摘要
新疆东准噶尔北缘作为中亚造山带(CAOB)的重要组成部分，位于东准噶尔地体东北部的杜拉特岛弧带上，其以额尔齐斯大断裂为界，北邻阿尔泰造山带南缘。区域金属矿产资源丰富、矿种齐全，包括铁、铜、金、钼和镍等多种金属矿产，老山口和乔夏哈拉为其中两个主要的铁铜金矿床，均产于中泥盆世北塔山组火山-沉积岩地层中。本文通过老山口和乔夏哈拉矿床内北塔山组火山岩和晚古生代侵入岩地质年代学和地球化学特征的研究，探讨东准噶尔北缘区域岩浆演化特征及与成矿的关系;通过分析矿床地质特征、蚀变分带、矿化组合、流体性质与演化，并与不同矿床成因类型进行对比，探讨老山口和乔夏哈拉铁铜金矿床的成矿模式及东准噶尔北缘的区域成矿规律。 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得老山口矿床二长闪长岩、黑云母闪长岩、石英正长岩、细粒闪长岩、粗粒闪长玢岩、碱性花岗岩的年龄分别为:379.2±4.4Ma、379.4±2.1Ma和378.7±1.8Ma、376.3±2.3Ma和376.2±1.9Ma、370.5±2.8Ma、309.9±4.8Ma、330.5±3.5Ma。乔夏哈拉矿床闪长玢岩和细晶岩的年龄分别为380.0±4.0Ma和331.1±3.1Ma。结合前人年代学数据，得出东准噶尔北缘存在两期主要的岩浆活动，即:390～370Ma和360～327Ma。通过对该区域岩浆岩地球化学特征及地层层序的进一步分析，得出东准噶尔北缘在中-晚泥盆世（D2-D3）处于俯冲相关的岛弧环境中（西太平洋型），整体处于盆地闭合的弧盆转化体系下;早石炭世(C1)处于由后碰撞向板内转化的过渡期，并逐渐过渡到板内后造山伸展环境。 在岩石成因上，北塔山组火山岩较高的Mg#值(44～83)、正高的εNd(t)值(+5.6～+7.0)、幔源Pb同位素值、明显富K和亏损高场强元素Zr、Hf的特征，表明其源区为俯冲板片流体交代亏损地幔楔，地壳同化混染较弱。～380Ma的老山口二长闪长岩、闪长玢岩、黑云母闪长岩和乔夏哈拉闪长玢岩以及～370Ma的老山口细粒闪长岩，均具有Ⅰ型花岗岩特征，且与北塔山组火山岩具有相似的微量和稀土元素配分曲线，表明均来自于相似的地幔源区。老山口的石英正长岩与上述岩石在化学组分上存在明显的不同，明显富集Zr、Hf,具有岛弧埃达克岩的特征。较高的εNd(t)值(+5.6～+6.3)、εHf(t）值(+8.0～+12.7)以及幔源的Pb同位素值表明其同样具有亏损地幔源区的特征。结合高Th含量、高Th/Yb(2.11～3.16)比值、低Ce/Th(4.81～8.32)比值和SiO2与(87Sr/86Sr)i、(143Nd/144Nd)i之间明显的正相关性，表明老山口石英正长岩应为俯冲板片流体及俯冲沉积物熔体共同交代上部地幔楔，在上升过程中发生明显的地壳混染。对于晚期的老山口粗粒闪长玢岩，相对较高的Mg#值(50)、较低的εHf(t）值以及古老继承或捕获锆石的出现均表明存在亏损地幔和地壳物质的贡献。与亏损Zr、Hf的岛弧岩浆岩相似的微量元素和稀土元素配分曲线，表明其可能源自玄武质岩浆底侵使先存钙碱性岛弧中-基性岩浆岩部分熔融而成。老山口和乔夏哈拉碱性花岗岩，在稀土和微量元素配分曲线上明显不同于上述钙碱性岩浆岩。相对较低的Mg#值(35～38)，富集的Zr、Hf，较高的εHf(t)、εNd(t)，极低的Isr值以及老锆石的存在，表明碱性花岗岩应为幔源岩浆底侵下地壳，促使下地壳先存玄武岩或俯冲洋壳部分熔融，发生壳幔岩浆混合形成A型花岗岩岩浆。 根据矿物穿插关系以及详细的野外观察，老山口矿床可以分为四个成矿阶段:钙硅酸盐阶段、磁铁矿阶段、硫化物阶段和后期脉阶段，其中硫化物阶段包含黄铁矿亚阶段和黄铜矿亚阶段。