新疆喀什凹陷巴什布拉克地区矿床成矿特征及找矿方向

查 斌

新疆的优势矿产资源在全国所占比例较高，在多个含矿层内广泛分布着不同历史年代的矿产资源，具有十分重要的开发和研究意义。喀什凹陷巴什布拉克地区包含晚古生代的主要盆地类型，作为造山前存留的留海盆地，存有典型的有色金属矿产资源。在造山前后的沉积时期发育形成多个中新生代的盆地类型，其中以赋存矿层和熔岩矿石的研究意义最为显著。该区位于自然景观的高寒地区，山体与盆地之间的高差可达千米以上，区域内各类山脉纵横，地势走向整体呈现西高东低，常年降雨量稀少，属于典型的温带大陆荒漠性气候。受晚古生代时期地质构造影响，区内赋存有大量泥盆系沉积碳酸岩石，按照不同年代的地质构造转换赋存于碎屑岩层位中，存在世界上最重要的有色金属熔矿岩石资源。在近些年的地质找矿过程中，矿床内部已经探明的铅锌矿石金属量高达300 万吨，整个沿北走向的远景区有望突破1000 万吨。本文在前人研究理论基础上进行矿区矿床成矿作用和找矿方向的研究，为后续矿产资源开发提供新的方向和理论支持。

1 新疆喀什凹陷巴什布拉克地区矿床成矿作用

1.1 控制化学物质排列

根据现有探明的层状岩体，在喀什凹陷区域内存在多个赋存于新近系安居安组岩层，基本岩性主要受邻近的浅湖系影响，岩石表面会形成灰绿色的层状组织，不连续层状含矿层的组织结构，主要受内部化学物质排序控制。由于岩石的地表产状和矿体的产状基本一致，能够排除该区域内的矿层受断裂控制因素，利用显微镜等设备，在邻近的多个小规模矿床中寻找相类似的岩体，进行化学物质的排列分析，对矿石中存在石英和氯化铜进行结构解剖，发现矿石中主要的产物为石英，其中铜矿的占有比例不超过15%，在各类物质间的缝隙物质为暗色的隐胶质和黏土基质。多数的石英碎屑呈现孤立的分布形式，不同物质之间的联系接触较少，在局部的石英碎屑中包含较为紧密的孔隙胶质结构，呈现不规则的条形，排列于矿物的孔隙间，能够和铜矿之间进行物质交替，演变成溶蚀的结构岩层。

1.2 演化成矿期次

矿床的成矿模式在不同时间段内演化出多个成矿期次，在盆地的试压模式和海底热液的对流模式中，完成了底部形成金属矿床的流动和挤压全过程。受地热等增温条件的影响，在后期形成的岩石中能够释放出热流，和来自海底的热液形成对流状态，从而造成早期矿床的矿化作用，能够逐级的向层与层中进行排序，且矿体的规模会依次增大，主要的模式表现为在盆地凹陷区域早期矿场的回旋结构。在矿床内的流体包裹体的平均温度到达55℃以上时，其内部的盐度会提升10%～15%左右，能够作为盆地卤水时期的起源阶段。在凹陷区域内的金属矿产来自沉积盆地时，能够通过地下的含水层直接形成过滤作用，在不同化学元素的排列组合中能够产生较大的同位素变化，直接产生生物还原和有机质的热化反应。

1.3 划分单元构造带

对于区域内的主体凹陷按照自北向南的划分，在陆陆盆地和山体中央盆地等区域内可以直接对地表褶皱带进行划分，再进一步划分出东部褶皱带和依托凹陷，和邻近的喀什凹陷西南侧形成斜向的对照区域。在圈定的地质构造中按照地势起伏不同，直接对一级和二级的构造单元进行划分，将研究区域内的矿床按照不同单元进行划分，其中主要的构造单元分为两类，二级和三级的构造单元均为十二个，具体如图1 所示。

