成矿时代 金矿成矿时代
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5.1.1 诺尔特地区金－多金属成矿时代
为了确定区内金－多金属成矿时代，重点对阿克提什坎矿化区进行了同位素年代学研究。
阿克提什坎金－多金属矿床矿体赋存于下石炭统红山嘴组中，分为石英脉型和蚀变岩型两种，石英脉型穿插于红山嘴组地层中，而蚀变岩型矿体的蚀变原岩为红山嘴组中的砂岩及火山岩，因此，成矿在时间上应至少是在早石炭纪之后，即华力西中期以后。
采用石英的40Ar/39Ar法测年可精确测定矿床形成时代。其原理是：当石英晶格中的Si4＋被Al3＋置换后，K+,Na+等可作为电价补偿离子而进入石英晶格中，故可采用K-Ar或40Ar/39Ar法测定石英年龄。用石英作为测试对象，其有利条件为：石英化学成分单一、较纯净、杂质少；石英的光学性质有利于镜下观察研究及挑选样品；石英的化学性质稳定性好；石英在时间和空间分布上比较广泛，它普遍存在于本区各矿床及相关地质体中。
但是石英作为定年样品也存在一些不利因素：
①石英的K含量极低，从千分之几到万分之几，用常规K-Ar稀释法难以测定，但采用40Ar/39Ar快中子活化法，依赖石英中39K（n·p）39Ar核反应，把微量K的测定转化为39Ar的静态质谱法测定，因灵敏度高，可圆满解决。
②石英中一般都含有液相、气相或固相包裹体（含量与K相当，约10-4），存在过剩Ar及大量杂质气体的干扰，若按照常规样品分析，无校正过剩Ar的技术，就会给测定结果带来很大偏差，以至无法采用。
③石英样品中一般含有可观的Cl，经中子照射后，38Cl、36Cl将衰变成38Ar、36Ar，因此，38Cl和36Cl的加入必然对年龄结果造成较大影响，尤其是对于K含量较低的样品，若不考虑Cl的干扰，有时得到的年龄甚至大于地球年龄。同时在较长的分析时间内，36Cl几乎是稳定不变的，这种同量异位素的叠加，使36Ar质谱峰成倍增加，因而造成了大气Ar的过量扣除，使数据偏低或出现负值。尤其重要的是，对Cl诱发产物进行准确测定，就有可能得到矿物中原始大气（40Ar/39Ar）i初始比值，该比值是研究古代大气氩演化的重要参数，通过计算样品的Cl含量，进而根据40Ar-Cl相关性，可以校正过剩40Ar对定年的影响。
在40Ar/39Ar快中子活化法测试过程中，通过样品挑选、样品照射、实验流程以及数据处理等环节，上述问题均可以得到较好的解决，因此能够得到较好的年龄数据。
对诺尔特地区阿克提什坎金－多金属矿化区主成矿阶段石英－硫化物阶段中的石英样品进行的40Ar/39Ar年龄测定，在中国科学院地质研究所同位素实验室RGA-10气体源质谱仪上完成。为了消除样品中硫化物的影响，对样品进行了：稀盐酸→[80℃，24h]热水→[50C,12h]蒸馏水→[2h]烘干[100℃，4h]等流程的处理。石英样品给出的40Ar/39Ar年龄谱属于“马鞍型”年龄谱（表5-1，图5-1a），这种谱线特征表明，过剩40Ar主要有两个相：一为低温相，主要含在流体包裹体之中（因流体包裹体含K、Cl），通常在400～700C之间析出，所占比例一般较小；二是高温相，主要赋存于石英晶体之中，通常在1000C以后析出，这部分过剩40Ar所占比例较大。所以低温和高温部分气体给出的视年龄，一般不具地质年代学意义，而年龄谱中坪年龄或最小视年龄一般代表了石英的形成时代（桑海清等，1994；李正华等，1995;Zeitler,1983）。阿克提什坎金－多金属矿化区石英－硫化物成矿阶段中石英样品的坪年龄为（138.5±2.1）Ma，最小视年龄为（133.2±3.5）Ma，其中坪年龄部分包括780～1140℃5个中温阶段，39Ar析出量占总量的77.25%。
