新疆庫車縣鹽水溝北銅礦床地質(zhì)特征及成因探討

劉傳朋

(山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 臨沂 276006)

新疆庫車縣鹽水溝北銅礦床位于庫車縣北西約23km,行政區(qū)劃隸屬庫車縣阿格鄉(xiāng)。2010年，青島地質(zhì)工程勘察院在該區(qū)開展了詳查工作，圈定10條礦體，取得了一定的成果①。新疆塔里木盆地周邊的中新生代凹陷盆地中相繼發(fā)現(xiàn)了一系列新生代沉積型砂巖銅礦床，以庫木庫里盆地[1-2]、庫車盆地[3]及喀什EW向構(gòu)造帶[4]最為典型。因此，研究該礦床的成礦地質(zhì)特征和礦床成因，對今后在該區(qū)外圍尋找同類型礦床具有一定的借鑒意義。該文根據(jù)鹽水溝地區(qū)區(qū)域地質(zhì)及銅礦體形態(tài)、規(guī)模、賦礦層位、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等地質(zhì)特征，對其礦床成因進行了分析，為鹽水溝北銅礦床及周邊同類型銅礦床的后續(xù)勘探、找礦提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

鹽水溝北銅礦床位于塔吉克-塔里木陸塊區(qū)(Ⅱ)、塔里木陸塊(Ⅱ-1)、塔里木北緣隆起(Ⅱ-1-2)、庫車前陸盆地(Ⅱ-1-21)，屬庫東凹陷Cu-Fe-U-Au-煤-鹽類-自然硫礦帶[5]。區(qū)域上地層、構(gòu)造十分發(fā)育，巖漿巖不發(fā)育。

區(qū)域內(nèi)構(gòu)造較復雜，中、新生界的巨厚沉積經(jīng)過燕山運動、喜馬拉雅運動的影響[8]，形成了近EW向的復式背斜褶皺系，同時伴生一系列斷裂構(gòu)造，多以高角度逆斷層性質(zhì)出現(xiàn)。區(qū)域性的斷裂構(gòu)造主要有巴什基奇克大斷裂、秋立塔格大斷裂。褶皺構(gòu)造主要有巴什基奇克-托古桑背斜、秋立塔格復背斜。區(qū)域性巴什基奇克大斷裂及巴什基奇克-托古托桑背斜構(gòu)成北含礦帶整體構(gòu)造格架，區(qū)域性秋立塔格大斷裂及秋立塔格背斜構(gòu)成南含礦帶整體構(gòu)造格架,巖漿活動不發(fā)育。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有古近紀庫木格列姆群；新近紀吉迪克組、康村組、庫車組及少量第四紀全新世沖積層。區(qū)內(nèi)構(gòu)造十分發(fā)育，巖漿巖不發(fā)育(圖1)。

1—庫車組砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖及礫巖；2—康村組二段砂巖、粉砂質(zhì)泥巖；3—康村組一段砂礫巖、粉砂質(zhì)泥巖；4—吉迪克組砂巖、泥巖；5—庫木格列姆群泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖、石膏鹽巖；6—地質(zhì)界限；7—逆斷層及編號；8—銅礦體及編號；9—淺灰藍色粉砂巖、頁巖帶(標志層)；10—倒轉(zhuǎn)產(chǎn)狀；11—地層產(chǎn)狀圖1 新疆庫車縣鹽水溝北銅礦床地質(zhì)簡圖

2.1 地層

2.1.1 古近紀庫木格列姆群

為一套咸化瀉湖相-陸相碎屑巖含膏鹽含鹽建造，與南側(cè)新近紀中新世吉迪克組為斷層接觸，主要巖性為棕紅色泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、砂巖夾巖鹽、石膏。產(chǎn)腹足類化石，地層產(chǎn)狀東部160°∠60°，中部160°∠72°。出露厚度一般為70～200m，在礦區(qū)西部巴拉霍依形成一鹽礦點。

2.1.2 新近紀中新世吉迪克組

為一套河湖交替相陸源碎屑巖沉積建造。巖性主要為淺灰--褐色砂巖與灰綠色、紫色泥巖互層，產(chǎn)腹足類化石。該組上部可見銅礦化顯示，但品位低，規(guī)模小。地層傾向163°左右，傾角自東向西逐漸變陡，由60°變?yōu)?2°。地層出露厚度>519m。

