新疆乌恰县康西铅锌矿“砂岩漂白”特征及其指示意义

王乐民，叶雷，刘增仁

(1.新疆维吾尔自治区地质勘查基金项目管理中心，新疆 乌鲁木齐　830001；2.有色金属地质矿产调查中心新疆地质调查所，新疆 乌鲁木齐　830001)



新疆乌恰县康西铅锌矿“砂岩漂白”特征及其指示意义

王乐民1，叶雷2，刘增仁2

(1.新疆维吾尔自治区地质勘查基金项目管理中心，新疆 乌鲁木齐830001；2.有色金属地质矿产调查中心新疆地质调查所，新疆 乌鲁木齐830001)

新疆乌恰县康西铅锌矿位于西南天山造山带与西昆仑造山带接合部，塔里木盆地西北侧，是近年来在西南天山乌拉根铅锌成矿带找矿取得较大进展的一个矿床。铅锌矿体赋存于下白垩统克孜勒苏群(K1kz)砂砾岩之中，赋矿砂砾岩在区域上颜色一般为红色、紫红色，但含矿地段变化为灰白色、灰色，显示出“砂岩漂白”特征。“砂岩漂白”是油气发生大规模逸散的标志之一。矿区岩矿石的有机碳、总硫、Fe2+/Fe3+、有机地球化学测试表明，油气是氧化还原作用中的还原剂，油气活动参与了康西铅锌矿床的成矿过程。结合区域地质演化认为，印度-亚洲板块碰撞导致帕米尔前缘断裂在本区内与南天山造山带对接，区域活动断裂造成了盆地内古油气藏的破坏，油气在运移过程中促进了铅锌元素活化、迁移、沉淀乃至成矿。

砂岩漂白；铅锌矿；矿床成因；西南天山

康西铅锌矿位于新疆乌恰县康苏镇西，毗邻乌拉根铅锌矿，是近年来发现的具有大型矿床找矿远景的一个矿床。乌恰地区中新生界中产出多个铅锌、铜、铀等金属矿床(点)以及煤、油气田，如乌拉根、康西、江格结尔、托帕等铅锌矿，萨热克、花园等铜矿，巴什布拉克铀矿以及康苏煤矿、阿克莫木气田(高珍权等，2002)。

前人对区域铅锌矿床地质特征、矿床成因(刘宏林等，2010)及找矿预测(白洪海等，2008)等方面进行了系统研究。部分研究者在乌拉根、康西矿区发现了大量与铅锌矿有关的油气逸散现象并进行了初步研究，认为包括康西、乌拉根等在内的铅锌矿床在成因上与区域新生代大规模油气藏破坏、油气逸散有着密切的联系(韩凤彬等，2013)。

研究表明(刘池阳等，2005)，“砂岩漂白”是氧化铁被还原所致，与烃类流体活动密切相关，是区域发生大规模油气逸散的标志。红层因其中含有大量三价铁(Fe3+)而表现为红色，当还原性流体进入红层，Fe3+被还原成Fe2+并从红层中迁出而使红层显示出“漂白”现象。

笔者结合最近野外调查和前人资料，着重研究康西铅锌矿床“砂岩漂白”特征，结合有机地球化学测试，探讨“砂岩漂白”成因机制及其对康西铅锌矿床形成过程的指示意义。

1　矿床地质特征

康西铅锌矿位于乌拉根隆起北侧。矿区出露地层主要为侏罗系和白垩系、古近系、新近系。矿区内侏罗系为一套含煤碎屑岩建造，与下伏地层呈角度不整合接触，其各岩性段之间为整合接触。根据岩性组合特征分为三统六组：下侏罗统莎里塔什组(J1s)、康苏祖(J1k)砾岩和含煤地层；中侏罗统杨叶组(J2y)、塔尔尕组(J2t)，为一套杂色和

黑色地层；上侏罗统库孜贡苏组(J3k)，为一套红色地层，岩性为棕红色的厚层状砾岩、粗砂岩和中薄层状砂岩，夹少量灰绿色粗砂岩，含孢粉、介形类和轮藻化石。

矿区地表和钻孔中未见岩浆岩出露。赋矿地层为下白垩统克孜勒苏群，为一套砾岩、砂砾岩、泥质-碳酸盐岩建造，自下而上分为5个岩性段(K1kz1—K1kz5)。矿(化)体主要赋存于克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)上部(图1)，岩石组合为砂岩、砂砾岩和砾岩。矿体的上部盖层为古新统阿尔塔什组(E1a)泥灰岩、泥岩和石膏。矿体成层状、似层状产出，产状总体与地层产状一致。

