新疆库车县盐水沟北铜矿床地质特征及成因探讨

2018-03-30刘传朋

山东国土资源 2018年4期

刘传朋

(山东省第七地质矿产勘查院，山东临沂 276006)

新疆库车县盐水沟北铜矿床位于库车县北西约23km,行政区划隶属库车县阿格乡。2010年，青岛地质工程勘察院在该区开展了详查工作，圈定10条矿体，取得了一定的成果①。新疆塔里木盆地周边的中新生代凹陷盆地中相继发现了一系列新生代沉积型砂岩铜矿床，以库木库里盆地[1-2]、库车盆地[3]及喀什EW向构造带[4]最为典型。因此，研究该矿床的成矿地质特征和矿床成因，对今后在该区外围寻找同类型矿床具有一定的借鉴意义。该文根据盐水沟地区区域地质及铜矿体形态、规模、赋矿层位、矿石结构构造等地质特征，对其矿床成因进行了分析，为盐水沟北铜矿床及周边同类型铜矿床的后续勘探、找矿提供了基础依据。

1 区域地质特征

盐水沟北铜矿床位于塔吉克-塔里木陆块区(Ⅱ)、塔里木陆块(Ⅱ-1)、塔里木北缘隆起(Ⅱ-1-2)、库车前陆盆地(Ⅱ-1-21)，属库东凹陷Cu-Fe-U-Au-煤-盐类-自然硫矿带[5]。区域上地层、构造十分发育，岩浆岩不发育。

区域内构造较复杂，中、新生界的巨厚沉积经过燕山运动、喜马拉雅运动的影响[8]，形成了近EW向的复式背斜褶皱系，同时伴生一系列断裂构造，多以高角度逆断层性质出现。区域性的断裂构造主要有巴什基奇克大断裂、秋立塔格大断裂。褶皱构造主要有巴什基奇克-托古桑背斜、秋立塔格复背斜。区域性巴什基奇克大断裂及巴什基奇克-托古托桑背斜构成北含矿带整体构造格架，区域性秋立塔格大断裂及秋立塔格背斜构成南含矿带整体构造格架,岩浆活动不发育。

2 矿床地质特征

矿区内出露地层主要有古近纪库木格列姆群；新近纪吉迪克组、康村组、库车组及少量第四纪全新世冲积层。区内构造十分发育，岩浆岩不发育(图1)。

1—库车组砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩及砾岩；2—康村组二段砂岩、粉砂质泥岩；3—康村组一段砂砾岩、粉砂质泥岩；4—吉迪克组砂岩、泥岩；5—库木格列姆群泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、石膏盐岩；6—地质界限；7—逆断层及编号；8—铜矿体及编号；9—浅灰蓝色粉砂岩、页岩带(标志层)；10—倒转产状；11—地层产状图1 新疆库车县盐水沟北铜矿床地质简图

2.1 地层

2.1.1 古近纪库木格列姆群

为一套咸化泻湖相-陆相碎屑岩含膏盐含盐建造，与南侧新近纪中新世吉迪克组为断层接触，主要岩性为棕红色泥质粉砂岩、泥岩、砂岩夹岩盐、石膏。产腹足类化石，地层产状东部160°∠60°，中部160°∠72°。出露厚度一般为70～200m，在矿区西部巴拉霍依形成一盐矿点。

2.1.2 新近纪中新世吉迪克组

为一套河湖交替相陆源碎屑岩沉积建造。岩性主要为浅灰--褐色砂岩与灰绿色、紫色泥岩互层，产腹足类化石。该组上部可见铜矿化显示，但品位低，规模小。地层倾向163°左右，倾角自东向西逐渐变陡，由60°变为82°。地层出露厚度>519m。

2.1.3 新近纪中新世康村组

为一套河湖交替相陆源碎屑岩沉积建造，为矿区主要赋矿地层。根据岩石组合、含铜建造的不同及岩石颜色的差异，自下而上划分为2个岩性段。

第一岩性段：主要为灰色中粗粒砂岩与棕褐色粉砂质泥岩不等厚互层，夹有蓝灰色粉砂质泥岩、粉砂岩条带，产腹足类化石。其中，顶部蓝灰色条带在地表非常醒目，宽2～3m，区内延伸稳定，可作为与第二岩性段的划分标志。铜矿(化)体集中分布在此段中部、上部。在矿区中部、西部地层产状为160°∠73°，东部为340°∠82°,厚度200～670m，与下伏地层库木格列姆群呈断层接触。

第二岩性段：主要为灰色中粗粒砂岩与棕褐色粉砂岩不等厚互层，含钙较高，夹蓝灰色粉砂岩条带，产介形虫、腹足类化石。该段仅局部可见微弱铜矿化显示。地层产状在矿区西部为160°∠75°，东部为340°∠80°出露厚度一般300～650m，上覆库车组与之整合接触。

