西南天山下志留统柯坪塔格组（S1k）沉积环境分析

李培树 梁东 赵德怀 吴浩 王海鸿

（中国冶金地质总局新疆地质勘查院 乌鲁木齐83000）

0 引言

下志留统柯坪塔格组分布于西南天山喀尔塔格-喀拉乔喀-乌塘库勒套南麓、南中部喀什噶尔山-克孜塔依-也台库勒-开勒品塔格一带及库木塔格幅琼布拉克乔喀北麓一带，呈近东西向、北东-南西向展布。区域上成矿作用以沉积成矿为主，较为重要的是伽师铜矿、察尔其铜矿，均为沉积成因的砂岩型铜矿。作为区域上重要的地质体，研究柯坪塔格组沉积环境，对区域铜矿床形成的沉积环境具有重要的参考意义。

1 地层划分沿革

张日东（1959）在《新疆天山南麓古生代地层》里介绍，西尼村（1943-1945）创名柯坪塔格岩系，创名地柯坪塔格地区。地质部十三大队（1956）在柯坪地区进行1：20 万区域地质调查，将一套以绿色为主的一套碎屑岩系划为柯坪塔格岩系；新疆科学分院詹士高（1964）在柯坪地区进行专题地层研究，在该组中采到大量笔石，时代改为早志留世称柯坪塔格组。新疆区测队乔新东、张太荣（1973），西北石油局（1985）分别在该区内进行专题地层研究，结论与詹士高所提交成果基本相同。《西北地区区域地层表·新疆维吾尔自治区分册》、《新疆古生界》、《新疆维吾尔自治区区域地质志》及《新疆维吾尔自治区岩石地层》（1999）均沿用柯坪塔格组。

现在定义：为指一套绿色砂页岩，含笔石等化石，下与印干组平行不整合接触，上与塔塔埃尔塔格组呈整合接触。

2 剖面描述

柯坪塔格组为一套正常沉积的碎屑岩，上段以灰绿色砂岩为主，下段以褐红色泥质粉砂岩、砂岩为主。巴楚一道班幅PⅩⅦ剖面特征如图1：

3 顶底界线特征

柯坪塔格组在研究区西部与下伏上寒武-下奥陶统丘里塔格组呈平行不整合接触，在调查区东部与下伏中奥陶统其浪组呈平行不整合接触；柯坪塔格组与二者在岩性上截然不同，其下伏地层均为碳酸盐岩，界线易于识别。其与上覆中-顶志留统塔塔埃尔塔格组产状基本一致，呈整合接触，柯坪塔格组上部地层以灰绿色粉砂岩为主，而塔塔埃尔塔格组下部地层以褐红色钙质岩屑砂岩为主，颜色及粒度变化明显，接触界线标志明显。

4 基本层序特征

柯坪塔格组为一套碎屑岩系，岩性较单一。在其上下段各测一个基本层序（图2），基本层序特征如下：

基本层序A 构成了柯坪塔格组上段的主体，由二个单层组成，构成粗砂岩-细砂岩的旋回性韵律。下部为灰绿色粗砂岩，层厚约20-30 厘米，碎屑物为石英、长石及岩屑等；上部为深灰绿色细砂岩，层厚约2-10厘米，碎屑成分主要为石英、长石。

基本层序B 构成了柯坪塔格组下段的主体，由二个单层组成，地层层系界面清晰。下部为砖红色薄-中厚层状砂岩，单层厚约10-30厘米碎屑物为石英、长石，钙质、铁质胶结；上部为紫红色薄层状粉砂岩，岩石质地坚硬层理清晰。二者构成砂岩-粉砂岩旋回性层序。

图1 下志留统柯坪塔格组PⅩⅦ地质剖面图

图2 柯坪塔格组基本层序

5 沉积环境分析

5.1 物源区构造背景

部分学者对本组砂岩碎屑物骨架成分研究。在砂岩物源区构造背景判别图中，样点落入再旋回造山带物源区，由此推断柯坪塔格组砂岩物源区构造背景为造山带。而研究区北部南天山洋在中、晚奥陶世至泥盆纪晚期向北侧中天山-哈萨克斯坦板块俯冲，直至最后发生碰撞，形成早古生代俯冲碰撞造山带。推断本组砂岩成分可能来源于研究区北部南天山早古生代俯冲碰撞造山带。

在砂岩、粉砂岩常量元素源区构造背景判别时，样品均落入被动大陆边缘区；1件落入火成岩区，3件落入沉积岩区，说明碎屑岩沉积时物源主要来自沉积岩区。

由微量元素构造环境判别图（图3）：在Th-Co-Zr 图中，4 件落入活动大陆边缘区，1 件落入大洋岛弧；在Th-Sc-Zr图中，2件落入大陆岛弧，2件落入被动大陆边缘；在La-Th-Sc 图中，均落于区外，反映微量元素在后期变质变形作用过程中发生了活化迁移；进一步说明柯坪塔格组沉积时物质来源具有多源性的特征，既有大陆岛弧环境又有大洋岛弧及大陆边缘环境，表明物质来源于构造活动较强的区域。