本矿床的矿石类型均为砂砾岩型矿石，金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿及其氧化物，脉石矿物少见。金属矿物分布于砂砾间，主要以填隙物和胶结物的形式出现。

与矿化相关的围岩蚀变不发育，主要表现为弱方解石化、白云石化、天青石化和黄铁矿化等。

赋矿地层在区域上颜色普遍为红色、紫红色(图2a、图2b)，但矿区赋矿岩层颜色一般为灰白色、灰色(图2c、图2d)，指示曾发生过大规模“砂岩漂白”作用。

2　“砂岩漂白”特征

2.1康西矿区“砂岩漂白”特征

乌恰康苏一带区域上下白垩统克孜勒苏群颜色一般为紫红色、红色(图2b)，但康西矿区赋矿岩层颜色均为灰白色、灰色(图2d)，与区域上普遍为紫红色、红色截然不同。在康西铅锌矿区地表和钻孔中，同时在红色的泥岩、砂岩、砂砾岩中，可见到大量形状大小不一的黄色、灰色或黑色斑点或条带，这些斑点和条带大部分沿裂隙展布，形成串珠状斑点或大面积条带(图2c)。

1.全新统冲洪积砾石、砂、亚砂土；2.安居安组岩屑砂岩与泥岩互层；3.克孜洛依组泥岩、砂岩；4.巴什布拉克组底部石膏、泥岩夹砂岩；5.乌拉根组钙质泥岩夹介壳灰岩；6.卡拉塔尔组介壳灰岩、灰岩夹钙质泥岩、石膏；7.齐姆根组膏质泥岩、钙质泥岩；8.阿尔塔什组石膏、砂砾岩，顶部为灰岩，底部为坍塌角砾岩；9.克孜勒苏群第五段砾岩、砂砾岩、砂岩，夹泥岩；10.克孜勒苏群第四段砂岩夹泥岩、砂砾岩；11.克孜勒苏群第三段砂砾岩、含砾砂岩、砂岩；12.克孜勒苏群第二段泥岩、砂岩；13.平移断层；14.地质界线；15.倾伏背斜；16.铅锌矿体；17.铅锌矿化体图1　康西铅锌矿区地质图(据叶雷等，2014)Fig.1　Geological map of Kangxi lead-zinc deposit(After YE Lei et al. ,2014)

a.下白垩统克孜勒苏群(K1kz)红色砂砾岩及铅锌矿层(灰白色部分)远景(镜头向东南)；b.下白垩统克孜勒苏群(K1kz)红色砂砾岩；c.康西铅锌矿含矿砂砾岩中的灰色、黄褐色油气活动残留；d.康西铅锌矿含矿砂砾岩-砂岩漂白现象图2　康西铅锌矿区砂岩漂白现象照片Fig.2　Evidence of Bleaching of sandstone from the Kangxi lead-zinc deposit

2.2康西矿区外围“砂岩漂白”特征

康西矿区外围中新生界有众多油气露头显示(王清华等，2003)。区内油气显示主要集中于中新统帕卡布拉克(N1p)和下白垩统克孜勒苏群(K1kz)内。其中，以中下侏罗统泥岩(烃源岩)-下白垩统克孜勒苏群(K1kz)砂岩(储集岩)-上白垩统吐依洛克组(K2t)-古新统阿尔塔什组(E1a)膏泥岩(盖层)构成的油气生-储-盖组合最为典型。众多的油气显示说明了区域地质演化过程中曾有过大规模的油气(烃类)生成、运移、成藏和破坏的活动，位于康西矿区东部的残留杨叶古油藏和阿克莫木气田的发现，进一步表明了区内曾有油气聚集成藏的过程。

在康西矿区西部，江格结尔铅锌矿区铅锌(铜)矿体与油气残留物质和沥青共生。巴什布拉克铀矿区下白垩统含矿层显示出大规模油碛现象，并产出大量固体沥青，红色砂岩大面积褪色，变为灰白色含油气活动残留物砂岩，钻孔岩心和矿层底部厚层泥岩裂隙中存在液态石油(图3a)。

在康西矿区东部，乌拉根矿区中的含矿砂岩中发育的斑点油迹，与巴什布拉克含矿砂岩中的斑点状油迹十分类似(韩凤彬等，2013)。托帕铅锌矿区白垩系的红色砂岩被强烈的油气还原为灰黑色。在琼阿布拉克铅锌矿区，沿红色砂岩裂隙发育大规模的黄色、灰色条带和串珠状褪色带，裂隙中残留有灰黑色油气物质(图3b)。

