新疆柯坪地区一间房重晶石矿地球化学特征及前景分析

王 兵，杨 鹏，孙志佳，赵鹏飞

(中国人民武装警察部队黄金第七支队，山东 烟台 264004)

0 引言

一间房重晶石矿位于新疆柯坪地区一间房柯坪塔格山顶处，处于柯坪塔格成矿亚带中，该成矿带的构造主要为柯坪塔格逆冲断裂与近SN向、NW向次级断裂，逆冲推覆断裂控制了地层的总体展布[1]。为进一步查明该区的找矿前景，笔者通过开展区域地质调查及化探工作，进行地球化学异常分析，并对该区的地球化学特征和找矿远景进行探讨，缩小了柯坪地区重晶石、萤石矿的找矿靶区，对地球化学异常、矿点与逆冲推覆构造及赋矿层位的关系进行研究，为柯坪地区柯坪塔格成矿亚带重晶石矿等的成矿基础条件及找矿方向提供支撑。

1 区域地质构造背景

研究区一级构造单元为塔里木陆块区，二级构造单元为塔里木陆块，三级构造单元以柯坪塔格断裂为界，北部为柯坪陆缘盆地，南部为塔里木地块。考虑到研究区南部构造属性与北部明显不同，参照油气勘探最新成果，结合新生代塔里木盆地划分方案，在三级构造单元划分的基础上，将本次工作区划分为两个四级构造单元[2]，以柯坪塔格断裂为界，北部为柯坪断隆，南部为巴楚隆起(图1)。研究区位于柯坪断隆的南部以及巴楚。隆起的西北部，主体为奥陶系碳酸盐岩建造，受柯坪逆冲推覆构造NW—SE方向主挤压应力影响，形成两个推覆岩席，每个推覆岩席主体均为古生代地层，自南向北依次变新，最老出露为寒武系阿瓦塔格组，最新为二叠系卡伦达尔组，部分上部覆盖西域组。两条推覆岩席为柯坪逆冲推覆体系的主要组成部分。研究区内柯坪断隆的主要构造形迹为NE—NEE走向。巴楚隆起的构造形迹与柯坪断隆不同，以NW向为主，受NE—SW向的挤压应力影响，巴楚隆起主要形成走向NW的宽缓穹窿式背斜[3-4]。

矿区位于塔里木板块西北缘，大地构造位置为柯坪陆缘盆地，地层分区为柯坪地层小区，早古生代主要为被动大陆边缘沉积，奥陶纪末受加里东运动的影响，上升为陆遭受剥蚀，缺失了部分晚奥陶世地层，形成了奥陶系印干组与志留系柯坪塔格组之间的不整合接触；之后海平面上升，调查区主要为滨浅海相碎屑岩沉积；晚泥盆世—早二叠世，受南天山洋闭合的影响，调查区再次上升为陆，形成了泥盆系克孜尔塔格组与石炭系康克林组之间的不整合接触；之后海水由NW向南东逐步海侵，矿区晚石炭世末才再次接受沉积，并在早二叠世达到最大；随后海水逐渐退去，中—晚二叠世上升为陆，之后调查区未接受沉积，新近纪开始，受天山活动断裂的影响，首先受近EW向的挤压应力影响，首先形成了以印干—阿恰逆断层和皮羌逆断层为边界的巴楚隆起，形成了约340°轴迹走向的褶皱，之后调查区受NW—SE应力影响，柯坪地区逆冲于巴楚之上，形成了现今的逆冲推覆构造，柯坪塔格向南逆冲于巴楚之上，且沉积了陆相的西域组砾岩，印干—阿恰断裂和皮羌断裂在地表表现为平移断层，控制了调查区的部分走滑断裂。

