Geological features and geochronology of the Jinshuiquan gold deposit in the east Junggar, Xinjiang
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摘要:
新疆奇台县金水泉金矿床是东准噶尔卡拉麦里成矿带上一个典型的造山型金矿床，产于清水-苏吉泉大断裂和卡拉麦里深断裂之间的次级断裂带中，其成矿时代尚无确切的年代学资料。通过阴极发光（CL）、背散射图像（BSE）和矿物包体确定含金石英脉中的锆石种类，进行LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年。捕获锆石主要呈柱状、长柱状，振荡环带清晰，粒径较热液锆石大，包括岩浆锆石和变质锆石；206Pb/238U年龄为365~418Ma、265Ma。热液锆石呈短柱状、棱角状、不规则状、双锥状，常含继承锆石内核，内部包裹体为磷灰石或含金磷灰石，发育不明显的波缓状振荡环带或无振荡环带；206Pb/238U年龄加权平均值为314.9±3.2Ma，指示金矿化作用发生于晚石炭世早期碰撞造山向造山后伸展转变的构造环境。成矿时代晚于赋矿围岩姜巴斯套组的年龄（约343Ma），与总结区域构造演化规律所限定的时间范围（320~310Ma）吻合。综合研究认为，金水泉金矿床成矿作用可划分为350~320Ma造山阶段含金流体生成、315Ma挤压-伸展转换阶段金迁移就位、二叠纪陆内变形阶段金矿体破碎变形3个阶段。
Abstract:Located in the Kalamaili metallogenic belt in the east Junggar of Xinjiang, the Jinshuiquan gold deposit is a typical orogenic gold deposit which occurs along the secondary fault zone between the Kalamaili deep fault and the major disruption of QingshuiSujiquan. The mineralization timing has been unclear up till now. Zircon species in auriferous quartz veins of this study were initially determined by cathodoluminescence electron (CL) images, Back Scattered Electron (BSE) image and mineral inclusions before the performance of LA-ICP-MS U-Pb isotopic dating on these zircons. The trapped zircons are mainly in the columnar and long columnar forms, with clear shock bands, consisting of magmatic zircons and metamorphic zircons. These zircons are larger than hydrothermal zircons. LA-ICP-MS U-Pb dating on these trapped zircons yielded 206Pb/238U ages of 365~418Ma and 265Ma. The hydrothermal zircons are in short columnar, angular, double cone and irregular forms and usually contain inclusions such as inherited zircon core, apatite or gold bearing apatite, some with weak band of shock waves or even without shock bands. LA-ICP-MS U-Pb dating on these hydrothermal zircons yielded a weighted average 206Pb/238U age of 314.9 ±3.2Ma, indicating that early Late Carboniferous gold mineralization occurred during the transition from collisional orogenesis to post-collisional extension. The metallogenic epoch was later the epoch of ore hosting wall rock, i.e., the Jiangbasitao Formation (C1j, ~343Ma) which coincides with the time frame (320~310Ma) limited by the summarized orderliness of regional tectonic evolution from the data obtained by previous researchers. Comprehensive studies suggest that the metallogenic process of the Jinshuiquan gold deposit can be divided into three periods:the formation of gold bearing fluid at the orogenic stage during 350~320Ma, the migration and emplacement of goldbearing hydrothermal fluid at 315Ma during compression to extension stage and the fracture and deformation of gold orebody at the Permian intracontinental deformation stage.