图1 区域内构造单元划分图

根据图中所示内容，不同的区域结构带划分，可以在短时间内找出相似矿床的赋存结构，有效缩短找矿周期。主矿区的矿床走向向北延伸，倾斜角度变化较大的地区为断层的主体，构成复式向斜区。在底部断层中该区域矿床基岩能够和灰绿色的杂岩相结合，形成一条类似于蛇形走向的绿岩石带，可以发现早期的基性岩石的侵入现象。

2 新疆喀什凹陷巴什布拉克地区矿床特征及找矿方向

2.1 区域地质特征

研究区大地构造位置属塔里木微板块（Ⅲ1）阔克塔勒晚古生代陆缘盆地（Ⅲ13）。北东部为柯坪古生代前陆盆地（Ⅲ14）、南部为塔里木中央地块（Ⅲ17）西端的喀什坳陷，再向南为北昆仑古生代复合沟弧带（Ⅲ111）。

阔克塔勒晚古生代陆缘盆地（Ⅲ13）沿着柯坪古生代前陆盆地（Ⅲ14）南、北两侧展布，北侧沿托云、阿合奇、拜城一线，有托云盆地，分布有与中新生代特别是第三系有关的砂岩型铜矿；南侧则分布有乌拉根、黑孜威、托帕等三个中新生代裂陷盆地。区内构造在区域范围内呈现较简单，区内主要以断裂构造为主，其次表现为较为明显的褶皱构造，可见向斜及倒转背斜构造。区域上侵入岩不发育，仅在乌拉根断陷盆地北东部的柯坪古生代前陆盆地（Ⅲ14）的志留系中以及北昆仑古生代复合沟弧带（Ⅲ111）的志留系、石炭系地层中可见到花岗岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩、闪长岩等中酸性侵入体，时代为华力西早、至中期。距乌拉根盆地直线距离40Km ～60Km。

2.2 矿床地质特征

研究区分布在新疆喀什凹陷最西侧，属于塔里木中新生代断陷盆地的重要组成部分，新生界与中生界地层出露，建造特点主要为碳酸盐岩、泥岩、砾岩组成的一套陆、海相沉积建造，第三系岩性相对次之，主要在向斜低洼地带分布，巨型走滑断裂呈北西向展布，是该区最重要的构造单元，大断裂比较发育，主要呈东西向展布，受深大断裂因素影响，为深源物质向上部运移提供了通道。在新生界地层中Cu、Pb、Zn、Sr、Ag、Ba 等金属元素表现出高背景值分布的特点；矿区分布在向斜东部区域，呈近东西向的轴向展布，表现出向东仰起，向西部逐渐变宽，逐渐散开的特点，元古界长城系是矿区出露的最主要地层，其次有中生界侏罗系地层出露，再次发育白垩系以及新生界古近系地层和新近系地层，乌拉根组在向斜的两翼部位分布，主要出露第一、二岩性段，向斜南翼向329°～339°方向倾斜，地层倾角59°～74°，局部位置有明显的倒转。次级背斜以及倒转背斜在向斜当中十分发育，造成北侧地层出现大量褶曲，表现为箱状构造特点，阶梯状同生的断裂构造在南北两侧翼部较为发育。

