新疆且末縣布拉克銅礦地質(zhì)特征及成因分析

高全和　賈國(guó)章　李強(qiáng)　王德水

摘? 要：新疆且末縣布拉克銅礦位于吐拉盆地西南緣，為典型的陸相砂礫巖型銅礦床。礦體呈層狀產(chǎn)出于白堊紀(jì)紅色碎屑巖建造內(nèi)的淺色砂礫巖層中。礦石由石英、長(zhǎng)石等礦物晶屑、安山巖、玄武巖、流紋巖等巖石碎屑、孔雀石、褐鐵礦等金屬礦物填隙物及碳酸鹽、泥質(zhì)物等膠結(jié)物組成。吐拉斷陷盆地西南緣白堊系砂礫巖層廣泛分布，該礦床的發(fā)現(xiàn)與其成礦特征對(duì)該地區(qū)地質(zhì)找礦具有指導(dǎo)意義。通過(guò)對(duì)礦床地質(zhì)特征的總結(jié)及對(duì)控礦條件、物源等方面的研究，分析了礦床成因。綜合研究認(rèn)為，該銅礦形成經(jīng)歷了原生沉積-成巖期、成礦-表生氧化淋濾幾個(gè)階段，應(yīng)屬于沉積-成巖型陸相砂礫巖銅礦床。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)特征;礦床成因;布拉克銅礦;且末

吐拉盆地西南緣中、新生代沉積地層廣布，近年來(lái)，該地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)克其卡勒克、克孜勒薩依、布拉克等沉積砂礫巖型銅礦床。前人將該地區(qū)銅礦與庫(kù)木庫(kù)里盆地內(nèi)砂礫巖銅礦劃為同一銅成礦帶 ，屬沉積改造成因[1，2]。但據(jù)研究成果對(duì)比，該地區(qū)砂礫巖銅礦與庫(kù)木庫(kù)里盆地砂礫巖銅礦礦床特征不盡相同，因此，對(duì)該區(qū)砂礫巖銅礦礦床成因研究很有必要。2017年，新疆天高地質(zhì)勘探有限公司在布拉克礦區(qū)進(jìn)行銅礦普查，采用槽探、鉆探對(duì)地表出露的銅礦層進(jìn)行淺表控制，探獲（333）類(lèi)銅礦石量150.91×104 t，銅金屬量46 001.77 t;礦床銅品位1.04%～5.40%，平均品位3.05%，礦床頗具規(guī)模?。本文以布拉克銅礦勘查成果地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，從控礦特征方面結(jié)合區(qū)域地質(zhì)成果研究礦床成因，為今后該區(qū)尋找銅礦床提供借鑒。

1 成礦地質(zhì)背景

布拉克銅礦位于新疆且末縣，大地構(gòu)造位置位于華北-塔里木板塊（Ⅰ）柴達(dá)木地塊（Ⅱ）吐拉斷陷盆地（Ⅲ）西南緣?。區(qū)域地層出露有石炭系、侏羅系、白堊系、古近系及第四系（圖1）。

石炭系托庫(kù)孜達(dá)坂群組中段分布于該地區(qū)的南部，為一套淺?；鹕剿樾紟r夾陸緣碎屑及碳酸鹽巖建造。侏羅系出露大煤溝組、采石嶺組，為山間磨拉石及陸相含煤碎屑巖建造，呈EW向長(zhǎng)條狀展布于北部吐拉盆地北緣地帶。白堊系、古近系為陸相紅盆沉積，發(fā)育紅色碎屑巖建造。白堊系為犬牙溝組，劃分為上、下兩個(gè)巖性段。下段為砂礫巖段，主要巖性為紫紅色巖塊質(zhì)礫巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，布拉克銅礦賦存于該段上部，含礦巖性為淺灰色孔雀石化砂礫巖，上段為砂泥巖段，主要巖性為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。新生界古近系出露發(fā)育路樂(lè)河組，分布于近礦區(qū)以南區(qū)域。第四系以河谷沖洪積及山前洪積扇堆積為主。

NW、NEE向斷裂為控制該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造格架的深大斷裂。阿爾金南緣斷裂在該區(qū)北部呈NEE向，控制吐拉斷陷盆地北界。木孜魯克北緣斷裂在該區(qū)南部自西往東呈向東北凸出的弧形，控制吐拉斷陷盆地南界，斷裂帶寬20～400 m，傾向180°～200°，傾角50°～70°。區(qū)域褶皺以次級(jí)褶皺形式分布于吐拉斷陷盆地南北邊緣。盆地北緣褶皺群分布于阿爾金南緣斷裂南側(cè)約12 km范圍內(nèi)，表現(xiàn)為褶幅在500～1000 m的小褶皺。盆地南緣褶皺為一寬緩向斜，布拉克銅礦位于該向斜北翼。區(qū)域巖漿巖主要發(fā)育有早三疊世木孜魯克序列花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖。巖體侵入于石炭紀(jì)地層，呈星點(diǎn)狀分布于該區(qū)南部。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 賦礦地層特征及含礦性