2.1.4 新近纪上新世库车组

为一套河流相沉积，岩性主要为褐色、土黄色粉砂质泥岩夹灰色、浅绿色砂岩及砾岩。地层产状在矿区中西部340°∠72°，东部340°∠65°，厚度360m。

2.1.5 第四纪全新统冲积层

分布于矿区西部的山前冲积扇以及矿区内季节性冲沟内，主要由砾石、泥、砂松散堆集而成，在冲积扇部位厚度大于50m，在冲沟内厚度1～10m。

2.2 构造

矿区构造总体较复杂，秋立塔格复背斜的分支背斜及秋立塔格大断裂带构成矿区整体构造格局，受其影响，地层和矿化多近于直立和倒转。

2.2.1 褶皱构造

秋立塔格复背斜的分支背斜：呈近EW走向延伸，区内出露长2km，形态十分紧闭，两翼较陡，倾角70°～80°,轴面产状320°～340°∠70°～73°，轴部由康村组构成，整个背斜顶部几乎全遭剥蚀。除此之外，矿区内亦发育有较多的小褶皱及挠曲。

2.2.2 断裂构造

秋立塔格大断裂带，呈近EW向贯穿全区，宽70～200m的逆冲断层带，由南北两侧的主断裂及其间局部发育的宽数厘米至数米的次级断裂组成，地表宏观上为宽20～30m的暗褐色略显白色的凹陷带，带内主要岩性为石膏、岩盐，围岩为角砾及构造角砾岩。断层上、下盘产状均为320°～340°∠60°～73°，与地层走向近于一致，该带离铜矿(化)层较远，对矿化体影响不大。

此外，矿区发育有较小的褶曲及平移断层，平移断层断距一般5～80m，延伸47～450m，走向NW或NE，个别断层对矿体具有一定破坏作用。

2.3 矿化特征

矿石类型分为氧化矿石和原生矿石。氧化矿石矿物主要有赤铜矿、孔雀石、铜蓝构成；原生矿石矿物主要有黄铜矿、斑铜矿构成。矿区初步控制的铜矿体数量较多，有7个含铜矿层、10个铜矿体。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

矿区内的铜矿体均赋存于中新统康村组第一岩性段的含铜砂岩中,含铜砂岩由西至东地表断续出露长约2km,在矿区共有7个含矿层位,编号为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ；各含矿层厚度、矿化都不均匀，Ⅰ号矿层为该矿区的主矿层。通过该次详查工作，在7个矿化层内共圈定出10个铜矿体，各矿体特征详见表1。

表1 矿体特征

Ⅰ-1矿体：矿体位于矿区中西部，由8个探槽、5个钻孔和1个平硐控制。矿体呈层状，走向70°，倾向340°～160°，倾角80°，总体倾向160°左右。矿体与围岩产状基本一致，矿体长1100m，地表出露标高1380～1620m，最大延深190m。沿走向、倾向厚度不均(图2)、贫富不均现象。厚度0.29～1.99m，平均厚度0.98m，厚度变化系数77.44%，属厚度较稳定型；矿石品位0.43%～2.59%，平均含量1.22%，变化系数103.89%，分布较均匀；矿体与围岩界线清晰。

1—第四系松散坡积物；2—粉砂质泥岩；3—孔雀石化中细粒砂岩；4—地层产状；5—铜矿体图2 盐水沟北铜矿剖面图

Ⅰ-2矿体：矿体位于矿区东部，由7个探槽、4个钻孔和1个平硐控制。矿体呈层状，走向70°，倾向340°，倾角83°～89°。矿体与围岩产状基本一致，矿体长620m，地表出露标高1500～1610m，最大延深160m。沿走向、倾向有厚薄不均、贫富不均现象。厚度0.34～2.58m，平均厚度1.09m，厚度变化系数89.23%，属厚度较稳定型；矿体的矿石品位0.96%～2.10%，平均含量1.38%，变化系数45.18%，分布均匀；矿体与围岩界线清晰。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石矿物特征

矿石矿物成分比较简单，主要矿石矿物有孔雀石、赤铜矿、水胆矾，自然铜，脉石矿物有赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、长石、石英、方解石、黑云母、石膏等。

(1)矿石的矿物成分

孔雀石：翠绿色，玻璃光泽，粒度较细，纤维状—隐晶质集合体常呈浸染状、皮壳状、薄膜状及斑点状产出，其中常混有其他矿物，一般含量0.3%～1%。

赤铜矿：紫红色，反射率不高，非均性，显血红内反射色。呈不规则状，他形粒状结构，粒径0.01～0.12mm分布于碎屑间呈填隙状胶结碎屑，一般含量0.1%～2%。

自然铜：紫红色、粉红色，反射率较高，均质、硬度小，具有延展性，呈不规则状分布于碎屑颗粒之间，常与赤铜矿伴生，粒径0.01～0.13mm，一般含量在0.5%左右，局部可达2%。

