西天山地区是我国西部重要的铁、铜矿等矿产资源基地，近几年已发现大中型铁、铜矿床数处.近年来中国国土资源航空物探遥感中心应用新一代航空物探测量仪器、定位技术及数据处理解释方法(于长春等，2007；熊盛青，2009；张洪瑞等，2013)在该区域开展了大范围的15万高精度航磁测量，获得了丰富的地球物理信息，在找矿中实现了快速突破(张玄杰等，2012).航磁资料是解决重要构造地质问题、进行找矿预测的重要基础资料，在地质找矿工作中发挥着重要作用.西天山航磁综合研究结果表明，断裂构造带对于该区的矿产资源分布起着重要的控制作用(张玄杰等，2011)，尼勒克断裂即是其中一条重要的控矿构造带.地质资料表明尼勒克断裂走向北西西向，西端延出境外，东端与那拉提断裂复合，总长450 km左右，总体南倾，为压扭性逆冲断裂.该断裂形成于早古生代，晚古生代是其强烈活动时期，石炭纪岩浆岩沿断裂上侵，断裂带南侧发育断陷盆地(董连慧等，2011).笔者根据最新航磁资料对该断裂的位置进行了重新厘定分析，并探讨了其与查岗诺尔、智博冰川、松湖、备战、敦德、尼新塔格、雾岭等铁矿形成的地质意义.

研究区位于中国天山山脉西段，大地构造位置处于塔里木板块和哈萨克斯坦—准噶尔板块结合部位.经过不同时期的构造演化，形成了多种成矿构造环境和成矿构造条件.区内出露地层主要有元古宇、古生界、中生界及新生界，其中以奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系分布较广，面积相对较大.区内火山岩主要分布于石炭系和二叠系中，在阿吾拉勒—伊什基里克、哈尔克山—那拉提等地区出露最为广泛.区内侵入岩较发育，岩石类型齐全，活动周期长，其中以泥盆纪、石炭纪和二叠纪侵入岩最为发育，主要集中分布于博罗科努山、阿吾拉勒及那拉提一带(图 1).

图 1

Fig. 1

图 1 西天山区域地质简图(据李凤鸣等，2011；张作衡等，2012) 1—中-新生界；2—二叠系；3—石炭系；4—泥盆系；5—志留系；6—奥陶系；7—寒武系；8—前寒武系；9—二叠纪花岗岩；10—石炭纪花岗岩；11—泥盆纪花岗岩；12—志留纪花岗岩；13—镁铁-超镁铁质岩；14—主要断裂； 15—地质界线；16—铁矿 铁矿：1.式可布台铁矿；2. 松湖铁矿；3. 尼新塔格铁矿；4. 查岗诺尔铁矿；5. 智博铁矿；6.敦德铁矿；7.备战铁矿. Fig. 1 Geological sketch map of west Tianshan area

近年来中国国土资源航空物探遥感中心在西天山地区野外实测500余处物性点，累计获得有效磁化率数据15000余个.磁化率数据统计分析结果表明，石炭系大哈拉军山组、伊什基里克组和二叠系乌郎组主要由火山岩组成，是区内最主要的磁性地层.中—基性火山岩磁化率多在500~2500×10^-5 SI之间，最大可达10000×10^-5 SI以上，由于研究区火山岩分布广，厚度大(如大哈拉军山组最大厚度可达7500 m)，它们在磁场图上形成了大面积分布、跳跃变化的强磁异常.区内岩体以海西期为主，岩性复杂，从超基性—基性—中性—酸性均有分布.区内酸性岩类磁性相对较弱，中性和基性岩类磁性较强.花岗类磁性变化较大，其中无—弱磁性花岗岩分布最为广泛，磁化率平均值仅为33×10^-5 SI；二叠纪钾长花岗岩、花岗闪长岩分布也较广，但磁性相对较强，平均值在1451×10^-5 SI～1789×10^-5 SI.这些磁性岩体在航磁图上可以引起各类升高正磁异常，幅值可由几十到几百纳特，异常形态圆形、椭圆形、带状、条带状及不规则状均有分布.此外，实测分布于西天山的磁铁矿不仅本身具有强磁性，一般达70000~150000×10^-5 SI，同时一些含矿围岩由于受矿化作用，磁性均明显增强.这些岩、矿石磁性的差异为解决西天山地区的基础地质问题和进行找矿预测提供了物性基础.

