西北海相火山岩型铜矿时空分布

我国西北地区随着其地质构造体制演化历史进程，出现有多期和不同成矿特征的海相火山岩型铜矿，显示出时间分布特征；又由于各个地区的边界条件和地质历史发展的差异，因而在海相火山岩型铜矿的配置、类型和规模等方面存在着差异，故又显示出空间的分区分带特征。

（一）时代分布

西北地区的海相火山岩型铜矿在时代上均分布于前中生代，并受到多期次区域变质作用，严格来说，应属于变质海相火山岩型铜矿。具体分布时代和层位如下。

1元古宙海相火山岩型铜矿

古元古代的海相火山岩型铜矿床仅见于甘肃陈家庙，赋存于牛头河群中的陈家庙铁铜矿床：中元古代的海相火山岩型铜矿床分布较多，如赋存于长城系中的陕西杜坝铜矿、大茅坪铜矿和甘肃阳坝铜矿等；赋存于蓟县系中的甘肃桦树沟铁铜矿和新疆西天山的喇嘛萨依铜矿等。中元古代的海相火山岩型铜矿床多与细碧角斑岩系有关。

2早古生代海相火山岩型铜矿

这个时代的铜矿床，特别发育于加里东地槽造山带中。在我国主要分布于祁连山地区（见后），其中特别要提及的是在南祁连南部赛什腾山坳陷中产出有晚奥陶世的青龙滩海相火山岩型铜多金属矿床。

新疆亦分布有早古生代海相火山岩型铜矿，如赋存于奥陶系石英角斑岩中的可可乃克含铜黄铁矿床。

3晚古生代的海相火山岩型铜矿

其发育于地槽型海西造山带中，在西北地区主要分布于新疆天山构造成矿带中。早泥盆世的海相火山岩型铜矿有产于石英角斑岩中的阿勒泰铜矿；中泥盆世的海相火山岩型铜矿有与中酸性火山岩关系密切的哈密雅满苏铁铜矿床、沙泉子铜铁矿床和吐鲁番小泉子铜矿等；中石炭世的海相火山岩型铜矿有天山西段的赋存于海相细碧岩中的孔雀山火山热液型铜矿等。

由以上所述，西北地区海相火山岩型铜矿床在时代上的分布情况，可见有如下特点。

（1）中元古代、中寒武世、晚奥陶世和泥盆纪是西北地区海相火山岩型铜矿的重要成矿时代。

（2）元古宙和早古生代海相火山岩型铜矿床与细碧角斑岩系关系密切；晚古生代的海相火山岩型铜矿床多与中酸性火山岩建造关系密切。

（3）在主要成矿元素共生组合上，元古宙海相火山岩型铜矿以Cu-Fe元素组合为特色；早古生代的海相火山岩型铜矿以Cu-Pb-Zn元素组合为特征；晚古生代的海相火山岩型铜矿的成矿元素组合则多种多样。

（4）均遭受了区域变质作用，严格来说，应为变质海相火山岩型铜矿。

（二）空间分布

按海相火山岩型铜矿地质特征及时代分布，西北地区海相火山岩型铜矿主要集中分布于以下4个大的区带。

1阿尔泰（南）—（北）准噶尔海相火山岩型铜矿集中区

本区以晚古生代中泥盆世形成的海相火山岩型铜矿最为发育，这些矿床的形成与中酸性和中基性海相火山岩建造有关，前者如阿舍勒铜矿；后者如乔夏哈拉铜铁矿、索尔库都克铜（钼）矿等。

本铜矿集中区海西期优地槽发育，其海相火山岩浆活动广泛，因此成矿条件好。“八五”期间勘查出的阿舍勒大型铜矿即为例证。该矿为特富矿，铜品位高，其远景储量有达白银厂铜矿规模的可能。

2天山海相火山岩型铜矿集中构造带

天山构造带内的海相火山岩型铜矿分布范围广，从西至东均有分布，如西部伊宁地区与石炭纪海相中酸性岩有关的胜利铜矿；中部乌鲁木齐地区的铜沟、孔雀山铜矿；东部哈密地区的雅满苏铁铜矿以及天山构造带东端北山地区的海相火山岩型铜矿。

在成矿时代上，以石炭纪海相火山岩型铜矿为主，如阔拉萨依黄铁矿型铜多金属矿，以及下石炭统中的小泉子铜矿、雅满苏铁铜矿、预须开普台铁铜矿，中石炭统内的孔雀山铜矿等。此外还有赋存于中元古界蓟县系的喇嘛萨依铜矿、奥陶系中的可可乃克含铜黄铁矿床和上泥盆统的豹子沟铜矿等。

直接赋矿围岩的海相火山岩岩石类型种类较多，如赋存于石英角斑岩中的可可乃克铜矿；赋存于细碧岩中的孔雀山铜矿；赋存于中基性火山岩中的雅满苏铁铜矿；赋存于凝灰粉砂岩中的豹子沟铜矿等。

由以上可见，天山构造成矿带海相火山岩型铜矿具有多层位、多时代、多岩石类型和多矿床类型的特点，因此成矿远景十分良好，在本区继续寻找（超）大型铜矿床是有希望的。

3祁连海相火山岩型铜矿集中构造带

祁连构造带是我国重要的铜成矿带，带内海相火山岩型铜矿分布广、类型多、规模大，而且多时代、多层位，故成矿远景好，找矿前景大（见后）。今后特别要注意中祁连和祁连西段元古宙海相火山岩型铜矿的找矿工作，以及南祁连的青龙滩—阿尔金山一带的找铜工作。

4昆仑-秦岭海相火山岩型铜矿（化）带

根据昆仑-秦岭构造成矿带内海相火山岩型铜矿的分布状况和地质特征，划分出以下4个小的区段。

（1）昆仑段　由于昆仑构造带自然环境极其艰苦，因此，原来只见有产在下—中志留统绢云母石英片岩中规模不大的、可能与海相火山岩有关的上其汗含铜黄铜矿型铜矿，以及另外在慕士山以东震旦系玄武岩中分布有较富的黄铜矿化。90年代以来，铜矿找矿有新进展，在西昆仑地区发现了石炭纪海相火山岩型块状含铜黄铁矿型矿床。

（2）西秦岭段　尽管西秦岭在地质历史进程中一直处于活动性状态，元古宙和古生代的海相火山岩活动亦较强烈，但十分遗憾，至今仍未发现一个成型的具工业价值的海相火山岩型铜矿，因此，摆在该区的任务之一是要加强海相火山岩型铜矿的找矿工作。

（3）勉略宁海相火山岩型铜矿集中区　本区处于东、西秦岭之间，和六盘山构造带、龙门山构造带之间的过渡带，也是昆仑-秦岭东西构造带和贺兰山-六盘山-龙门山-康滇南北构造带的交会地带。

本区发育与元古宙碧口群海相火山岩有关的铜矿，如赋存与长城系阳坝组变质基性火山岩中的铜矿坡铜矿；赋存于碧口群中部的杜坝火山热液型铜矿以及赋存于海相基性凝灰岩中的大茅坪黄铁矿型铜矿。

勉略宁地区海相火山岩型成矿尚佳，最近又勘查出中新元古代碧口群中的筏子坝富铜矿床。

（4）东秦岭段（陕西境内）

东秦岭段海相火山岩型铜矿强于西秦岭，本段分布有赋存于中元古代长城系宽坪群中的受改造的变质火山喷发沉积型铜峪铜矿床和皇台铁铜矿床，以及赋存于新元古代秦岭群中的变质火山喷发沉积型的西骆峪铜（锌）矿床、东流水矿床和杏树梁铜矿床。

由上可见，西北地区海相火山岩型铜矿主要集中的4个区带，以祁连带和阿尔泰（南）—（北）准噶尔区铜成矿较好，应深入工作；天山构造带的海相火山岩型铜矿成矿显示良好，应进一步开展研究和找矿工作，找出较佳的海相火山岩型铜矿；昆仑带的海相火山岩型铜矿成矿尽管目前矿化情况不好，但极具找矿远景。

3221 光谱数据采集

野外岩石光谱测量主要在2006年6月份开展，该试验区属干旱区地表，几乎没有植被，有利于野外光谱测量。测量仪器为ASD-FR 光谱仪。测量时间为10：05～16：10，大多在11：00～15：00之间，光照度一般在6万lux以上，垂直测量高度为120cm左右。