3　矿区岩矿石和漂白砂岩的有机地球化学分析

有机碳(TOC)、全硫(∑S)、Fe2+/Fe3+值是判别氧化还原环境的重要指标。笔者对康西铅锌矿区矿石和下白垩统克孜勒苏群(K1kz)无矿化的砂岩、泥岩等进行了TOC-∑S-Fe3+/Fe2+组成测试分析，测试在中国石油勘探开发研究院石油地质实验研究中心和国家地质实验中心完成。有机碳(TOC)、全硫(∑S)、Fe2+和Fe3+的检测标准分别是GB9834-1988、GB7730.5-1987、GB/T14506.14-1993和GB/T14506.5-1993(表1)。

a.巴什布拉克铀矿区岩芯油碛现象；b.琼阿布拉克铅锌矿区红色砂岩中的灰色褪色带图3　康西铅锌矿区外围“砂岩漂白”现象照片Fig.3　Evidence of Bleaching of sandstone from the peripheral of Kangxi lead-zinc deposit

样品号取样位置岩性TOC(%)∑S(%)FeO(%)Fe2O3(%)Fe2+/Fe3+W10-0252线探槽方铅矿化砂砾岩1.745.041.440.892.09W10-47-1W10-50-4W10-54-2W10-53-3W10-48-2W10-49-3W10-52-2康西灰白色含砾砂岩<0.10.0120.110.430.33灰白色砂砾岩<0.10.0120.0810.130.80灰白色粗砂岩<0.10.0080.310.570.70灰绿色砂岩<0.10.0050.300.450.86紫红色砂岩<0.10.0360.161.410.15紫红色砂岩<0.10.0140.180.930.25紫红色泥岩夹砂岩<0.11.530.210.370.73

由表1可知，康西铅锌矿矿化砂(砾)岩的有机碳含量为1.74%(1件样品)，相对含量较高。无矿化、红色、紫红色砂(泥)岩样品的有机碳含量普遍较低，均在0.1%以下。

岩石中有机碳(TOC)含量是其处于氧化、还原状态的良好指示。从本次样品分析结果来看，铅锌矿化越强，TOC含量越高，说明处于还原状态。这说明，在氧化条件下形成的红色、紫红色的原生岩石到灰白色的含矿岩石，期间经历了从氧化状态到还原状态的转变。原始沉积时，赋矿岩层中有机碳含量相对较少，经过含油气流体还原后铅锌富集成矿，TOC含量变高。

岩石中全硫(∑S)是硫酸盐还原作用的产物，其含量高低反映岩层氧化还原性的高低。一般认为∑S为0.05%时就表征具还原性。康西矿区样品全硫平均含量为0.83%(8件样品)。从表1得出，油气显示越明显，铅锌矿化越强，∑S值越大，无矿化、红色、紫红色砂(泥)岩样品的∑S值一般较小。这说明从原生岩石到铅锌富集成矿，还原性依次增强，暗示了从氧化状态向还原状态转变过程中，发生了铅锌成矿作用，油气则是氧化还原作用中的还原剂。

Fe2+/Fe3+值反映出地质体的化学环境，Fe2+/Fe3+值大于1时为还原环境；Fe2+/Fe3+值等于1时为中性环境；Fe2+/Fe3+值小于1时为氧化环境。本区未发生褪色蚀变的紫红色砂岩Fe2+/Fe3+值均小于1，指示原始沉积环境为氧化环境；而矿化和油气还原的灰白色、灰黑色砂岩样品的Fe2+/Fe3+值相对变大，大于1或接近于1，说明Fe3+被还原成Fe2+并大量迁出，原生氧化状态变成了中性或还原环境状态。

4　讨论

康西铅锌矿区烃源岩主要为中、下侏罗统湖相泥岩和页岩，主要集中于杨叶组(J2y)和康苏组(J1k)。最主要的储层为下白垩统克孜勒苏群(K1kz)粗碎屑岩。区内众多油气显示说明了区域地质演化过程中曾有过大规模的油气(烃类)生成、运移、成藏和破坏的活动。区域油气储层和铅锌等金属矿床赋矿层位一致。

中新生代以来，西昆仑山和西南天山两大逆冲推覆构造体系对冲构造运动活跃，致使康西一带逆冲断裂十分发育，形成了隆起(乌拉根隆起)-盆地沉积的构造格局，为赋存于下白垩统克孜勒苏群(K1kz)或者下伏层位的油气形成、运移和金属元素的活化、迁移等提供了有利的构造条件。