天山地区的航磁调查工作始于1984年的1100万的航磁概查；1995年在伊犁地区开展了15万高精度航磁调查.2007年—2012年，航遥中心选用机动性能好、爬升快、航程大的呼唤型飞机为作业平台，搭载具有国际先进水平的HC—2000型航空磁力仪、DSC—1航空磁力自动数字补偿仪等仪器设备，应用GPS差分定位技术(定位精度可达米级)在西天山地区先后完成了新源—和静地区、赛里木湖—阿吾拉勒地区、特克斯—霍拉山地区的15万高精度航磁调查工作，测量总精度均在±2.75 nT以内，实现了西天山地区高精度航磁资料的全覆盖.新一代高精度航磁资料极大地丰富了西天山地区的地球物理场信息，为深入研究该区地质构造、矿产资源分布等提供了重要依据.

在区域磁场图上，西天山地区整体表现为以负背景场为主，中部夹有东西向展布的楔形正磁异常区，区域内分布有数条近东西向延伸的线性磁异常带，而天山南北两侧的准噶尔和塔里木地区则以正背景场为主.西天山航磁异常区从北向南大致分为赛里木—博罗科努北西向负磁场区、伊犁—阿吾拉勒楔形正磁异常区、南天山正负变化磁场区和塔里木北缘平缓负磁场区.赛里木—博罗科努北西向负磁磁场区以负背景场为主，局部磁异常规模小、幅值低，呈北西向线状分布，推断主要由海西期侵入岩引起.伊犁—阿吾拉勒楔形正磁异常区以正背景场为特征，在特克斯—库尔敦分布有一东西向负磁异常带.正磁异常区内分布有数量众多的强磁异常，推断局部异常主要由古生代火山岩和侵入岩引起.南天山正负变化磁场区表现为平缓的负背景场，局部异常在西部呈北东向线性分布，东部呈北西向线性分布，整体变现为弧形特征.

断裂在磁场图上反映的形式多种多样，其主要有如下几种表现形式：

(1)不同区域磁场特征的分界线，它一般为深大断裂和大断裂的反映，断裂两侧不同磁场特征多反映基岩性质的差异，可能预示断裂两侧构造演化的不同.

(2)磁异常的梯度带，它往往是不同性质、不同深度磁性体的边界，以垂直运动为主的断裂或水平位移不大的断裂多表现此种异常特征.

(3)磁异常的错动线，它是断裂的另一种表现形式，多表明沿断裂两侧基岩或地质体发生了水平位移.

(4)线性磁异常带、串珠状磁异常分布带等.

需要说明的是，中小规模断裂在磁场图中一般只有单一或少数几种磁异常特征标志；而大规模的断裂往往同时具有多种断裂磁异常特征标志，同时在断裂不同地段可能有不同的显示，特别是某些深大断裂带，它本身就不是以单—断裂的形式存在的，而是由数条断裂构成的一组断裂，因此，它必定具有多种断裂的磁异常标志.

最新的高精度航磁资料为西天山地区断裂构造格架的建立提供了重要依据，通过与地质资料对比，根据航磁资料圈定的断裂在走向上与西天山主体构造走向是一致的，在那拉提以北的西天山地区，断裂以北西西向和近东西向为主，同时还分布有少量规模一般相对较小的北东向和北西向断裂.在那拉提山以南地区，以哈尔克山南缘断裂为界，其北西侧的哈尔克山地区，断裂主要的延伸方向为NEE向，局部为NWW向断裂所错断；在哈尔克山南缘断裂东南侧，断裂的主要走向为NWW向，各条断裂近于平行分布.

在化极磁场图上(图 2)，可以很清楚的看到沿着潘津布拉克—尼勒克县北—军马场六连—尼勒克种子园——阿尔伯日一线存在着一条NWW向延伸的磁场分界线，该分界线表现为一窄而陡的磁场梯度带.磁梯度带北侧表现为区域性负背景场特征，呈北西西向延伸，在负背景场上叠加有数十处局部磁异常，其异常形态多呈圆形、椭圆形及不规则状，规模大小不一，幅值变化较大，一般在100～330 nT.分界线南侧为强磁异常区，区域正磁场呈西宽东窄的喇叭状分布，区内异常特征复杂，形态变化较大，主要以团块状、带状和条带状为主，异常带由西向东强度逐渐减弱，宽度变窄，异常带中局部异常以正磁异常为主，仅分布有少量负磁异常.在化极上延1 km等值线平面图上，区域磁场面貌更加清晰，磁梯度带作为正负磁场之间的界线特征更加明显.化极等值线平面图和上延1 km等值线图上的磁场特征表明区域性北西向磁场分界线是深大断裂的反映，这里称之为尼勒克断裂.