测量采用剖面和散点相结合的方法。根据试验区的地质情况和研究目标，经踏勘后，选择了四条的岩性剖面以及六个矿床（矿化点）（图3-2-7），即第三分区的大花岗岩体——红沟大剖面，第二分区沿着东流的河沟长剖面、兰新国道-南湖铁矿公路大剖面及第一分区的南湖公社—红滩金矿西边的大花岗岩体长剖面，土墩铜-镍矿、黄山铜-镍矿、黄山东铜-镍矿、金山金矿、香山铜-镍矿等，并补充了一些零散测试点，总共布设测量点85个，包括了区内主要代表性的岩石。对每一地物目标都进行多次光谱测量，并观察和记录测量参量（测点位置、日期、时间、太阳角、观察角等）、天气状态（天气、云量、云状、光照度、风速、风向等）、目标特征（地层、岩性、主要矿物成分、颜色、颗粒度等）、表面状态（风化程度、覆盖物、覆盖面积比等）及背景特征等信息。采岩石标本或样品120块，在实验室以1000W的卤素灯管产生的平行光作为入射光，对样品的表面分别作了光谱测试，也对部分样品作了岩矿鉴定和化学分析。

3222 试验区典型岩石矿物光谱特征

32221 试验区野外踏勘剖面岩石矿物光谱特征

根据岩层走向、构造展布等地质要素，在整个试验区共布置四条野外地质剖面，如图3-2-7所示。这些剖面横跨了该区的主要地层，穿越了该区主要的侵入岩体以及不同构造带。

322211 剖面Ⅰ

位于试验区第三分区的最东边，沿着南北向河谷布置（图3-2-7（c）），出露岩性主要分为闪长花岗岩、细晶闪长岩、蚀变凝灰岩、辉绿岩等。

图3-2-8为本区一些代表性岩石的光谱曲线。2350φ、2250φ、2200φ、2000φ、1135φ及950φ附近都有吸收峰。2350φ处的吸收特征可能由Mg-OH组合键引起，也可能由 引起，但 吸收特征以其左宽右窄的非对称性特征区别于Mg-OH的吸收特征。2250φ吸收特征也可能由氢氧化镁Mg-OH组合键在晶体中占据不同等效位置引起。940φ（2v1+v3）和1135φ（v1+v2+v3）处的吸收峰是孤立水分子的吸收谱带。由于大气水带的强吸收，噪声的影响大，1400φ及1900φ附近的吸收特征无法识别。2000φ附近的弱吸收峰可能是由岩石样品中少量 引起（2v1+2v3）。42～57号光谱曲线在2000～2500nm波段范围内吸收特征不太明显，可能是蚀变强度较弱所致。

322212 剖面Ⅱ

黄山东铜-镍矿剖面位于试验区第三分区中部B11-4—B11-5位置上（图3-2-7（c）），矿区矿石大多可见黄钾铁钒化、褐铁矿化、孔雀石化，少数矿石样品可见滑石化、高岭土化。矿区岩石可分为橄榄岩、花岗岩类及片岩。片岩蚀变矿物以绿泥石为主，兼有绢云母，花岗岩蚀变矿物为绿帘石，橄榄岩中橄榄石为钙镁橄榄石，部分蚀变为蛇纹石。

图3-2-9为矿石代表性的光谱曲线。曲线26（实线）为滑石化的矿石的光谱曲线，550φ附近的弱吸收峰是三价铁离子吸收谱带。成非对称展布于700～1400φ之间，吸收峰位于1000φ附近的特征谱带是铁的氢氧化物的吸收谱带。2300φ和2380φ附近的吸收峰是Mg-OH的吸收特征。由于Fe离子的掩盖，孔雀石中Cu2+内电子跃迁在800φ附近产生的宽谱带不甚明显。曲线35（虚线）为无滑石化矿石的光谱曲线。从该曲线看出在1000φ附近有铁的氢氧化物的弱吸收谱带外，没有短波红外的光谱特征。

图3-2-10为矿区代表性的片岩光谱曲线，曲线154和159为褐铁矿化光谱曲线，两条曲线都出现Mg-OH特征吸收，除此之外，曲线159还出现Al-OH特征吸收（手标本鉴定样品中含绢云母）。

图3-2-11为矿区有代表性的花岗岩类的光谱曲线，曲线中对称展布于800～1000φ之间，吸收谷位于900φ的吸收特征是铁硅酸盐的特征谱带，非对称展布于1100φ附近的弱吸收特征可能是铁的氢氧化物的特征谱带。在2000～2500φ之间出现了Fe-OH和Mg-OH的特征谱带。花岗岩类之所以出现上述吸收谱带组合，可能是由长石蚀变为绿帘石所致，上述光谱曲线是绿帘石的光谱曲线。

图3-2-7 试验区地面光谱测试位置示意图

（粗黑点为布标、自然地标光谱测试点，白点为岩矿光谱测试点，短箭头为矿床上的岩性剖面测试）

图3-2-8 剖面I岩石光谱曲线

图3-2-9 矿石光谱曲线

图3-2-10 片岩光谱曲线

图3-2-11 代表性花岗岩类光谱曲线

图3-2-12为橄榄岩光谱曲线，位于520φ附近的弱吸收峰可能是Fe3+的特征吸收，吸收谷位于1000φ附近并对称展布于800～1400φ的吸收峰为铁的碳酸盐矿物的特征吸收，其中也可能有铁的氢氧化物的贡献。位于2322φ附近的主吸收峰和右侧的次级吸收峰是Mg-OH组合键的特征吸收。大多数光谱曲线没有明显吸收特征，反映蚀变较弱，且以镁橄榄石为主。

图3-2-12 橄榄岩光谱曲线

322213 剖面Ⅲ

香山东铜-镍矿剖面位于试验区第三分区样号621-1位置处（图3-2-7（c）），岩石有辉长岩、花岗岩、石英碎块。

图3-2-13为辉长岩的光谱曲线，曲线009无明显吸收特征，为未蚀变辉长岩。曲线004出现2200φ、2250φ的弱吸收峰，2350φ的强吸收峰，说明岩石经受一定程度蚀变。

图3-2-14花岗岩光谱曲线中，490φ、950φ附近有较弱的三价铁离子特征谱，在2300φ附近有较弱的镁羟基光谱。图3-2-15 的石英光谱曲线中几乎没有特征谱带，在2250φ、2350φ有极弱的谱带，不清晰。

图3-2-13 辉长岩光谱曲线

图3-2-14 花岗岩光谱曲线

图3-2-15 石英光谱曲线

322214 剖面Ⅳ

该剖面位于试验区第三分区样号621-2位置上（图3-2-7（c）），主要为金山金矿区，其岩石大致分为石英脉、辉长岩、片岩与千糜岩，绿泥石化、绢云母化、褐铁矿化为本矿床最为发育的蚀变类型，石英脉中以绢云母化、褐铁矿化为主，辉长岩中以绿泥石化、褐铁矿化为主，片岩与千糜岩中三种蚀变类型同时出现。片岩与千糜岩光谱曲线基本一致，图3-2-16、图3-2-17、图3-2-18分别为三类岩石的代表性的光谱曲线。

图3-2-16 石英脉光谱曲线

图3-2-17 辉长岩光谱曲线

石英脉光谱曲线中，1400φ及1900φ附近的宽而强的吸收谱带为孤立水分子特征吸收，考虑到750～1400φ之间没有出现铁的氢氧化物明显的吸收特征，可能是石英矿物中流体包裹体所致。2200φ附近为Al-OH特征吸收，2350φ附近为Mg-OH特征吸收。与石英共生的片岩千糜岩化中有绢云母产出，所以石英样品在2200φ附近的吸收可能也是绢云母所致。

辉长岩光谱曲线中900φ附近宽而弱的是铁硅酸盐的特征吸收，2350φ及2250φ附近的双吸收特征为Mg—OH组合键的特征吸收，这三个吸收组合是由岩石中的绿泥石化蚀变引起（本矿床普遍绿泥石化）。700φ～1400φ之间宽而且是非对称展布的吸收峰是铁的氢氧化物的特征吸收，1400φ、1900φ附近同时出现宽吸收峰是孤立水分子的特征吸收，这三个吸收峰组合可能是由褐铁矿化所致。

图3-2-18 片岩千糜岩光谱曲线

片岩千糜岩的吸收谱带除了2200φ附近Al-OH吸收特征外（绢云母化所致），其余吸收谱带组合与辉长岩类似。

32222 室内光谱特征分析

试验区出露地层主要为石炭系干墩组（C1g）、梧桐窝子组（C2w）的火山岩、碎屑岩建造及第三系桃树园子组（E3—N1）的砾岩夹石膏层和第四系（Q4）土壤。区内侵入岩较发育，从超基性—基性—中性—酸性岩体均有出露。本次测试的岩性有中酸性火山熔岩、次火山岩、碎屑岩和火山碎屑岩，如中酸性安山岩、玄武岩、石英岩、凝灰岩等；以碎屑岩为主的梧桐窝子组中见有长石岩屑砂岩、粉砂岩、千枚岩、板岩、辉绿片岩、灰岩等等，区内分布主要岩性有辉石岩（ ）、透辉岩（ ）、辉长岩（ ）、辉绿岩、花岗闪长岩（ ）、闪长花岗岩（ ）、石英二长岩（ ）、斜长花岗斑岩（ ）、钾长花岗岩（ ）等等。它们的光谱特征见表3-2-6所示。

