新疆庫車盆地康村地區(qū)砂巖型銅礦成礦模式研究

蔡厚安高海歐范世家肖文進(jìn)張 磊

有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心,北京 100012

0 引言

塔里木盆地是中國重要金屬礦產(chǎn)-煤-油氣資源同盆共存富集成藏成礦區(qū)和勘探區(qū)(林暢松等,2002;劉景彥等,2003;曹養(yǎng)同等,2010;趙孟軍等,2015;方維萱等,2016,2017,2018;李建鋒等,2017;肖瑤,2018;魯克改等,2019;張濤等,2020),近年來一直是構(gòu)造演化和成礦規(guī)律研究的熱點(劉志宏等,2000;閻福禮等,2003;曹養(yǎng)同,2010)。研究區(qū)內(nèi)中—新生代陸源碎屑巖沉積發(fā)育,層序較完整,具有明顯的前陸盆地的沉積特征(賈承造等,1995)。相關(guān)學(xué)者對區(qū)內(nèi)的構(gòu)造(錢俊鋒等,2012;魯克改等,2019)、層序(郭憲璞等,2002;林暢松等,2002;劉景彥等,2003;邵龍義等,2007)、沉積環(huán)境(李建鋒等,2017)和古地理(邵龍義等,2006;譚秀成等,2006)方面都開展了詳細(xì)的研究。其北緣的庫車盆地內(nèi)新生代地層中分布著如滴水銅礦等一系列砂巖型礦床和礦點(劉德權(quán)等,2005;方維萱等,2019)。但砂巖型銅礦床與沉積盆地源-匯系統(tǒng)關(guān)系尚待深入研究。

砂巖型銅礦作為一種重要的銅礦類型,對其成因方面的研究正逐漸深入 (華仁民,1995;徐一仁和張素華,1996;Hitzman et al., 2005;Sillitoe et al., 2010;劉玄等,2015)。早期認(rèn)為該類礦床為同生沉積礦產(chǎn),后期隨著研究程度的提高,引入了后生流體改造成礦作用學(xué)說;成巖階段含銅流體的介入改造逐漸被接受(Hitzman et al., 2005)。

作為重要的油氣盆地,以往庫車盆地的沉積環(huán)境與沉積相研究多集中在與油氣相關(guān)的古近系蘇維依組和庫姆格列木群(林暢松等,2002;劉景彥等,2003;邵龍義等,2006,2007),新近系較少涉及。就銅礦床而言,僅曹養(yǎng)同等(2010)對庫車盆地內(nèi)各種巖性銅的含礦性開展過研究,但銅礦床沉積環(huán)境和成礦模式方面的研究較為薄弱,這些研究對區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)勘查工作有著重要的意義。康村地區(qū)銅礦(化)點集中,沉積相發(fā)育齊全,具有開展相關(guān)研究的天然優(yōu)勢。因此,文章在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上對庫車盆地康村地區(qū)開展銅礦沉積環(huán)境和成礦模式研究,測試了中新統(tǒng)吉迪克組含銅砂礫巖中火山巖碎屑鋯石年齡,梳理了區(qū)內(nèi)沉積環(huán)境與銅礦化體的關(guān)系,進(jìn)而總結(jié)了礦化成因和成礦模式,為該區(qū)今后的勘探工作提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