表5-1 阿克提什坎金矿床石英40Ar/39Ar快中子活化法定年数据
测试单位：中国科学院地质研究所。下标m示测试值，39Ark为39K活化产生的39Ar,40Ar＊为放射性Ar。
另外，在石英的40Ar/39Ar定年中，如果坪年龄是由3个加热阶段以上的数据点构成，参加坪年龄计算的数据点还可以进行等时线年龄的计算（Folland,1983；桑海清等，1994）。无论何种年代学方法，对等时年龄的要求都是一致的，即矿物样品必须具备同时、同源和化学封闭条件。由于40Ar/39Ar定年实验是在一个样品上完成的，所以更易于满足等时线要求。阿克提什坎矿化区石英样品40Ar/39Ar等时线年龄为（135.4±4.2）Ma（图5-1b），可见坪年龄（138.5Ma±2.1Ma）、最小视年龄（133.2Ma±3.5Ma）、等时年龄（135.4Ma±4.2Ma）这3个年龄值十分接近，反映了样品石英年龄真实可靠，坪年龄应该代表石英的形成时代。
通过等时线年龄得到的（40Ar/39Ar）i初始值a是判断样品中是否含过剩Ar的重要指标，若α＞295.5±5，表明40Ar过剩，若α＜295.5±5，则36Ar过剩。阿克提什坎矿化区石英样品的（40Ar/39Ar）i=301.5±7.5，与尼尔值（295.5±5）在误差范围内是一致的，表明样品中基本不含过剩Ar，进一步证明坪年龄准确可靠（表5-1，图5-1b）。
石英40Ar/39Ar定年表明，阿克提什坎金－多金属成矿年龄为138Ma，相当于侏罗纪与白垩纪的界线，属于燕山期的成矿作用。
同时，本次研究在诺尔特地区库马苏矿化区及托格尔托别矿化区等地进行了KAr年龄测试，得到库马苏矿化区金矿石中绿泥石的K-Ar年龄为（166±4）Ma，托格尔托别含金石英脉中绿泥石K-Ar年龄为（158±10）Ma，金矿石中绢云母K-Ar年龄为（144±3）Ma，此外，芮行健等（1994）还曾报道过阿克提什坎金矿床蚀变矿物冰长石178Ma的K-Ar年龄数据，皆指示燕山期矿化作用（表5-2）。对托格尔托别矿化区围岩中的石英－绿石脉中绿泥石进行了K-Ar年龄测试，年龄为（237±8）Ma，该数据反映燕山期矿化作用之前的一次热液活动。
图5-1 阿克提什坎矿床矿石中石英的39Ar-40Ar年龄谱（a）与39Ar-40Ar等时线（b）
纵观整个额尔齐斯构造－岩浆成矿域，由南至北，从乌伦古河到诺尔特河，金－多金属矿床成矿时期主要为华力西中—晚期成矿。乌伦古河中上游地区，金矿形成于华力西早、中期；华力西早期，在板块俯冲带形成以Au-Cu类和Au-W类为主的金矿成矿系列，华力西中期，形成以Au-As类，Au-W类为主且兼有Au-Cu类的金矿成矿系列。在布尔根、喀拉通克、萨吾尔一带，于萨尔布拉克金矿床中曾采用Pb-Pb法得到304Ma的成矿年龄，应属于华力西中期成矿。克兰河中下游地区，在多拉纳萨依金矿床，李华芹（1994）测得含金石英脉年龄为（269±16）Ma，属于华力西晚期成矿；在塞都金矿床，李华芹（1995）测得272～305Ma的含金石英脉成矿年龄，芮行健等（1994）采用K-Ar法测得294～316Ma的含金蚀变岩的年龄，均属于华力西中期成矿作用。本文在诺尔特地区阿克提什坎矿化区、库马苏矿化区及托格尔托别矿化区，得到的成矿年龄均属于燕山期成矿（表5-2）。