322221 岩石光谱特性

黑云变质粘土质含砾砂岩（0613-4）主要由长石、石英组成，约占75%。样品呈褐色，在可见光波段上490φ附近清晰的Fe3+吸收特征；1100φ附近的Fe2+吸收强、且宽；在短波红外的1400φ、1900φ附近吸收特征较强，说明样品中含有分子H2O；在2200φ、2300φ附近的相对较弱的吸收特征，如浅色的Al-OH矿物，绢云母和深色的Mg-OH矿物、绿泥石等所引起。

石英岩（样号：80623-4）主要由石英组成，占90%。在可见光波段上几乎不能识别有铁离子的光谱特征；在短波红外的1400φ、1900φ附近有较强的吸收特征，尤其在1900φ波长处吸收谷深且宽，说明样品中含有较多的分子H2O；根据2200φ、2300φ附近相对很弱的吸收特征可以推断其含有少量的Al-OH矿物和Mg-OH矿物，如绢云母和绿泥石等。

凝灰岩（样号：0618-010C）呈灰绿色。在可见光波段490φ附近有较弱的Fe3+吸收特征；1100φ附近有一宽而浅的Fe2+吸收；在短波红外1400φ的吸收较弱，在1900φ附近有较强的吸收特征，说明样品中含有分子H2O；在2300φ附近相对较弱的特征吸收为Mg-OH矿物，如绿泥石引起。

表3-2-6 东天山土屋东三岔口实验区主要岩石的光谱特征

续表

续表

变质炭质砂岩（0614-06）主要由长石、石英组成，约占70%。光谱曲线从可见光到短波红外2000φ反射率一直逐渐上升，由于样品中含有较多的深色黑云母和炭质的影响，在可见、近红外区间上反射率较低，吸收特征不明显。

粉晶质灰岩（0613-9）主要由方解石组成，占95%以上。有铁染，在1100φ附近有一较宽的吸收深浅的Fe2+吸收；短波红外2000φ附近较宽的吸收特征和2350φ附近相对极强的吸收特征，由方解石中的 成分引起。

炭质砂质绢云板岩（0614-07A）主要由长石、石英组成，约占70%。光谱曲线与变质炭质砂岩类似。

安山玄武岩（0618-008B）的光谱曲线从可见光到短波红外1800φ反射率一直呈上升变化，之后呈下降变化。在可见光波段、近红外上有490φ、890φ的Fe3+点特征吸收，后者吸收特征很强；在短波红外的1400φ弱吸收以及1900φ附近中等强度的吸收特征，说明样品中含少量分子H2O。

石榴变质粘土质粉砂岩（0613-5）主要由长石、石英组成，占60%～70%。光谱曲线从可见光到短波红外2000φ反射率一直呈上升变化，之后呈下降变化。在可见光波段、近红外上反射率较低，说明样品中可能含有深色的黑云母，在岩矿鉴定中得到证实（黑云母含量为25%）；在短波红外的1900φ、2200φ附近有较弱的吸收特征，两处较强的吸收特征说明样品中含少量分子H2O和含有少量浅色的Al-OH矿物，如绢云母等。

绿帘黑云石英片岩（0623-06B）主要由长石、石英组成，约占70%。光谱曲线从可见光到短波红外2000φ反射率一直呈上升变化，之后呈下降变化。在可见光、近红外波段上反射率较低，说明样品中可能含有深色的黑云母，在岩矿鉴定中也得到证实（黑云母占30%），但在1100φ附近较宽的两价铁离子吸收；在短波红外1400φ弱吸收、1900φ和2200φ中等强度的吸收特征，在2300φ附近较强的吸收特征，这些特征吸收说明样品中含有分子H2O和深色的Mg-OH，如绿帘石矿物等。

绿泥石化片岩（0618-001A）的光谱曲线从可见光到短波红外2000φ反射率总体上呈上升变化，之后呈下降变化。在可见光波段有760φ、890φFe3+的光谱特征，近红外上1100φ处有Fe2+光谱吸收特征；在短波红外的1400φ处有极弱的OH-吸收，在1900φ附近有很强的分子H2O吸收特征；在2200φ、2300φ这两处较强的吸收特征说明样品中含有少量浅色的Al-OH矿物，如绢云母，和较多的暗色Mg-OH矿物，如绿帘石等。

322222 岩浆岩和火山岩的光谱特性

灰绿色的变质角闪辉石岩（0615-3H）主要是由透闪石、角闪石组成，约占70%。光谱曲线从可见光到短波红外2000φ反射率一直呈上升变化，之后呈下降变化。在可见光波段、近红外上反射率较低，在760φ有较弱的三价铁离子的光谱特征，在1100φ有极宽、极深的二价铁离子光谱；在短波红外的1400φ有一较弱吸收尖锐的OH-特征，1900φ宽而深的吸收表明有H2O的吸收，2200φ和2450φ由弱的吸收，而在2300φ附近有较强的吸收特征，说明样品中含少量浅色的Al-OH矿物，如绢云母，和大量的暗色Mg-OH矿物绿泥石。

闪长岩体在区域内分布较广，在金山金矿、红滩金矿、土墩铜镍矿、黄山和黄山东铜镍矿等地均有样品采集，部分样品有矿化现象，主要为辉长闪长岩和很少量的二长闪长岩。样品还包括在区域上分布的闪长岩和英云闪长岩等。近矿的辉长闪长岩普遍发生程度不同的褐铁矿化、绿泥石化或绢云母化，与其光谱曲线特征相吻合。在黄山东铜镍矿（图3-2-19）其光谱曲线主要表现出600～1500φ宽的铁离子吸收带或600～1000φ宽的铜离子吸收带，部分样品可见较弱的褐铁矿化吸收特征（500φ和900φ附近的吸收），波长2000～2500φ区域反映绿泥石、绢云母及方解石等矿物的混合吸收特征（绢云母2204φ，绿泥石2272φ，方解石2345φ）；黄山铜镍矿（图3-2-20）处辉长闪长岩特征是褐铁矿化较强（500φ和900φ附近的吸收峰明显），绿泥石和绢云母化较轻微（2000～2500φ范围吸收特征微弱，绢云母2220φ，绿泥石2267φ（次级）和2344φ）；土墩铜镍矿和金山金矿处为绿泥石化闪长岩（图3-2-21），具有典型的绿泥石光谱特征，可见600～1500φ宽缓的铁离子吸收谱带，长波范围绿泥石特征吸收谱带位于2277φ（次级）和2344φ附近；红滩金矿区出露主要为弱蚀变细晶闪长岩（图3-2-22），曲线总体比较平直，可见很弱的褐铁矿化特征（500φ、900φ吸收峰）和弱绢云母化（2220φ谱带）、弱绿泥石化谱带（2246φ（次级）和2344φ附近）；区域上分布的英云闪长岩光谱曲线表现轻绢云母化和绿泥石化特征（图3-2-23），短波范围内可见微弱的宽缓铁离子吸收带，绢云母吸收特征谱带出现在2209φ或2220φ附近，绿泥石吸收峰出现在2354φ附近，吸收特征均比较微弱；闪长岩样品光谱曲线具有绿帘石特征吸收（2256φ（次级）、2354φ附近）。

辉绿岩样品采自香山西段铜镍矿和红滩金矿附近等地（图3-2-24）。香山西段铜镍矿近矿辉绿岩蚀变特征为褐铁矿化、绿泥石化和黝帘石化，褐铁矿化蚀变辉绿岩光谱曲线呈典型褐铁矿化特征，在500φ和900φ附近有明显的吸收峰；绿泥石化蚀变辉绿岩光谱曲线存在600～1500φ宽缓的铁离子吸收谱带。二者都具有绿泥石特征吸收谱带（2267φ（次级）和2350φ附近）。红滩金矿等地（未近矿）的辉绿岩样品蚀变相对程度较弱，光谱曲线表现不显著的铁矿物（宽缓吸收带）、绢云母（2220φ附近）和绿泥石等粘土矿物吸收特征。

图3-2-19

图3-2-20

图3-2-21

图3-2-22

图3-2-23

图3-2-24

辉长岩样品采自香山西、红滩和黄山等地（图3-2-25），香山西段铜镍矿近矿辉长岩蚀变较强，主要为程度不同的褐铁矿化、孔雀石化、绿泥石化以及较弱的绢云母化。黄钾铁矾、褐铁矿化蚀变辉长岩光谱曲线呈500φ和900φ附近Fe3+强吸收峰特征，同时绿泥石特征吸收谱带位于2230φ（次级）和2277φ附近；孔雀石化辉长岩光谱曲线具有600～1000φ铜离子引起的特征缓吸收，但在2000～2500φ区域的吸收特征不明显；绿泥石化蚀变辉长岩光谱曲线整体呈绿泥石吸收特征，存在600～1500φ的宽缓铁吸收，绿泥石特征吸收谱带多位于2267φ（次级）和2344φ附近，不同样品略有偏移。