2.3 矿体地质特征

2.3.1 矿体特征

向斜两翼是矿化带及矿体主要分布部位，轴向呈东西向，分为北翼以及南翼，北翼被称之为北矿带，南翼被称之为南矿带。近年来，随着地质研究工作的不断推进，针对矿区实施钻孔14 个，其中针对南部矿带施工了10 个钻孔，北部矿带施工了4个钻孔，核部施工1 个钻孔，在矿区共圈出9 条矿体，I、II、Ⅲ、IV 号矿体分布在南矿带，北矿带中圈出的矿体主要包括I1、I2、II1、II2、Ⅲ号，I、II、Ⅲ号是南矿带的主矿体。Ⅰ号矿体在南矿带主要分布于47 号线～16 号线，矿体在两端部位呈现较浅的埋深，而中部地带呈现较深的埋深，同生角砾岩（天青石化）是重要的赋矿围岩，含砾砂岩以及矿体分布于下部达两千米的长度，平均厚度11m，铅平均品位0.59%，锌平均品位2.62%。矿体呈309°～349°方向产出，倾角为44°～69°。Ⅱ号矿体分布于39 号线～72 号线之间，矿体两端出露于地表。灰色含砾砂岩是主要的赋矿围岩，矿体长约3km，平均厚度在7.0m 左右，铅平均品位0.48%，锌平均品位2.98%，向329°～353°方向倾斜，倾角处于40°～70°。Ⅲ号矿体分布在14 号线～0 号线，矿体形态整体呈楔状，灰色含砾砂岩是主要的赋矿围岩，矿体长约600m，平均厚度19.0m，铅平均品位0.26，锌平均品位3.00%。矿体呈329°～338°方向倾斜，倾角53°～60°。北矿带Ⅰ1 号矿体，主要在23 号线～55 号线分布，矿体呈梯形埋深，灰色含砾砂岩是主要的赋矿围岩，矿体长约1km，平均厚度4.51m。铅平均品位0.22%，锌平均品位2.00%，矿体呈189°～259°方向倾斜，倾角54°～72°。灰色含砾砂岩是Ⅱ1 号矿体主要的赋矿围岩，处于1km 的长度范围，达到7.00m的厚度水平，铅平均品位在1.39%，锌平均品位2.00%，倾向199°～229°，倾角51°～60°。Ⅰ2 号矿体分布在2 号线～7号线，白云岩（天青石化）是主要的赋矿围岩，同生角砾岩分布于上部，砂砾岩与含砾砂岩分布于下部，矿体长度达499m，平均厚度5.7cm，铅平均品位0.20%，锌平均品位44.70%。矿体呈209°方向倾斜，倾角约50°。II2 号矿体分布于2 号线～15 号线，含砾砂岩（灰色）是主要的赋矿围岩，矿体长约799m，平均处于5.00m 的厚度水平，铅平均品位0.40%，锌平均品位3.00%。矿体呈119°～219°方向倾斜，倾角为70°～79°。Ⅲ号矿体主要分布在0 号线～8 号线，灰色含砾砂岩是主要的赋矿围岩，达170m 长，平均厚度10.11m，铅平均品位0.40%，锌平均品位0.30%。矿体呈119°～229°方向倾斜，倾角50°～63°。

2.4 矿石质量

氧化矿石是浅地表的主要矿物成分，硫化矿物主要为方铅矿、闪锌矿、菱锌矿、褐铁矿和黄钾铁矾。原生铅锌矿分布于深度较大部位，其他矿物有黄铁矿、黄铜矿以及少量毒砂。综合各种矿石矿物分析，其有益元素主要为铅、锌、铜，砷为有害元素。

2.5 矿石结构、构造

氧化矿石结构主要为纤维状结构及晶粒结构，构造表现为粉末状以及土状构造特点，同时还有多孔状构造以及皮壳状构造。原生矿石结构主要为结晶结构，另有呈圆球状、结核状以及胶状结构特点，构造主要为草莓状，条纹状以及浸染状和层纹、条带状等特征。

2.6 矿物生成顺序

矿产资源的产出主要受时间因素影响，在不同时期内能够形成不同类型的矿产资源，其中新疆喀什凹陷巴什布拉克地区主要受盆地环境影响，其矿体的主要排列结构呈现层状或者似层状，基本和围岩地层的产状平行。区域内的矿化类型主要包含上表层的含砂砾的碳酸岩型矿化岩层，和下表层的单结构砂砾岩层，在两者之间很少有明显的脉状穿插，表明该区域内的主要成矿特征，对矿物的生成顺序进行区分，以北部矿区的纵向解剖图为例展示生成顺序，具体如图2 所示。