庫車盆地位于塔里木盆地北緣(圖1a),經(jīng)歷了3期構(gòu)造運動(劉志宏等,2000),新近紀(jì)—第四紀(jì)構(gòu)造運動形成了天山山前大型逆沖褶皺系及一系列逆沖斷層(張明利等,2004)。具有“南北分帶、東西分段、上下分層”的構(gòu)造特征。銅成礦帶主要位于秋里塔格背斜構(gòu)造帶(圖1b)。區(qū)內(nèi)出露地層為新近系和第四系,砂巖型銅礦在新近紀(jì)地層產(chǎn)出。其中,中新統(tǒng)吉迪克組(N1j)和康村組(N1k)為含礦層位,產(chǎn)出較穩(wěn)定(圖1c),上新統(tǒng)庫車組僅在砂巖和泥巖界面處偶見銅礦化。中新統(tǒng)吉迪克組(N1j)為一套扇三角洲前緣陸相碎屑巖沉積,以灰綠色砂礫巖與紫紅色、棕紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖互層為主,夾有少量淺紫紅色砂巖,厚度300～840 m,上部以膏巖層及頂部灰綠色泥質(zhì)粉砂巖作為標(biāo)志層,該組中粗碎屑巖中常見銅礦化(圖2a),多呈順層分布(圖2b)?？荡褰M(N1k)為一套扇三角洲前緣陸相碎屑沉積,土黃色、淺紫紅色夾有少量灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主,夾有灰色砂礫巖、泥質(zhì)中—粗粒砂巖等,交錯層理發(fā)育(圖2c),偶見生物擾動痕跡(圖2d),可進(jìn)一步細(xì)分為康村組一段、康村組二段。康村組一段(N1k1)主要為淺紅褐色泥巖與中薄層狀灰綠色砂巖互層為主,界線處偶見褪色蝕變(圖2e),是銅礦化有利部位;其中局部灰—深灰色厚層狀礫巖夾層較多,石膏網(wǎng)脈穿插(圖2f),在粗砂巖中見多層薄層狀銅礦化,主要表現(xiàn)為氯銅礦和孔雀石化(圖2g、2h),局部可見藍(lán)銅礦,東西向穩(wěn)定延長,與下伏吉迪克組整合接觸;康村組二段(N1k2)主要為土黃色泥巖,夾少量薄層狀砂巖,厚度一般205～540 m。上新統(tǒng)庫車組(N2k)為一套陸相(粗)碎屑沉積,巖性為灰—深灰色、褐色、少量黃綠色粗—巨礫巖為主,夾有砂質(zhì)(含礫)泥巖、泥質(zhì)中—粗砂巖等(圖2i),與下伏康村組呈整合接觸。

圖2 庫車盆地康村地區(qū)砂巖型銅礦野外露頭照片F(xiàn)ig.2 Field outcrops of the sandstone-type copper deposits in the Kangcun area, Kuqa basin(a) Copper mineralization in conglomerates of the Jidike Formation; (b) Copper mineralization in coarse sandstones of the Jidike Formation; (c) Cross bedding in coarse sandstone of the Kangcun Formation; (d) Bioturbation traces in argillaceous sandstones of the Kangcun Formation; (e) Fading alteration in sandstones of the Kangcun Formation; (f) Coarse sandstones crossed by gypsum veins in the Kangcun Formation; (g) Hand specimen of the ore body in the Kangcun Formation; (h) Copper deposits at the interface between sandstone and mudstone in the Kangcun Formation; (i) Sandstone and mudstone interbedding in the Kuqa Formation

2 庫車盆地砂巖型銅礦沉積環(huán)境

庫車盆地是再生的前陸盆地 (閻福禮等,2003),三疊紀(jì)前陸盆地經(jīng)歷了中生代盆地伸展以及晚白堊世擠壓隆升和剝蝕,經(jīng)過古新世海侵,在新生代復(fù)活(賈承造等,1995;錢俊峰等,2012);此時,庫車盆地沉積了一套因天山造山帶隆升而被剝蝕下來的陸相碎屑沉積物(楊庚和錢祥麟,1995)。中新世時,前陸盆地北緣的天山造山帶迅速隆升,地形高差懸殊,在山前帶為沖積扇-辮狀河流沉積,在吉迪克組沉積時,山前為沖積扇,往南為河流沖積平原(田作基和宋建國,1999)?？荡宓貐^(qū)含礦巖系為吉迪克組(N1j)和康村組一段(N1k1),是一套穩(wěn)定分布的紫紅色、棕紅色、灰綠色、暗灰色等雜色的碎屑沉積,沉積構(gòu)造較發(fā)育,厚度變化不大。