花岗岩、花岗斑岩和花岗细晶岩，普遍发生不同程度的褐铁矿化及次生绢云母化、绿泥石化蚀变（图3-2-26），褐铁矿化吸收特征在900φ附近的吸收较弱，曲线平缓，700φ附近的反射峰对称性较差。绢云母吸收谱带位于2209φ或2220φ附近，绿泥石特征吸收谱带多位于2267φ（次级）和2349φ附近，不同样品有不同程度的偏移。

图3-2-25

图3-2-26

橄榄岩和辉石岩等基性、超基性岩浆岩部分样品光谱曲线无明显吸收特征（图3-2-27），曲线比较平直，部分样品表现不同程度的蚀变，蚀变矿物主要为绿泥石、透闪石、黝帘石以及蛇纹石等。绿泥石化比较普遍，曲线在600～1500φ存在宽缓铁吸收谱带，在2267φ和2328φ附近存在绿泥石特征吸收谱带。蛇纹石化橄榄岩光谱曲线形态和2325φ附近吸收特征为叶蛇纹石典型特征。

石英脉样品（部分为含金石英脉）主要采自金山金矿和红滩金矿，从镜下和光谱曲线分析，蚀变类型包括褐铁矿化（图3-2-28）、绢云母化和绿泥石化（图3-2-29）。多数样品曲线整体形态具绿泥石吸收特征，600～1500φ存在铁离子宽缓铁吸收，出现2350φ附近绿泥石和2220φ附近绢云母特征吸收谱带。

图3-2-27

图3-2-28

碳酸岩样品经镜下鉴定主要为钙板岩、粉晶灰岩和硅化灰岩，光谱曲线均存在2345φ附近的方解石特征吸收谱带。硅化灰岩具褐铁矿化特征（图3-2-30），在500φ和900φ附近存在较强的吸收峰，钙板岩和粉晶灰岩的光谱曲线较为平直（图3-2-31），在蓝光波段存在铁离子引起的吸收特征，反射率较低。

图3-2-29

图3-2-30

图3-2-31

3223 典型矿床（点）岩石矿物光谱特征

位于第三分区的铜-镍矿以热液型矿产为主，已勘探的矿床以试验区内黄山东铜-镍矿床、金山金矿以及香山铜-镍矿物为例进行分析。

32231 黄山东铜镍矿床

322311 地质概况

该矿床与由康古尔塔格-黄山缝合线控制的基性—超基性岩体有关。位于哈密市南东方向110km处。构造上位于觉罗塔格岛弧褶皱带东段弧间盆地内。岩体侵位于下石炭统干墩组的碎屑岩、火山碎屑岩中，围岩为细碧岩、石英角斑岩、炭质粉砂岩。黄山断裂为区内最大断裂，是控岩控矿主要断裂带，派生的次级断裂对矿体展布也起了重要的控制作用。岩体边沿孔雀石化、褐铁矿化。矿石类型分为：浸染状（包括海绵陨铁结构）、块状及次块状矿石和脉状及网脉。按氧化状况可分为原生矿石、半氧化矿石和氧化矿石三类。

322312 野外光谱分析

该矿床岩石大致可分为三类：花岗岩类、中基性岩（橄榄岩、辉长岩）及片岩。花岗岩类岩石蚀变主要为绿帘石化，表生氧化矿物为褐铁矿。光谱曲线在520φ、8800φ附近出现褐铁矿的舒缓的吸收特征，在2335φ附近的主吸收峰及2255φ附近的次级吸收峰以及1540φ处的弱吸收峰为绿帘石的特征吸收（图3-2-32）。部分橄榄岩蛇纹石化，光谱曲线上出现520φ、880φ褐铁矿的特征吸收，2335φ附近Mg-OH的特征吸收，未蚀变的橄榄岩石的光谱曲线特征为整体反射率水平低，无明显的特征吸收（图3-2-33）。片岩中的蚀变矿物为绿泥石，部分样品含绢云母，表生氧化矿物为褐铁矿，光谱曲线上520φ、880φ附近出现褐铁矿的吸收特征，2200φ附近出现绢云母的吸收特征，2335附近的主吸收峰及2250φ附近的次级吸收峰是绿泥石的特征吸收（图3-2-34）。

图3-2-32 花岗岩类代表性光谱曲线

图3-2-33 橄榄岩光谱曲线

图3-2-34 片岩光谱曲线

32232 金山金矿

322321 地质概况

金山矿区位于巴里坤县城北西约90km处，矿区面积约20km2。其大地构造位置处于卡拉麦里-塔克扎勒-大黑山晚古生代板块碰撞缝合带的东端，北部属西伯利亚板块库兰卡孜干岛弧，南部为准噶尔板块博格达-哈尔里克岛弧。早石炭世末两大板块最后缝合，构成了著名的卡拉麦里-莫钦乌拉金、铬成矿带。

矿区内出露地层主要有下石炭统姜巴斯套组（C1j）、居里得能组（C1j1）、中石炭统柳树沟组（C2ls）及第四系（Q4）。三个岩组中既有正常沉积碎屑岩，也有中性火山岩。下石炭统姜巴斯套组（C1j）第三岩性段可能为矿源层。围岩蚀变局限于裂隙内与石英脉相关的糜棱岩中，蚀变宽度为05～1m，蚀变矿物组合为硅化、绿泥石化、绢云母化、碳酸岩化、褐铁矿化。

322322 野外光谱分析

野外光谱分析表明，除了硅化蚀变外，本矿床的蚀变类型在光谱特征上都有所反映。绿泥石化在光谱特征上表现为2325φ处的主吸收峰与2250φ处的次级吸收峰，绢云母化表现为2200φ附近的吸收特征，碳酸盐化表现为2000φ附近的吸收峰。

运用上述光谱特征谱系识别规则，可知本矿床蚀变矿物组合有如下规律：中性火山岩蚀变矿物组合为较强的绿泥石化、褐铁矿化加微弱的碳酸盐化（图3-2-35）；片岩千糜岩的蚀变矿物以绿泥石化、褐铁矿化为主，微弱的绢云母化、碳酸盐化（图3-2-36）；石英脉中蚀变类型以绢云母化与褐铁矿化为主（图3-2-37）。

32233 香山东铜镍矿

322331 地质概况

香山东铜镍矿是香山东超镁铁岩体受土墩-镜儿泉北韧性剪切带与南部的黄山韧性剪切带控矿容矿后与上石炭统梧桐窝子组的围岩发生热液蚀变作用而形成的，岩体地表露头规模小，呈灰绿色或褐色。地表为灰绿色辉长岩，下层为棕红色铁染氧化的辉长岩。主要岩石为辉长岩、褐铁矿化蚀变辉长岩、各种颜色的花岗岩和石英脉等。

322332 野外光谱分析

石英脉、花岗岩、辉长岩的光谱曲线一致，吸收谱带为：520φ（弱）、880φ（弱）、2250φ、2350φ（图3-2-38），但是辉长岩在2350φ附近有较强的Mg-OH特征吸收谱带，在2250φ有比其他石英脉和花岗岩的特征更强的谱带，这反映辉长岩的绿泥石化更强；在1100φ附近有比其他岩石较明显宽而浅的二价铁离子光谱。三者蚀变矿物是相同的，可能是褐铁矿化、绿泥石化的产物。

图3-2-35 中基性火山岩光谱曲线

图3-2-36 片岩千糜岩光谱曲线

图3-2-37 石英脉光谱曲线

图3-2-38 石英脉、花岗岩、辉长岩光谱曲线

木嘎岗日火山岩带前人命名为丁青火山岩带及怒江火山岩带，实质上是怒江缝合带内的火山岩。该带火山活动大致可划分为印支晚期（T3）、印支晚期—燕山早期（T3-J）、燕山早期（J），所形成的火山岩构造类型为洋盆型火山岩及裂谷型火山岩（T3、J）。

一、晚三叠世火山岩

火山岩产于孟阿雄群局部地段，主要分布丁青县以南地区。其岩性为低钾拉斑玄武岩、碱性玄武岩、含铁质安山岩及放射虫硅质岩，有的组成双峰式火山岩组合，为初期裂谷型火山岩。

