新疆伽師銅礦床地質(zhì)特征及成因模式

張 江

（中國冶金地質(zhì)總局新疆地質(zhì)勘查院，烏魯木齊830063）

0 引言

新疆伽師銅礦是近年來發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的一個(gè)重要的銅礦。礦床位于塔里木盆地西北部伽師縣NE方向的西克爾鎮(zhèn)以西約20km處，交通便利。本文將闡述伽師銅礦床的地質(zhì)特征，并建立銅礦床的成因模式。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

伽師銅礦區(qū)地處塔里木板塊西段北緣的柯坪前陸盆地中西段南緣，柯坪傾伏背斜的南翼及傾伏端（圖1）。

圖1 新疆伽師縣伽師銅礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig．1 Geological sketch of Jia shi Cu deposit in Jiashi County，Xinjiang

礦區(qū)地層主要有下泥盆統(tǒng)、上石炭統(tǒng)、下二疊統(tǒng)、白堊系、古近系及新近系。古近系是區(qū)內(nèi)的含礦巖系，分布于礦區(qū)的中部。古近系自下而上可分為上、下兩個(gè)巖性段。下段（E1）主要為一套碎屑巖及蒸發(fā)巖沉積，巖層總厚70．57m；本段地層是礦區(qū)的主要含礦層位，根據(jù)其巖性特征由下而上可分為7層（表1）。

由表1可見，礦體產(chǎn)于古近系下段F層灰白色含巖屑鈣質(zhì)細(xì)砂巖中，此層是礦區(qū)的主要含礦層；在各礦段除局部礦體頂、底板有1～2m的w（Cu）低于邊界品位外，幾乎全層都是礦體；在礦段之間的未見礦地段，含礦層依然存在，只是泥巖、粉砂巖夾層較多，顯示沉積時(shí)的環(huán)境比較動(dòng)蕩，水深相對較大。

表1 伽師銅礦區(qū)古近系層序特征Table 1 Characteristics of Paleogene strata in Jiashi Cu deposit

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為柯坪塔格背斜，含銅礦層產(chǎn)于柯坪塔格背斜西段的南翼及傾沒端?？缕簝A伏背斜在礦區(qū)地質(zhì)圖中呈NWW向展布，長約18km；背斜兩翼不對稱，南翼傾角較陡（60°～75°），北翼較緩（15°～32°），背斜傾伏端傾角亦較緩（15°～20°）；背斜的核部出露下泥盆統(tǒng)，兩翼則為石灰系、二疊系、白堊系、古新系和新近系（圖1）。含礦層位于背斜的南翼及傾沒端，為單斜構(gòu)造，地層傾角中東段較陡（70°～80°），下部變陡（直立甚至倒轉(zhuǎn)）；西段變緩（15°～20°）。礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大的斷層，僅有一組NE向的小型正斷層比較發(fā)育，對礦體的完整性有一定的破壞作用。

礦區(qū)內(nèi)內(nèi)未見巖漿巖出露。

2 礦床地質(zhì)特征

2．1 礦體特征

礦體賦存于古近系下段F層的碎屑巖中。含礦層斷續(xù)出露長度18km，可將礦區(qū)分為3個(gè)礦段：西部為大山口礦段，中部為拜什塔木—天源騰礦段，東部為西克爾礦段。大山口礦段與拜什塔木－天源騰礦段之間有5 600m為未見礦地段；拜什塔木－天源騰礦段與西克爾礦段之間有1 000m為未見礦地段；西克爾礦段的2個(gè)礦體之間也有4 000m為未見礦地段。

大山口礦段圈定了2個(gè)礦體，拜什塔木—天源騰礦段圈定了3個(gè)礦體，西克爾礦段圈定了2個(gè)礦體，全礦區(qū)共圈定了7個(gè)礦體。各礦體的主要特征見表2，并以拜什塔木—天源騰礦段為例將礦體特征分述如下。

（1）Ⅰ－1號礦體：是本礦段乃至全礦區(qū)的主要礦體，呈層狀、似層狀；在0號—15號勘查線礦體出露長度650m，在880m標(biāo)高礦體長度達(dá)1 051m，在960m中段Ⅰ－1與Ⅰ－2號礦體有相連趨勢；礦體控制的最低標(biāo)高為707m，控制的傾斜深度為500 m，礦體最大長度與最大傾斜延深之比為1．91；礦體厚度0．47～13．41m，平均厚度5．36m；礦體厚度在走向上有中部厚、兩端薄的特點(diǎn)，沿傾向厚度有由厚變薄的趨勢；礦體的空間延展較穩(wěn)定，連續(xù)性好，礦體厚度亦較穩(wěn)定。礦體中銅品位w（Cu）＝0．20%～3．64%，平均為1．32%，品位變化系數(shù)為6．32%；礦體厚度與礦體銅品位具有同消長的趨勢。礦體的產(chǎn)狀穩(wěn)定，傾向190°～200°，傾角80°，并有陡、緩的變化（圖2）；礦體向NW側(cè)伏，側(cè)伏角約為30°；銅礦體被一組產(chǎn)狀30°～55°∠57°的正斷層錯(cuò)斷，斷層較為密集，間距1．6～55m不等，平均27m；斷距一般0．5～5m。此外，還有一組產(chǎn)狀為125°∠67°～75°的小型逆斷層，斷距達(dá)18m。