2.1 沉積巖石學(xué)特征

研究區(qū)內(nèi)吉迪克組(N1j)巖性組合以灰綠色砂礫巖與紫紅色、棕紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖互層為主,夾有少量淺紫紅色砂巖,為一套扇三角洲前緣陸相碎屑巖沉積?？荡褰M(N1k)巖性組合以土黃色、淺紫紅色夾有少量灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主,夾有灰色砂礫巖、泥質(zhì)中—粗粒砂巖等,為一套扇三角洲前緣陸相碎屑沉積。庫車組(N2k)巖性為灰—深灰色、褐色、少量黃綠色粗—巨礫巖為主,夾有砂質(zhì)(含礫)泥巖、泥質(zhì)中—粗砂巖等(圖2i),與下伏康村組呈整合接觸,為一套陸相(粗)碎屑沉積。

2.2 沉積構(gòu)造

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)有各種層理構(gòu)造、層面構(gòu)造等沉積構(gòu)造發(fā)育在研究區(qū)新近系地層中:交錯層理、波狀層理等是研究區(qū)地層中常見的層理構(gòu)造(圖2c),常見的層面構(gòu)造有波痕、底沖刷構(gòu)造等。

2.3 古生物學(xué)特征

區(qū)內(nèi)生物化石的含量非常低,野外僅見少量生物潛穴的遺跡化石(圖2d),常見于粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖中。

2.4 沉積體系劃分及特征

庫車盆地康村地區(qū)新近系主要為沖積扇-扇三角洲和湖泊兩大類型的沉積體系(圖3a),可以識別出主要的沉積相類型為沖積扇相、扇三角洲相、湖泊相(圖3b—3d),進(jìn)一步可以識別出5種亞相以及7種微相類型(表1)?，F(xiàn)就主要沉積相特征描述如下。

表1 庫車前陸盆地康村地區(qū)沉積相劃分Table 1 Division of sedimentary facies in the Kangcun area, Kuqa foreland basin

2.4.1 沖積扇相

康村地區(qū)的沖積扇相集中在庫車組和第四系,其特點反映出調(diào)查區(qū)為干旱區(qū),降水量較少,暫時性的山麓洪流發(fā)育,在谷口處形成(圖3b)。區(qū)內(nèi)庫車組為一套粗碎屑物組合,具典型沖積扇相特征;下部為灰色礫巖向上變?yōu)榛疑珘K狀礫巖與粗礫巖互層,偶見斜層理發(fā)育的粗砂巖透鏡體。

2.4.2 扇三角洲相

發(fā)育扇三角洲的重要條件是蓄水體岸邊附近地形高差大,岸上斜坡陡窄,物源近碎屑物質(zhì)供應(yīng)充分。研究區(qū)內(nèi)主要分布在康村組和吉迪克組地層中(圖3c、3d),以泥巖為主,局部夾薄層粉砂巖,發(fā)育水平層理,粉砂巖中見浪成沙紋層理?？杉?xì)分為扇三角洲平原亞相、扇三角洲前緣亞相和前扇三角洲亞相。

圖3 庫車盆地新近紀(jì)以來沉積相模式及沉積相分布(據(jù)李鑫等,2013;時文革等,2015修改)Fig.3 Sedimentary facies mode and distribution of sedimentary facies in the Kuqa basin since the Neogene (modified after Li et al., 2013; Shi et al., 2015)(a) Diagram showing the sedimentary mode of alluvial fan-fan delta-lake; (b) Distribution of sedimentary facies in the Kuqa Formation; (c) Distribution of sedimentary facies in the Kangcun Formation; (d) Distribution of sedimentary facies in the Jidike Formation

