新疆柯坪地區(qū)一間房重晶石礦地球化學特征及前景分析

王 兵，楊 鵬，孫志佳，趙鵬飛

(中國人民武裝警察部隊黃金第七支隊，山東 煙臺 264004)

0 引言

一間房重晶石礦位于新疆柯坪地區(qū)一間房柯坪塔格山頂處，處于柯坪塔格成礦亞帶中，該成礦帶的構造主要為柯坪塔格逆沖斷裂與近SN向、NW向次級斷裂，逆沖推覆斷裂控制了地層的總體展布[1]。為進一步查明該區(qū)的找礦前景，筆者通過開展區(qū)域地質調查及化探工作，進行地球化學異常分析，并對該區(qū)的地球化學特征和找礦遠景進行探討，縮小了柯坪地區(qū)重晶石、螢石礦的找礦靶區(qū)，對地球化學異常、礦點與逆沖推覆構造及賦礦層位的關系進行研究，為柯坪地區(qū)柯坪塔格成礦亞帶重晶石礦等的成礦基礎條件及找礦方向提供支撐。

1 區(qū)域地質構造背景

研究區(qū)一級構造單元為塔里木陸塊區(qū)，二級構造單元為塔里木陸塊，三級構造單元以柯坪塔格斷裂為界，北部為柯坪陸緣盆地，南部為塔里木地塊。考慮到研究區(qū)南部構造屬性與北部明顯不同，參照油氣勘探最新成果，結合新生代塔里木盆地劃分方案，在三級構造單元劃分的基礎上，將本次工作區(qū)劃分為兩個四級構造單元[2]，以柯坪塔格斷裂為界，北部為柯坪斷隆，南部為巴楚隆起(圖1)。研究區(qū)位于柯坪斷隆的南部以及巴楚。隆起的西北部，主體為奧陶系碳酸鹽巖建造，受柯坪逆沖推覆構造NW—SE方向主擠壓應力影響，形成兩個推覆巖席，每個推覆巖席主體均為古生代地層，自南向北依次變新，最老出露為寒武系阿瓦塔格組，最新為二疊系卡倫達爾組，部分上部覆蓋西域組。兩條推覆巖席為柯坪逆沖推覆體系的主要組成部分。研究區(qū)內柯坪斷隆的主要構造形跡為NE—NEE走向。巴楚隆起的構造形跡與柯坪斷隆不同，以NW向為主，受NE—SW向的擠壓應力影響，巴楚隆起主要形成走向NW的寬緩穹窿式背斜[3-4]。

礦區(qū)位于塔里木板塊西北緣，大地構造位置為柯坪陸緣盆地，地層分區(qū)為柯坪地層小區(qū)，早古生代主要為被動大陸邊緣沉積，奧陶紀末受加里東運動的影響，上升為陸遭受剝蝕，缺失了部分晚奧陶世地層，形成了奧陶系印干組與志留系柯坪塔格組之間的不整合接觸；之后海平面上升，調查區(qū)主要為濱淺海相碎屑巖沉積；晚泥盆世—早二疊世，受南天山洋閉合的影響，調查區(qū)再次上升為陸，形成了泥盆系克孜爾塔格組與石炭系康克林組之間的不整合接觸；之后海水由NW向南東逐步海侵，礦區(qū)晚石炭世末才再次接受沉積，并在早二疊世達到最大；隨后海水逐漸退去，中—晚二疊世上升為陸，之后調查區(qū)未接受沉積，新近紀開始，受天山活動斷裂的影響，首先受近EW向的擠壓應力影響，首先形成了以印干—阿恰逆斷層和皮羌逆斷層為邊界的巴楚隆起，形成了約340°軸跡走向的褶皺，之后調查區(qū)受NW—SE應力影響，柯坪地區(qū)逆沖于巴楚之上，形成了現(xiàn)今的逆沖推覆構造，柯坪塔格向南逆沖于巴楚之上，且沉積了陸相的西域組礫巖，印干—阿恰斷裂和皮羌斷裂在地表表現(xiàn)為平移斷層，控制了調查區(qū)的部分走滑斷裂。

