新疆萨尔托海金矿位于西准噶尔达拉布特蛇绿混杂岩之中。在萨尔托海地区，达拉布特蛇绿混杂岩位于达拉布特大断裂带北侧，并以萨尔托海断裂为其北部边界 (图 1)。萨尔托海断裂走向NE 40°~55°，陡倾，左旋扭性。达拉布特蛇绿岩沿萨尔托海断裂呈串珠状展布，其南侧被第四系砾石覆盖，但在南侧达拉布特断裂带中，见到很好的蛇绿岩露头。因此，达拉布特蛇绿岩事实上分布在萨尔托海断裂和达拉布特大断裂之间。蛇绿岩带的最宽处就位于萨尔托海地区 (达8km宽)，这个地区的蛇绿岩各岩石单元出露齐全，且发育豆荚状铬铁矿。尽管早期的研究推测该蛇绿岩带形成于泥盆纪，但辉长岩的Sm-Nd等时线年龄为395Ma (张弛和黄萱，1992)，变辉长岩的锆石U-Pb年龄分别为391Ma (辜平阳等，2009) 和426Ma (陈博和朱永峰，2011)，说明蛇绿岩所代表的古大洋形成于志留纪。萨尔托海地区是著名的铬铁矿和金矿产地 (冯益民，1986；师占义和李金铭，1987；谭娟娟和朱永峰，2010；陈博和朱永峰, 2008, 2011；Zhou et al., 2001；Zhu et al., 2011)。由于对达拉布特断裂带的显微构造缺乏深入研究，矿床勘查者简单地将这些断裂作为走滑断裂处理，金矿找矿勘探鲜有进展。本文简要报道在该地区发现的韧性剪切变形现象，并厘定出一条韧性剪切带，指出下一步寻找金矿的基本方向。

图 1

Fig. 1

图 1 萨尔托海金矿区域和矿区构造-地质简图 (a)-区域遥感图 (依据GoogleEarth)，其中显示达拉布特大断裂和穿越矿区北部的萨尔托海断裂带；(b)-萨尔托海区域构造-地质简图，显示蛇绿岩的露头；(c)-萨尔托海Ⅰ号金矿矿区地质图，其中的虚线代表本文厘定的韧性剪切带 Fig. 1 Tectonic-geological map of the Sartohay region (a)-geographic map based on GoogleEarth showing the Darbut fault and Sartohay fault; (b)-tectonic-geological map of the Sartohay region showing the outcrops of Ophiolitic melange; (c)-geological map of the Sartohay gold mine, the dotted line indicates the identified ductile shearing zone

萨尔托海Ⅰ号金矿 (即：萨Ⅰ金矿) 位于西准噶尔达拉布特蛇绿岩带的东端。赋矿围岩主要为蛇绿混杂岩中的石英菱镁岩、蛇纹岩和滑石菱镁岩。出露地表的石英菱镁岩由于长期风化，呈土黄色 (图 2a，b)，较新鲜的石英菱镁岩由于含铬云母，局部呈鲜艳的翠绿色 (图 2c)。石英菱镁岩是蛇纹岩发生变质作用的产物，石英菱镁岩中见蛇纹岩残余 (图 2d) 和铬尖晶石残斑 (图 2e)。铬尖晶石是超镁铁岩 (已经变成尖晶石蛇纹岩) 的组成矿物。石英菱镁岩主要由菱镁矿 (40%~60%)、石英 (30%~50%) 和铁白云石 (5%~10%) 组成，含少量铬云母、铬尖晶石和磁铁矿，呈粒状变晶结构。菱镁矿、铁白云石结晶颗粒较大，多呈自形-半自形结构，与石英镶嵌共生。铬云母主要沿石英、菱镁矿、铬尖晶石裂隙及粒间分布。岩石的分布受断裂控制，且遭受强烈构造破坏，产生密集的片理 (图 2b)。

图 2

Fig. 2

图 2 萨Ⅰ金矿岩石特征 (a-e) 以及矿石和石英脉的平面分布 (f) Fig. 2 The characteristics of quartz-magnesitite in the Sartohay gold deposit (a-e) and the distributions of gold-bearing mylonitized quartz-magnesitite and quartz veins in one of the shaft mine (f)

在萨Ⅰ金矿区，石英菱镁岩是主要的金矿赋矿围岩，富含石英-碳酸盐脉的石英菱镁岩构成工业矿体 (图 2f)。石英菱镁岩中的石英-碳酸盐脉是显著的找矿标志 (图 2b，c)。石英菱镁岩的分布受NE向断裂带控制，沿断裂带，石英菱镁岩的两侧分别出露变质玄武岩和蛇纹岩 (图 1c)。含金石英菱镁岩主要与蛇纹岩伴生。石英菱镁岩发生强度不等的塑性变形，形成了各种韧性剪切变形现象 (图 3)。

