Zhang et al.(2011)关于西准噶尔逆冲推覆构造发生在308 ～307Ma 左右的认识基本一致。宋彪等(2011)根据塔尔根岩体二长花岗岩锆石U-Pb 年龄(295.8 ±2.5Ma)限定了玛依勒断裂左行走滑运动开始的时间在296Ma 之后。由此可见，玛依勒断裂的形成可能略晚于达拉布特断裂。此外，西准系左行走滑断裂活动的主要时期，略早于Novikov(2013)根据准噶尔盆地晚古生代沉积地层分析得到的盆地周缘二叠纪造山最早阶段的年代(290 ～275Ma);在这个阶段，准噶尔盆地、斋桑盆地和吐鲁番-哈密盆地整体上是一个盆地。

运动学涡度 块体的共轴旋转给出了两个特征方向:旋转之前的方向和之后的结果方向，它们之间的夹角(v)即旋转角度，可以尝试用来计算旋转块体的运动学涡度(Wk=cosv;郑亚东等，2008)。根据一般剪切带中部分构造类型及其取向的几何关系，本文简单地用夹持在达拉布特与玛依勒断裂这两条左行走滑断裂之间的阿克巴斯套岩体的旋转角度(v=30°;图3)，来计算断裂所夹持剪切带的运动学涡度，得到Wk=0.866。由于一般的三维变形中纯剪切和简单剪切组分各占一半的Wk=0.71 ～0.75(郑亚东等，2008)，这一数值(＞0.71)表明，达拉布特断裂与玛依勒断裂所夹持剪切带的地壳变形性质更接近简单剪切(Wk=1)，而只有少量的纯剪切组分。

5.2 构造驱动物质调整与成矿预测

构造动力作用下元素的迁移富集可能并不是直接与局部的压力和浓度有关，而是取决于构造应力场的变化。Han et al.(2009)关于铜厂Cu-Au 多金属矿田的研究表明，巨大的压力影构造是利用断裂构造地球化学寻找隐伏矿床的重要方法。在哈图-萨尔托海地区，由于达拉布特断裂的左行走滑运动，以及庙尔沟、阿克巴斯套等花岗岩类岩体的旋转运动和哈图岩体的向南挤出运动，导致了围绕庙尔沟和阿克巴斯套岩体的同心环状与帚状弧形断裂(裂隙)群的形成。庙尔沟和阿克巴斯套岩体沿着达拉布特断裂向西南方向的运动，以及相伴随的逆时针旋转运动，在庙尔沟岩体的北部和这两个岩体的东北方向上形成了巨大的压力影构造，加之庙尔沟和阿克巴斯套岩体岩浆体系的长期演化(从327Ma 到296Ma，至少持续30Myr;韩宝福等，2006;宋彪等，2011)，有利于成矿流体的析出并沿裂隙迁移，为金、铜等元素的成矿作用(特别是矿脉的充填)提供了极其有利的张性环境。同时，旋转运动使得庙尔沟和阿克巴斯套岩体内部产生了构造漩涡等有利的成矿动力学环境。

地球化学块体是大型矿集区形成的物质基础，可以作为潜在大型矿集区的找矿标志(王学求等，2007)。西准噶尔成矿带金矿床(点)的产出密度和规模具有与金元素异常的正相关性(图4)，因此，是寻找超大型金矿床的重要远景区。其中，哈图和庙尔沟金地球化学块体更是两个重要的金矿化集中区。部分金异常目前还没有发现具规模的金矿化(图4)，具有金矿找矿的潜力。部分岩基(如庙尔沟岩体)中具有较弱的局部金异常，是寻找与岩浆岩有关金矿化的重要部位。

在达拉布特断裂东南侧的包古图地区，左行走滑运动使得克拉玛依岩体西南方向上产生了类似于巨大压力影构造的张性环境，形成了左行走滑的一家人断裂和南侧与之相连的包古图帚状构造，有利于金、铜成矿作用的发生。由于金、铜等成矿元素活动性的差异，使得它们具有不同的迁移距离，从而导致了铜矿化与金矿化在空间位置上的分离，分别形成包古图铜矿与包古图金矿。