二、晚三叠世-侏罗纪火山岩

产于丁青蛇绿岩群中，蛇绿岩中的火山岩主要为拉斑玄武岩、低钾拉斑玄武岩，少数碱性玄武岩，还有少量细碧岩、角斑岩和含铁质安山岩、苦橄岩。除安山岩外，w（SiO2）4128%～53%，w（K2O）小于02%者少数，近于04%者多数，少量3%～419%者。在w（TiO2）-w（Zr）/w（P2O5）图和AFM图反映出玄武岩大部分为拉斑玄武岩。w（K2O+Na2O）-w（SiO2）图解玄武岩大多数落在亚碱质区，少数在碱质区。本带玄武岩w（TiO2）-w（P2O5）图解表明大部分落在洋中脊玄武岩区、少数落在洋岛和碱性玄武岩区。w（TiO2）-w（Zr）图解也表明大部分落在洋中脊玄武岩区及岛弧火山岩区。总之，丁青蛇绿岩所处的构造位置为扩张裂谷发展到洋盆或多岛洋盆构造环境，故蛇绿岩中的火山岩属洋盆型火山岩。

关于蛇绿岩（包括其中的玄武岩）形成时代的讨论，在丁青北雁石坪群不整合于丁青蛇绿岩之上，但丁青蛇绿岩群同位素年龄值皆在170～190 Ma之间，据《西藏自治区区域地质志》及三江特提斯火山岩作用与成矿专题成果、1∶20万丁青幅区调报告等资料，都认为其时代为晚三叠世—早侏罗世，本书认为是较合适的。

三、侏罗纪火山岩

系指木嘎岗日群中的玄武岩类，在丁青县西丁青蛇绿岩附近的木嘎岗日群含有大量的火山岩，其他地区木嘎岗日群中以板岩、变砂岩及灰岩为主，局部夹有少量的玄武岩和凝灰岩、硅质岩。

在丁青西，木嘎岗日群主要是火山岩夹砂岩板岩。火山岩主要类型有低钾拉斑玄武岩（少数）拉斑玄武岩（多数）及碱性玄武岩、硅质岩等。w（SiO2）48%～53%，低TiO2、P2O5，w（K2O）＜02%（少数）、04%～05%（多数）、＞3%者（少数）。在w（P2O5）-w（TiO2）图解上表明大部分玄武岩落在洋中脊玄武岩区，少数落在洋岛和碱性玄武岩区，所以，木嘎岗日群内玄武岩类为裂谷型火山岩。

木嘎岗日群时代，根据同位素年龄值198 Ma，属早侏罗世，根据其他地段所含化石，归侏罗纪较适宜。

总之，木嘎岗日火山岩带为裂谷-洋盆型火山岩组合。

新疆的区域地质构造的特点：中晚元古界建立了五个叠层石组合,震旦系中确定了三个冰期的存在,寒武系划分出13个三叶虫带,奥陶系有7个笔石带喀喇昆仑山区新发现稳定型长城系相地台型早古生代沉积,其北坡发现早二叠世冷水动物群及冈瓦纳相沉积;区内火山岩十分发育,岩石类型复杂,提出太古代—元古代,二叠纪火山岩属双峰式,古生代火山岩为岛弧型;多时代侵入岩均有出露,已划分出七个岩石演化系列,并查明24条蛇录岩带,它与造山花岗岩链成对出现;本区构造单元以塔里木地台为界作了重新划分,北部为天山—兴安褶皱区(包括阿尔泰、准噶尔—北天山、天山褶皱系),南部是昆仑—秦岭褶皱区(含东、西昆仑褶皱系)及滇藏褶皱区(包括松潘—甘孜褶皱系、喀喇昆仑褶皱系和冈底斯褶皱系)。地壳演化的特点是,以多施迥拉张—闭合及“×”剪切作用的控制,形成了今日条块嵌合的菱形构造格局。

地史上的成矿作用受复杂的地壳发展演化历史的控制，新疆可概括为四大成矿阶段：

1古陆核－原始古陆形成期的矿产

经历了太古宙陆核的形成—原始古陆—大陆基底的形成三个主要时期，不但为新疆显生宙的成矿作用提供了丰富的矿源，而且还形成了一批重要矿产。如元古宙变质型铁矿（天湖、沙垄等大—中型矿床）。

元古宙时期，原始古陆裂解，如上所述形成两种不同性质的沉积建造：一为稳定型沉积，二为活动型沉积。后者分布于南天山及昆仑—阿尔金山一带，并由裂谷发展为元古南天山洋、元古昆仑－阿尔金洋。在裂谷带的拉张环境中形成了昆仑一带与双峰式火山岩有关的含铜黄铁矿型矿床（上其汗）和赛里木地区与碱性火山岩有关的铜矿（喇嘛萨依）及库鲁克塔格变质火山岩型铜金矿（点）（永红山）；在稳定型碳酸盐岩－碎屑岩建造中，形成了西天山库西木切克磷矿及东天山的彩霞山铅、锌、银矿，玉西银（铅锌）矿，吉源多金属矿等，它们均具层控型特征并经后期热液叠加富集而成矿。

中元古代晚期，元古南天山洋及元古昆仑－阿尔金洋消减闭合，再次形成统一大陆（罗丁尼亚古陆）。在大断裂（兴地）旁侧的伸展构造中有基性－超基性杂岩侵位，并形成岩浆型铜镍矿床（兴地Ⅱ号），其时限大约为1189百万年～1209百万年。

新元古代晚期（南华纪—震旦纪）、罗丁尼亚古陆开始裂解，形成冰碛岩并伴随有碱性火山活动及碱性岩－超基性杂岩的侵位（771百万年～900百万年），形成了与其有关的磷灰石、透辉石、金云母及稀土矿，特别是金云母经后期风化作用后形成了目前我国最大的超大型蛭石矿床（尉犁）；在冰碛岩中尚发现有含金砾岩（库鲁克塔格）。其上部的风化壳上还可形成钴、锰矿（塔水）。

2早古生代新疆古生代板块构造运动早期阶段的矿产

震旦纪—寒武纪—奥陶纪是罗丁尼亚古陆裂解并发展为古亚洲洋的主要时期。在寒武纪的被动陆缘底部的硅质含磷建造中产磷、铀、钒等矿产，其底部的黑色岩系是寻找稀有、有色、贵金属的重要层位，中、下寒武统泥质碳酸盐岩，为塔里木盆地的高—过成熟优质生油层。在西昆仑一带的早古生代稳定型沉积中产铜铁、铅锌、金等矿产（契列克其，黑黑孜站干、木吉）。

在奥陶纪的拉张环境下形成了与基性－超基性杂岩有关的铜镍矿（菁布拉克），裂谷的进一步发展形成洋壳，产有与蛇绿岩套有关的铬铁矿（西准唐巴勒）及铜、钴、锌矿点（铜花山）和块状硫化物型含铜黄铁矿（可可乃克）；在稳定陆缘区形成了与碳酸盐岩有关的层控铅锌矿（印干），塔里木盆地中、上奥陶统的泥灰岩等是最佳烃源层。晚奥陶世—早志留世，大洋的俯冲消减，由拉伸机制转化为挤压机制，形成了与岛弧型建造及与钙碱性岩浆活动有关的各类矿产。如中天山志留纪岛弧型建造中的乔霍特火山岩型铜矿以及矽卡岩、热液型等多金属矿（克西克木斯矽卡岩型多金属矿与后期岩浆活动有关）及与花岗斑岩有关的铅锌矿（硫磺山）。

在阿尔泰地区晚加里东期的喀纳斯运动，形成了中—晚奥陶世东锡勒克组和白哈巴组的后碰撞裂陷堆积并不整合于下伏地层之上，并伴随有强烈的岩浆侵入，形成原地—半原地—异地型花岗岩带。反映了早古生代洋盆在该区的最后封闭，并使阿尔泰等一带拼贴于西伯利亚南缘而成为西伯利亚古板块的组成部分。同时哈萨克斯—准噶尔等地固结为统一的早古生代大陆，成为哈萨克斯坦－准噶尔古板块。分布在喀纳斯—可可托海一带的古生代岩浆弧与该区伟晶岩的成矿作用有密切联系，并受复背斜和无磁性的壳源重熔花岗岩分布区控制，成为举世闻名的稀有金属矿带。泥盆纪—石炭纪该区主要表现为上叠火山－沉积盆地的性质，产铅、锌、金等矿产（库玛苏）。

3晚古生代新疆板块构造运动主碰撞及后碰撞期的矿产

此时期的基本特征是早古生代浩瀚的古亚洲洋主体基本消亡，或在其残余洋盆的基础上再次拉张形成有限洋盆或裂谷、裂陷槽的主要时期。整个晚古生代是有限洋盆、残余洋盆、裂谷、裂陷槽发展与消亡的主要时期，是西伯利亚、哈萨克斯坦－准噶尔、塔里木三大板块最后焊接的时期。

新疆古生代洋盆的最后消亡，发生在早石炭世杜内期—维宪期。因为，到目前为止所发现的最新蛇绿岩（特提斯构造域除外）都被早石炭世维宪期或晚石炭世早期地层所不整合覆盖，同时在西天山、东准噶尔等地都可见到主碰撞期的钙碱性花岗岩穿破了晚泥盆世—早石炭世地层而被石炭纪维宪期地层所不整合覆盖，同时维宪期地层多属滨－浅海相碎屑岩－碳酸盐岩建造，属主碰撞期后的残余海盆沉积（裂谷、裂陷槽除外）。