图 3

Fig. 3

图 3 发生剪切变形的石英菱镁岩 (a)-菱镁矿与石英共生，石英显示波状消光；(b)-由定向拉长的石英和铬云母构成的剪切面理；(c、d)-眼球状糜棱岩，菱镁矿眼球发生旋转，且其周边存在由石英组成的压力影；(e、f)-黄铁矿残碎斑附近形成白云母压力影，方解石-石英-黄铜矿-白云母脉穿切糜棱面理，并被更晚期的白云母-石英脉所切割 (f).Cc-方解石；Ccp-黄铜矿；Mgs-菱镁矿；Fu-铬云母；Mus-白云母；Qz-石英 Fig. 3 Microphotographs of ductile shearing deformed quartz-magnesitite (a)-magnesite coexists with quartz showing undulose distinction; (b)-elonged quartz and fuchsite formed the foliation of mylonitized quartz-magnesitite; (c, d)-mylonite with porphyroid texture magnesite occurs as porphyroid; (e, f)-calcite-quartz-chalcopyrite-muscovite vein cuts through mylonite, pyrite porphyroid is surrounded by muscovite in its shadow.The late stage quartz-muscovite vein cuts through the calcite-quartz-chalcopyrite-muscovite vein (f).Cc-calcite; Ccp-chalcopyrite; Mgs-magnesite; Fu-fuchsite; Mus-muscovite; Qz-quartz

根据韧性变形强度，将萨Ⅰ金矿的赋矿围岩分为糜棱岩化石英菱镁岩 (变形相对较弱) 和眼球状糜棱岩 (变形相对较强)。糜棱岩化石英菱镁岩基本保持原岩的成分和组构特征，基质为拉长的石英和新生铬云母 (含量40%)，局部显示塑性流动特征，碎斑为石英、碳酸盐矿物和少量铬尖晶石。往往观察到菱镁矿与具波状消光石英共生的现象 (图 3a)。这种糜棱岩化岩石中，局部见由石英和铬云母构成的基质 (显示定向性，图 3b)。眼球状糜棱岩的原岩组构已消失，碎斑 (眼球) 发生明显旋转，在其两侧往往形成石英或者白云母的压力影，由铬云母和石英构成的基质含量>50%，基质矿物的定向性明显 (图 3c，d)。在多数情况下，糜棱岩化石英菱镁岩或者眼球状糜棱岩被方解石-石英-黄铜矿-白云母脉切割，菱镁矿或者黄铁矿附近往往存在压力影 (图 3e，f)。方解石-石英-黄铜矿-白云母脉大角度穿切糜棱面理 (图 2c、图 3e)，并被与早期糜棱面理基本平行的白云母-石英脉切割 (图 3f)。

石英菱镁岩中含少量棕红色铬尖晶石，呈强烈破碎的残斑 (图 4a)，其周围往往形成如图 2e所示的压力影。这种铬尖晶石 (化学组成见表 1) 含铬铁矿端元分子51%~73%，类似该地区蛇纹岩或者与铬铁矿伴生橄榄岩中的尖晶石 (见图 4b，陈博和朱永峰，2008；谭娟娟和朱永峰，2010)。鲜绿色铬云母主要沿糜棱面理分布，与石英共生，显示出韧性变形的特征 (图 2c)。铬云母属于富Si白云母的含铬变种 (见图 4c，d)，Cr₂O₃含量在2.2%~4.1%范围内变化，Cl含量低 ( < 0.02%)，且不含F (表 2)。糜棱岩化石英菱镁岩中黄铁矿的压力影主要由不含Cr的白云母组成 (图 3e)。穿切糜棱岩面理的方解石-石英-黄铜矿-白云母脉的边缘出现白云母，切断这种脉的石英-白云母脉主要由石英和白云母组成 (见图 3f)。这三种白云母在化学组成上没有区别，但与铬云母差别明显，主要表现在白云母极低的Cr₂O₃含量方面 (0.04%，见表 2)。

图 4

Fig. 4

图 4 石英菱镁岩中铬尖晶石和云母的成分变异图 (a)-铬尖晶石的显微照片，单偏光；(b)-铬尖晶石的化学成分图解；(c、d)-云母的化学成分图解 Fig. 4 Compositional space of Cr-spinel, fuchsite and muscovite in quartz-magnesitite (a)-microphotograph of Cr-spinel in quartz-magnesitite, plane-polarized light; (b)-compositional space of spinel in plot of chromite-spinel-magnetite end-members; (c, d)-compositional space for fuchsite and muscovite

