❶ 區域成礦地質背景
（一）區域構造
博羅科洛山南坡金多金屬成礦帶位於賽里木隆起以南，伊犁盆地北緣斷裂以北，其主體是吐拉蘇早石炭世弧後火山斷陷盆地，由數條北西西向平行斷裂帶斷陷而成，夾於伊犁盆地北緣斷裂和科古琴山南坡斷裂兩條邊界斷裂之間。火山斷陷盆地主體呈近東西向，以阿希為中心（見圖2-18）。北西西向斷裂是區內規模最大、數量最多、形成最早、活動時間最長的斷裂，其展布方向代表了區內主要構造線方向，對吐拉蘇斷陷火山盆地的形成具有重要的控製作用。
1.科古琴山南坡斷裂
該斷裂帶對其南北兩側的地層分布、岩漿活動及成礦作用具有明顯的控製作用。青白口系、震旦系和寒武系以及中-下奧陶統出露於斷裂以北，中、下奧陶統和下志留統及下石炭統大哈拉軍山組出露於斷裂以南。斷裂以北不僅發育海西中期的中酸性、酸性侵入岩，還有元古宙的鎂鐵質侵入岩發育，斷裂以南大量發育中奧陶世、早志留世和早石炭世中-酸性火山岩和海西中期中酸性侵入岩，與火山活動有關的金、鉛鋅等礦產僅分布於斷裂以南。
2.伊犁盆地北緣斷裂
該斷裂是吐拉蘇晚古生代弧後盆地與伊犁石炭-二疊紀裂谷的分界線（見圖2-18）。該斷裂為一區域性超岩石圈斷裂，具有逆沖斷層性質，走向北西西，傾向北北東。斷裂形成於加里東期或更早，在海西期強烈復活（張桂林等，2002）。該斷裂對吐拉蘇火山斷陷盆地的形成也起了極為重要的控製作用，其南北兩側的地質構造演化存在較大差異。早古生代地層分布於該條斷裂帶以北，斷裂帶北側褶皺和斷裂等構造活動極為強烈，而南側褶皺發育，斷裂帶不很發育。海西期岩漿活動在斷裂以南較發育，海西中晚期，斷裂帶北側的下石炭統大哈拉軍山組逆沖於中石炭統腦蓋吐組之上。
該區內基底褶皺較發育，其展布方向與區域構造線方向一致，分為新元古代和早古生代兩期褶皺（毋瑞身等，1995）。
元古宙褶皺：由薊縣系庫松木切克群、青白口系開爾塔斯群組成。吐拉蘇盆地內出露有契爾格背斜、褶皺軸向北西西，軸面近直立，兩翼大致對稱。北翼被上奧陶統呼獨克達坂組和下石炭統大哈拉軍山組和阿恰勒河組不整合覆蓋。
早古生代褶皺：早古生代彼利克溪復式背斜在盆地內有出露，位於彼利克溪河中游，呈北西西向展布，核部由奈楞格勒達坂群組成，兩翼由下志留統尼勒克河組組成。
（二）區域地層
研究區及鄰區出露的地層主要為元古宇和古生界。
1.元古宇
區域內出露的元古宇為古元古界溫泉群、中元古界長城系和薊縣系以及新元古界青白口系和震旦系。
溫泉群為二雲斜長片麻岩、斜長角閃片岩、二雲母片岩、角閃岩、大理岩和石英岩等，主要分布於溫泉、賽里木和別珍套山以及汗吉尕山的達巴特等地區。
長城系哈爾達坂群分布於博爾塔拉河上游的哈爾達坂一帶和別珍套山一帶，由大理岩、灰岩和絹雲母石英片岩等組成，厚度可達2000餘米。