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Keywords:
- U-Pb age /
- metallogenic epoch /
- hydrothermal zircon /
- gold deposit /
- Jinshuiquan /
- Kalamaili /
- East Junggar
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唢呐湖组湖相地层广泛发育于羌塘地块北部、可可西里地块和昆仑地块南部。最初唢呐湖组由西藏区调队建立，创名剖面位于唢呐湖东面，其岩石组合特征为紫红色砾岩、含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥岩夹多层石膏组合，偶夹少量火山岩及沉凝灰岩。区域上，唢呐湖组角度不整合于侏罗系之上，总厚度约4300m[1]。
由于至今没有获得较确切的古生物化石依据和年龄数据，唢呐湖组的时代归属一直争论较大。前人根据岩石组合特征与地层序列，将唢呐湖组置于康托组之上，时代暂定为中新世—早上新世[2-3]。本次研究表明，这一时代归属偏新。
最近，笔者在羌塘盆地北部万安湖地区实施石油地质科探井（羌地17井，图 1）钻探过程中，钻探岩心揭示唢呐湖组沉积地层厚466 m，未见顶，整体岩相特征为紫红色-灰绿色湖泊相沉积，区域上可与其他剖面岩相特征对比。岩心上部（0~168m）主要为透明石膏夹青灰色钙质泥岩和紫红色钙质泥岩组合；下部（168~466m）以紫红色泥岩为主，夹青灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、岩屑石英细砂岩和含砾中-粗砂岩。在井深220.8~220.95m处，发现一层由同沉积沉凝灰岩蚀变形成的灰白色斑脱岩夹层，厚15cm（图 2-A）。
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图 1 羌塘盆地羌地17井钻井位置Figure 1. The drilling position of the QD-17 well in the Qiangtang Basin![]()
图 2 羌塘盆地羌地17井唢呐湖组斑脱岩岩心照片（A）、扫描电镜特征（B、C）及样品锆石U-Pb谐和图（D、E）A—唢呐湖组斑脱岩夹层岩心特征，厚约15cm；B—斑脱岩中蒙脱石扫描电镜特征；C—斑脱岩中的斜发沸石；D、E—斑脱岩锆石U-Pb年龄谐和图及加权平均年龄Figure 2. The core photos(A)SEM characteristics(B, C)of the bentonite sample of the Suonahu Formation from the QD-17 well in the Qiangtang Basin and zircon U-Pb concordia diagrams of the bentonite sample(D, E)通过X射线衍射和扫描电镜分析，该层斑脱岩主要成分为蒙脱石（图 2-B），见斜发沸石（图 2-C）、方沸石等矿物。笔者对该套斑脱岩开展了锆石U- Pb同位素测年，挑选出晶形完好的岩浆锆石。锆石U、Th和Pb测定在中国科学院地质与地球物理研究所CAMECA IMS-1280二次离子质谱仪（SIMS）上完成。43组数据分析结果表明，唢呐湖组斑脱岩的SIMS锆石206Pb/238U年龄加权平均值为46.57±0.30Ma(图 2-D、E)，时代为古近纪始新世早期。因此，这套由同沉积沉凝灰岩蚀变而成的斑脱岩，基本代表了古近纪始新世早期唢呐湖组的沉积年龄。
由此可见，前人将唢呐湖组时代归属于中新世—早上新世[2-3]值得商榷。笔者认为，唢呐湖组的形成时代与康托组相当，两者可能为同期异相沉积地层。通常认为，康托组的时代归属为古近纪始新世早期[2, 4]：一方面，康托组形成于干旱气候环境，而唢呐湖组与康托组一样，同样形成于干旱气候环境；另一方面，从古地理环境分析可以看出，康托组主要发育于古地貌较高的冲洪积环境，为一套冲洪积相紫红色砂砾岩，而唢呐湖组主要沉积于古地貌较低的蒸发湖盆，为湖相蒸发岩膏盐夹紫红色细碎屑岩。因此，两者在不同的古地理单元，构成分布不一致的同期异相沉积地层。
致谢: 野外研究工作得到陕西区域地质矿产研究院宇峰工程师、陶威工程师和武警黄金八支队聂晓勇高级工程师、吴永强助理工程师等的大力支持和帮助，室内研究及成文过程中得到李季霖博士、徐劲驰博士、葛战林硕士、武若晨硕士、刘瑞萍博士、郑硌博士、王冠南博士、高海军博士、郑少华博士、相鹏博士等的帮助，在此一并表示诚挚的谢意。 -
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图版Ⅰ
A.金水泉金矿床探槽中含矿蚀变破碎带；B.含矿蚀变破碎带夹含矿石英脉；C.地表蚀变岩型金矿石；D.地表石英脉型金矿石；E.岩心蚀变岩型金矿石；F.石英细脉切穿蚀变岩型金矿石，其中间和边部为毒砂和黄铁矿；G. 3个阶段的石英脉；H.网脉状构造金矿石。Apy—毒砂；Py—黄铁矿；Q—石英；Ser—绢云母；Lm—褐铁矿；Q1—Ⅰ阶段石英脉；Q2—Ⅱ阶段石英脉；Q3—Ⅲ阶段石英脉
图版Ⅰ.