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 糜棱岩化石英菱镁岩中铬尖晶石的电子探针分析结果 (wt%) Table 1 Representative composition of Cr-spinel in the mylonitized quartz-magnesitite by EPMA (wt%) 矿物 铬尖晶石 SiO2 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.02 0.00 0.00 TiO2 0.02 0.02 0.06 0.00 0.03 0.03 0.00 0.05 0.04 0.04 0.10 Al2O3 13.25 16.57 16.70 16.83 24.47 24.80 24.98 24.96 25.76 26.00 26.43 Cr2O3 56.99 52.40 52.34 52.02 44.17 44.07 43.88 44.29 43.34 42.54 42.81 MgO 11.03 11.40 11.46 11.28 12.79 13.19 13.27 12.86 13.09 13.28 13.02 MnO 0.34 0.34 0.32 0.34 0.29 0.27 0.27 0.28 0.29 0.28 0.30 FeO 17.92 19.54 19.59 19.97 17.66 17.69 17.59 17.67 17.74 17.68 16.28 NiO 0.05 0.06 0.08 0.05 0.09 0.08 0.05 0.11 0.09 0.08 0.11 CaO 0.00 0.00 0.01 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.03 0.05 0.02 Na2O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.10 K2O 0.02 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.02 0.00 0.00 Total 99.64 100.33 100.56 100.51 99.52 100.12 100.04 100.22 100.42 99.96 99.26 O=32 Si 0.002 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.002 0.005 0.000 0.000 Ti 0.005 0.003 0.011 0.000 0.005 0.005 0.000 0.010 0.008 0.007 0.019 Al 4.053 4.952 4.977 5.021 7.067 7.096 7.145 7.148 7.330 7.409 7.577 Cr 11.692 10.505 10.462 10.410 8.556 8.461 8.419 8.510 8.274 8.133 8.232 Mg 4.268 4.309 4.318 4.255 4.673 4.776 4.800 4.658 4.711 4.789 4.722 Mn 0.074 0.074 0.068 0.073 0.061 0.055 0.056 0.058 0.058 0.057 0.062 Fe2+ 3.642 3.607 3.600 3.658 3.250 3.160 3.132 3.267 3.208 3.132 3.109 Fe3+ 0.247 0.537 0.542 0.570 0.368 0.432 0.438 0.323 0.374 0.443 0.202 Ni 0.010 0.012 0.016 0.010 0.018 0.015 0.009 0.022 0.018 0.016 0.022 Ca 0.000 0.001 0.002 0.004 0.004 0.000 0.000 0.000 0.009 0.012 0.005 Na 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.049 K 0.006 0.000 0.004 0.000 0.000 0.000 0.002 0.003 0.005 0.001 0.000 Mg# 0.54 0.54 0.55 0.54 0.59 0.60 0.61 0.59 0.60 0.61 0.60 Cr# 0.74 0.68 0.68 0.68 0.55 0.54 0.54 0.54 0.53 0.52 0.52 spinel (mol.%) 25.3 31.0 31.1 31.4 44.2 44.4 44.6 44.7 45.9 46.4 47.3 chromite (mol.%) 73.1 65.7 65.5 65.1 53.5 52.9 52.6 53.2 51.8 50.9 51.4 magnetite (mol.%) 1.6 3.3 3.4 3.5 2.3 2.7 2.8 2.1 2.3 2.7 1.3

表 1 糜棱岩化石英菱镁岩中铬尖晶石的电子探针分析结果 (wt%) Table 1 Representative composition of Cr-spinel in the mylonitized quartz-magnesitite by EPMA (wt%)