表2 伽師銅礦區(qū)礦體特征Table 2 Characteristics of ore bodies in Jiashi Cu deposit

（2）Ⅰ－2號礦體：位于Ⅰ－1號礦體東側(cè)300m處，礦體呈層狀、似層狀；地表出露長度190m，坑道中礦體走向長255～430m，控制最大斜深290m，礦體長度與傾斜延深相近，連續(xù)性較好；礦體厚度1．18～5．95m，平均3．84m，中部厚度較大，兩端變薄，逐漸尖滅，礦體厚度變化系數(shù)14．79%；礦體向深部明顯向 W 側(cè)伏，側(cè)伏角20°；礦體總體產(chǎn)狀20°∠87°，較為穩(wěn)定；礦體品位w（Cu）＝0．20% ～3．40%，平均1．70%，沿傾向礦石品位有由低升高趨勢，這是因?yàn)樵跐撍娓浇哂写紊患饔?，從而使礦石品位增高；銅品位的變化系數(shù)為7．67%，礦體厚度與銅品位呈同消長關(guān)系；銅礦體被一組NE向逆斷層錯(cuò)斷，斷層產(chǎn)狀119°～165°∠35°～71°，水平斷距3．1m。

（3）Ⅰ－3號礦體：位于Ⅰ－2號礦體以東約300m處，呈層狀、似層狀；地表礦體長100m，深部長度可達(dá)190m；礦體厚度0．29～3．98m，平均1．86m，厚度比較穩(wěn)定；礦體最大控制深度270m，出現(xiàn)延深大于長度的現(xiàn)象；在1 317m中段礦體產(chǎn)狀為20°∠75°，而1 224m中段的礦體產(chǎn)狀變?yōu)?06°∠87°，說明產(chǎn)狀出現(xiàn)反轉(zhuǎn)；礦體品位w（Cu）＝0．20%～6．40%，平均1．41%，礦化比較均勻；銅礦體被一組NE向小型逆斷層錯(cuò)斷，斷層產(chǎn)狀295°∠70°～88°，斷距多為1～2m，最大斷距3m。

其他礦段的礦體特征與拜什塔木－天源騰礦段銅礦體特征類似，不再一一贅述。

2．2 礦石組構(gòu)特征

礦石中的金屬礦物有輝銅礦，其次為銅藍(lán)，少量黃鐵礦、磁鐵礦，以及次生氧化礦物孔雀石、褐鐵礦、微量針鐵礦等；非金屬礦物有石英、鉀長石、斜長石、方解石、絹云母等。主要有益組分為銅，w（Cu）＝0．20%～3．44%，平均1．17%；伴生有益組分銀、硫等。

圖2 Ⅰ－1號礦體形態(tài)Fig．2 Morphology of ore bodyⅠ－1

礦石結(jié)構(gòu)主為填隙結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、砂狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造有稀疏浸染狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、薄膜狀構(gòu)造等。

礦石類型有：①氧化礦石（氧化銅含量高，出露標(biāo)高1 343m～1 220m，已采空）；②混合型礦石（出露標(biāo)高1 204m～1 020m）；③原生礦石類型（出露標(biāo)高1 020m 以下）。

2．3 礦體圍巖特征

礦體（層）上盤圍巖為含細(xì)粉砂泥巖。磚紅色，含細(xì)粉砂，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，巖石構(gòu)成主要為泥質(zhì)物（85%～90%）、細(xì)砂屑（5%）及粉砂屑（5%～10%）；細(xì)砂屑及粉砂屑呈不均勻狀分布于泥質(zhì)物質(zhì)中；碎屑呈次棱角狀、次圓狀，少數(shù)呈尖角狀，磨圓不佳，分布不均勻，常呈團(tuán)粒集中；碎屑成分由石英、長石、巖屑構(gòu)成，含微量云母片；泥質(zhì)物顆粒細(xì)小，主要為水云母，由于鐵染而呈現(xiàn)磚紅色。礦體和上盤圍巖由于巖性不同接觸界線比較清楚，二者為正常沉積接觸關(guān)系。