可见，在阿尔泰地区，金－多金属成矿可能具有多期性，除主要发生在华力西中—晚期外，在部分地区如诺尔特地区，可以确定存在燕山期的金成矿地区，可以确定存在燕山期的金成矿相对的构造活化阶段是相一致的。
5.1.2 区域成矿时代
新疆北部各种贵重、有色金属的成矿时代主要集中于华力西中、晚期，同位素资料显示，燕山期的成矿作用也可能存在。
表5-2 阿尔泰地区金矿床成矿时代
测试单位：中国科学院地质研究所。
新疆北部地区金矿主要赋存在泥盆纪和石炭纪的火山岩和火山碎屑岩中，而华力西中、晚期的构造岩浆活动对金矿形成起了明显的控制作用，主要成矿时代为360Ma,300～280Ma和250～240Ma（胡霭琴等，1994）。由于金矿形成中某些情况下大气降水低温流体起了重要作用，因此，在成矿时代上出现一个明显的晚于含矿母岩时代的时间差。如金窝子含矿母岩泥盆纪金窝子组Rb-Sr等时线年龄为362Ma,ISr=0.71217，代表金窝子组的上限年龄；矿区内与金矿成矿作用有关的黑云母花岗闪长岩的年龄大约在360Ma左右，但是含金石英脉的Rb-Sr等时线年龄仅242Ma,ISr=0.7135，代表来自地壳物质，而且δD=－120‰，δ18O=－16‰，均表明大气降水在金成矿中起了主导作用，并且导致了较后时期的成矿作用。西准噶尔哈图地区齐求Ⅰ号金矿26条含金石英脉产于太勒古拉组玄武岩和凝灰岩中，应用40Ar/39Ar法测定了两个玄武岩的年龄为（296.6±0.95）Ma和（311.91±0.45）Ma；利用Rb-Sr等时线方法测定了含金石英脉中石英的年龄为（280.85±18.82）Ma，石英Rb-Sr等时线给出的年龄代表金矿成矿作用最晚阶段的年龄。
新疆铜镍硫化物矿床受华力西中晚期构造岩浆活动的控制，获得的同位素年龄范围是310～290Ma（喀拉通克矿区，卢武长，1989）。
新疆北部地区铅锌成矿分3个时期：第一个时期为与岩浆作用有关的铜花山铅锌矿和与奥陶纪的石英斑岩有关的硫磺山铅锌矿，单阶段铅模式年龄为500～440Ma；第二个时期是阿尔泰地区层控型铅锌矿，产于泥盆系火山碎屑岩、碳酸盐岩和石英云母片岩，以及英安岩、安山岩中，由阿舍勒、铁木尔特、可可塔勒铜铅锌成矿带60多个Pb同位素分析，单阶段铅模式年龄的平均值为（397±12）Ma；第三阶段是产于下石炭统碎屑岩和碳酸盐岩中的铅锌矿，如天山的马鞍桥铅锌矿，单阶段Pb模式年龄为249.7Ma,249.1Ma和237.7Ma，代表华力西晚期热液活动的成矿时间（胡霭琴等，1994）。
新疆夕卡岩型、火山岩型Cu矿主要成矿时代为华力西中晚期330～250Ma，如测定了索尔库都克夕卡岩型Cu-Mo矿黑色安山岩和辉石闪长岩的40Ar/39Ar全熔年龄为274Ma和253Ma，粗面岩的40Ar/39Ar坪年龄为332.7Ma（胡霭琴等，1994）。