5.2 碎屑岩的粒度特征

（1）概率累积曲线特征

柯坪塔格组粒度概率曲线见图4。柯坪塔格组下段粒度概率曲线主要由悬浮总体、跳跃总体和牵引总体组成，悬浮总体较少，牵引总体含量较大。跳跃总体斜度约为50°，分选较好，粗端截点φ 为1.75-2.25，细端截点φ为4；个别样品在跃移总体中间有截断现象，形成的原因可能与波浪的冲刷和回流作用有关。柯坪塔格组上段粒度概率曲线主要由悬浮总体、跳跃总体和牵引总体组成；牵引总体含量较大，牵引总体斜度约为70°，分选较好。跳跃总体粗端截点φ为1.25-2.25，细端截点φ为2.75-4。

综合柯坪塔格组上下段的粒度概率曲线特征，多数样品曲线特征与浅海环境碎浪带曲线特征相似，少量样品曲线特征与海滩的前滨及冲刷带砂岩粒度曲线特征相似。

均值（ME）：主要粒度集中在1.82-3.81Φ 之间，属中细砂岩。

标准偏差（σ）：弗里德曼（1962）用粒度分布的标准偏差将碎屑岩分选程度划分为7个等级，本组砂岩标准偏差多为0.35-0.63，属于分选性好-较好，仅有1 个样品为0.91 属于分选中等。按照弗里德曼（1962）标准偏差与沉积环境理论，本组沉积物中以海滨砂最多，少量河流砂。

图3 柯坪塔格组Th-Co-Zr Th-Sc-Zr La-Th-Sc微量元素构造环境判别图

图4 柯坪塔格组粒度概率分布图

偏度（SK）：是用来表示粒度分布的正态分布特征，判别其对称程度，从而表明均值与中位数的相对位置，根据福克、沃德对偏度的划分，本组样品的偏度多数在0.00-0.20 之间，4 件样品为近对称，7 件为正偏，仅有2 件为负偏，说明碎屑物粒度集中在粗粒部分。沉积物成因多为海滩砂，少量沙丘砂及风坪砂。

峰态（KG）：峰态是用来衡量粒度分布曲线的陡峭程度，也是反映粒度分布的分散程度。本组碎屑岩中5 件样品为0.78-0.88 宽峰态，5 件样品为0.91-1.09的中等峰态，3件样品为1.12-1.39的窄峰态。说明该沉积物多数为未经改造就进入新环境，而新环境对沉积物的改造不是很明显，代表几个物质（或总体）直接混合而成；少量为有某些组分在早先分选能力较强的沉积环境中得到了很好的分选，然后搬运到现在的沉积环境中，与这里的另外沉积物相混合。

（2）据萨胡环境判别公式判别如下：

Y 风和海滩：9 件样品＜-2.7411，为风成的；4 件样品＞-2.7411，为海滩沉积环境。

Y海滩浅海：10件样品＞65.3650，为浅海沉积环境；3件＜65.3650，为海滩沉积环境。

Y浅海河流：13件样品均＞-7.4190，为浅海沉积环境；

Y河流浊流：12件样品均＜9.8433，为浊流沉积；1件样品＞9.8433，为河流（三角洲）沉积。

综合上述分析结果，柯坪塔格组应为浅海沉积环境。

5.3 沉积环境

柯坪塔格组上段为浅灰绿色细粒岩屑砂岩、粉砂岩、含钙泥质粉砂岩，夹少量含砾石英砂岩，均呈薄层状产出。岩层中可见铁质结核，表现为闭塞的浅海相还原环境；在上段采集大量腹足类生物化石，此类生物生长环境需要坚硬的底层加以固着，主要生长于正常浅海环境中。柯坪塔格组上段其沉积环境为浅海滨岸-陆棚环境。

柯坪塔格组下段为褐红色、砖红色钙质细粒岩屑砂岩、（铁）泥质粉砂岩，夹少量灰绿色薄层状细砂岩。颜色呈褐红色、砖红色，其代表一种较为封闭或是半封闭并且氧化环境下的沉积。柯坪塔格组下段沉积环境为潮坪沉积环境。

柯坪塔格组沉积环境由潮坪相向浅海滨岸-陆棚相转化，说明海水深度由浅到深，海平面上升。

6 结论

（1）柯坪塔格组为一套正常沉积的碎屑岩，上段以灰绿色砂岩为主，下段以褐红色泥质粉砂岩、砂岩为主。基本层序A 表现为粗砂岩-细砂岩的旋回性韵律，基本层序B构成砂岩-粉砂岩旋回性层序。

（2）组砂岩碎屑物骨架成分研究中，样点落入再旋回造山带物源区，由此推断柯坪塔格组砂岩物源区构造背景为造山带，砂岩成分可能来源于研究区北部南天山早古生代俯冲碰撞造山带。

（3）柯坪塔格组上段其沉积环境为浅海滨岸-陆棚环境，下段沉积环境为潮坪沉积环境。该组沉积环境由潮坪相向浅海滨岸-陆棚相转化，说明海水深度由浅到深，海平面上升。