布拉克礦區(qū)發(fā)育犬牙溝組上段及下段上部巖石，大致可劃分為5層（圖2）。鉆探驗(yàn)證礦區(qū)內(nèi)基本層序自下而上依次為：①紫紅色薄-中層泥質(zhì)粉砂;②雜色含銅砂礫巖層，厚25 m;③紫紅色泥質(zhì)粉砂巖，厚117 m;④雜色含銅砂礫巖層，厚6 m;⑤紫紅色薄-中層泥質(zhì)粉砂巖。其中，在第③層泥質(zhì)粉砂巖層中局部發(fā)育規(guī)模較小的隱伏或出露于地表的含礦砂礫巖層。泥質(zhì)粉砂巖層理發(fā)育，局部順層發(fā)育石膏細(xì)脈，具濱湖相沉積特征。

雜色含銅砂礫巖層巖性為淺灰、淺灰褐色砂礫巖、礫巖、紫紅色塊狀巖塊質(zhì)礫巖及紫紅色似層狀、透鏡狀含礫砂巖、砂巖，銅礦物主要富集在顏色較淺的淺灰色、淺灰褐色砂礫巖中。頂?shù)装鍑鷰r淺色礫巖和深色礫巖、砂巖也含少量孔雀石，礦體邊界呈漸變過(guò)渡。據(jù)樣品分析結(jié)果圈定，雜色含銅砂礫巖層上覆和下伏泥質(zhì)粉砂巖銅含量很低，砂礫巖層與之為沉積接觸，兩者界線截然。

砂礫巖由礫石、砂粒和膠結(jié)物構(gòu)成。次圓狀礫石居多，少數(shù)呈次棱角狀、棱角狀，粒徑在2～10 mm之間，個(gè)別大于10 mm，含量為35%～50%。安山巖、石英巖、流紋巖、玄武巖等巖屑居多，少有粉砂巖屑。砂粒呈次圓狀，含量為35%～45%，主要為石英、長(zhǎng)石晶屑?？紫妒侥z結(jié)，膠結(jié)物分布于粒間空隙內(nèi)，含量10%～15%，由粒徑小于0.01 mm的碳酸鹽、泥質(zhì)物、金屬礦物（孔雀石、褐鐵礦等）和少量長(zhǎng)英質(zhì)微晶組成。粒屑分選性較差，多呈局部礫石聚集或砂聚集。

2.2 礦體特征

礦區(qū)在砂礫巖含礦層內(nèi)圈出5個(gè)銅礦體。其中1個(gè)為盲礦體。①規(guī)模較大的3個(gè)礦體沿走向均出現(xiàn)舒緩波狀彎曲，總體走向90°，傾向南，傾角51°～63°，平面上4個(gè)礦體近平行展布。剖面上礦體呈層狀、似層狀。產(chǎn)狀與賦礦地層一致（圖3）。②單個(gè)礦體長(zhǎng)度大于550 m，最長(zhǎng) 1 630.50 m。單礦體厚度約1.38～1.76 m，礦體厚度小。③礦石品位為1.04%～5.40%，單個(gè)礦體平均品位為2.32%～3.27%，為富礦;伴生銀，銀含量6.97～8.91 g/t，平均7.96 g/t。礦石有益組分分布無(wú)明顯規(guī)律。

2.3 礦石特征

礦石金屬礦物以孔雀石為主;次有褐鐵礦;偶見(jiàn)黃鐵礦、自然銅。礦石中孔雀石呈不規(guī)則斑點(diǎn)狀或短條狀集合體充填于碎屑間隙內(nèi)，黃鐵礦呈半自形-他形粒狀（多呈單顆粒）分布于巖石空洞中，褐鐵礦呈不規(guī)則狀集合體或單顆粒狀充填于碎屑間隙，自然銅呈細(xì)小顆粒包裹于褐鐵礦中（4-a，b）。脈石礦物以長(zhǎng)石、石英、方解石為主，另有綠泥石、綠簾石、泥質(zhì)物等。礦石結(jié)構(gòu)主要為碎屑結(jié)構(gòu)（圖4-c，d）、他形粒狀結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)，交代溶蝕結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要為填隙浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、似層狀構(gòu)造，沉積巖特征較明顯。