2 矿区地质特征

矿区地层大面积为下奥陶统丘里塔格组，西北部小范围分布中—上奥陶统(图2)。丘里塔格组岩性主要为灰白色中厚层白云质灰岩，上段为深灰色中厚层白云质灰岩、薄层灰岩，其中上段的白云质灰岩及灰岩层为矿床主要含矿地层，该段也是矿体的主要赋矿层位。西北部分布中—上奥陶统萨尔干组、坎岭组、其浪组及印干组，主要为薄层细碎屑岩、泥灰岩及灰岩。矿区在构造上属于柯坪塔格逆冲断层的上盘部位，与北部倾向北西不同，矿区所处位置地层产状相对平缓或略向南倾，相当于逆冲断层上盘的牵引褶皱位置。矿体即位于褶皱构造引起的层间扩张部位，明显受褶皱构造影响，产状基本与地层一致，形态为透镜体状或不规则囊状。此外，垂直于地层的张性节理、裂隙较发育。矿区内岩浆活动不发育，仅在西北部可见晚石炭世—早二叠世辉绿岩脉侵入，与地层产状呈锐角相交，规模小。

图2 矿点地质简图Fig.2 Geological sketch map of ore site1—第四系 2—下志留统柯坪塔格组上段 3—下志留统柯坪塔格组下段 4—上奥陶统印干组 5—上奥陶统其浪组 6—上奥陶统坎岭组 7—奥陶统萨尔干组—坎岭组未分 8—下奥陶统丘里塔格组上段 9—下奥陶统丘里塔格组下段 10—辉绿岩脉11—平行不整合接触 12—断层 13—矿脉 14—探槽 15—主成矿元素(Ba)与副成矿元素(Zn) 16—物探异常 17—化探异常 18—遥感异常

3 地球化学特征

3.1 水系沉积物地球化学特征

根据区内1∶5万水系沉积物测量数据，圈定了HS-14综合异常，该异常元素组合为Ba、Zn，包括的单元素异常主要有Hs-Ba30、Hs-Ba31、Hs-Zn28，尤其Ba元素异常强度大，浓集中心明显，具明显三级浓度分带。Ba元素的极大值为19 090×10-6，平均值为11 850×10-6，衬度值达13.941，异常规模为28 420.89km2，三级浓度分带明显；Zn元素极大值为167×10-6，平均值为138.333×10-6，衬度值为1.317，异常规模为21.056km2；Ba、Zn元素异常呈NE向展布，Ba、Zn元素套合较好[5-7]。具体地球化学特征参数见表1，综合异常剖析图见图3。

表1 HS-14号异常参数表Table 1 List of HS-14 anomaly parameters

图3 HS-14综合异常剖析图Fig.3 Comprehensive analysis map of HS-14 anomaly1—上更新统洪积物 2—下志留统柯坪塔格组中段 3—下志留统柯坪塔格组下段 4—上奥陶统印干组 5—上奥陶统其浪组 6—奥陶统萨尔干组—坎岭组未分 7—下奥陶统丘里塔格组上段 8—下奥陶统丘里塔格组下段 9—辉绿岩脉 10—地质界线 11—平行不整合界线 12—重晶石 13—HS-14号综合化探异常 14—异常内带 15—异常中带 16—异常外带 17—异常极值

3.2 土壤地球化学特征

在异常区开展1∶2.5万土壤面积性测量，在土壤测量过程中发现区内多处地段可见萤石矿化、方解石化、重晶石矿化蚀变。通过测量，在矿区圈定了3处土壤综合异常(图4)，各相关异常的地球化学特征描述如下。

图4 土壤综合异常图Fig.3 Comprehensive soil anomaly map1—上更新统洪积物 2—下志留统柯坪塔格组中段 3—下志留统柯坪塔格组下段 4—上奥陶统印干组 5—上奥陶统其浪组 6—奥陶统萨尔干组—坎岭组未分 7—下奥陶统丘里塔格组上段 8—下奥陶统丘里塔格组下段 9—辉绿岩脉 10—平行不整合界线 11—土壤综合异常及编号