(1)扇三角洲平原亞相

扇三角洲平原亞相的特征為粗碎屑巖發(fā)育,層理不發(fā)育,分選和磨圓度都較差。在康村地區(qū)該亞相可細(xì)分為分流河道和分流間灣2種微相,前者主要由礫巖、粗砂巖和少量粉砂巖組成,發(fā)育的層理包括粒序?qū)永?、平行層理和交錯層理(圖2c)等;后者由泥巖夾薄層粉砂巖組成,水平層理和少量交錯層理發(fā)育。扇三角洲平原亞相帶,主要集中在康村組(圖3c)。

(2)扇三角洲前緣亞相

扇三角洲前緣亞相是扇三角洲水下部分的沉積,常位于岸線至浪基面間的淺水區(qū)。在康村地區(qū)可細(xì)分為水下分流河道微相、水下分流河道間微相、河口沙壩微相和前緣席狀砂微相。水下分流河道沉積中具中—小型交錯層理、斜層理及底沖刷構(gòu)造,河口砂壩具反粒序及交錯層理。區(qū)內(nèi)水下分流河道間微相主要由泥巖、粉砂巖組成,夾少量細(xì)砂巖,發(fā)育水平層理。前緣席狀砂微相沉積物具有較細(xì)的粒度和較好的分選,小型交錯層理和波狀層理發(fā)育。扇三角洲前緣亞相帶,主要集中在康村組和吉迪克組(圖3c、3d)。

(3)前扇三角洲亞相

處于浪基面以下較深水地區(qū),巖性組合為泥巖和薄層粉砂巖,水平層理發(fā)育。該亞相在康村地區(qū)發(fā)育不充分,面積較小且不連續(xù);巖性組合為泥巖和粉砂巖,總體具有向上變粗的粒序。

2.4.3 湖泊相

主要分布在研究區(qū)南部(圖3d),以厚層泥巖膏巖為代表,可分為濱淺湖亞相和膏鹽湖亞相,研究區(qū)內(nèi)的湖泊相古近紀(jì)以來總體有向南萎縮的趨勢。

3 討論

3.1 銅礦(化)體特征及其與沉積相配置關(guān)系

在庫車盆地康村地區(qū)銅礦化體總體特征受地層控制較明顯,主要集中在中新統(tǒng)吉迪克組和康村組一段中。銅礦化星點狀、浸染狀發(fā)育在灰白(含礫)粗砂巖中,主要沿砂、泥巖的層間或近垂直層面的節(jié)理破碎帶發(fā)育,層間和節(jié)理面上充填鹽、石膏,銅礦物浸染到膏、鹽的表面,厚度較小,但斷續(xù)延長距離較遠(yuǎn)。已發(fā)現(xiàn)的銅礦物有氯銅礦、孔雀石、藍(lán)銅礦和斑銅礦,圍巖蝕變不發(fā)育,為沉積成因的砂(礫)巖型銅礦化,局部銅礦化富集地段可供民采。野外觀察和室內(nèi)研究圈定出4條礦化體,礦化體規(guī)模大小不一,長度都超過100m,其中3條超過500 m,厚度變化也較大,從5 cm到2.4 m(圖1c)。