礦石銅礦物相有自由氧化銅、結(jié)合氧化銅、原生硫化銅、次生硫化銅4種（表1）。銅礦物中氧化銅礦石占比：地表為94.23%，垂深60.40 m處為91.47%，垂深154.20 m處為89.50%。礦區(qū)已控制礦體的礦石均屬氧化礦石（氧化率大于75%） 。

3? 控礦地質(zhì)條件分析

構(gòu)造條件? 吐拉盆地邊界斷裂即阿爾金南緣斷裂控制了盆地的形成與演化;木孜魯克山北緣斷裂控制了南部白堊—古近紀(jì)盆地沉積與變形。盆地后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制著銅礦分布，即銅礦在地表的分布受制于吐拉盆地南緣向斜北翼。

地層、巖性條件? 白堊紀(jì)犬牙組下段上部紫紅色碎屑沉積巖中發(fā)育的淺灰色砂礫巖是礦體賦存的巖性條件。

巖相、古地理?xiàng)l件? 含礦層特征反映其形成于內(nèi)陸湖泊較干燥的氣候環(huán)境。含礦層上覆和下伏的紫紅色中厚層泥質(zhì)粉砂巖層理發(fā)育，具淺湖相沉積特征。含礦層淺色砂礫巖的巖屑多呈次圓狀，粒徑大小不一，分選性差，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，較大礫石多集中分布于層理下部，普遍夾細(xì)粒砂巖、粉砂巖或泥巖透鏡體，顯示扇緣三角洲相沉積特征[3]。

4? 成礦物質(zhì)來(lái)源分析

礦石中碎屑成分特征反映了碎屑的來(lái)源。該礦石中石英晶屑磨圓中等，為單晶體，線接觸-鑲嵌接觸。單偏光下無(wú)色、一級(jí)干涉色，破裂紋發(fā)育，少有鐵染，其特點(diǎn)指示碎屑石英主要來(lái)源于火山巖。長(zhǎng)石晶屑顆粒磨圓中等，鑲嵌接觸，表面有少量黃褐色鐵染物、一級(jí)干涉色，晶體裂隙發(fā)育，少數(shù)呈碎礫狀，并有微弱綠簾石化蝕變。其特點(diǎn)指示長(zhǎng)石碎屑來(lái)源于火山巖，且母巖中低溫?zé)嵋何g變發(fā)育;巖屑類(lèi)型主要為安山巖夾流紋巖、石英巖、玄武巖、少量粉砂巖，巖屑一般呈次圓狀，少數(shù)呈次棱角狀、棱角狀，巖屑粒徑大小不一，分選差，說(shuō)明碎屑物來(lái)自近源火山巖。

區(qū)域上吐拉盆地之南的木孜魯克山地區(qū)發(fā)育石炭紀(jì)托庫(kù)孜達(dá)坂群組中段火山巖，巖性主要為安山巖、流紋巖、玄武巖、英安流紋巖、凝灰質(zhì)砂巖、泥晶灰?guī)r，與布拉克銅礦賦礦砂礫巖中的巖屑類(lèi)型基本一致，推測(cè)含銅淺色砂礫巖的晶屑、巖屑來(lái)自木孜魯克山地區(qū)石炭紀(jì)托庫(kù)孜達(dá)坂群中段火山巖。

5? 礦床成因分析

通過(guò)對(duì)布拉克銅礦礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、含礦砂礫巖的顯微觀察，認(rèn)為布拉克銅礦屬受成巖-后生作用控制的陸相沉積砂巖型礦床。主要證據(jù)： ①銅礦體呈似層狀，賦存于弱還原條件下形成的淺灰色碎屑巖中，圍巖為氧化條件下形成的紫紅色碎屑巖，未見(jiàn)穿層現(xiàn)象;②銅礦物呈他形粒狀、浸染狀分布于砂礫巖巖屑、晶屑間隙內(nèi);③銅礦物、硫化物交代溶蝕石英和長(zhǎng)石碎屑，見(jiàn)銅礦物呈細(xì)小他形粒狀或集合體沿碎屑裂隙充填，可見(jiàn)銅礦物為碎屑沉積后形成;④賦礦砂礫巖中，石英晶屑多呈次圓狀、線接觸-鑲嵌接觸，是壓溶作用的表現(xiàn)。石英、長(zhǎng)石具強(qiáng)烈的鈣質(zhì)膠結(jié)，鈣質(zhì)膠結(jié)物方解石呈單晶或集合體充填于碎屑裂隙中，多以自生礦物出現(xiàn)，表現(xiàn)出砂礫巖成巖-后生作用較強(qiáng)的特點(diǎn)。