2 礦區(qū)地質特征

礦區(qū)地層大面積為下奧陶統(tǒng)丘里塔格組，西北部小范圍分布中—上奧陶統(tǒng)(圖2)。丘里塔格組巖性主要為灰白色中厚層白云質灰?guī)r，上段為深灰色中厚層白云質灰?guī)r、薄層灰?guī)r，其中上段的白云質灰?guī)r及灰?guī)r層為礦床主要含礦地層，該段也是礦體的主要賦礦層位。西北部分布中—上奧陶統(tǒng)薩爾干組、坎嶺組、其浪組及印干組，主要為薄層細碎屑巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r。礦區(qū)在構造上屬于柯坪塔格逆沖斷層的上盤部位，與北部傾向北西不同，礦區(qū)所處位置地層產狀相對平緩或略向南傾，相當于逆沖斷層上盤的牽引褶皺位置。礦體即位于褶皺構造引起的層間擴張部位，明顯受褶皺構造影響，產狀基本與地層一致，形態(tài)為透鏡體狀或不規(guī)則囊狀。此外，垂直于地層的張性節(jié)理、裂隙較發(fā)育。礦區(qū)內巖漿活動不發(fā)育，僅在西北部可見晚石炭世—早二疊世輝綠巖脈侵入，與地層產狀呈銳角相交，規(guī)模小。

圖2 礦點地質簡圖Fig.2 Geological sketch map of ore site1—第四系 2—下志留統(tǒng)柯坪塔格組上段 3—下志留統(tǒng)柯坪塔格組下段 4—上奧陶統(tǒng)印干組 5—上奧陶統(tǒng)其浪組 6—上奧陶統(tǒng)坎嶺組 7—奧陶統(tǒng)薩爾干組—坎嶺組未分 8—下奧陶統(tǒng)丘里塔格組上段 9—下奧陶統(tǒng)丘里塔格組下段 10—輝綠巖脈11—平行不整合接觸 12—斷層 13—礦脈 14—探槽 15—主成礦元素(Ba)與副成礦元素(Zn) 16—物探異常 17—化探異常 18—遙感異常

3 地球化學特征

3.1 水系沉積物地球化學特征

根據(jù)區(qū)內1∶5萬水系沉積物測量數(shù)據(jù)，圈定了HS-14綜合異常，該異常元素組合為Ba、Zn，包括的單元素異常主要有Hs-Ba30、Hs-Ba31、Hs-Zn28，尤其Ba元素異常強度大，濃集中心明顯，具明顯三級濃度分帶。Ba元素的極大值為19 090×10-6，平均值為11 850×10-6，襯度值達13.941，異常規(guī)模為28 420.89km2，三級濃度分帶明顯；Zn元素極大值為167×10-6，平均值為138.333×10-6，襯度值為1.317，異常規(guī)模為21.056km2；Ba、Zn元素異常呈NE向展布，Ba、Zn元素套合較好[5-7]。具體地球化學特征參數(shù)見表1，綜合異常剖析圖見圖3。

表1 HS-14號異常參數(shù)表Table 1 List of HS-14 anomaly parameters

圖3 HS-14綜合異常剖析圖Fig.3 Comprehensive analysis map of HS-14 anomaly1—上更新統(tǒng)洪積物 2—下志留統(tǒng)柯坪塔格組中段 3—下志留統(tǒng)柯坪塔格組下段 4—上奧陶統(tǒng)印干組 5—上奧陶統(tǒng)其浪組 6—奧陶統(tǒng)薩爾干組—坎嶺組未分 7—下奧陶統(tǒng)丘里塔格組上段 8—下奧陶統(tǒng)丘里塔格組下段 9—輝綠巖脈 10—地質界線 11—平行不整合界線 12—重晶石 13—HS-14號綜合化探異常 14—異常內帶 15—異常中帶 16—異常外帶 17—異常極值

3.2 土壤地球化學特征

在異常區(qū)開展1∶2.5萬土壤面積性測量，在土壤測量過程中發(fā)現(xiàn)區(qū)內多處地段可見螢石礦化、方解石化、重晶石礦化蝕變。通過測量，在礦區(qū)圈定了3處土壤綜合異常(圖4)，各相關異常的地球化學特征描述如下。

圖4 土壤綜合異常圖Fig.3 Comprehensive soil anomaly map1—上更新統(tǒng)洪積物 2—下志留統(tǒng)柯坪塔格組中段 3—下志留統(tǒng)柯坪塔格組下段 4—上奧陶統(tǒng)印干組 5—上奧陶統(tǒng)其浪組 6—奧陶統(tǒng)薩爾干組—坎嶺組未分 7—下奧陶統(tǒng)丘里塔格組上段 8—下奧陶統(tǒng)丘里塔格組下段 9—輝綠巖脈 10—平行不整合界線 11—土壤綜合異常及編號