薊縣系庫松木切克群分為上下兩個亞群：下亞群主要由大理岩化灰岩、暗色灰岩組成，上部含砂質硅質成分，下部含碳質，含豐富疊層石化石，厚度近1000m。上亞群以碳酸鹽岩為主，上部夾碎屑岩、硅質岩；下部多泥質、硅質灰岩，主要分布在庫松木切克山、賽里木湖和別珍套山南坡等地區。在契爾格一帶，上部夾有0.6m厚的流紋質角礫晶屑凝灰岩，厚度大於1800m。
青白口系開爾塔斯群亦可分為上下兩個亞群，下亞群主要由碳質頁岩和碳質泥質灰岩組成，含豐富的疊層石化石，厚度大於1400m；上亞群由淺灰色灰岩、大理岩組成，夾硅質條帶狀灰岩、灰質白雲岩和少量含鈣質硅質岩透鏡體，含疊層石化石，可見厚度2300m，分布於庫松木切克山西段和科古琴山。
震旦系由下而上分為喀英迪組結晶灰岩、白雲質灰岩，塔爾恰特組泥質粉砂岩、長石砂岩和塔里薩依組冰磧岩，總厚度約600m。在賽里木湖至果子溝剖面，具有紫紅色夾灰綠色粉砂質板岩與冰磧礫岩受一系列由北向南逆沖作用影響形成一系緊閉斷褶帶，並逆沖到寒武-奧陶系和青白口繫上。
2.古生界
古生界包括寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二疊系。
本區寒武系與震旦系呈平行不整合關系。下寒武統分為兩個組，下部為磷礦溝組，由硅質泥岩、粉砂岩夾灰岩組成，底部為含磷層，厚17～40m。上部霍城組為厚2m的微晶灰岩。底部砂礫岩與下部磷礦溝組有一沉積間斷。中寒武統下部肯薩依組，為岩屑砂岩夾團塊狀灰岩、生物灰岩、硅質磷塊岩。上部阿合恰特組，為鈣質粉砂質泥岩、硅質泥岩、硅質泥岩夾薄層灰岩，厚度幾米到10餘米。上寒武統下部將軍溝組，由岩屑砂岩、粉砂岩、泥質硅質岩及灰岩組成。上部果子溝組，岩性為薄—中厚層狀灰岩、泥質灰岩及硅質泥岩，厚度數米至30m，主要分布於科古琴山。
奧陶系主要分布於科古琴山和賽里木湖以南果子溝地區。下奧陶統新二台組及塔勒基河組為黑色硅質泥質粉砂岩、砂岩、頁岩、灰岩，含豐富筆石化石，厚度為140～178m。中奧陶統風溝組及科克薩雷溪組為黑色、灰色硅質泥質粉砂岩、鈣質硅質岩、泥質生物灰岩，含筆石化石，可見厚度178～228m。上奧陶統萌吉庫爾河組為黑色、灰綠色粉砂質灰岩、粉晶灰岩、泥質粉砂岩、硅質粉砂岩夾泥質硅質岩，含放射蟲硅質岩，可見厚度380m。下-中奧陶統可可乃克群第一亞群為雜砂岩、粉砂岩、泥灰岩互層夾火山角礫岩，頂底產黃鐵礦型銅礦，第一亞群厚2698m。可可乃克群第二、三亞群屬中奧陶統，第二亞群含玄武岩、火山碎屑岩、雜砂岩、頁岩、硅質岩，厚2700m，第三亞群為岩屑長石砂岩與頁岩互層，顯示大陸斜坡相沉積特徵，本亞群厚1488m。往西科古琴山沉積一套酸-基性火山岩、火山碎屑岩夾灰岩。上奧陶統阿克塔什組及呼獨克達坂組，為中厚層、厚層生物灰岩、角礫狀灰岩，產珊瑚、三葉蟲、頭足類、腕足類化石。在果子溝新二台南見夾有50m厚的紫色英安質凝灰岩，本統厚度大於1750m。