3.2.1 Ht-2异常

异常位于HS-14综合异常区的中西部，面积0.326 km2；元素组合为Ba、Au、Zn、Hg、As，各元素套合较好，形态基本一致，呈NNW向条带状展布；Ba、Au元素异常强度大，浓集中心明显，具有明显的三级浓度分带；在Ht-Ba4单元素异常中发现重晶石矿化蚀变并伴随有方解石化。

3.2.2 Ht-4异常

异常位于HS-14综合异常区的东北部，面积0.214 km2；元素组合为Ba、Zn、Hg、B、Ag，各元素套合较好，形态一致，呈NE向近椭圆状展布；Ba、Zn、Hg元素异常强度大，浓集中心明显，具有明显三级浓度分带。在Ht-Ba3单元素异常发育重晶石矿脉呈NE向展布。具体地球化学特征参数见表2。

3.2.3 Ht-5异常

异常位于HS-14综合异常区的西南部，面积0.302 km2；元素组合为Ba、Ag、W、Au、Bi，各元素套合较好，形态一致，呈NE向条带状展布；Ba、Ag、Au元素异常强度大，浓集中心明显，具有明显三级浓度分带。在Ht-Ba10单元素异常中发现重晶石矿化蚀变并伴随方解石化、萤石矿化。

4 找矿前景分析

矿区内一个重要的特点是逆断层及推覆体发育，逆冲推覆活动形成了一系列的褶皱或层间断层，与非金属成矿关系极为密切。受逆冲推覆构造影响，柯坪塔格山顶部形成部分宽缓的褶皱，伴随有张裂隙形成，褶皱作用形成的层间滑脱部位为重晶石及方解石、萤石等提供了有利的成矿空间[8-9]。矿区内在柯坪塔格形成的含方解石、萤石重晶石矿即与区内的褶皱构造有关，褶皱构造控矿特征明显，矿脉多位于褶皱的中间部位或一翼，多顺层产出，呈似脉状、透镜状或囊状。此外，区内的逆冲推覆构造控制了地层的总体展布，进而也进一步影响了其他矿产的分布。同时研究区内通过1∶5万水系沉积物工作圈定的HS-14号综合异常展布方向与下奥陶统丘里塔格组走向基本一致，呈NE向；通过1∶2.5万土壤测量工作圈定的Ht-4、Ht-5号异常展布方向也与下奥陶统丘里塔格组走向基本一致，呈NE向，这在一定程度上表明了地层对矿体的控制情况，也表明了化探异常受逆冲推覆构造控制明显[10-11]。

表2 Ht-4号异常参数表Table 2 List of Ht-4 anomaly parameters

重晶石、萤石矿产为典型的密西西比型层控热液矿床。奥陶纪沉积期研究区柯坪塔格附近及其以南地区沉积了大量的礁滩相的生物屑灰岩、生物礁灰岩，受中晚奥陶世两次海退事件的影响，岩层顶部受到隆起、暴露、剥蚀作用，形成了不同程度的古岩溶体系，特别是礁滩相的灰岩受岩溶作用影响，形成了大量顺层分布的溶蚀孔、洞的储集空间[12-13]；受晚石炭世—早二叠世塔里木板块岩浆活动的影响，为成矿提供了热液，形成了萤石、方解石、重晶石等热液矿物。

5 结论

研究区内圈定的综合异常区与逆冲推覆断裂构造、下奥陶统丘里塔格组展布方向都具有较好的吻合关系，同时逆冲推覆断裂构造控制了区内地层的总体展布，进而控制了层控型矿产的分布。矿区内的重晶石矿赋矿层位为下奥陶统丘里塔格组(O1ql)上段，矿点附近发育晚石炭—早二叠世辉绿岩脉，另外该矿点也有较明显的地球化学综合异常。因此，下奥陶统丘里塔格组白云岩和地球化学综合异常区，是柯坪地区柯坪塔格成矿亚带寻找重晶石矿的有利部位。