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 糜棱岩化石英菱镁岩中铬云母和白云母的电子探针分析结果 (wt%) Table 2 Representative composition of fuchsite and muscovite in mylonitized quartz-magnesitite (wt%) 序号 1 2 4 6 7 9 17 18 19 20 21 23 SiO2 49.48 50.74 47.91 48.92 48.02 49.44 48.58 48.22 48.72 50.07 48.37 47.89 TiO2 0.11 0.06 0.04 0.11 0.15 0.10 0.24 0.70 0.56 0.32 0.27 0.32 Al2O3 26.15 27.18 27.34 28.49 28.03 28.30 29.12 26.64 26.46 25.55 27.07 27.74 Cr2O3 3.83 3.99 4.10 2.68 2.95 2.24 0.01 0.02 0.04 0.02 0.04 0.03 MgO 2.50 2.44 2.23 3.69 4.06 2.92 2.31 2.47 2.60 3.05 2.48 2.36 MnO 0.00 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.04 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 FeO 0.97 0.77 0.72 0.76 0.85 0.70 2.81 3.85 3.32 2.84 3.40 3.57 NiO 0.08 0.07 0.03 0.02 0.07 0.06 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 CaO 0.11 0.07 0.06 0.08 0.11 0.10 0.01 0.04 0.13 0.11 0.04 0.07 Na2O 0.06 0.08 0.10 0.10 0.10 0.08 0.04 0.13 0.06 0.00 0.13 0.10 K2O 8.91 8.20 9.72 7.62 8.72 9.46 10.68 10.62 10.18 10.61 10.79 10.34 F 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Cl 0.02 0.02 0.01 0.01 0.00 0.01 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 0.02 Total 92.22 93.64 92.30 92.48 93.09 93.47 93.98 92.70 92.09 92.62 92.58 92.46 O=22 Si 6.789 6.803 6.612 6.614 6.524 6.675 6.610 6.695 6.764 6.900 6.708 6.643 Ti 0.011 0.006 0.004 0.011 0.015 0.010 0.025 0.073 0.059 0.034 0.028 0.034 AlⅣ 1.211 1.197 1.388 1.386 1.476 1.325 1.390 1.305 1.236 1.100 1.292 1.357 AlⅥ 3.018 3.098 3.059 3.153 3.014 3.179 3.279 3.054 3.095 3.049 3.132 3.177 Cr 0.415 0.423 0.448 0.286 0.317 0.240 0.001 0.003 0.005 0.002 0.004 0.004 Mg 0.511 0.488 0.458 0.743 0.822 0.588 0.469 0.511 0.538 0.626 0.512 0.489 Mn 0.000 0.001 0.003 0.001 0.002 0.002 0.004 0.000 0.000 0.004 0.000 0.000 Fe 0.111 0.087 0.084 0.086 0.096 0.079 0.319 0.447 0.385 0.327 0.394 0.413 Ni 0.008 0.008 0.003 0.003 0.007 0.007 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 0.000 Ca 0.016 0.010 0.009 0.011 0.015 0.015 0.001 0.006 0.020 0.016 0.006 0.010 Na 0.016 0.021 0.026 0.026 0.026 0.020 0.011 0.034 0.015 0.001 0.036 0.028 K 1.559 1.402 1.711 1.314 1.512 1.628 1.854 1.881 1.803 1.865 1.908 1.829 Mg# 0.82 0.85 0.85 0.90 0.90 0.88 0.60 0.53 0.58 0.66 0.57 0.54

表 2 糜棱岩化石英菱镁岩中铬云母和白云母的电子探针分析结果 (wt%) Table 2 Representative composition of fuchsite and muscovite in mylonitized quartz-magnesitite (wt%)

基于野外地质调查、岩石学和显微构造研究，我们在新疆萨尔托海金矿区厘定出韧性剪切带 (由图 1c中的虚线所代表)，糜棱岩或者糜棱岩化石英菱镁岩中构成糜棱面理的矿物 (铬云母、石英) 形成于韧性剪切变形过程中，而切割糜棱面理的方解石-石英-黄铜矿-白云母脉代表脆性变形阶段流体活动的产物。根据矿物组合相互切割关系，在萨尔托海地区至少可以识别出三期构造变形：早期韧性变形 (形成铬云母-石英组合，NE向) 之后，发生了应力方向显著不同的破裂 (发育脆性裂隙，充填方解石-石英-黄铜矿-白云母，NNW)；晚期应力方向又恢复到NE向，但变形属于浅层次的脆性构造破坏 (充填了白云母-石英脉)。韧性剪切变形向脆性变形转换 (对应着第二期剪切变形)，对应着该地区广泛发育的石英-碳酸盐脉，其中往往含硫化物和自然金，此阶段是萨尔托海金矿的主要成矿时期，这与其他地区受剪切带控制金矿的基本特征类似，金矿成矿作用主要发生在韧脆性转换期间 (Zhu et al., 2007)。韧性剪切带控制着萨尔托海地区的金矿分布，成矿作用主要受沿剪切带迁移流体的控制，穿切糜棱面理的方解石-石英-黄铜矿-白云母脉是主要的找矿标志，流体交代石英菱镁岩形成的蚀变岩是金矿的主要开采对象。韧性剪切带对金矿的显著控制表明，韧、脆性转换期间形成的含硫化物石英碳酸盐脉以及相伴生的热液蚀变使金富集成矿，矿体一般赋存在断裂构造复杂的膨胀部位。韧性剪切带对金矿的显著控制表明，萨尔托海金矿在成因上与蛇绿岩的形成和演化没有关系，金矿的形成也与该地区出露的蛇纹岩或者其他幔源岩石 (包括橄榄岩、辉长岩、玄武岩) 没有成因关系。前人对萨Ⅰ金矿曾经推测的幔源岩浆成因以及相关的岩浆热液成因说值得商榷。萨Ⅰ金矿矿体 (石英脉型+蚀变岩型) 严格受剪切带控制，含矿蚀变岩是以石英脉所代表的流体交代石英菱镁岩的产物。产在蛇绿岩带中的石英脉型金矿不多见，萨Ⅰ金矿可以作为这种类型金矿的代表，对其开展系统的研究具有重要的理论意义和找矿勘探价值。对韧性剪切带的系统研究是在该地区取得找矿勘探突破的关键。