2.1.3 新近紀中新世康村組

為一套河湖交替相陸源碎屑巖沉積建造，為礦區(qū)主要賦礦地層。根據(jù)巖石組合、含銅建造的不同及巖石顏色的差異，自下而上劃分為2個巖性段。

第一巖性段：主要為灰色中粗粒砂巖與棕褐色粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層，夾有藍灰色粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖條帶，產(chǎn)腹足類化石。其中，頂部藍灰色條帶在地表非常醒目，寬2～3m，區(qū)內(nèi)延伸穩(wěn)定，可作為與第二巖性段的劃分標志。銅礦(化)體集中分布在此段中部、上部。在礦區(qū)中部、西部地層產(chǎn)狀為160°∠73°，東部為340°∠82°,厚度200～670m，與下伏地層庫木格列姆群呈斷層接觸。

第二巖性段：主要為灰色中粗粒砂巖與棕褐色粉砂巖不等厚互層，含鈣較高，夾藍灰色粉砂巖條帶，產(chǎn)介形蟲、腹足類化石。該段僅局部可見微弱銅礦化顯示。地層產(chǎn)狀在礦區(qū)西部為160°∠75°，東部為340°∠80°出露厚度一般300～650m，上覆庫車組與之整合接觸。

2.1.4 新近紀上新世庫車組

為一套河流相沉積，巖性主要為褐色、土黃色粉砂質(zhì)泥巖夾灰色、淺綠色砂巖及礫巖。地層產(chǎn)狀在礦區(qū)中西部340°∠72°，東部340°∠65°，厚度360m。

2.1.5 第四紀全新統(tǒng)沖積層

分布于礦區(qū)西部的山前沖積扇以及礦區(qū)內(nèi)季節(jié)性沖溝內(nèi)，主要由礫石、泥、砂松散堆集而成，在沖積扇部位厚度大于50m，在沖溝內(nèi)厚度1～10m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造總體較復雜，秋立塔格復背斜的分支背斜及秋立塔格大斷裂帶構(gòu)成礦區(qū)整體構(gòu)造格局，受其影響，地層和礦化多近于直立和倒轉(zhuǎn)。

2.2.1 褶皺構(gòu)造

秋立塔格復背斜的分支背斜：呈近EW走向延伸，區(qū)內(nèi)出露長2km，形態(tài)十分緊閉，兩翼較陡，傾角70°～80°,軸面產(chǎn)狀320°～340°∠70°～73°，軸部由康村組構(gòu)成，整個背斜頂部幾乎全遭剝蝕。除此之外，礦區(qū)內(nèi)亦發(fā)育有較多的小褶皺及撓曲。

2.2.2 斷裂構(gòu)造

秋立塔格大斷裂帶，呈近EW向貫穿全區(qū)，寬70～200m的逆沖斷層帶，由南北兩側(cè)的主斷裂及其間局部發(fā)育的寬數(shù)厘米至數(shù)米的次級斷裂組成，地表宏觀上為寬20～30m的暗褐色略顯白色的凹陷帶，帶內(nèi)主要巖性為石膏、巖鹽，圍巖為角礫及構(gòu)造角礫巖。斷層上、下盤產(chǎn)狀均為320°～340°∠60°～73°，與地層走向近于一致，該帶離銅礦(化)層較遠，對礦化體影響不大。

此外，礦區(qū)發(fā)育有較小的褶曲及平移斷層，平移斷層斷距一般5～80m，延伸47～450m，走向NW或NE，個別斷層對礦體具有一定破壞作用。

2.3 礦化特征

礦石類型分為氧化礦石和原生礦石。氧化礦石礦物主要有赤銅礦、孔雀石、銅藍構(gòu)成；原生礦石礦物主要有黃銅礦、斑銅礦構(gòu)成。礦區(qū)初步控制的銅礦體數(shù)量較多，有7個含銅礦層、10個銅礦體。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)的銅礦體均賦存于中新統(tǒng)康村組第一巖性段的含銅砂巖中,含銅砂巖由西至東地表斷續(xù)出露長約2km,在礦區(qū)共有7個含礦層位,編號為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ；各含礦層厚度、礦化都不均勻，Ⅰ號礦層為該礦區(qū)的主礦層。通過該次詳查工作，在7個礦化層內(nèi)共圈定出10個銅礦體，各礦體特征詳見表1。

表1 礦體特征

Ⅰ-1礦體：礦體位于礦區(qū)中西部，由8個探槽、5個鉆孔和1個平硐控制。礦體呈層狀，走向70°，傾向340°～160°，傾角80°，總體傾向160°左右。礦體與圍巖產(chǎn)狀基本一致，礦體長1100m，地表出露標高1380～1620m，最大延深190m。沿走向、傾向厚度不均(圖2)、貧富不均現(xiàn)象。厚度0.29～1.99m，平均厚度0.98m，厚度變化系數(shù)77.44%，屬厚度較穩(wěn)定型；礦石品位0.43%～2.59%，平均含量1.22%，變化系數(shù)103.89%，分布較均勻；礦體與圍巖界線清晰。