研究证实(叶雷等，2014)，康西铅锌矿区出露地层与乌拉根铅锌矿、江格结尔铅锌矿、托帕铅锌矿等区内典型矿床的出露地层基本相同，赋矿层位均为下白垩统克孜勒苏群(K1kz)，具有明显的层控特征。这些铅锌矿床赋矿地层均为透水性良好的砂岩或含砾砂岩、砾岩，其顶板岩石均为相对不透水的灰岩、白云质灰岩、泥灰岩、钙质砂岩、泥钙质砂岩或石膏层等。这种透水岩石与上部相对不透水岩石的组合控制了本区铅锌矿的发育与产出。

康西、乌拉根铅锌矿及其外围大量油气活动残留迹象的发现，推测油气活动广泛参与了西南天山与西昆仑山之间狭长的前陆盆地中新生代地层中产出的铅锌铜铀等金属矿床的成矿过程。

考虑到印度-亚洲板块碰撞远程效应，帕米尔前缘断裂在本区内已经与西南天山造山带对接，区域活动断裂发育，地震活动频繁，推测本区内中新生代盆地内的金属矿床整体受控于区域古油气藏的演化。中新生代沉积岩有关的铅锌铜铀等多金属成矿与区域一系列压缩性前陆盆地的形成和演化相关。铅锌矿主要赋存在K1kz5和E1a(如乌拉根铅锌矿)中，铜矿赋存于J3-K2(如萨热克铜矿)和N1a(如花园铜矿)中，铀矿(如巴什布拉克铀矿)赋存于K1kz1-2中，石膏、钾盐、钠盐等矿产主要赋存于E1a中。与中新生代沉积岩有关的铅锌铜铀等多金属成矿系列与海进-海退、湖进-湖退关系密切。康西铅锌矿区东部托云盆地早白垩世至古近纪期间发生的大规模火山活动亦为区域金属成矿提供了构造-热动力条件。帕米尔构造楔不断向北逆冲，造成了盆地内古油气藏的破坏，油气在运移过程中促进了铅锌活化成矿，亦即区域中新生代大规模油气还原成矿，康西铅锌矿床即是其中的一例。

5　结论

(1)康西铅锌矿区赋矿层位下白垩统克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)砂岩、砂砾岩发生有明显的漂白现象，其可能与区域油气藏遭破坏、油气逸散密切相关。油气则是氧化还原作用中的还原剂。

(2)区域油气还原作用是康西铅锌矿床的主要成因。

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The “Bleaching of Sandstone”Characteristicsand Its Implications of the Kangxi Lead-Zinc Deposit in Wuqia County, Xinjiang

WANG Lemin1，YE Lei2，LIU Zengren2

(1. Xinjiang Department of Land and Resources, Urumqi 830001, Xinjiang, China; 2.Xinjiang Geological Survey, China Non-ferrous Metals Resources Geological Survey, Urumqi 830001, Xinjiang, China)

Situated the binding site between Southwest Tianshan and West Kunlun orogenic belts,the Kangxi lead-zinc deposit is located in the northwest edge of TarimBasin,which isa prospecting deposit in the Wulagen lead-zinc metallogenic belt of Southwest Tianshan in recent years.The lead-zincore-bodies were occurred in the glutenite of Lower Cretaceous Kzlesu Formation (K1kz), the colors of ore-bearing rocks generally are red and purple on the region, but ore-containing area changes into hoary and gray color, showing the “bleaching of sandstone” characteristics. The bleached sandstone is one of the symbols of a massive oil and gas from escaping. Organic carbon, total sulfur, Fe2+/Fe3+organic geochemical tests show that the oil and gas serve as the reducing agents of oxidation reduction effect, and that the oil and gas activities were involved in the metallogenic process of Kangxilead-zinc deposit.In combination with regional geological evolution, it’s believed that India-Asia plate collision led to Pamir frontal fracture in this area and the Southwest Tianshan orogenic belt and docking, the regional active faults caused basin ancient reservoir, the oil and gas in the process of migration promoted the activation, migration, precipitation and mineralization of lead and zinc element.

bleaching of sandstone; Pb-Zn deposit; genesis of mineral deposit; Southwest Tianshan

2016-03-03；

2016-05-23

国家科技支撑计划项目“西南天山优势矿产成矿规律与预测评价研究”(2015BAB05B04-01、2015BAB05B04-02)、国家自然科学基金项目(U1403292、41502085)联合资助

王乐民(1971-)，男，甘肃永登人，本科，1997年毕业于东华理工大学地质矿产勘查专业，高级工程师。E-mail：WLM66888@163.com

P618.42；P618.43

A

1009-6248(2016)03-0091-08