穆龙套金矿
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发布时间：2022-04-30 15:26
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时间：2022-06-26 07:11
泥盆纪—早石炭世Valerianovsky钙碱性火山岩带（图5.1）代表洋壳向Karakum板块和哈萨克斯坦-北天山*之下消减的岛弧。晚石炭世—早二叠世形成了大量推覆体，它们与蛇绿混杂岩伴生。早二叠世花岗岩侵入这些推覆体中。产于西天山西段的穆龙套金矿是目前世界上最大的单个金矿（金储量超过5000吨）。穆龙套地区（图5.2）出露元古宙—早古生代海相硅质碎屑岩、镁铁质火山岩、碳质页岩和白云岩，多以构造窗的形式出现。泥盆纪—石炭纪含沥青白云岩-灰岩-富硬石膏的岩石出露在穆龙套以北的山区（Cook等，1997；Lapointe等，1997）。上石炭统—下三叠统的主要地层包括氧化红层、浅海和陆源碎屑沉积岩和硬石膏以及中酸性火山-沉积岩。厚约2km的中生代陆源碎屑沉积岩不整合覆盖在古生代地层上。穆龙套金矿的赋矿地层是Besopan组（厚约5km）。从老到新由bs1、bs2、bs3和bs4四个段组成（表5.1）。最下部岩层bs1又称灰色Besopan段，由绢云母绿泥石片岩构成，底部夹火山岩透镜体。bs2又称黑色Besopan段，主要由变质粗砂岩和砾岩组成，不含火山物质和燧石。bs4主要由石英砂岩组成，含绿泥石呈绿色调，称为绿色Besopan段，含变质粉砂岩、粘土岩和变质砂岩透镜体。穆龙套金矿的主要含矿地层是bs3（晚奥陶世—早志留世），主要由赤铁矿千枚岩、碳质粉砂岩、砂岩、凝灰岩、绢云母片岩组成，风化露头呈杂色，因此被称为“斑杂Besopan”。Mukhin等（1988）认为bs3是Tamdytau构造窗里的一个推覆体，由一个被糜棱岩分割为上、下盘的构造透镜体组成（即文献中常常提到的“穆龙套透镜体”）。
表5.1 穆龙套金矿区的主要地层单元
穆龙套地区发育的两条重要剪切带（NW向Sangruntau-Tamdytau和EW向穆龙套-Daugyztau剪切带）均形成于早二叠世。乌兹别克斯坦的另外两个大型金矿 Amantaitau和Daugyztau也产在穆龙套-Daugyztau剪切带中。华力西期形成了一些推覆构造，Sangruntau-Tamdytau和穆龙套-Daugyztau剪切带先后发生左旋运动。这些剪切带的相互作用改变了推覆体的EW走向，形成了Tamdytau东南端的Z型褶皱（其核部对应穆龙套露天矿井）。褶皱形成后，沿断层系统的滑移不断发展，渗透带最终发育成穆龙套透镜体，成矿热液进入断裂系统，形成高品位含金石英脉（图5.3）。
在穆龙套东南方向约7km出露的Sardarinski斑状花岗闪长岩杂岩的Rb-Sr等时线年龄为286Ma（Kostitsyn，1996）。钻孔资料显示，穆龙套金矿深部4005m处出现白岗岩（Shay-akubov等，1999）。白岗岩发生了强烈蚀变，其石英含量超过40%。该岩体的Rb-Sr等时线年龄为287Ma（Kostitsyn，1996）。与上述侵入体有关的接触变质作用产生了黑云母、红柱石、堇青石的变斑晶和变质层理，在深部也观察到了角岩（Kotov等，1992；Drew等，1996）。穆龙套金矿北部出露的煌斑岩、闪长岩和碱性花岗岩脉均发生了热液蚀变。闪长岩岩墙的Rb-Sr等时线年龄为286Ma，正长岩和煌斑岩的年龄为273Ma（Kostitsyn，1996）。在误差范围内，这些侵入岩的年龄一致，它们可能是同一期岩浆活动的不同表现。
因此，穆龙套金矿处在一个未出露侵入体的接触带上，高温热液蚀变岩墙沿着矿田中的断裂带分布。矿体受剪切带控制（金矿产于剪切带交汇处），产在Besopan岩套区域侧向剪切带中或附近。金主要赋存在各种石英脉中，与毒砂、白钨矿等伴生。大型含金石英脉产在近直立断裂系统中（宽0.5～20m，长100～700m）。网脉型矿体由含金石英细脉、石英-硫化物细脉、石英-方解石细脉、石英-微斜长石细脉和石英-电气石脉构成。
图5.2 穆龙套金矿地质图
Drew等（1996）把矿脉分成3 类：①由许多数毫米到数厘米宽的脉组成的似层状带，常常发生石香肠化或褶皱；②在米级尺度上不连续的石英脉；③走向延伸数米，并沿倾向连续的几厘米到几米宽的脉，是穆龙套金矿的主要含金矿脉。Wilde等（2001）结合流体包裹体特征，把石英分成四大类，分别为Q1 早期水平石英脉、Q2 网状脉、Q3 中部矿脉（母脉）和Q4晚期富银矿脉（表5.2）。
