新疆柯坪新生代推覆岩席的走向连接与成因分析
The striking connection of Cenozoic thrust sheets in Kalpin fault uplift, Xinjiang, and their formation mechanism
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摘要: 提要：柯坪断隆新生代推覆构造是南天山南缘冲断系统的一部分，断隆上多排逆冲岩席被数条横向断裂复杂化，致使不同地段岩席排数不等，各排岩席在走向上的对应关系不明,形成了十分奇特的山弯构造。逆冲岩席的变形特点是南天山新生代造山运动的重要表征。笔者通过卫星影像分析和野外路线地质调查，对横向断裂切割各排逆冲岩席之切点部位的构造特征及岩席内部中小型构造所显示的成因信息进行了详细分析，据此，对复杂岩席在走向上进行了连接，对其数量进行了识别。在此基础上，提出了复杂岩席成因的斜冲褶皱模式，即在北西向应力场持续作用下，岩席向南东斜冲，并在其水平位移分量作用下，沿走向发生褶皱和斜冲错断；横向断裂是多排岩席褶皱翼部扭性断层的发展和连通。Abstract: Abstract：Cenozoic nappe structures in the Kalpin fault uplift constitute a part of southern South Tianshan marginal thrust system. The number of nappe sheets is different from place to place, and the corresponding relationship of the nappe sheets in different parts is not clear because of the disturbance of the dip faults, which forms an unique orocline. The Cenozoic orogenic movement of southern South Tianshan is largely characterized by the deformation of the nappe sheets. By means of TM image interpretation and field geological investigation, the structural features at the intersects between the dip faults and the nappe sheets and the minor structures which can show the formation information of the nappe sheets were studied in detail. On the basis of the study, the disturbed nappe sheets in different parts of the uplift were connected successfully and the number of the nappe sheets was identified as well. A tectonic model has been suggested, which holds that the disturbed nappe sheets resulted from folding and fault slipping in the striking direction of the nappe sheets when they thrusted southeast under the NW-striking maximum principal compression stress, and the dip faults originated from the minor faults that occurred in the wings of the folded nappe sheets.
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Keywords:
- Kalpin fault uplift /
- nappe sheet /
- nappe sheet connection /
- formation mechanism
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1. 研究目的(Objective)
锗(Ge)是一种典型的稀散元素，其地壳丰度为1.5×10-6，主要富集在煤和铅锌矿床中。统计结果显示，闪锌矿是铅锌矿床中Ge的主要载体矿物，但不同类型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量存在差异。除热液脉型和浅成热液型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量较高(可达2500×10-6)外，其他主要类型(如喷流沉积型，SEDEX；火山块状硫化物型，VMS；密西西比河谷型，MVT，等)铅锌矿床闪锌矿中Ge的平均含量通常 < 300×10-6。本次发现贵州贵定竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的显著超常富集现象，现报道如下。
2. 研究方法(Methods)
在细致深入的矿床学和矿物学研究基础上，利用激光剥蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)对竹林沟锌矿床主要金属矿物闪锌矿进行原位微量元素组成分析。统计闪锌矿中Ge等元素的富集特征，结合相关分析和以往研究成果，揭示竹林沟锌矿床中Ge的超常富集机制。
3. 研究结果(Results)
竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量为592×10-6~1100×10-6(平均764×10-6，表 1)，锌矿石中Ge的平均品位97.9×10-6。闪锌矿LA-ICP-MS微区原位Ge含量分析资料显示，扬子板块及其周缘地区MVT铅锌矿床，如牛角塘、会泽、毛坪、富乐等，其闪锌矿中Ge的含量均 < 652×10-6，即便富乐矿床闪锌矿中Ge的含量最高，但其平均含量也仅为191×10-6，明显比竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)低。
表 1 竹林沟锌矿床闪锌矿部分元素含量(10-6)Table 1. The part elemental contents of sphalerite from the Zhulingou Zn deposit(10-6)
与世界上主要类型铅锌矿床闪锌矿LA-ICP-MS微区原位Ge含量分析资料相比，竹林沟矿床闪锌矿中Ge的含量比SEDEX(Ge含量通常 < 50×10-6)、VMS(Ge含量多数 < 100×10-6)和MVT(Ge含量n×10-6~n×102×10-6，Ge平均含量 < 300×10-6)等闪锌矿中Ge的含量高出一个数量级。竹林沟矿床闪锌矿中Ge的含量与法国Noailhac-Saint Salvy热液脉型Zn-Ge-Ag-Pb-Cd矿床(Ge平均含量750×10-6)和玻利维亚Porco浅成热液型Ag-Zn-Pb-Sn-Ge矿床(n×102×10-6~2500×10-6)等少数类型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)相当。
可见，竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量比目前已知扬子板块及其周缘地区MVT矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)都高，且明显高出全球主要类型(除岩浆热液型和热液脉型外)铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)一个数量级，具有显著超常富集特征(接近Ge地壳丰度的1000倍)。
初步分析显示，竹林沟锌矿床闪锌矿中Zn与Ga和Cd之间具有正相关关系；相反，Fe与Ga和Cd之间均具有负相关关系，这表明该矿床闪锌矿中Ga和Cd很可能不是直接替代Zn而是替代Fe，与笔者前期认识基本一致。然而，不难发现该矿床闪锌矿中Zn与Ge之间呈一定的负相关关系，但Fe和Ge之间则呈一定的正相关关系，进一步地Zn与Fe之间具有显著的负相关关系，且Zn与Fe+Ge之间负相关性更显著(图 1)。目前，闪锌矿中主要有六种Ge替代Zn的方式：(1)2Cu++Cu2++Ge4+↔4Zn2+；(2)Ge2+↔Zn2+；(3)2Ag++Ge4+↔3Zn2+；(4)2Cu++Ge4+↔3Zn2+；(5)□(晶体空位)+Ge4+↔2Zn2+；(6)nCu+Ge↔(n+1)Zn。可见，这六种替代方式均不能解释竹林沟锌矿床闪锌矿Zn和Fe+Ge之间的强烈负相关关系。因此，笔者推测该矿床中Ge很可能是与Fe一起共同替代Zn进入闪锌矿晶格(Fe+Ge↔2Zn)，是一种新的Ge替代方式。
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图 1 竹林沟锌矿床闪锌矿Zn-(Fe+Ge)相关图解Figure 1. Relationship diagram of sphalerite Zn-(Fe+Ge)in the Zhulingou Zn deposit4. 结论(Conclusions)
竹林沟锌矿床闪锌矿中显著超常富集锗，锗的富集程度接近1000倍，且锗与铁一起共同替代锌进入闪锌矿晶格，是一种新的锗替代方式。初步估算竹林沟锌矿床锗金属储量超过400 t，而竹林沟锌矿床外围还有半边街等锌矿床，初步预测研究区锗资源量可能达到超大型规模(>1000 t)，一个新的国家级乃至世界级锗资源基地曙光已现。
5. 致谢(Acknowledgments)
感谢科技部、国家自然科学基金委、云南省科技厅和云南大学对本项目的支持。
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期刊类型引用(7)
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