这个时期是洋陆转变最剧烈时期，也是中亚最重要的成矿期，不少大型—超大型矿床形成或富集于此时。大致可分为两个成矿亚阶段，一是维宪期前的主碰撞阶段，二是主碰撞期后的后碰撞阶段。前者主要形成泥盆纪岛弧型火山岩型铜、金矿，特别是在阿尔泰南缘的弧后拉伸盆地中，产与双峰式火山岩有关的铜锌多金属矿床（阿舍勒）、铅锌矿（可可塔勒）、铁矿（蒙库、阿巴宫）。在碎屑岩－碳酸盐岩建造中产韧性剪切带型金矿（多拉纳萨依），浅海相沉积型铁矿（梧桐沟）、铅锌矿（沙里塔什）等及火山－沉积型锰矿（大涝坝）与热卤水沉积有关的铅锌矿（塔木—卡兰古、霍什布拉克），在碰撞挤压环境中形成与长英质火山岩有关的火山岩型铜锌矿（彩华山）及札尔马－萨吾尔岛弧带中的斑岩型铜（钼）矿，以及与花岗伟晶岩有关的稀有、云母矿（阿尔泰）及稀土矿（中天山南缘石英滩）等。在主碰撞期后的后碰撞阶段，成矿作用最强烈，产火山岩型铁（铜）矿（雅满苏）、铜锌矿（小热泉子），含炭碎屑岩、韧性剪切带型金矿（前者如萨瓦亚尔顿及沙尔布拉克等，后者如康古尔塔格等）及卡林型金矿（梧南），上叠火山－断陷盆地（或上叠沉积盆地）中的陆相火山岩型金矿（阿希），火山岩型铁矿（式可布台）、铁锰矿（莫托沙拉）、沉积型锰矿（昭苏）、铅锌矿（马鞍桥）、风化壳型铝土矿（库马力克）局部为半闭塞台地相中的层状菱铁矿夹石膏（库姆塔格）、热液型铜钼矿（三岔口）、铜（多金属）矿（豹子沟、马场沟等），矽卡岩－斑岩型铜矿（喇嘛苏）、肯登高尔铜钼矿、钨矿（忠宝）、铁铜矿（查岗诺尔），斑岩型铜（钼）矿（延东—土屋）以及与镁铁－超镁铁杂岩有关的铜镍矿（喀拉通克、黄山等），富碱花岗岩或碱性岩中的钨、锡、金矿（阿拉套、东准噶尔等）和稀有、稀土矿（南天山黑英山、波孜果尔等），与偏碱性基性杂岩中的钒钛磁铁矿以及与潜火山岩有关的铁矿等大都形成于此时，并常形成大—中型矿床。反映了成矿作用的多样性和复杂性的特征，也是新疆最重要的成矿期。

4新疆北部板内构造发展演化阶段的矿产及新疆南部特提斯洋封闭期的矿产

中—晚二叠世后，新陆壳已基本固结。新疆北部进入了陆内山链及盆地形成与发展阶段。这是能源及盐类矿产、砂岩型铜矿及膨润土等矿产的重要成矿期，如石油、天然气、煤、铀等能源矿产，世界级超大型钾盐、钠硝石等矿产均形成于此时。大型推覆构造的持续活动，为韧性剪切带中的金矿再富集创造了有利条件，同时由于中生代的岩浆活动形成了斑岩型铼钼矿（哈密白山）及与碱性岩浆活动有关的稀有稀土矿等。

新疆南部的东昆仑—喀喇昆仑山一带，由于晚古生代末地壳的强烈拉张，形成了古特提斯洋，晚三叠世末，古特提斯洋消减闭合（形成康西瓦—鲸鱼湖缝合带），使青藏板块拼贴于塔里木南缘，形成了与印支期—燕山期岩浆活动有关的稀有金属及与花岗岩有关的铜金矿化，同时由此而产生的推覆、走滑断裂，形成了与多期变质热液作用有关的汞、锑、金矿化（南天山的查汗萨拉锑矿成矿时代100百万年～177百万年；黄羊岭—长山沟的锑、汞矿带也可能形成于此时）。

南部新特提斯洋于始新世沿科希斯坦—雅鲁藏布江消亡，而形成了科希斯坦－雅鲁藏布江缝合带，使印度板块拼贴于欧亚大陆南缘，并造成了中—新生代的岩浆活动及逆冲推覆构造、走滑断裂的发育，为金的活化再富集创造了条件，同时在挤压后的伸展构造中形成了重要的斑岩型铜（钼）矿带。

图1-2-1 魏格纳大西洋两岸大陆的拼接图

图1-2-2 魏格纳的大陆漂移图

图1-2-3 大洋中脊扩张示意图

图1-2-4 北大西洋洋脊的磁异常条带图

图1-2-5 板块运动速率图

图1-2-6 板块俯冲贝尼奥夫带的地震解译成像图

图1-2-7 板块构造的海底扩张图

图1-2-8 板块边界的类型

图1-2-9 板块运动的特点

图1-2-10 世界强地震分布图

图1-2-11 世界活火山分布示意图

图1-2-12 板块构造演化论证全球中一新生代造山带形成的3种模式

图1-2-13 天山造山示意——陆内俯冲造山模式图

图1-2-14 世界斑岩铜矿分布图

图1-2-15 板块运动的驱动力

图1-2-16 板块构造的威尔逊旋回图

图1-3-1 世界板块划分的宏观轮廓图

图1-3-2 中国及东亚主要构造单元图

图1-3-3 新疆及邻区板块构造分区图

图1-5-1 新疆中—新生代构造图

图1-5-2 美丽的昆仑山

图1-6-1 我国最大、世界第二大流动沙漠——塔克拉玛干沙漠（1）

图1-6-1 我国最大、世界第二大流动沙漠——塔克拉玛干沙漠（2）

图1-6-2 我国最长的内陆河——塔里木河

图1-6-3 天山雄姿

图1-6-4 天山1号冰川

图1-6-5 藏匿于天山中的天池

图1-6-6 美丽而神奇的喀纳斯湖

图1-8-1 新疆古生代构造图

图1-9-1 新疆前寒武纪构造图

毛 翔 李江海 王 洛

（北京大学石油与天然气研究中心，北京大学地球与空间科学学院，北京 100871）

作者简介：毛翔，男，研究生，E-mail：maoxiangpku＠163com。

摘 要：本文收集了北疆地区已报道的136处晚古生代火山机构，其中准噶尔盆地周缘23处，主要集中 于博罗科努山、博格达山以及克拉美丽山，涵盖破火山口、火山穹窿、层状火山、锥状火山等多种火山机构 类型；准噶尔盆地内共发现、识别出火山机构85处，主要分布在西北缘克百断裂带、三处凹陷（三南凹陷、 滴水泉凹陷和五彩湾凹陷）及六处凸起（夏盐凸起、三个泉凸起、滴北凸起、滴南凸起、滴水泉凸起和北三 台凸起）。盆内火山机构分布主要受海西期断裂系控制，大致沿着NE、NWW两个方向的断裂展布，并在断 裂交汇部位最为发育。由于后期改造，晚古生代火山岩普遍遭受剥蚀，且发生强烈变形和风化剥蚀、淋滤改 造，在目前深层地震资料条件下，难以识别出完整的火山机构。不同区域的火山机构破坏、改造方式不同： 在车排字凸起玄武岩区、石西凸起安山岩区以构造破坏为主，在北三台凸起以风化剥蚀、淋滤为主（与其在 石炭纪长期处于陆上环境相关），在五彩湾以埋藏为主。准噶尔盆地晚古生代火山机构分布集中的位置在泥盆 纪—早石炭世以海相环境为主，而晚石炭世—二叠纪以陆相环境为主，盆地和周边火山岩反映了自水下向水 上、陆缘向陆内转换的喷发环境变化趋势。

关键词：准噶尔盆地；火山机构；沉积环境

Study on the Distribution and Developmental Environment of the Late Paleozoic Volcanoes in Junggar Basin

Mao Xiang，Li Jianghai，Wang Luo

（Institute of Oil and Gas，Peking University；School of Earth and Space Science，Peking University，Beijing 100871，China）