高背景值下较大面积的铜元素异常可能并不是理想的找矿远景区;相反地，低背景值下的小面积铜元素异常，可能具有较大的成矿潜力。包古图铜矿就出现在这样的铜异常不高的部位。因此，应注意庙尔沟岩体中心偏东北部位铜异常的深部斑岩型铜矿成矿可能性，而克拉玛依以西的包古图地区仍然是非常有潜力的斑岩型铜矿成矿远景区(图5)。由于达拉布特断裂东侧包古图地区的斑岩铜矿化可能与较早期(～320Ma)花岗岩类岩浆活动关系更为密切，达拉布特断裂等左行走滑断裂的活动可能具有两个方面的作用:1)改变斑岩铜矿床的位置，使之更为符合走滑断裂的运动学配置;2)改造原有的斑岩铜矿床。因此，在斑岩铜矿床的成矿预测中，应全面考虑以上两方面的因素。此外，砷含量是指示金矿化的重要标志，也是块状硫化物矿床的有效找矿标志(Çiftçi et al.，2005)。根据铜、砷地球化学图对照分析，达拉布特断裂西南端的西北一侧同时发育了铜异常和砷异常，是寻找块状铜硫化物矿床的有利部位。

前人研究认为，地球化学省(或块体)的形成是由高背景岩石、成矿作用和矿床风化-次生分散作用相互叠加的结果，表现为超微细金(粒度＜5μm)的长距离搬运(王学求等，2013)。本文研究表明，地壳中的元素分布特征，不仅仅是地质体的物质组成与性质的反映，同时也是构造运动作用的结果。因此，结合断裂构造系统的几何学、运动学与动力学特征，来解释地球化学元素的分布和异常的形成，将是未来勘查地球化学发展的一个重要趋势。

6 结论

本文分析了中亚成矿域西部晚古生代成矿构造系统、西准噶尔成矿带走滑断裂构造体系的特征，结合金、铜、铅、砷元素地球化学异常与金地球化学块体发育特征，进一步阐明了构造、岩浆与成矿作用的关系，进行了成矿预测，得到以下结论:

(1)西准噶尔成矿带是中亚成矿域西部受走滑断裂构造体系控制的晚古生代成矿构造系统。达拉布特断裂、玛依勒断裂、巴尔鲁克断裂及其所夹的地块构成了西准噶尔“多米诺”式走滑断裂构造体系。达拉布特断裂左行走滑的位移量为～60km，断裂东南盘发育走滑断层相关褶皱和帚状构造，西北盘发育与走滑断层相伴生的旋转构造。

(2)金、铜、铅、砷地球化学图显示了受断裂构造体系控制的元素分布特征，元素含量及异常的分布与断裂构造、花岗岩类岩体、超基性岩(蛇绿岩)和地层等地质特征具有很好的对应关系。元素地球化学图反映了庙尔沟、阿克巴斯套等岩体的逆时针旋转构造特征。

(3)达拉布特断裂左行走滑过程中，由于金元素发生了与断裂走滑方向相反的迁移过程，造就了庙尔沟-阿克巴斯套岩体、红山-克拉玛依岩体与金地球化学块体之间的反对称分布特征。走滑断裂两侧发生的金、铜等成矿元素的反向迁移，为成矿预测和资源勘查提供了重要的依据。

(4)应用断裂构造系统的几何学、运动学与动力学特征，来诠释地球化学元素的分布和异常的形成，将是未来勘查地球化学发展的一个重要趋势。

致谢 一起参加野外地质调查工作的还有贾木欣、杨屹、王军等;研究工作得到新疆维吾尔自治区国家305 项目办公室的大力支持与帮助;两位审稿专家提出了建设性的修改意见;作者谨表衷心感谢。

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