本區志留系可分為北側溫泉-博樂陸架海和南側博羅科洛活動陸緣弧兩個地層分區。溫泉-博樂陸架海：位於賽里木湖北汗吉尕山，出露早、中志留世陸源碎屑岩和生物碎屑灰岩，厚199m，含牙形類、苔蘚蟲及大量海百合莖化石，砂岩中含有植物化石碎片。博羅科洛活動陸緣弧：下志留統尼勒克河組，主要為硅質岩、鈣質泥質粉砂岩、生物碎屑灰岩，厚900餘米。中志留統分為兩個組，即下部基夫克組：為灰岩、硅質岩、碳質板岩、沉凝灰岩、霏細斑岩，厚1300～2340m；上部庫茹爾組：為凝灰質砂岩、粉砂泥岩夾生物灰岩團塊。在喀什河上游出露晶屑凝灰岩夾橄欖玄武岩及安山岩，厚度大於2500m。上志留統博羅科洛山組為長石砂岩、泥質鈣質粉砂岩、結晶灰岩（產珊瑚化石）。在艾肯達坂西夾有安山岩、安山質火山角礫岩、凝灰岩，厚3008m。
泥盆系主要分布於依連哈比爾尕、賽里木和博羅科洛地區。上泥盆統托斯庫爾他烏組，為礫岩、砂岩、粉砂岩、硅質岩。科古琴東端見有流紋質火山角礫岩，厚約1800m。中泥盆統頭蘇泉組，為凝灰質硅質岩、晶屑凝灰岩、凝灰質砂岩、板岩、千枚岩，厚度大於3000m。上泥盆統艾爾肯組為千枚岩、灰岩、鈣質砂岩、凝灰質砂岩、安山玢岩、斜長玄武岩，厚3000m。
石炭系在區域上均有出露，早石炭世構造格局可由北而南劃分為北天山（巴音溝）初始洋盆、汗吉尕碳酸鹽淺海盆和吐拉蘇火山斷陷盆地。中石炭世出現吐拉蘇弧後斷陷火山盆地、別珍套-汗吉尕（達巴特）島弧、依連哈比爾尕（三岔河）弧前盆地及巴音溝海溝-火山弧帶。在依連哈比爾尕弧前盆地出露下、中石炭統安集海組，主要為灰綠色、淺灰色、灰色到灰黑色晶屑岩晶細凝灰岩、粉砂岩、硅質岩，夾生物碎屑灰岩透鏡體（產三葉蟲、苔蘚蟲、海百合莖等化石），厚300～5000m。在別珍套-汗吉尕碳酸鹽淺海盆-島弧帶，下石炭統阿恰勒河組下亞組為鈣質長石石英砂岩、鈣質砂岩、泥質、硅質頁岩；上亞組為鈣質砂岩、生物灰岩、泥質、硅質灰岩、礫岩，產豐富的珊瑚、腕足、苔蘚蟲化石，厚度大於1800m。中石炭統東圖津河組為雜色砂岩、含礫砂岩、粗砂岩、鈣質砂岩夾粉砂岩、灰岩，底部礫岩，厚872m。在汗吉尕山可見到東圖津河組與阿恰勒河組為低角度不整合接觸關系。上石炭統科古琴山群，為雜色礫岩、砂礫岩、砂岩、粉砂岩、凝灰岩夾生物碎屑灰岩，厚270m。底部礫岩以高角度不整合於泥盆系及中石炭統之上，為一套造山階段的山間盆地磨拉石相堆積。在吐拉蘇弧後斷陷盆地，下石炭統下部大哈拉軍山組，主要為一套中性到中酸性含基性火山岩系。底部為粗砂岩、砂礫岩、礫岩，厚度變化大，660～1600餘米。下石炭統上部阿克沙克組，為砂質生物灰岩、鈣質砂岩、中酸性晶屑凝灰岩、砂礫岩，含腕足及植物化石，厚125～1200餘米。中石炭統下部腦蓋吐組，為流紋岩、熔結凝灰岩、沉凝灰岩、硅質條帶凝灰岩，厚1880m。上部奧依曼布拉克組，為含礫粗面岩、凝灰質砂岩、角礫熔岩、流紋質凝灰熔岩，向上為灰岩、粉砂岩、硅質岩、砂岩、礫岩，含動植物化石，厚800～1000m。從本區早、中石炭世火山-沉積組合分析，為海陸交互相山間斷陷盆地沉積。火山活動強烈，伴有多處火山噴發機構，火山噴發不整合明顯（見圖2-5），沉積環境動盪不定，海水時進時出，表現出地殼有節奏性拉張和間斷交替的地球動力環境。著名大型阿希金礦就賦存於大哈拉軍山組中。