穆龙套金矿中的热液蚀变主要沿剪切带发育，早期高温蚀变形成角闪石-辉石和黑云母-石英-钠长石-金云母组合，这些蚀变矿物构成透镜状矿体（即bs3 中的穆龙套透镜体）。中温热液蚀变形成钠长石-碳酸盐-磷灰石-绿泥石-绢云母-钾长石-金云母，叠加在早期蚀变组合之上，与矿化密切相关。穆龙套金矿核部（NE向延伸2km，宽1km）被绿泥石、绢云母和钠长石强烈交代。穆龙套金矿的热液蚀变矿物组合列于表5.3。主要矿石矿物包括自然金、黄铁矿、毒砂、白铁矿、磁黄铁矿、白钨矿、铋的碲化物、硒化物、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉钼矿、黑钨矿、磁铁矿和钛铁矿。在高品位的中部矿脉识别出两个主要矿物组合：早期的石英-白钨矿-褐帘石-独居石-金红石-毒砂-铋化物-碲化物-自然金组合经历了角砾化过程，常呈棱角状碎片，被未变形的矿物集合体胶结。晚期形成的石英-自然金-镁绿泥石-绢云母-方解石-白云石-黄铁矿-磷灰石组合。最后形成了辉锑银矿-黝铜矿-砷黝铜矿-浓红银矿-硫锑铜银矿-自然银组合（对应Q4阶段）。结合阴极发光和透射电镜研究，识别出两类石英（Graupner等，2000）：①产在变质岩中的石英细脉和发生了多期形变的石英网脉；②陡倾的热液矿脉和细脉。这两类石英的阴极发光颜色、内部结构和次生蚀变程度都不同，含金石英具有原生生长环带。中部矿脉中发现了环带状石英晶体的碎片，说明这些石英发生过角砾化。
图5.3 穆龙套金矿地质构造图及显示矿体和主要断裂以及矿区EW 向和SN 向地质剖面图
（据Kurbanov等，1991）
表5.2 穆龙套金矿的4 类石英脉特征
（据Wilde等，2001）
表5.3 与穆龙套金矿热液系统相关的热液蚀变系列和脉体
注：蚀变和（或）矿脉的分布：R=区域的，L=局部的。
根据高温热液蚀变矿物的Rb-Sr和白钨矿的Sm-Nd同位素分析，确定穆龙套金矿化时代为275Ma（Kempe等，2001）。含金矿脉中白云母的40Ar/39Ar年龄为 226～254Ma（Wilde等，2001）。Morelli等（2007）分析了露天矿井的3个粗粒毒砂样品：一个来自近垂直网状石英细脉中，两个来自南断层带陡峭倾斜的石英-毒砂细脉。毒砂中存在自然金的包裹体。毒砂Re-Os年龄为290Ma，这个年龄与区域构造后期岩浆活动时间重合（图5.4）。毒砂的这个年龄被这些作者解释成穆龙套金矿的主要成矿时代。西天山广泛发育的产在剪切带中的其他金矿的成矿年龄均比270Ma年轻，例如库姆托尔金矿形成于260Ma（Mao等，2004），我国新疆境内的该类金矿主要形成于印支期（Liu等，2007；Zhu等，2007；陈文等，2007）。导致这种差异的主要原因是测试对象的不同所致，还是存在多期金矿成矿过程？或者说西天山的金矿成矿作用，类似西天山晚古生代的岛弧火山岩（朱永峰等，2005），有自西向东逐渐年轻化的趋势？需要进一步研究。
穆龙套金矿矿区的煌斑岩围绕矿床从北向南弯曲，与断层走向一致，为成矿流体的迁移提供了通道。矿石及其围岩蚀变组合的地球化学特征指示了地幔流体的加入。穆龙套金矿高品位矿石中Pt和Pd的含量分别达100×10-9和132×10-9（Wilde等，2001）。对穆龙套矿床中与金矿化有直接联系的高温热液矿物（毒砂、石英和白钨矿等）进行的惰性气体、碳同位素和卤素的研究表明，流体中绝大多数 He 来自地壳，惰性气体主要来自大气（Graupner等，2006）。
图5.4 穆龙套金矿化年龄与矿区岩浆岩年龄比较
空心符号表示推测的矿化年龄，实心符号表示长英质侵入体的结晶年龄
对毒砂的Os初始比值和流体包裹体中的He同位素值的分析（Morelli等，2007）表明，非放射成因Os和3He/4He值都比地壳储库的Os、He数值高，说明幔源成分通过岩浆活动进入成矿流体。这些作者比较了穆龙套金矿中毒砂的Osi值和可能对高温热液系统补给Os的其他储矿层，结果显示，地壳岩石的区域变质不是穆龙套金矿成矿流体的唯一Os源区。穆龙套附近及其下伏花岗质岩石的侵位与金矿化的时间基本一致，说明成矿流体中的原生Os和He可能来自岩浆。
毒砂的Re-Os年龄与穆龙套金矿附近花岗质岩浆活动时间重合（290Ma），说明岩浆活动对穆龙套金矿的形成具有重要意义。超过5000吨的金在一个不大的地区短时期汇集形成巨型金矿，显然需要特殊的机制和长期的流体演化过程，这包括不同成因和不同来源的Os、He、Au等在复杂的壳-幔相互作用过程中演化成为成矿流体，并且通过巨型韧性剪切带会聚到穆龙套地区形成矿床。韧性剪切带最终控制着穆龙套金矿的就位，这种情况在中亚成矿域普遍存在，天山地区几乎所有金矿均受剪切带控制，且成矿流体的主要组成为*地壳物质（Zhu等，2007）。