图 2

Fig. 2

图 2 尼勒克断裂磁场特征 (a)航磁△T化极等值线图；(b)航磁△T化极上延1 km等值线图. Fig. 2 Aeromagnetic characteristics map of the Nileke fault

以往地质资料中，尼勒克断裂具体位置并不明确，对其大地构造意义也相对论述较少，航磁资料清晰地反映出了尼勒克断裂的位置、走向等特征，同时航磁资料也表明该断裂具有重要的大地构造意义.

航磁资料清楚地表明，尼勒克断裂南侧为正磁场区、北侧为负磁场区，两侧磁场面貌特征完全不同.虽然断裂南侧分布有大量的石炭、二叠系火山岩，但是它们不足以引起如此高的区域性强磁异常，因而推断强磁异常是由未出露的太古宙—古元古代基底引起的.而断裂北侧的区域负磁场则说明其缺少强磁性基底.区域布格重力异常资料也表明，尼勒克断裂位于重力梯度带上，大致以梯度带为界，南侧为重力高值异常带，北侧为重力低值区.同时天山地壳上地幔的S波速度结构研究结果(李顺成等，2005；郭飚等，2006；李昱等，2007)表明，尼勒克断裂壳幔界面存在着6 km左右跃变，说明断裂可能切穿了中上地壳.结合区域地质资料，我们可以推断，尼勒克断裂南侧为强磁性的太古宙—古元古代变质结晶基底，具有伊犁地块主体的基底特征，而断裂北侧为弱磁性的元古代变质基底.

尼勒克断裂两侧不仅在基底构成上显著不同，同时两侧的岩浆活动也具有明显的区别.地质图上，尼勒克断裂北侧的岩浆活动以大面积分布的海西中-晚期花岗岩为主，火山岩的分布十分局限.物性资料表明区内海西中—晚期花岗岩为无—弱磁性岩石，磁化率一般仅为30×10^-5 SI左右，因此在磁场上反映不明显.断裂南侧早古生代火山活动强烈，特别是在阿吾拉勒山一带形成了大面积分布的石炭、二叠纪火山岩，该套地层具有强磁性特征，磁化率平均值多在500~2500×10^-5 SI之间，它们形成的强磁异常叠加在由基底岩石引起的区域磁场上，使得磁场面貌更为杂乱.

传统上西天山造山带被划分为北天山、中天山和南天山(任纪舜等，1980；王作勋等，1990；熊小松等，2011).按照这种划分方案，伊犁地块和中天山所指应为同一地块，范围包括伊犁盆地、那拉提山和巴仑台一带前寒武纪角闪岩相的出露区，北界为伊犁—中天山北缘缝合带，南界为伊犁—中天山南缘缝合带.近年，高俊等(2009)对中天山的构造单元进行了重新厘定，将其划分为伊犁地块和中天山两个独立的块体，两者之间的界限为那拉提山北坡断裂.在伊犁地块内部又将其划分为伊犁地块北缘活动陆缘、伊犁地块主体和伊犁地块南缘活动陆缘三个部分，但对各部分之间的界限没有明确给出.而尼勒克断裂正是伊犁地块和伊犁地块北缘活动陆缘之间的界线.

多数研究者(田培仁，1992；李注苍等，2006；王博等，2006；安芳和朱永峰，2008；朱志新等，2012)认为分隔伊犁地块与准噶尔地块之间北天山洋，在早古生代洋壳即开始向伊犁地块之下俯冲.到晚石炭世，北天山洋闭合，伊犁地块北缘成为增生造山带，伊犁地块内部构造体制则由挤压环境逐渐向拉张环境过渡.通过对航磁资料深入解释，我们可以推断尼勒克断裂即是这一俯冲作用发生的位置.因此，在尼勒克断裂两侧形成了不同性质的基底，同时，在增生造山带和伊犁地块内部发育了不同的岩浆活动.