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图版Ⅱ
A.金水泉金矿床毒砂、黄铁矿呈自形至半自形分布于矿石中；B、C.自然金以包体金的形式赋存于黄铁矿和毒砂中；D、E.电子背散射图中，自然金以包体形式赋存；F、G、H.围岩蚀变有滑石化、菱镁矿化、绿泥石化、硅化；F.石英呈透镜状、滑石呈纤维状定向排列；I.蛇纹石蚀变形成滑石和菱镁矿；J.矿化石英脉切早期构造面理（左）、黄铁矿沿晚期构造面理定向拉伸并切割早期构造面理（右）。Apy—毒砂；Py—黄铁矿；Au—自然金；Q—石英；Tlc—绢云母；Chl—绿泥石；Mgs—菱镁矿；Srp—蛇纹石；Pl—斜长石；Ser—绢云母；S1—早期构造面理；S2—晚期构造面理
图版Ⅱ.
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图 3 金水泉金矿床含金石英脉中部分锆石阴极发光（CL）、背散射（BSE）图像及矿物包体
（使用5μm的电子探针束斑发现图中第一颗锆石的包体为含3.55%Au的磷灰石）
Ap—磷灰石；Rt—金红石；Kfs—钾长石；Pl—斜长石；Qtz—石英Figure 3. CL, BSE images and inclusions of some zircons from gold bearing quartz veins in the Jinshuiquan gold deposit
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图 4 金水泉金矿床含金石英脉中的锆石分类
a~c—岩浆锆石；d~i—热液锆石；j~l—形态类似于热液锆石的岩浆锆石；m—变质锆石
Figure 4. Classification of zircons from gold bearing quartz veins in the Jinshuiquan gold deposit
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图 5 金水泉金矿床含金石英脉锆石阴极发光图像(a、b)和U-Pb谐和图解(c~f)
a—热液锆石阴极发光图像；b—捕获锆石阴极发光图像（测点19~37为岩浆锆石，测点38~42为环带类似于热液锆石的岩浆锆石，测点43为变质锆石）；c—所有锆石U-Pb谐和图；d—年龄较为集中的14颗捕获锆石U-Pb谐和图；e、f—热液锆石U-Pb谐和图及206Pb/238U年龄加权平均值计算图
Figure 5. CL images (a, b) and U-Pb concordia diagrams (c~f) of zircons from gold bearing quartz veins in the Jinshuiquan gold deposit
表 1 金水泉金矿床自然金电子探针分析结果
Table 1 Electron microprobe analyses of natural gold from the Jinshuiquan gold deposit
% 测点 As Se Au Ag Fe S Zn Pb Co Te Ni Cu 总量 1 - - 86.53 10.93 2.03 0.19 0.05 - 0.03 0.00 - - 99.76 2 - - 85.22 10.96 2.62 0.32 0.21 - 0.05 0.08 - - 99.46 3 - - 85.19 11.33 2.00 0.27 0.04 - 0.08 0.07 - - 98.98 4 0.02 - 86.71 9.62 2.50 0.50 0.00 - 0.02 0.05 - - 99.42 5 0.11 - 91.37 9.13 0.94 0.06 0.09 - - 0.18 - - 101.80 平均值 0.03 - 87.00 10.39 2.02 0.27 0.08 - 0.04 0.08 - - 99.88 
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表 2 金水泉金矿床含金石英脉锆石U-Th-Pb同位素数据及测年结果
Table 2 U-Th-Pb isotopic compositions and dating results of zircons from gold-bearing quartz veins in the Jinshuiquan gold deposit
测点 含量/10-6 Th/U 同位素原子比率 年龄/Ma Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 1 229 401 0.57 0.05358 0.00343 0.3812 0.02279 0.05123 0.000806 354 144 328 17 322 5 2 16 20 0.81 0.08353 0.03546 0.3706 0.07431 0.05028 0.003450 1283 920 320 55 316 21 3 99 60 1.63 0.05655 0.00832 0.3728 0.03608 0.05162 0.001803 472 330 322 27 324 11 4 49 171 0.29 0.05518 0.00628 0.3705 0.03613 0.05080 0.001135 420 256 320 27 319 7 5 324 227 1.43 0.05460 0.00494 0.3656 0.02960 0.04943 0.000928 394 199 316 22 311 6 6 69 111 0.62 0.05608 0.00618 0.3583 0.03018 0.04945 0.001338 454 246 311 23 311 8 7 165 214 0.77 0.05344 0.00447 0.3670 0.02929 0.04968 0.001074 346 191 317 22 313 7 8 142 174 0.81 0.05281 0.00465 0.3557 0.02518 0.04930 0.001060 320 202 309 19 310 7 9 103 142 0.73 0.05560 0.00629 0.3873 0.03577 0.05089 0.001494 435 254 332 26 320 9 10 145 182 0.80 0.05273 0.00597 0.3699 0.03743 0.04968 0.001376 317 266 320 