礦體（層）下盤圍巖為粉砂泥質(zhì)巖。紫紅色含粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，由泥質(zhì)物（85%～90%）、粉砂屑（10%～15%）組成。由于砂泥質(zhì)分布不均勻，層理顯示不明顯。粉砂屑粒度細(xì)小（0．06～0．005 mm），以細(xì)粉砂屑為主，呈次圓狀、角狀，主要為石英、長石、云母片等，分布不均勻，含量多的部位達(dá)20%，而含量少的部位約占5%～10%。泥質(zhì)物主要由水云母構(gòu)成，顆粒細(xì)小，由于鐵染呈紫紅色。礦體和下盤圍巖接觸界線清楚，礦層底部常見有砂、礫巖質(zhì)含礦體，二者為連續(xù)正常沉積及部分沖刷沉積接觸關(guān)系。

3 礦床成因模式

伽師銅礦產(chǎn)出在柯坪塔格傾伏背斜的南翼及西段傾伏端。組成柯坪背斜的地層是寒武系—新近系（三疊系和侏羅系地層缺失）。其巖性有寒武系—奧陶系丘里塔格群灰?guī)r，厚210m；志留系柯坪塔格群細(xì)砂巖（其中發(fā)現(xiàn)銅礦點(diǎn)），厚約750m；泥盆系沙拉依姆群泥巖、粉砂巖、砂巖，厚約400m；石炭系康克林群生物灰?guī)r，厚103．26m，斷層附近發(fā)現(xiàn)含銅石英脈；二疊系別良金群生物灰?guī)r、泥灰?guī)r夾泥巖，厚68．14 m，在與白堊系接觸的地段有硫化物氧化形成的鐵帽；白堊系火山凝灰?guī)r，底部有礫巖，厚26．64m?？偤襁_(dá)1 200m。由于柯坪古陸（礦源區(qū)）的長期抬升、剝蝕，尤其是其中的銅礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)、含火山物質(zhì)的地層，為伽師銅礦的形成提供了豐富的物質(zhì)來源。上述地層經(jīng)過長期風(fēng)化剝蝕，被氧化釋放出的銅呈原子或離子，以氧化態(tài)、游離態(tài)或絡(luò)合物態(tài)隨地表流水作用攜帶到陸緣湖盆地沉積（古近紀(jì)時(shí)，礦區(qū)附近已經(jīng)形成水深不大的湖盆）。富含銅的地表水不斷地把成礦物質(zhì)和陸源碎屑物質(zhì)帶到沉積盆地，與礦源區(qū)的正常碎屑物質(zhì)一起沉積下來。這時(shí)，地表水由動(dòng)態(tài)變成靜止?fàn)顟B(tài)，銅也失去了動(dòng)力條件。在干旱的候條件下，水份不斷地蒸發(fā)（含銅層上下盤都有石膏礦層存在可證明這一點(diǎn)），銅從氧化態(tài)、游離態(tài)、絡(luò)合物態(tài)還原出來。由于膠體和黏土的吸附等作用，形成了銅質(zhì)的初步聚集。在成巖期由于有機(jī)質(zhì)及厭氧細(xì)菌的作用，形成了局部的弱還原環(huán)境，層間水和孔隙水不斷萃取下伏的或側(cè)向上礦源層中的銅質(zhì)，在滲透性較好的砂巖中富集成銅礦床。

伽師銅礦床的形成大致經(jīng)歷了4個(gè)階段，如圖3所述：

（1）含銅風(fēng)化層形成階段：地表含銅巖石的長期風(fēng)化、剝蝕，形成了含銅風(fēng)化殼。

圖3 伽師銅礦床成礦模式圖Fig．3 Metallogenic model of Jiashi Cu deposit

（2）含銅沉積物（礦源層）形成階段：含銅風(fēng)化物 以碎屑、懸浮物形式快速搬運(yùn)、沉積，形成含銅沉積層階段。此階段以濕熱的氣候?yàn)橹鳌?/p>

（3）銅礦體形成（成巖）階段：含銅沉積物在成巖過程中溶解、遷移、富集，形成礦體。此階段氣候轉(zhuǎn)為干燥、炎熱，蒸發(fā)量大于降水量；湖盆收縮，湖水濃縮，深部有機(jī)質(zhì)分解，使原來氧化的、堿性的地球化學(xué)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原的、弱酸性－酸性地球化學(xué)環(huán)境。導(dǎo)致原沉積物中的銅溶解、遷移、富集、成礦。

（4）銅礦體次生富集階段：硫化銅礦體在近地表（潛水面以上）因氧化而形成易溶的硫酸鹽類（如硫酸銅等），被帶出氧化帶，使之貧化；在潛水面附近，由氧化帶來的硫酸銅溶液遇到原生的硫化物就會(huì)發(fā)生交代作用，生成新的硫化物。這種新的硫化物就是次生硫化物，從而大幅度地提高礦石的銅品位；這就是次生富集作用。到了停滯水面以下，次生富集作用就消失了。

綜上所述，新疆伽師銅礦床礦床成因類型應(yīng)屬古近系湖相沉積層控型砂巖銅礦床。

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