1—第四系松散坡積物；2—粉砂質(zhì)泥巖；3—孔雀石化中細粒砂巖；4—地層產(chǎn)狀；5—銅礦體圖2 鹽水溝北銅礦剖面圖

Ⅰ-2礦體：礦體位于礦區(qū)東部，由7個探槽、4個鉆孔和1個平硐控制。礦體呈層狀，走向70°，傾向340°，傾角83°～89°。礦體與圍巖產(chǎn)狀基本一致，礦體長620m，地表出露標高1500～1610m，最大延深160m。沿走向、傾向有厚薄不均、貧富不均現(xiàn)象。厚度0.34～2.58m，平均厚度1.09m，厚度變化系數(shù)89.23%，屬厚度較穩(wěn)定型；礦體的礦石品位0.96%～2.10%，平均含量1.38%，變化系數(shù)45.18%，分布均勻；礦體與圍巖界線清晰。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石礦物特征

礦石礦物成分比較簡單，主要礦石礦物有孔雀石、赤銅礦、水膽礬，自然銅，脈石礦物有赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、長石、石英、方解石、黑云母、石膏等。

(1)礦石的礦物成分

孔雀石：翠綠色，玻璃光澤，粒度較細，纖維狀—隱晶質(zhì)集合體常呈浸染狀、皮殼狀、薄膜狀及斑點狀產(chǎn)出，其中?；煊衅渌V物，一般含量0.3%～1%。

赤銅礦：紫紅色，反射率不高，非均性，顯血紅內(nèi)反射色。呈不規(guī)則狀，他形粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑0.01～0.12mm分布于碎屑間呈填隙狀膠結(jié)碎屑，一般含量0.1%～2%。

自然銅：紫紅色、粉紅色，反射率較高，均質(zhì)、硬度小，具有延展性，呈不規(guī)則狀分布于碎屑顆粒之間，常與赤銅礦伴生，粒徑0.01～0.13mm，一般含量在0.5%左右，局部可達2%。

水膽礬：藍色，在強光下顯褐色內(nèi)反射色，透明，常與赤銅礦、自然銅伴生，一般含量0.2%～2%。

(2)脈石礦物

赤鐵礦：他形粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑0.04～0.4mm，分布于礦物碎屑顆粒之間，一般含量5%～8%。

磁鐵礦：他形粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑0.01～0.15mm，分布于礦物碎屑顆粒之間，含量1%左右。

褐鐵礦：黃褐色，他形粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑0.04～0.1mm，分布于礦物碎屑顆粒之間，一般含量2%～3%。

非金屬礦物：石英、長石、黑云母等呈次棱—次圓狀他形粒狀結(jié)構(gòu)，含量不一，方解石、泥質(zhì)、硅質(zhì)、石膏含量偏少，多以膠結(jié)物形式與其他礦物混生。

3.2.2 礦石化學成分特征

根據(jù)組合分析結(jié)果，Au (0.17～0.25)×10-6，平均0.21×10-6；Ag (2.5～6.2)×10-6，平均3.8×10-6；F 0.02%～0.03%，平均0.027%；Pb 0；As 0.003%～0.006%，平均0.0043%；C 3.66%～4.13%，平均3.87%；Zn平均0.01%；Co 0%；Mo 0%。

根據(jù)鄰區(qū)康村銅礦的工作成果，礦石內(nèi)對銅礦冶煉常見的有害元素As，F(xiàn)，Zn，MgO的含量均較低；As含量在0.003%～0.0006%，F(xiàn)含量在0.02%～0.03%，Zn含量為0.01%，MgO含量為1.16%，經(jīng)與選冶有害組分伴生指標對比，都在允許范圍之內(nèi)，對礦石選冶性能不產(chǎn)生影響。

3.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為細粒他形晶結(jié)構(gòu)、風化殘余結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以細脈狀構(gòu)造為主，次為膠狀構(gòu)造，纖維狀構(gòu)造等。

3.4 礦體圍巖及夾石

礦區(qū)內(nèi)各礦體的頂、底板圍巖均為褐紅色及淺紅色粉質(zhì)泥巖，與礦體界線極為明顯，由于礦床成因?qū)倩瘜W沉積，因此礦體頂、底板圍巖中均無任何礦化圍巖蝕變現(xiàn)象，所有礦體無夾石出現(xiàn)。