3.2.1 Ht-2異常

異常位于HS-14綜合異常區(qū)的中西部，面積0.326 km2；元素組合為Ba、Au、Zn、Hg、As，各元素套合較好，形態(tài)基本一致，呈NNW向條帶狀展布；Ba、Au元素異常強度大，濃集中心明顯，具有明顯的三級濃度分帶；在Ht-Ba4單元素異常中發(fā)現(xiàn)重晶石礦化蝕變并伴隨有方解石化。

3.2.2 Ht-4異常

異常位于HS-14綜合異常區(qū)的東北部，面積0.214 km2；元素組合為Ba、Zn、Hg、B、Ag，各元素套合較好，形態(tài)一致，呈NE向近橢圓狀展布；Ba、Zn、Hg元素異常強度大，濃集中心明顯，具有明顯三級濃度分帶。在Ht-Ba3單元素異常發(fā)育重晶石礦脈呈NE向展布。具體地球化學特征參數(shù)見表2。

3.2.3 Ht-5異常

異常位于HS-14綜合異常區(qū)的西南部，面積0.302 km2；元素組合為Ba、Ag、W、Au、Bi，各元素套合較好，形態(tài)一致，呈NE向條帶狀展布；Ba、Ag、Au元素異常強度大，濃集中心明顯，具有明顯三級濃度分帶。在Ht-Ba10單元素異常中發(fā)現(xiàn)重晶石礦化蝕變并伴隨方解石化、螢石礦化。

4 找礦前景分析

礦區(qū)內一個重要的特點是逆斷層及推覆體發(fā)育，逆沖推覆活動形成了一系列的褶皺或層間斷層，與非金屬成礦關系極為密切。受逆沖推覆構造影響，柯坪塔格山頂部形成部分寬緩的褶皺，伴隨有張裂隙形成，褶皺作用形成的層間滑脫部位為重晶石及方解石、螢石等提供了有利的成礦空間[8-9]。礦區(qū)內在柯坪塔格形成的含方解石、螢石重晶石礦即與區(qū)內的褶皺構造有關，褶皺構造控礦特征明顯，礦脈多位于褶皺的中間部位或一翼，多順層產出，呈似脈狀、透鏡狀或囊狀。此外，區(qū)內的逆沖推覆構造控制了地層的總體展布，進而也進一步影響了其他礦產的分布。同時研究區(qū)內通過1∶5萬水系沉積物工作圈定的HS-14號綜合異常展布方向與下奧陶統(tǒng)丘里塔格組走向基本一致，呈NE向；通過1∶2.5萬土壤測量工作圈定的Ht-4、Ht-5號異常展布方向也與下奧陶統(tǒng)丘里塔格組走向基本一致，呈NE向，這在一定程度上表明了地層對礦體的控制情況，也表明了化探異常受逆沖推覆構造控制明顯[10-11]。

表2 Ht-4號異常參數(shù)表Table 2 List of Ht-4 anomaly parameters

重晶石、螢石礦產為典型的密西西比型層控熱液礦床。奧陶紀沉積期研究區(qū)柯坪塔格附近及其以南地區(qū)沉積了大量的礁灘相的生物屑灰?guī)r、生物礁灰?guī)r，受中晚奧陶世兩次海退事件的影響，巖層頂部受到隆起、暴露、剝蝕作用，形成了不同程度的古巖溶體系，特別是礁灘相的灰?guī)r受巖溶作用影響，形成了大量順層分布的溶蝕孔、洞的儲集空間[12-13]；受晚石炭世—早二疊世塔里木板塊巖漿活動的影響，為成礦提供了熱液，形成了螢石、方解石、重晶石等熱液礦物。

5 結論

研究區(qū)內圈定的綜合異常區(qū)與逆沖推覆斷裂構造、下奧陶統(tǒng)丘里塔格組展布方向都具有較好的吻合關系，同時逆沖推覆斷裂構造控制了區(qū)內地層的總體展布，進而控制了層控型礦產的分布。礦區(qū)內的重晶石礦賦礦層位為下奧陶統(tǒng)丘里塔格組(O1ql)上段，礦點附近發(fā)育晚石炭—早二疊世輝綠巖脈，另外該礦點也有較明顯的地球化學綜合異常。因此，下奧陶統(tǒng)丘里塔格組白云巖和地球化學綜合異常區(qū)，是柯坪地區(qū)柯坪塔格成礦亞帶尋找重晶石礦的有利部位。