在新近紀(jì)吉迪克期早期,湖泊向南部萎縮,主要為扇三角洲和湖泊沉積;康村期基本繼承了吉迪克期的沉積格局,扇三角洲面積擴大,湖泊范圍向南萎縮,山前至盆地為扇三角洲過渡到湖泊沉積;庫車期時,山前主要發(fā)育沖積扇,自北向南發(fā)育沖積扇相、沖積平原相和湖泊相沉積;至第四紀(jì)時湖泊消失,主要發(fā)育沖積扇沉積(圖3;李鑫等,2013)。砂巖型銅礦化成因與新近系沉積環(huán)境緊密相關(guān),礦(化)體主要分布在扇三角洲平原相和扇三角洲前緣相。一方面是由于粗碎屑巖沉積巖孔隙度發(fā)育,利于含銅物質(zhì)的富集,而水動力強的地方往往發(fā)育粗碎屑巖沉積。另外砂巖型銅礦化往往與形成時的氧化—還原化學(xué)相有關(guān),野外觀察礦化體多產(chǎn)于淺色碎屑巖與紫紅色碎屑巖交界處的淺色層一側(cè),代表氧化地球化學(xué)相紫紅色層為初始的礦源層,還原地球化學(xué)相的淺色層為成巖作用或后生作用過程中成礦物質(zhì)聚集的場所。這種氧化—還原化學(xué)相一般存在于水陸交界處,即通常存在于代表氧化環(huán)境的陸相與代表還原環(huán)境的湖泊相交界處。這一現(xiàn)象和滴水銅礦較為類似(時文革等,2015;圖3)。結(jié)合物化探異常以及地表查證結(jié)果圈定的3處找礦預(yù)測區(qū)(圖1c),都以吉迪克組地層為中心分布于水陸交界處。

3.2 吉迪克組含礦砂礫巖物源演化

物源區(qū)是盆地內(nèi)部沉積物特征變化的關(guān)鍵因素之一?？荡宓貐^(qū)處于多個物源體系的交匯處,古近系—新近系沉積體系復(fù)雜多變。從研究區(qū)所處的大地構(gòu)造位置來看,南天山和溫宿凸起為該時期主要的沉積物供給來源,是研究區(qū)新近系吉迪克期—康村期主要的物源供給區(qū)(賈承造等,1995;邱芳強等,2000;李忠等,2004;李雙建等,2006)。邱芳強等(2000)通過定量分析砂巖的骨架礦物成分認(rèn)為庫車盆地白堊系—古近系的物源區(qū)主要是南天山南緣的石炭紀(jì)地層及南天山內(nèi)的志留—泥盆紀(jì)地層遭剝蝕后再沉積的結(jié)果,新近紀(jì)時來源于島弧建造的大量剝蝕。李忠等(2004)對比分析庫車盆地碎屑組合與區(qū)域氣候變動事件和天山地區(qū)構(gòu)造隆升活動時間,認(rèn)為中新統(tǒng)吉迪克組—康村組、特別是上新統(tǒng)庫車組碎屑巖可能是天山構(gòu)造隆升與氣候頻繁變化疊加的結(jié)果。李雙建等(2006)系統(tǒng)分析了庫車盆地砂巖中重礦物含量特征,認(rèn)為南天山的大規(guī)模隆升和剝蝕發(fā)生在古近紀(jì)以來,由于它的隆升遮擋了南天山北緣古生代增生雜巖體的物質(zhì)貢獻(xiàn)。

為研究吉迪克組含礦砂礫巖中物源區(qū)和物源形成時代,在康村地區(qū)鹽水溝一帶采集了2件含銅砂礫巖年齡樣品,編號分別為YSG-1和YSG-2(圖1c)。樣品粉碎至60 目(250μm)以下,先用磁選和重液方法粗選鋯石,鏡下挑出鋯石顆粒。將鋯石顆粒固定于透明的環(huán)氧樹脂中打磨拋光。對拋光的鋯石進(jìn)行陰極發(fā)光照相,CL圖像顯示鋯石外形呈次圓狀和次棱角狀,多數(shù)保持較自形的棱柱狀,多為具震蕩環(huán)帶的巖漿鋯石。陰極發(fā)光照相和鋯石U-Pb同位素測試在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成。選擇合適點位采用Agilent7500a激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)測試其U-Pb同位素年齡,陰極發(fā)光照、分析點位以及測試結(jié)果如圖4所示。YSG-1樣品測得多組諧和年齡,其中427.4±6.6 Ma和387.3±3.3 Ma諧和度較好,YSG-2樣品也測得多組諧和年齡,其中424.6±2.3 Ma和279.9±6.8 Ma兩組年齡諧和度較好。此次碎屑鋯石測年統(tǒng)計出現(xiàn)427 Ma和424 Ma早古生代的分布高峰,對應(yīng)著地質(zhì)年齡處于晚志留世巖漿活動形成的鋯石;387Ma對應(yīng)著地質(zhì)年齡處于中泥盆世巖漿活動形成的鋯石;其次出現(xiàn)280Ma分布高峰,對應(yīng)著地質(zhì)年齡處于晚古生代的早二疊世時段巖漿活動形成的鋯石。