西天山阿吾拉勒铁矿带是天山成矿带近年来找矿的一个重大突破，目前沿着该带除已查明的查岗诺尔、智博冰川、松湖、备战等大中型铁矿外，根据15万高精度航磁资料还新发现了松湖南、尼新塔格、雾岭、敦德等铁矿，构成了我国著名的阿吾拉勒铁-多金属成矿带，并使该地区跃升为新疆最重要的大型铁矿开发基地(闫晓兰，2014).通过对比可以发现，这些铁矿均集中分布于尼勒克断裂附近，暗示尼勒克断裂与阿吾拉勒铁矿带铁矿床的形成有着密切的关系，是一条控矿断裂.

阿吾拉勒铁矿带的铁矿床均赋存于海相火山岩—次火山岩中，且其形成集中于晚古生代的石炭—二叠纪.董连慧等(2011)在总结新疆富铁矿成矿特征及主攻类型成矿模式时，认为阿吾拉勒成矿带上的这些与石炭纪火山岩有关的铁矿床形成于石炭纪—二叠纪裂谷环境，初步构建了“上叠裂谷火山岩型富铁矿的成矿模式”.张作衡等(2012)认为本区石炭纪晚期属于碰撞造山晚期阶段的陆缘弧环境，局部存在挤压—伸展构造转变，是铁矿形成的有利环境，并将西天山地区的铁矿床划分为海相火山岩型和矽卡岩型2个大类.而对于阿吾拉勒成矿带上的具体矿床的成因，目前还存在较大分歧.其中查岗诺尔铁矿的成因，有矽卡岩型(洪为等，2012)、火山喷气沉积改造型(王庆明等，2001；赵仁夫等，2006)、火山气液交代型(邵青红等，2010)、岩浆-热液复合型(汪邦耀等，2011)等多种观点；智博铁矿的成因有火山喷发—沉积型或火山热液型(田敬全等，2009；王志华，2012)；松湖铁矿则属于火山喷流沉积型铁矿(单强等，2009；王军年等，2009)或海相火山热液型(王春龙等，2012)；备战铁矿属于火山沉积叠加岩浆侵入接触交代改造型(郭新成等，2009).

从磁场图上可以看出，尼勒克断裂对阿吾拉勒铁矿带的展布方向、规模具有明显的控制作用.如前文所说，尼勒克断裂可能是北天山洋向伊犁地块之下俯冲的位置，在这种俯冲作用过程中产生了大量的金属和热流体，而随着应力场发生转换，由挤压构造动力环境转换为伸展拉张环境，深部富集的热流体以岩浆喷溢、火山爆发等形式被运移至地表或浅部，形成有利的成矿环境和条件.西天山地区在尼勒克断裂南侧的伊犁地块边缘即呈现出广泛分布的呈线性带状的钙碱性火山岩，且发育较多的基性火山熔岩，并发育了众多的火山机构，这对于形成铁矿十分有利，区内智博冰川铁矿和查岗诺尔铁矿即位于一大型火山机构内部(冯金星等，2010).而对于具体铁矿床来说，西天山地区的铁矿在航磁图上具有明显的强磁异常特征，而铁矿异常均分布于尼勒克断裂南侧靠近断裂的火山岩区内.因此，无论这些铁矿的成因如何，尼勒克断裂在其成矿中都起到了非常重要的作用，在对其进行研究时中应充分重视.

总之，尼勒克断裂作为洋陆俯冲作用的边界，沿着该断裂火山作用最为活跃，从而形成了大量的与火山岩—次火山岩有关的铁矿.该断裂不仅具有直接的控矿意义，同时从区域尺度上控制和影响了各类地质作用，从而间接控制了矿床的分布.

航磁资料是进行区域大地构造研究和磁性矿产勘探的重要的地球物理资料，特别是对于圈定隐伏深大断裂十分有效.尼勒克断裂是西天山地区利用航磁资料圈定的最重要的深大断裂之一.该断裂不仅是重要的区域构造分界线，同时也是重要的控矿构造带.尼勒克断裂作为伊犁地块和伊犁地块北缘活动陆缘之间的界线，其南北两侧在基底分布和岩浆岩活动范围上都存在着显著的差异.在晚石炭世—早二叠世，随着北天山洋向南俯冲，沿着尼勒克断裂发育的强烈的火山活动，形成了一系列的与海相火山—次火山岩有关的铁矿，如松湖、查岗诺尔、智博、备战、敦德等铁矿，从而造就了著名的阿吾拉勒成矿带.