Abstract：This paper collects and analyses the 136 Paleozoic volcanoes in north Xinjiang，including 23 volcanoes on the edge of Junggar Basin，which are clustered mainly in Boluokenu Mountain，Bogeda Mountain and Kerameili MountainThey can be divided into 4 classes，such as calderas，volcanic domes，layered volcanoes and volcanic conesThere are also 85 volcanoes in Junggar Basin，which are primarily in the Ke-Bai fractured zone of the northwestern margin of Junggar Basin，3 depressions（Sannan Depression，Dishuiquan Depression and Wucaiwan Depression）and 6 uplifts（Xiayan Uplift，Sangequan Uplift，Dibei Uplift，Dinan Uplift，Dishuiquan Uplift and Beisantai Uplift）The volcanoes inside the basin are principally controlled by Hercynian Fault Systems，along NE and NWW trending faults and most developed in the interjunctions of the faultsThe long modification by late-stage weathering and leaching made the volcanoes difficult to identify from the seismic data under current levelThe regional diversity of the volcanoes' damage modes and alteration styles is rather large：in the basalt area of Chepaizi Uplift and the andesite area of Shixi Uplift，tectonic is the primary damage mode；in Beisantai Uplift，weathering and leaching are the main factors（this might be due to the fact that this area was in a continental environment for a long time in Carboniferous）；and in Wucaiwan Depression，Burial is the governing factorMost of the areas where the Paleozoic volcanoes are mainly distributed belonged to marine environment from Devonian to early Carboniferous and continental environment from late Carboniferous to PermianThe volcanic rocks both on the edge and in Junggar Basin show a variation trend of the eruption environment from undersea to continental and from continental margin to intracontinental

Key words：Junggar Basin；Volcanoes；Sedimentary Environment

引言

准噶尔盆地位于我国新疆境内，北以中蒙边界的阿尔泰山为界，南到博格达山、依连哈比尔尕山一 线，盆地呈三角形，东西长1120km，南北最宽处约800km，面积380000km2，为中国第二大盆地。盆 地海拔介于500m至1000m，大致上呈东高西低。

准噶尔盆地所属的古亚洲洋构造域在晚古生代处在古亚洲洋洋盆向北漂移，洋壳逐渐消减、陆壳尚 未完全形成的转换时期，地壳活动性强、火山活动频繁，火山岩地层的分布约占整个盆地面积的三分之 二。近年来，在准噶尔盆地西北缘断裂带、东准噶尔陆东—五彩湾克拉美丽等地区晚古生界火山岩地层 中的油气勘探中取得的大量突破表明，石炭纪—二叠纪火山岩已成为准噶尔盆地油气勘探的重要目标 层。火山机构是岩浆到达地表的通道，其规模、分布特征对于研究火山岩和火山岩储层具有重要的指导 作用：因此，厘清准噶尔盆地的火山机构分布及其发育环境具有十分重要的意义。

针对晚古生代火山活动时期准噶尔盆地的构造背景与沉积环境，前人已做了大量的研究，如：靳军 等［1］、吴晓智等［2］对整个准噶尔盆地甚至整个北疆地区石炭系的沉积环境进行了分析，赵霞等［3］、吴 小奇等［4］、王方正等［5］从地球化学角度对准噶尔盆地的五彩湾、陆梁等地区的构造背景进行了研究等。但是，现有的针对火山机构分布的研究多局限于准格尔盆地内的局部区域（如，文献 ［6～8］），全盆 范围的研究则多针对于火山岩的分布［2，9］，尚没有针对整个准噶尔盆地范围内火山机构特征、分布及 其发育环境的研究。本文从收集前人在准噶尔盆地范围内报道的火山机构入手，系统地总结了全盆 范围内火山机构的分布特征，并结合前人相关火山活动期间的沉积环境研究，对火山爆发环境进行 了分析。

1 地质背景

准噶尔盆地属哈萨克斯坦板块及其边缘活动带东延部分，位于中亚构造域（古生代）与特提斯构 造域（中新生代）之间，是塔里木板块、哈萨克斯坦板块、蒙古板块、阿尔泰造山带的交汇部位。盆 地西北缘为中生代逆冲构造带、南缘为新近纪逆冲构造带，东北缘古生代造山带是推断盆地腹地构造单 元性质的重要线索和依据。

从大地构造上看，准噶尔盆地处于中亚晚古生代两大巨型马蹄形岛弧火山岩带之间的增生楔杂岩之 间，为洋盆最晚闭合部位，相对于增生楔沉积，岛弧杂岩带具有刚性特征。准噶尔盆地是典型的叠合盆 地，主要经历了古生代末期岛弧增生、陆块拼合、中生代初热点型伸展，以及新生代南缘前陆盆地发育 三大构造演化阶段。

2 准噶尔盆地及其邻近地区火山机构分布

北疆地区共发现、识别出晚古生代火山机构136处，位于周缘23处，位于准噶尔及三塘湖盆内 113处（图1）。

21 准噶尔盆地周缘火山机构分布及其特征

在准噶尔盆地周缘共报道火山机构23处，主要集中于博罗科努山、博格达山以及克拉美丽山，此 外吐哈盆地南部还有一些火山机构呈Ⅴ形分布。准噶尔周缘发现的火山机构涵盖破火山口、火山穹窿、 层状火山、锥状火山等多种（残余）火山机构类型。

图1 北疆火山、石炭系-下二叠统火山岩分布图（火山岩分布据文献［10］；火山分布据文献［6～8，14～17］）

破火山口包括爆发破火山口和塌陷破火山口两类，分布数量较多，常具有以下特征：(1)破火山口 形态多为圆形或椭圆形中心下凹的盆地；(2)面积1 ～5km2；(3)破火山口内出露的火山岩及火山碎屑岩 呈环形分布；(4)内部岩层产状平缓，并向中心倾斜，外围产状变陡；(5)常有1个或数个火山通道，但 多被充填，火山颈具有环带状构造；(6)破火山口在平面上呈圆形、椭圆形或环形磁异常；(7)破火山口 内的火山碎屑岩常发育强烈的围岩蚀变，并且分带；(8)塌陷破火山口内分布有塌陷角砾岩。

准噶尔周缘火山穹窿以黑尖山特征最为突出：(1)岩层呈环状分布，向外倾斜；(2)顶部倾角平缓，一般为10°～20°，向边部逐渐变陡；(3)在穹窿顶部中央一般存在1个到几个火山通道，但多被充填，通道直径约1km；(4)在通道周围存在断续环状分布的火山角砾岩。此外，阿奇山地区的红山爆发岩钟 也是一种火山穹窿构造。

准噶尔周缘古火山机构大多经历严重的风化剥蚀，很多都只保留了火山通道与火山颈，因此火山通 道与火山颈是本区内最为常见的古火山机构，其特征如下：(1)多位于破火山口中心或火山穹窿顶部； (2)形态上多为圆形、椭圆形或近圆形；(3)直径一般200～500m，但直径几十米与近千米的也有发现； (4)通道周围环形、放射状裂隙分布；(5)通道四周常有蚀变带；(6)岩体柱状节理发育，某些可见斑状构 造和流动构造；(7)岩体与围岩接触带陡立。

22 准噶尔盆地内部火山机构分布及其特征

通过野外调查、文献调研和地震解译，在准噶尔盆地盆内发现共识别出火山机构85处，主要分布 在西北缘克百断裂带、三处凹陷（三南凹陷、滴水泉凹陷和五彩湾凹陷）及六处凸起（夏盐凸起、三 个泉凸起、滴北凸起、滴南凸起、滴水泉凸起和北三台凸起）。

由于后期改造，石炭系火山岩普遍遭受剥蚀，且发生强烈变形和剥蚀风化淋滤的改造，在目前深层 地震资料条件下，难以识别出完整的火山机构，不同火山机构之间明常有断层发育。不同区域的火山机 构破坏、改造方式不同：在车排字凸起玄武岩区、石西凸起安山岩区以构造破坏为主，在北三台凸起以 风化剥蚀、淋滤为主（与其在石炭纪长期处于陆上环境相关），在五彩湾以埋藏为主。

(1)准西北缘爆发相、火山通道相主要分布在主断裂一带，大体反映了火山机构的位置，火山岩性 以安山岩-凝灰岩、玄武岩为主，亦沿主断裂分布，远离主断裂方向火山岩逐渐被沉积岩代替［6］。(2)北三台凸起火山机构由地震相反映出的具有长期继承活动特点的火山通道相所揭示，石炭系井下钻 遇岩性主要为火山岩和碎屑岩，火山岩岩性主要为绿色安山岩、安山质火山角砾岩，灰色凝灰岩、沉凝 灰岩，蛋青色玄武岩、玄武质火山角砾岩，紫色英安岩，肉红色流纹岩、流纹质火山角砾岩，碎屑岩主 要为**凝灰质砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩不等厚互层［7］。(3)陆西地区实测得到7处火山机构［8］，火山岩在石炭系-下二叠统大面积出现，整体上以碱性岩为主，由西北部的基性逐渐向南东过渡为中酸 性，火山岩岩相呈北东—南西向的条带状分布，西北部以喷溢相的基性火山岩为主，向东南依次过渡为 爆发相火山岩、喷溢相中性火山岩，向北西方向再次出现了爆发相火山岩，该地区东南角是喷溢相的中 酸性火山岩［18］。(4)陆东—五彩湾地区由于后期改造，石炭系火山岩普遍遭受剥蚀，且发生强烈的变 形、变位，在目前深层地震资料条件下，难以识别出完整的火山机构，石炭系被沉积碎屑岩分隔为划 上、下2套火山岩层序，上部火山岩层序自下而上发育基性、中性和酸性火山岩，下部火山岩层序目前 还缺乏研究；其中滴南凸起上一系列纵、横向叠置的火山岩体，主要沿滴水泉北断裂和滴水泉断裂呈串 珠状分布，火山口常位于EW向与NE向基底断裂交汇处，由此推测火山机构多表现为沿断裂的裂隙式 喷发，常经历多次喷发，形成多期次火山岩序列［17］。