圖4 鹽水溝吉迪克組砂礫巖中分離火山碎屑鋯石陰極發(fā)光照片、測年點位和結(jié)果圖Fig.4 CL images, shrimp dating locations and results of pyroclastic zircons separated from sandstones of the Jidike Formation in the Yanshuigou area(a) CL image and Shrimp dating locations of the sample YSG-1;(b,c) Dating results of the sample YSG-1; (d) CL image and Shrimp dating locations of the sample YSG-2; (e,f) Dating results of the sample YSG-2

西南天山哈爾克山侵入巖帶以志留紀(jì)侵入巖為主,其次為石炭紀(jì)侵入巖,巖性以閃長巖為主。劉本培等(1996)測得志留紀(jì)侵入巖角閃石的坪年齡為420.2±5.9 Ma和430.3±5.2 Ma,時限為中志留世,與此次年齡結(jié)果較為一致。哈爾克山地層小區(qū)出露下泥盆統(tǒng)阿爾騰柯斯組火山巖,其巖性多為玄武巖類,這可能是早泥盆世巖漿鋯石的來源。二疊紀(jì)西南天山僅見有小提坎力克組火山巖出露,其巖性為英安質(zhì)火角礫巖、集塊巖、英安巖,劉本培等(1996)在獨庫公路956 km附近中酸性火山巖取得同位素年齡樣為282±2 Ma(40Ar/39Ar法),與此次YSG-2樣品鋯石諧和年齡279.9±6.8 Ma較為一致。

李忠等(2004)根據(jù)砂巖組分模式推斷,庫車坳陷中—新生界“弧造山帶”物源類型發(fā)育,是對晚古生代天山造山主幕構(gòu)造環(huán)境的間接指示。吉迪克組物源演化和天山構(gòu)造隆升與造山作用息息相關(guān)。文中新統(tǒng)吉迪克組(N1j)含銅砂礫巖鋯石測年數(shù)據(jù)表明,其物源主要來自于庫車盆地北西南天山造山帶內(nèi)晚志留世至早二疊世的地層、巖漿巖產(chǎn)物?？赡苁峭碇玖羰乐猎缍B世地層遭剝蝕后再沉積的結(jié)果。同時,伴隨著造山帶內(nèi)對已有銅礦床(點)的剝蝕,使其銅成礦元素也進(jìn)入到庫車盆地內(nèi),從而形成與地層呈順層展布的銅礦化,銅礦化規(guī)模大小的決定因素是受物源區(qū)銅元素成礦物質(zhì)供給量大小決定的,即受西南天山造山帶物源區(qū)已有銅礦床(點)的規(guī)模大小控制,其賦存的層位也受到已有銅礦床(點)剝蝕出露的時間限定,進(jìn)而形成了庫車盆地東部以中新統(tǒng)吉迪克組含礦為主,庫車盆地西部則以滴水銅礦為代表的中—上新統(tǒng)康村組含礦的特點。

3.3 礦化成因

近年來,盆地鹵水和烴類組分在金屬礦床形成過程中的重要性逐漸被重視起來(徐慶鴻等,2007;祝新友和王京彬,2014;方維萱等,2016,2017,2018;賈潤幸等,2017;楊兵,2018)。庫車盆地作為一個重要的油氣和蒸發(fā)巖盆地,地表也分布著較多鹽丘,其和金屬礦床的形成是否有成因上的聯(lián)系呢?