28 313 8 11 116 213 0.55 0.05152 0.00399 0.3669 0.02539 0.05076 0.001077 265 178 317 19 319 7 12 182 214 0.85 0.05295 0.00398 0.3681 0.02639 0.04947 0.001173 328 170 318 20 311 7 13 303 340 0.89 0.05552 0.00319 0.3794 0.02145 0.04953 0.000903 432 134 327 16 312 6 14 130 166 0.78 0.05554 0.00448 0.3748 0.02627 0.04989 0.001147 435 181 323 19 314 7 15 150 149 1.00 0.05304 0.00572 0.3535 0.03542 0.04868 0.001224 332 251 307 27 306 8 16 172 213 0.81 0.05339 0.00394 0.3644 0.02347 0.05025 0.000884 346 168 315 17 316 5 17 100 206 0.48 0.05231 0.00384 0.3544 0.02373 0.04981 0.000897 298 167 308 18 313 6 18 82 132 0.62 0.05280 0.00444 0.3658 0.02829 0.05071 0.001180 320 193 317 21 319 7 19 13 35 0.38 0.06080 0.00920 0.4269 0.04284 0.05855 0.002284 632 297 361 30 367 14 20 259 353 0.73 0.05662 0.00369 0.4631 0.03038 0.05823 0.000948 476 144 386 21 365 6 21 261 263 0.99 0.05312 0.00342 0.4371 0.02846 0.05891 0.001032 345 142 368 20 369 6 22 101 205 0.49 0.05268 0.00371 0.4371 0.02761 0.06000 0.001186 322 166 368 20 376 7 23 119 93 1.28 0.06277 0.01526 0.4831 0.06984 0.06302 0.002195 702 536 400 48 394 13 24 39 536 0.07 0.05342 0.00289 0.4652 0.02448 0.06252 0.000975 346 122 388 17 391 6 25 113 274 0.41 0.05439 0.00408 0.4681 0.03397 0.06228 0.001226 387 169 390 23 389 7 26 117 227 0.51 0.05565 0.00343 0.4897 0.02834 0.06414 0.001082 439 137 405 19 401 7 27 75 157 0.47 0.05543 0.00428 0.5027 0.03426 0.06652 0.001399 428 169 414 23 415 8 28 82 264 0.31 0.05640 0.00298 0.5083 0.02439 0.06594 0.001003 478 121 417 16 412 6 29 41 56 0.75 0.06274 0.00980 0.5118 0.05678 0.06646 0.002609 698 342 420 38 415 16 30 103 435 0.24 0.05561 0.00274 0.4926 0.02407 0.06396 0.001120 435 109 407 16 400 7 31 70 107 0.65 0.05734 0.00602 0.5089 0.04900 0.06697 0.001792 506 233 418 33 418 11 32 182 216 0.84 0.05555 0.00521 0.5072 0.04150 0.06656 0.001469 435 211 417 28 415 9 33 97 210 0.46 0.05704 0.00515 0.5129 0.04308 0.06482 0.001326 494 200 420 29 405 8 34 100 378 0.26 0.05293 0.00294 0.4955 0.02908 0.06675 0.001381 324 131 409 20 417 8 35 171 372 0.46 0.05294 0.00285 0.4697 0.02431 0.06417 0.000995 328 122 391 17 401 6 36 71 206 0.34 0.05242 0.00323 0.4890 0.03082 0.06661 0.001123 306 136 404 21 416 7 37 41 468 0.09 0.05290 0.00248 0.4770 0.02119 0.06524 0.000850 324 107 396 15 407 5 38 59 202 0.29 0.05710 0.00393 0.5324 0.03731 0.06653 0.001337 494 147 433 25 415 8 39 275 414 0.67 0.05337 0.00309 0.4932 0.02794 0.06652 0.001076 346 134 407 19 415 7 40 51 357 0.14 0.05175 0.00357 0.4778 0.03579 0.06606 0.001432 276 162 397 25 412 9 41 48 796 0.06 0.05519 0.00237 0.4831 0.02055 0.06270 0.000805 420 101 400 14 392 5 42 181 389 0.47 0.05848 0.00407 0.5305 0.03581 0.06585 0.001177 546 154 432 24 411 7 43 52 90 0.58 0.05640 0.00658 0.2965 0.02703 0.04193 0.001274 478 261 264 21 265 8
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