23 构造地貌对火山分布的影响

准噶尔盆内古生代火山分布主要受海西期断裂系控制，中生代断裂对火山机构的抬升有重要影响。火山机构大致沿着两个方向的断裂展布：西北缘为北东向，盆地中北部为北西西向，盆地东部为北东向 展布，断裂交汇部位，火山机构最为发育（图2）。

图2 准噶尔盆地内部火山机构-断裂分布图

构造、地貌对火山机构的分布具有重要影响，一般而言，断裂带控制火山机构的分布，如车排子凸 起红车断裂带、陆东隆起、夏盐凸起的东西两侧以及玛湖凹陷、马朗凹陷、五彩湾凹陷和滴南凸起；地 貌影响熔岩的流动，如准西北缘。

3 准噶尔盆地火山发育环境

以现有文献资料为基础，对盆内火山岩的年龄进行了调研，发现盆内火山岩以石炭纪为主，其中又 以早石炭世为主（图3），同时也发育一些泥盆纪及二叠纪火山岩。从测年数据上看准噶尔盆地及周边 部分地区的古生代—早中生代火山岩年龄分布比较广泛，但以325～350Ma最多，其中335～340Ma为 其峰值（图3，表1）。

图3 准噶尔盆地火山岩测年年龄分布图

表1 准噶尔火山岩年龄列表

续表

准噶尔盆地泥盆系—下石炭统以海相喷发火山岩为主（晚古生代火山机构分布集中区域在此时— 般为浅海到海陆交互环境，图4上），而上石炭统—二叠系以陆相喷发火山岩为主（晚古生代火山机构 分布集中区域在此时一般为海陆交互—陆上环境，图4下）。盆地和周边火山岩反映了自水下向水上、 陆缘向陆内转换的喷发环境变化趋势。

图4 北疆早石炭世（上）、晚石炭世（下）沉积环境—火山分布图

晚古生代，随着海西地槽封闭，本区海水逐渐向东南方向退去，至早二叠世，盆地东北缘以冲积 扇—河流环境为主，西北缘为残留海环境，南缘以局限海环绕为主；中二叠世中期受北方槽区海水入侵 影响，在盆地东部形成了广阔陆缘近海湖泊环境，至中二叠世晚期，北方海开始东退，湖泊范围缩小，局部隆起遭受剥蚀；晚二叠世初期以河流—洪积扇环境为主，晚期地壳沉降，整个盆地东部皆显示为— 个水进沉积序列，盆地腹部、西北缘等其它地区以洪积扇—河流沉积环境为主。

早石炭世西伯利亚与哈萨克板块碰撞后，东、西准噶尔开始发生较大规模海侵［19］。这一时期的火 山活动主要集中于准噶尔盆地北部阿尔曼太—克拉美丽缝合带后缘的滨浅海—次深海环境和乌伦古裂陷 区的海陆过渡环境。早石炭世晚期，海侵范围扩大（图4上）。该时期晚古生代火山机构分布集中的几 个区域，盆地西北缘处于达拉布特—克拉美丽残留洋边缘，北三台凸起、三南凹陷处于陆上，滴水泉凹 陷、夏盐凸起、三个泉凸起、滴北凸起和滴水泉凸起处于陆表海—滨浅海环境，五彩湾凹陷处于河湖环 境，而滴南凸起则处于陆表海与河湖环境的过渡位置。由此推测，早石炭世火山活动可能主要集中于陆 表海—滨浅海环境，其次为陆上—河湖环境。

晚石炭世早期，准噶尔盆地西北部、东部有限洋盆闭合，盆地西侧、南侧被潟湖—陆表海环绕，博 格达三叉裂谷、北天山洋地区为北疆仅有的深海及洋盆环境。西准噶尔达尔布特、东准噶尔克拉美丽山 前与中央隆起带表现为陆内伸展构造环境，山前中—酸性火山岩沿断裂带广泛发育，中央隆起带沿继承 性深大断裂发育中—基性火山岩，形成海陆过渡相与滨海火山岩沉积组合［2］。晚古生代火山机构分布 集中的区域在该时期除盆地西北缘处于海陆过渡环境外，大部分处于陆上环境。由此推测，晚石炭世准 噶尔地区的火山活动大部分处于陆上，而前期早石炭世形成的火山机构在此时大部分已开始遭受风化剥 蚀。晚石炭世晚期，准噶尔区整体抬升，除西准噶尔托里以南、南准噶尔依连哈比尔尕—博格达山、克 拉美丽山前南坡等地区外，海水大面积退去［2］。

二叠纪时期，准噶尔地区处于西伯利亚和塔里木两个火山岩省之间。早二叠纪，准噶尔盆地周缘海 槽已基本闭合，盆地内形成多个巨大的坳陷和多个隆起区；进入中晚二叠纪，沉积范围扩大；二叠纪末 期盆地处于较为平坦状态，二叠系顶部以较为稳定厚度在盆地中广泛展布［2］。

4 火山岩油气储层实例分析

滴西地区是准噶尔盆地火山岩油气储层发育的重要区域之一，对滴西地区14口取心井共计约482m 岩心进行研究，发现该区发育有玄武岩、玄武安山岩、正长斑岩、二长斑岩、粗面岩、流纹岩、熔结凝 灰岩、凝灰岩、沉凝灰岩、熔结火山角砾岩、火山角砾岩、火山沉积岩等岩性。对巴山组火山岩进行全 碱-二氧化硅图（TAS图版，图5）分析，发现该火山岩主要由基性和酸性岩构成双峰结构，中性岩不 太发育，该结构显示其具有典型的裂谷火山岩特征。

根据岩心观察和薄片分析的岩性定名，对研究区单井进行测井岩性解释，确定出井控区域岩相类 型，以岩性识别为基础，以井震结合为方法，建立了不同岩相地震相模式和测井相模式，然后，通过对 均方根振幅、波形分类等多种属性的综合分析，圈定出了特征不同的相带，最后综合考虑钻井单井相划 分以及地震剖面相划分的结果和时间切片上识别出的火山口位置，做出了滴西地区火山岩相平面分布图（图6）。

研究区熔岩流呈扇形分布，顶端衔接喷发中心、向下游分叉，向低洼区流动，与沉积渐变；早期流 纹岩靠近火山中心分布，流动不远、中期安山岩受北缘断裂叠加、晚期玄武岩聚集受西缘低洼部位控 制。空落亚相环绕火山残留的中心分布，火山喷发中心依次由东南向西北逐渐迁移。总体而言，研究区 岩相整体呈现西北部以中-基性溢流相为主，中部以爆发相和火山沉积相为主、东南部以中-酸性溢流 相为主的分布特点，不同井区主要岩相类型不同、特征明显。

图5 滴西地区石炭系火山岩TAS图解（据新疆油田资料）

图6 滴西地区石炭系火山岩优势岩性-岩相分布预测图

5 结论

（1）北疆地区共发现、识别出晚古生代火山机构136处。

（2）准噶尔盆地周缘共报道火山机构23处，主要集中于博罗科努山、博格达山以及克拉美丽山，涵盖破火山口、火山穹窿、层状火山、锥状火山等多种火山机构类型。

（3）在准噶尔盆地盆内发现共识别出火山机构85处，主要分布在西北缘克百断裂带、三处凹陷（三南凹陷、滴水泉凹陷和五彩湾凹陷）及六处凸起（夏盐凸起、三个泉凸起、滴北凸起、滴南凸起、 滴水泉凸起和北三台凸起）；这些火山机构分布主要受海西期断裂系控制，大致沿着两个方向的断裂展 布，西北缘为北东向，盆地中北部为北西西向，盆地东部为北东向展布，断裂交汇部位，火山机构最为 发育。

（4）准噶尔盆地晚古生代火山机构分布集中的位置在泥盆纪—早石炭世以海相环境为主，而晚石 炭世—二叠纪以陆相环境为主：盆地和周边火山岩反映了自水下向水上、陆缘向陆内转换的喷发环境变 化趋势。

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