二疊系主要分布在溫泉、博樂汗吉尕山—阿拉套山一帶。下二疊統烏郎群，為輝石安山岩、安山玄武岩夾火山角礫岩、晶屑凝灰岩及沉凝灰岩，厚近千米，底部礫岩高角度不整合於石炭系之上。上二疊統鐵木里克組為岩屑砂岩、長石砂岩、含礫砂岩夾泥、碳質粉砂岩及煤線，厚數百米。本區早二疊世為中基性火山噴發裂谷型盆地堆積環境，晚二疊世進入河流-沼澤相泥砂質沉積。
（三）區域岩漿岩
西天山地區侵入岩分布廣泛，從岩基、岩株到岩牆均有出露，呈近東西向帶狀分布，以中酸性岩體最為發育，侵入時代有呂梁期、加里東期、海西早期、海西中期、海西晚期5個時期（見圖2-7）。呂梁運動為古元古代古陸殼形成的重要熱事件，該時代閃長岩和花崗岩類主要分布在溫泉一帶。加里東期奧陶紀的「A」型花崗岩為早-中奧陶世拉張期的產物，志留紀為俯沖期的產物，顯示早古生代晚期微板塊對接或碰撞的熱效應效果，其中早志留世菁布拉克基性—超基性雜岩亦是局部拉張環境侵位的。晚志留世侵入岩以岩株狀產出，岩性為花崗閃長岩和二長花崗岩，主要分布於溫泉縣城南部。海西早期泥盆紀深成岩漿活動與那拉提成熟島弧以及博羅科洛造山過程相匹配，侵入岩以岩株狀產出，岩性主要為花崗斑岩、花崗閃長斑岩和閃長玢岩等，分布在伊連哈比爾尕和博羅科洛地區。海西中期石炭紀的深成岩漿活動為北天山（巴音溝）微洋盆開啟-消亡到造山的產物，同時也是重要成礦期。花崗岩多呈岩株和岩基狀產出，岩性為二長花崗岩、花崗岩、花崗閃長岩、花崗斑岩和流紋斑岩等，主要分布於博羅科洛地區。海西晚期二疊紀岩漿活動最為強烈，是板內構造體制的後碰撞效應所致，其中包括拆沉、伸展、裂陷、走滑剪切等地球動力環境。這種裂谷階段的復雜地球動力環境，導致了殼幔物質之間的激烈交換，岩漿迅速向富鹼特別富鉀的方向演化，由此進入成礦高峰期，該時期花崗岩呈岩株和岩脈狀產出，岩性為閃長玢岩、二長花崗岩、石英鈉長斑岩、花崗斑岩和流紋斑岩等，主要分布於汗吉尕山地區。
西天山地區在元古宙至晚古生代漫長的地質變遷進程中，來自幔源和殼源的岩漿活動極為頻繁，其中火山活動貫穿了古大陸裂解、板塊運動以及板內開合構造演化的始終。
區內火山活動較頻繁，按時限火山岩時代可分元古宙、早古生代和晚古生代3個時間段，以晚古生代為主，火山岩呈近東西向帶狀分布。奧陶紀、志留紀海相火山岩為中酸性火山碎屑岩和中基性熔岩，主要分布在科古琴山一帶，從早到晚，存在由酸性、中酸性到中基性的演化規律（王核等，2000）。泥盆紀中酸性火山碎屑岩與熔岩和石炭紀中酸性火山碎屑岩與中基性熔岩，分布在博羅霍洛山、汗吉尕山南側和奧爾塔克賽爾一帶。二疊紀火山岩為一套陸相火山岩建造，岩性為玄武岩、安山岩、英安岩等，分布於汗吉尕山北坡和別珍套山地區。