水胆矾：蓝色，在强光下显褐色内反射色，透明，常与赤铜矿、自然铜伴生，一般含量0.2%～2%。

(2)脉石矿物

赤铁矿：他形粒状结构，粒径0.04～0.4mm，分布于矿物碎屑颗粒之间，一般含量5%～8%。

磁铁矿：他形粒状结构，粒径0.01～0.15mm，分布于矿物碎屑颗粒之间，含量1%左右。

褐铁矿：黄褐色，他形粒状结构，粒径0.04～0.1mm，分布于矿物碎屑颗粒之间，一般含量2%～3%。

非金属矿物：石英、长石、黑云母等呈次棱—次圆状他形粒状结构，含量不一，方解石、泥质、硅质、石膏含量偏少，多以胶结物形式与其他矿物混生。

3.2.2 矿石化学成分特征

根据组合分析结果，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%。

根据邻区康村铜矿的工作成果，矿石内对铜矿冶炼常见的有害元素As，F，Zn，MgO的含量均较低；As含量在0.003%～0.0006%，F含量在0.02%～0.03%，Zn含量为0.01%，MgO含量为1.16%，经与选冶有害组分伴生指标对比，都在允许范围之内，对矿石选冶性能不产生影响。

3.3 矿石结构构造

矿石结构主要为细粒他形晶结构、风化残余结构。矿石构造以细脉状构造为主，次为胶状构造，纤维状构造等。

3.4 矿体围岩及夹石

矿区内各矿体的顶、底板围岩均为褐红色及浅红色粉质泥岩，与矿体界线极为明显，由于矿床成因属化学沉积，因此矿体顶、底板围岩中均无任何矿化围岩蚀变现象，所有矿体无夹石出现。

4 矿床成因探讨及找矿标志

4.1 矿床成因探讨

矿区内各铜矿体特征相近，矿体均产在新近纪中新世康村组中部，赋矿岩石为浅灰--灰绿粉中粗粒砂岩。矿体多呈似层状，矿层与地层产状一致。矿石矿物成份主要为孔雀石、赤铜矿、黄铜矿、斑铜矿，局部见有自然铜、水胆矾等；脉石矿物有石英、云母、方解石等，有用组分主要为Cu。其他有益、有害元素含量均较低；矿区及外围广大区域内，无岩浆岩侵入体存在，亦未见热液蚀变现象；矿体与石膏、岩盐关系密切，但从二者含量分析，赋矿古沉积环境水体不深。结合现代铜矿沉积学理论，矿床成因应归为内陆河湖相生物化学沉积型。

受燕山运动和阿尔卑斯运动的影响，区内地壳坳陷和隆起显著，地形差异大，使得北部天山的古原生铜矿床及附近含铜背景值较高的岩石遭受强烈的风化、剥蚀、搬运，在内陆盆地边缘沉积下来[9]，经过生物化学的氧化还原反应形成铜矿床[10-11]。

古原生铜矿床或背景值较高岩石中铜的硫化物，在一定酸度的溶液的作用下，极易形成硫酸盐，铜的活动性增强，溶解度大大增加[12]，经过水体的搬运沉积在闭塞的湖盆里[13-14]。在闭塞湖盆的还原环境中，由于生物作用所产生的大量硫化氢，使溶液中铜被还原成硫化物，从溶液中沉淀析出，聚集为铜矿床[15-16]。以后又在氧化条件下，使沉积铜矿组分发生分解，并重新分布，而形成孔雀石、赤铜矿等。

综上所述，根据矿体产状、形态、规模、矿体赋存部位、成矿方式、矿物共生组合、矿石结构、构造等，将该矿床确定为砂岩型铜矿床[17]。

4.2 找矿标志

(1)地层时代标志：矿区内砂岩铜矿的形成具有明显的时代专属性，矿体均产于新近纪中新世康村组之中，新近纪中新世吉迪克组、新近纪上新世库车组仅具有铜矿化显示，因此地层时代可作为找矿标志。

(2)地层层位标志：矿区内铜矿化主要产于康村组中部，下部仅有铜矿化显示，因此康村组中部地层层位可作为找矿标志。

(3)岩性标志：铜矿体岩性主要为灰色砂岩、岩屑砂岩、含砾粗砂岩等。而泥岩、粉砂质泥岩基本无铜矿化，因此中粗粒砂岩可作为找矿标志。

(4)氧化特征标志：矿区内矿石地表均为氧化矿石，矿石矿物主要为孔雀石，其颜色为翠绿色，因此孔雀石的颜色可作为直接找矿标志。

(5)沉积环境(古地理、沉积相)特征标志：矿体多产于河湖相交替部位(河流三角洲或河口沙坝的背面)，靠近湖泊深水边缘(半氧化-半还原的沉积环境)。在沉积环境前期是最为有利的铜矿沉积时期[18-19]，所以在地层灰绿色和蓝灰色条带沉积之前的碎屑中易于成矿。矿区内康村组的中、上部有蓝色、灰色粉砂质泥页岩条带出露，且延伸较稳定，在其下部碎屑岩中常形成矿体，而在其上部碎屑岩中仅有铜矿化显示。说明蓝灰色粉砂质泥页岩条带可作为找矿标志层。