新疆北部地区钨矿的形成时代为280～230Ma，锡矿的成矿年龄可能在260～230Ma，即华力西晚期成矿。天山东段小白石头泉夕卡岩型白钨矿，与成矿关系密切的是二长花岗岩，其中黑云母40Ar/39Ar全熔年龄为（227.08±0.38）Ma（陈岳龙，1990），代表小白石头泉夕卡岩型白钨矿年龄。琼洛克云英岩型黑钨矿的形成时代大体上与含矿的钾长花岗岩的年龄一致，由黑云母的40Ar/39Ar全熔年龄（282.6±0.3）Ma给出了钾长花岗岩侵位的上限年龄及黑钨矿成矿时间的下限。博乐地区祖鲁洪钨矿的成矿作用与华力西中期黑云母二长花岗岩有关，该花岗岩的Rb-Sr等时线年龄为284Ma，矿石中白云母的K-Ar年龄为260Ma（王奎仁、周有勤，1988），代表成矿年龄。东准噶尔地区与锡矿成矿作用有关的各种类型花岗岩、脉岩以及单矿物的U-Pb,Rb-Sr和K-Ar年龄的测定结果，可以总结出锡矿的成矿花岗岩侵位年龄在300～270Ma，而锡矿的成矿年龄在260～230Ma（卢秋霞等，1989）。
至于新疆燕山期的成矿作用，也有一些证据表明是存在的。早在50年代，在喀拉昆仑便报道了燕山期的成矿作用（西尼村，1958）；在中蒙边境蒙古人民共和国境内有中生代黑钨矿石英脉型矿床的报道（Ковапъ，1983）；在西天山南部和静、阿克苏的汞锑矿化，部分前苏联学者认为是中新生代的产物（Фепортнк，1983）；包括诺尔特地区在内的北阿尔泰地区除主要的加里东－华力西期花岗岩外，燕山期岩浆活动等热事件的同位素年龄数据计有百余个（张湘炳等，1996；胡霭琴等，1994；本文），如富蕴县阿拉尔斑状黑云母花岗岩40Ar/39Ar坪年龄为（131.39±4.5）Ma，那森恰花岗岩K-Ar年龄为127～183Ma，达尔哈特地区花岗岩K-Ar年龄在158～170Ma之间，将军山花岗岩为158Ma，本次研究测得诺尔特地区有3个花岗岩体单矿物K-Ar年龄分别为103Ma、117Ma和133Ma。此外，阿尔泰地区尚克兰云英岩型黑钨矿产于尚克兰碱长花岗岩中，碱长花岗岩Rb-Sr等时线年龄为（176.1±12.9）Ma,ISr=0.70483，表明尚克兰黑钨矿可能在燕山期成矿；塔里木北缘和西南缘的产于古生代碳酸岩中的铅锌矿床也可能是中生代形成的；另外，相当多的资料证实中天山和南天山在中生代是构造－岩浆活化区，并形成了一定的矿石建造组合；此外，大型中生代的鄂霍茨克－蒙古成矿带（包括鄂霍茨克、外贝加尔、蒙古等地）的尾部有可能伸入阿尔泰境内。
因此，对于在新疆北部及至阿尔泰地区存在的燕山期成矿作用是应予以肯定的。在我国，中－新生代是金、多金属尤其是金矿床很重要的成矿期。中－新生代，沿西太平洋岛弧带形成了与火山－次火山岩有关的同熔岩浆热液型金矿（巴布亚新几内亚波格拉和利海尔金矿、台湾金瓜石金矿），沿我国东部大陆边缘活动带则形成了与花岗岩类侵入体有关的重熔（同熔）岩浆热液金矿床，前者的成矿时代主要为第三纪（如金瓜石），后者主要为燕山期（如胶东地区）。涂光炽（1986）认为，不能将中生代燕山运动引起的活化局限于中国东部，这种影响，在中国西部，包括新疆在内，都应该是存在的。新疆北阿尔泰地区进入燕山期后，由于南北挤压，地幔上隆，导致局部活化，部分地区产生构造运动、变质作用和岩浆活动以及与之有关的金（多金属）成矿作用。因此，新疆北阿尔泰地区可能存在燕山期金的成矿作用，且燕山期可能是诺尔特地区金成矿的主要时期。
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