4 礦床成因探討及找礦標志

4.1 礦床成因探討

礦區(qū)內(nèi)各銅礦體特征相近，礦體均產(chǎn)在新近紀中新世康村組中部，賦礦巖石為淺灰--灰綠粉中粗粒砂巖。礦體多呈似層狀，礦層與地層產(chǎn)狀一致。礦石礦物成份主要為孔雀石、赤銅礦、黃銅礦、斑銅礦，局部見有自然銅、水膽礬等；脈石礦物有石英、云母、方解石等，有用組分主要為Cu。其他有益、有害元素含量均較低；礦區(qū)及外圍廣大區(qū)域內(nèi)，無巖漿巖侵入體存在，亦未見熱液蝕變現(xiàn)象；礦體與石膏、巖鹽關(guān)系密切，但從二者含量分析，賦礦古沉積環(huán)境水體不深。結(jié)合現(xiàn)代銅礦沉積學理論，礦床成因應歸為內(nèi)陸河湖相生物化學沉積型。

受燕山運動和阿爾卑斯運動的影響，區(qū)內(nèi)地殼坳陷和隆起顯著，地形差異大，使得北部天山的古原生銅礦床及附近含銅背景值較高的巖石遭受強烈的風化、剝蝕、搬運，在內(nèi)陸盆地邊緣沉積下來[9]，經(jīng)過生物化學的氧化還原反應形成銅礦床[10-11]。

古原生銅礦床或背景值較高巖石中銅的硫化物，在一定酸度的溶液的作用下，極易形成硫酸鹽，銅的活動性增強，溶解度大大增加[12]，經(jīng)過水體的搬運沉積在閉塞的湖盆里[13-14]。在閉塞湖盆的還原環(huán)境中，由于生物作用所產(chǎn)生的大量硫化氫，使溶液中銅被還原成硫化物，從溶液中沉淀析出，聚集為銅礦床[15-16]。以后又在氧化條件下，使沉積銅礦組分發(fā)生分解，并重新分布，而形成孔雀石、赤銅礦等。

綜上所述，根據(jù)礦體產(chǎn)狀、形態(tài)、規(guī)模、礦體賦存部位、成礦方式、礦物共生組合、礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等，將該礦床確定為砂巖型銅礦床[17]。

4.2 找礦標志

(1)地層時代標志：礦區(qū)內(nèi)砂巖銅礦的形成具有明顯的時代專屬性，礦體均產(chǎn)于新近紀中新世康村組之中，新近紀中新世吉迪克組、新近紀上新世庫車組僅具有銅礦化顯示，因此地層時代可作為找礦標志。

(2)地層層位標志：礦區(qū)內(nèi)銅礦化主要產(chǎn)于康村組中部，下部僅有銅礦化顯示，因此康村組中部地層層位可作為找礦標志。

(3)巖性標志：銅礦體巖性主要為灰色砂巖、巖屑砂巖、含礫粗砂巖等。而泥巖、粉砂質(zhì)泥巖基本無銅礦化，因此中粗粒砂巖可作為找礦標志。

(4)氧化特征標志：礦區(qū)內(nèi)礦石地表均為氧化礦石，礦石礦物主要為孔雀石，其顏色為翠綠色，因此孔雀石的顏色可作為直接找礦標志。

(5)沉積環(huán)境(古地理、沉積相)特征標志：礦體多產(chǎn)于河湖相交替部位(河流三角洲或河口沙壩的背面)，靠近湖泊深水邊緣(半氧化-半還原的沉積環(huán)境)。在沉積環(huán)境前期是最為有利的銅礦沉積時期[18-19]，所以在地層灰綠色和藍灰色條帶沉積之前的碎屑中易于成礦。礦區(qū)內(nèi)康村組的中、上部有藍色、灰色粉砂質(zhì)泥頁巖條帶出露，且延伸較穩(wěn)定，在其下部碎屑巖中常形成礦體，而在其上部碎屑巖中僅有銅礦化顯示。說明藍灰色粉砂質(zhì)泥頁巖條帶可作為找礦標志層。

5 結(jié)論

(1)庫車縣鹽水溝北銅礦地處塔吉克—塔里木陸塊區(qū)、塔里木陸塊、塔里木北緣隆起、庫車前陸盆地，區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動強烈，區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造發(fā)育，巖漿巖不發(fā)育。

(2)礦區(qū)內(nèi)的銅礦體均賦存于新近紀中新世康村組第一巖性段的含銅砂巖中,含銅砂巖由西至東地表斷續(xù)出露長約2km,在礦區(qū)共有7個含礦層位,編號為Ⅰ～Ⅶ，各含礦層厚度、礦化都不均勻，Ⅰ號礦層為該礦區(qū)的主礦層。

(3)對鹽水溝北銅礦床的區(qū)域地質(zhì)背景、成礦地質(zhì)特征、礦床特征、礦石質(zhì)量和礦床成因進行了分析論述，認為該礦床為砂巖型銅礦床。

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