庫車盆地內(nèi)銅礦化3種類型分別是砂巖型、灰?guī)r型和泥巖型,其中砂巖型銅礦化占主導(dǎo)地位(曹養(yǎng)同,2010)。3種類型的礦化成因各有不同,其中灰?guī)r型銅礦化的礦物主要為產(chǎn)于灰?guī)r裂隙中的氯銅礦,源于含銅鹵水沿破碎帶裂隙運移。泥巖型銅礦化主要銅礦物也為氯銅礦,為含銅鹵水沿近鹽丘的泥巖破碎帶運移充填形成,主要發(fā)育在和鹽巖相鄰的層位,其所含的銅等金屬元素為蒸發(fā)巖沉積時期的產(chǎn)物。砂巖型銅礦化成因較復(fù)雜,以下結(jié)合康村地區(qū)的銅礦化特征加以說明。

康村地區(qū)鹽水溝等銅礦化點位于庫車盆地東南部秋里塔格背斜帶南翼的斷裂破碎帶處,礦化點附近有鹽丘出露(圖1b),礦化類型為砂(礫)巖型銅礦化。吉迪克組含銅砂礫巖礦化帶具有似層狀展布特點,銅礦(化)體被包裹在砂礫巖中或直接呈浸染狀侵入砂巖中,未見明顯圍巖蝕變,含礦層一般厚約1 m,延伸幾百米。野外觀察康村組砂巖節(jié)理面常見表面伴有浸染狀銅礦化的石膏充填,基于康村組上覆地層不含鹽、膏,而下伏古近紀(jì)地層含鹽、膏的事實,推測含銅鹵水應(yīng)來自地下。構(gòu)造擠壓導(dǎo)致灰綠色粉砂巖破碎,隨后下部含銅鹵水沿節(jié)理面運移侵入,經(jīng)蒸發(fā)作用形成鹽、石膏、氯銅礦,氯銅礦呈浸染狀覆于石膏表面或內(nèi)部。同時,氯銅礦呈脈狀穿插于砂巖裂隙之中,表明氯銅礦形成晚于砂巖形成,為后期含銅鹵水沿砂巖裂隙運移所致。

另一方面,康村地區(qū)的民采銅礦坑所采礦石含品位較高的輝銅礦,偶見斑銅礦,說明區(qū)內(nèi)深部有銅富集。研究區(qū)內(nèi)有康村油苗分布,野外調(diào)查工作中在油苗附近常見硫磺附著在巖層表面,在溝谷處還能聞到臭雞蛋味道的H2S氣體。推測其為硬石膏與地層中有機氣體發(fā)生硫酸鹽熱化學(xué)還原作用(TSR)形成,進(jìn)而在TSR作用面形成一個具有還原環(huán)境的氧化還原地球化學(xué)障,含銅鹵水沿鹽丘周圍斷裂上升,運移至此處時發(fā)生銅富集形成礦體;剩余和遠(yuǎn)離鹽丘的含銅鹵水沿斷裂破碎帶運移上升至地表形成地表銅礦化。

綜上所述,康村地區(qū)的礦化類型為砂巖型銅礦化,其形成與地表鹽丘關(guān)系密切,鹽丘不僅是深部鹵水向上運移的結(jié)果,還為后期鹵水改造提供鹽分。就成因而言,深部銅富集為硫酸鹽熱化學(xué)還原作用(TSR)型礦化成因,地表為后期盆地地上和地下鹵水改造成因。