各阶段详细的流体演化特征和矿化组合如下:钙-硅酸盐阶段，蚀变矿物主要有钙铁榴石和透辉石。流体包裹体和δ18Owater值(9.2～9.7‰)显示高温(～590℃)、中-高盐度、富Ca或Mg/Fe的岩浆流体特征。磁铁矿阶段，以阳起石-绿帘石-磁铁矿矿化组合为主。流体显示高温特征，可能为海水加入到原始岩浆热液中，并与北塔山组围岩反应，致使出现较高的δ18Owater(9.6～10.7‰)、δDwater值(-25.5～-23.8‰)和沉积岩海相孔隙水特征的卤族元素范围。黄铁矿亚阶段，以黄铁矿-绿帘石脉为主。流体具有高温、低盐度、富Na特征。δDwater(-110～-94‰)、δ18Owater(7.9～8.9‰)以及偏向负值的δ34Sfluid值(-3.7～-0.5‰)则显示有机组分的加入。黄铜矿亚阶段，以黄铜矿-阳起石-绿泥石矿化组合为主。成矿热液主要为中温、中盐度、富Ca和中温、低盐度、富Na流体，且具有明显的混合流体特征。结合δ18Owater、δDwater、δ13Cwater、负的δ34Sfluid值和卤族元素特征，表明流体可能为残留海水或大气降水与富有机质围岩反应，形成富有机质海水后经蒸发形成盆地卤水，并与大气降水混合。后期脉阶段主要表现为后期切穿矿体及岩石的钾长石、石英、方解石和铁绿泥石脉。流体特征表明为大气降水，并普遍叠加早期阶段矿物组合，无明显的矿化。 相较而言，乔夏哈拉矿床可划分为六个阶段:早矽卡岩阶段、晚矽卡岩阶段、磁铁矿阶段、磁铁矿-黄铁矿阶段、黄铜矿阶段和后期脉阶段，包含三个重要的矿化组合:绿帘石-钾长石-磷灰石-石英-方解石-磁铁矿组合、石榴子石-石英-方解石-黄铁矿-磁铁矿组合和绿泥石-黄铜矿组合。结合地质特征、稳定同位素、卤族元素和流体包裹体数据得出:早矽卡岩阶段，流体显示高温、中-高盐度和富Mg/Fe或Ca的岩浆流体的特征，δ18Owater值为8.0～9.2‰。晚矽卡岩阶段和磁铁矿阶段，显示高温(～520℃)、低-中盐度和富Mg/Fe的海水特征。较高的δ18Owater值(9.7～11.2‰)、δDwater值(-28.7～-24.6‰)和沉积岩海相孔隙水范围的卤族元素，指示流体为海水与北塔山组地层反应形成。磁铁矿-硫化物阶段，流体显示中-高温(270～430℃)、低-中盐度、富Mg/Fe的特征。有机水特征的δ18Owater值(8.9～11.1‰)、δDwater值(-141～-92‰)、混合源的δ13Cwater值和流体包裹体中广泛存在的有机气体组分，显示有机组分的加入以及盆地卤水或地层水的特征。I/Cl和Br/Cl值显示其主体处于沉积地层水范围值的下方，极有可能是受到北塔山组岛弧/弧后盆地玄武岩或蒸发岩的影响。黄铜矿阶段流体则具有明显的混和流体特征:为低-中温(185～270℃)、低-中盐度、富Ca和低-中温、低-中盐度、富Na流体的混合。明显偏向地层水的δ18OwaterδDwater值，更加偏负值的δ34Sfluid、以及高的I/Cl值，表明与地层反应更加充分的流体加入，其有机质含量更加丰富。随后，随着大量大气降水的加入，成矿过程结束。 将老山口和乔夏哈拉矿床的矿化特征与矽卡岩型铁铜矿床和中安第斯IOCG型矿床进行综合类比，发现其与矽卡岩型铁铜矿床虽然存在一定相似特征，但与典型矽卡岩型矿床差异明显。在矿化分带、蚀变组合和流体特征方面则与中安第斯IOCG型矿床存在明显的相似性。结合区域弧盆转换（特别是盆地闭合）体系下的构造背景，可以得出此类铁铜金矿床产出多与盆地闭合过程岩浆热液活动相关，且普遍兼具其他不同矿床成因类型的特征，矿化存在广泛的后期叠加现象。
NETL