（四）火山盆地地質特徵
吐拉蘇盆地北以科古琴山南坡斷裂為界，與賽里木地塊相鄰，南以伊犁盆地北緣斷裂為界，總體呈北西西向展布。火山盆地地層從下往上為下石炭統大哈拉軍山組與阿恰勒河組，中石炭統腦蓋吐組與東圖津河組。吐拉茨盆地主體組成為下石炭統大哈拉軍山組陸相中性、中酸性火山岩、火山碎屑岩，其中酸性凝灰岩段和上安山岩段是火山盆地的主要賦礦層位，與金成礦關系密切。據毋瑞身等（1995）研究，大哈拉軍山組火山旋迴的厚度約為1500m，自下而上分為5 個岩性段，即石英霏細斑岩段：主要由酸性火山岩和火山碎屑岩組成，該類火山活動規模不大，范圍較小，主要分布於卓路薩依一帶，其下與奈楞格勒達坂組呈不整合接觸，其上被大哈拉軍山組火山岩的酸性凝灰岩段整合覆蓋，總厚度大於80m；酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉積岩和酸性熔岩組成的酸性凝灰岩段：火山活動強烈，主要呈不規則條帶狀分布在吐拉蘇火山盆地邊緣的伊爾曼得、吉爾格朗和伊克阿夏一帶，其上為中酸性火山岩整合覆蓋，總厚度約228m；下安山岩段：該岩性段早期以中酸性火山碎屑岩與中基性熔岩交替出現，晚期以大量酸性熔岩為主，比較集中分布於伊克阿夏—克孜庫拉一帶，其下與大哈拉軍山組酸性凝灰岩整合接觸，其上與火山碎屑岩段整合接觸，總厚度約207m；火山碎屑岩段：為火山旋迴中-晚期的產物，火山活動強烈，分布面積較廣，主要呈北西西向分布在吐拉蘇火山盆地邊部或呈環狀分布在早古生代岩塊周圍，以及阿希金礦所在的火山盆地中心，主要為火山碎屑岩和少量熔岩組成，總厚度約781m；上安山岩段：主要呈近南北向、局部東西向不規則分布於吐拉蘇火山盆地中心部位，即阿希金礦和阿庇因迪一帶，主要由熔岩、火山碎屑岩和火山碎屑沉積岩組成，厚度約為340m。阿恰勒河組不整合於大哈拉軍山組之上，主要岩石組合為含礫鈣質岩屑砂岩、砂質泥岩、生物灰岩、砂質灰岩及碳質灰岩等。腦蓋吐組與東圖津河組不整合於大哈拉軍山組之上，主要岩性為火山碎屑岩及沉火山碎屑岩。下伏基底地層為中元古界薊縣系、中奧陶—中志留統及上泥盆統。本礦帶TM圖片中的斷裂系統線型構造極為復雜，除了區域主構造東西向斷裂系外，北東-南西向、北西-南東向線型構造也很明顯。另外直徑大於5km的環狀影像在阿希金礦東南外圍區廣為分布，眾多小型似火山機構的環狀影像多半集中在阿希金礦區（見圖1-19），該區中部有近南北向斷裂兩條，兩者挾持有北東-南西及北西-南東向斷裂，形成「山」字形框架，顯示了石炭紀斷陷盆地的宏觀圖像特徵。火山盆地內褶皺不發育，層狀岩石一般呈低角度單斜構造（汪勁草等，2003）。
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