3.4 成礦模式

區(qū)域上古生界以及中生界富含Cu、Mo等成礦元素的剝蝕物為始新統(tǒng)砂巖型礦源層的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ),湖水及陸源碎屑所攜帶的成礦物質(zhì)在水陸交界處地帶積淀,造就了銅含量較低的原始礦源層形成(劉德權(quán)等,2005;張磊等,2020;賈潤幸和方維萱,2021)。曹養(yǎng)同等(2010)系統(tǒng)分析了庫車盆地鹽丘和各色碎屑巖的銅含量,認(rèn)為銅的礦源層為石鹽巖、石膏巖,另一個可能的礦源層為褐紅色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖,而銅的含礦層為灰綠色粉砂巖、泥巖、灰白色(含礫)中粗砂巖(曹養(yǎng)同,2010);這和區(qū)域上的砂巖型銅礦類似。

盆地流體對銅礦的遷移與富集有著重要的影響,首先,下伏古近系蒸發(fā)巖體或大氣降水溶濾地表鹽丘為含銅鹵水提供鹽分;其次,來自地下的含銅鹵水沿上覆碎屑巖的節(jié)理面向上運移,沿鹽丘周圍斷裂上升,遇到硫酸鹽熱化學(xué)還原作用(TSR)形成的氧化還原地球化學(xué)障時發(fā)生銅的富集沉淀形成銅礦體;剩余和遠(yuǎn)離鹽丘的含銅鹵水沿斷裂破碎帶運移上升至地表形成地表銅礦化(圖5)。

圖5 庫車盆地康村地區(qū)砂巖型銅礦成礦模式圖(據(jù)張磊等,2020修改)Fig.5 Metallogenic model of sandstone-type copper deposits in the Kangcun area, Kuqa basin (modified after Zhang et al., 2020)

除盆地流體以外,區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的斷裂構(gòu)造對銅礦體的形成至關(guān)重要,不僅為含礦鹵水的形成和運移提供了通道,還促使銅礦體的局部富集。層間破碎一方面可以活化鹵水,促進(jìn)成礦物質(zhì)萃取,另一方面也可作為成礦物質(zhì)聚集的通道和場所,在后期淋濾富集時也是重要的導(dǎo)礦構(gòu)造。

總之,庫車盆地康村地區(qū)的銅礦化形成晚于新近系砂巖成巖,為后生富集。區(qū)域富Cu、Mo老地層為康村地區(qū)銅礦的原始礦源層,下伏石鹽巖、石膏巖、褐紅色粉砂巖等為礦源層,灰綠色粉砂巖、灰白色中粗砂巖等為含礦層;地下的含銅鹵水向上運移,遇到TSR形成的地球化學(xué)障時發(fā)生銅的富集沉淀形成銅礦體,含銅鹵水繼續(xù)運移至地表形成地表的銅礦化;同時,新近紀(jì)后期斷裂構(gòu)造為含礦鹵水的形成和運移提供了通道,還促使銅礦體的局部富集。

4 結(jié)論

(1)新疆庫車前陸盆地康村地區(qū)新近系中可以識別出主要的沉積相類型為沖積扇相、扇三角洲相和湖泊相,進(jìn)一步可以識別出5種亞相以及7種微相類型。砂巖型銅礦化在成因方面與新近系所處的河湖相沉積環(huán)境緊密相關(guān),礦(化)體主要分布在扇三角洲平原相和扇三角洲前緣相。

(2)碎屑鋯石測年數(shù)據(jù)表明庫車盆地康村地區(qū)中新統(tǒng)吉迪克組(N1j)中的含銅砂礫巖的物源主要來自于庫車盆地北西南天山造山帶古生代晚志留世至早二疊世的地層和巖漿巖產(chǎn)物,是地層遭剝蝕后再沉積的結(jié)果。

(3)庫車盆地康村地區(qū)的礦化類型為砂巖型銅礦化,深部銅富集為硫酸鹽熱化學(xué)還原作用(TSR)型礦化成因,地表為后期盆地地上和地下鹵水改造成因。銅礦化形成晚于新近系砂巖成巖,為后生富集,控制因素包括新近紀(jì)后期斷裂構(gòu)造及后生鹵水運移。

謹(jǐn)將此文獻(xiàn)給有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心成立20周年。