因此，布拉克砂礫巖型銅礦的形成過(guò)程推演如下：①沉積期。碎屑物質(zhì)的沉積和成礦物質(zhì)的聚集。晚侏羅世末，在木孜魯克北部形成坳陷，富含銅的地表水把成礦物質(zhì)和陸源碎屑物質(zhì)帶到吐拉盆地沉積。起初，沉積環(huán)境為氧化環(huán)境，鐵質(zhì)以高價(jià)的形式沉淀;當(dāng)沉積環(huán)境由弱酸性氧化條件逐漸過(guò)渡為弱堿性還原條件，地球化學(xué)障形成，使硫酸銅溶液和含銅膠體溶液圍繞小的質(zhì)點(diǎn)（如砂粒、軟泥、生物殘骸等）進(jìn)行聚集，形成了含銅礦源層[4，5]。②成巖-后生期。成礦物質(zhì)的活化轉(zhuǎn)移及銅礦物的形成富集。沉積物被埋藏，與水隔絕，在厭氧菌的作用下，砂礫石層中有機(jī)質(zhì)腐爛分解，產(chǎn)生H2S、CO2 等氣體，將碳酸鹽礦物溶解成重碳酸鹽，將高價(jià)金屬氧化物還原成低價(jià)硫化物，空隙中軟泥水礦化度增高，介質(zhì)漸變?yōu)閴A性、還原環(huán)境，使金屬元素遷移生成含Cu2S，CuFeS2，Cu5FeS4的成礦溶液。在還原環(huán)境下的長(zhǎng)期富集作用，使Cu2S，CuFeS2，Cu5FeS4溶液達(dá)到溶解飽和點(diǎn)發(fā)生沉淀，依次生成輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦。這些自生的銅礦物與碎屑、晶屑沉積物經(jīng)漫長(zhǎng)的壓縮膠結(jié)，最終固結(jié)為含銅粗碎屑巖（銅礦層）[6-8]。③銅礦床的表生氧化淋濾。漸新世末喜山運(yùn)動(dòng)期，吐拉盆地南緣中新生代地層形成了線狀向斜構(gòu)造，布拉克銅礦卷入向斜北翼，初始形成的硫化銅礦床在地表或近地表環(huán)境下，被氧化成孔雀石、硅孔雀石等銅的碳酸鹽類(lèi)礦物[9]。

6? 結(jié)論

（1） 布拉克銅礦屬晚中生代陸相砂巖型銅礦，銅礦體主要產(chǎn)于紅色碎屑巖建造中的淺灰色、淺灰褐色砂礫巖中，為典型層控型礦床;

（2） 礦石金屬礦物以孔雀石為主，次有褐鐵礦，偶見(jiàn)黃鐵礦、自然銅，礦石屬氧化礦石;

（3） 礦床受大地構(gòu)造、地層、巖性、巖相、古地理等條件控制;

（4） 成礦物質(zhì)主要來(lái)源于木孜魯克山古老的含銅基底巖系，銅質(zhì)與碎屑物質(zhì)同源;

（5） 礦床的形成經(jīng)歷了典型的“沉積-成巖”成礦模式，其后由于礦層在盆地中空間關(guān)系的改變而發(fā)生了表生氧化淋濾，礦床成因應(yīng)屬沉積-成巖型銅礦床。

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Abstract： The Bulake copper deposit in Qiemo， Xinjiang is located in the southwest edge of Tula Basin. It is a typical continental glutenite-type copper deposit. The ore body occurs as layered form in the light-colored glutenite beds in cretaceous red clastic rock formation; the ore is composed of mineral crystal fragments （quartz， feldspar， etc.）， rock fragments （andesite， basalt， rhyolite， etc.）， metallic interstitial materials （peacock rock， imonite， etc.）， and cements （carbonate， mud， etc.）. The cretaceous glutenite beds are widely distributed in the southwest margin of Tula Fault Basin. The discovery and study of the ore-forming characteristics of the deposit are of guiding significance to the geological prospecting in this area. Through the summary of the geological characteristics of the deposit and the study of ore-controlling conditions and source materials， we analyzed the genesis of the deposit in this paper. This comprehensive study indicates that this copper deposit forms sequentially across several stages of primary sedimentation， diagenetic mineralization， and supergene oxidation and leaching. And the deposit should be classified as sedimentary-diagenetic continental glutenite-type copper deposit.

Key words： Geological characteristics; Genesis of the deposit; Bulake copper mine; Qiemo