图2 矿区纵向解剖图

根据图中内容所示，该矿床的主要矿体受地质迁移的影响作用较大，基本呈现向下方倾斜的控制，产生向两侧的两翼结构，根据中间的向心轴位置，可以明显的分出南北两个矿化带。其中南矿带的主要延展方向自北向西南展布，呈现向北倾斜转换，在上下裸露的区域内形成平行的两层矿体，平均矿石品位为0.89%的铅和0.69%的锌。北部矿带的主要走向呈东南展布，矿体主要产自于第5 岩性段的白色砂岩，矿体产状基本和地层产状一致，矿石品位差异不大。

2.7 矿石蚀变特征

根据开采区域的地质特征，在原始矿石的产出结构中可以看出不同矿石的类别，根据不同地质年代不同区域沉积矿石的蚀变特征，可以明显观察到矿石受到不一致的浸染和侵蚀的状态。按照块状矿石的结构特征将其区分成砂岩、角砾岩、砂砾岩三种，利用显微镜观察可以看出脉状矿石中的原生硫化物质的赋存状态，能够形成适合自身生长的形状。在角砾岩石中主要的硫化物会呈现胶状的形态，直接充实在矿物岩石的裂缝中，底部区域内会自行沿断裂带发育生长。砂砾岩石中的碎屑物质主要为方解石和硅质，在含量小于10%的岩屑组成中，主要表现为钙质胶结。受到浸染的岩石主要存在于第五段位内的白色砂砾岩石中，在镜下可以观测到不同类型的方铅矿和闪锌矿，以交代岩石中钙质的胶结物为主，总体的矿化蚀变表现为后生作用的交代蚀变。

2.8 围岩蚀变

矿化围岩蚀变主要表现为褐铁矿化、碳酸盐化、黄铁矿化，以及天青石化，同时还有绿泥石化以及绿帘石化等围岩蚀变。

2.9 岩石与地球化学特征

区域内出现的地层主要为中新生代地层，通过对地层岩石地球化学特征进行总结分析，能够对地层含矿性进行归纳和梳理，指明找矿方向。按照地层出露顺序分为三个阶段：早元古时期受区域变质作业影响形成结晶基底，形成的岩石主要为黑云母片岩和钙质片岩，石炭系该区域主要为浅海盆地，该时期形成了岩层的分层区间。在由下而上的接触面中形成了具有开采价值的含矿层，第一岩性段的砂砾岩和灰色砂岩，可进一步细分为三到五个岩层，其次是与断层接触的含矿层，由较发育的片化理碳酸盐岩组成，主要为黑色的厚层状结晶碎屑灰岩。泥盆系和石炭系是区内有色金属矿产主要的赋存部位。另外，在煤层和生油层中也会出现少量的膏岩层结构，影响着区内各类金属矿产的分布。

3 找矿标志

①有利的区域构造位置：东西向和北西向区域构造交汇部位是成矿有利的构造部位。②特定的赋矿层位和岩性组合：古近系古新统乌拉根组第一岩性段和乌拉根组第二岩性段，近地表有强天青石化、褐铁矿化、硅化及黄铁矿化。③含矿地层的元素组合浓集部位。Pb-Zn-Ag-Cd-Sr。④地球物理特征：矿体位于东西向和北西向重力梯度带的交汇部位，矿（化）体部位显示低阻、高极化，与围岩有明显差异，异常界线清晰。经部分地段勘查证实：铅锌矿不仅在天青石化同生角砾岩中富存，还在其下部含砾砂岩层中展布，由突变成渐变，其矿化层延深稳定，是富锌的主要层位。

4 结语

本文在借阅前人的文献基础上，对新疆喀什凹陷的巴什布拉克地区的矿床成矿作用和找矿方向，进行了初步研究和分析总结。根据现有的结论可知在不同的地质历史时期，形成了不同类型的矿产资源，总结出不同的找矿特征，为矿山的勘查开发提供了有益的借鉴。但鉴于本人水平所限，文中仅对地表的碎屑岩含矿特征进行了探讨和总结，对矿石的结构构造、矿石的类型及品级、矿石的加工技术性能、水文地质条件、工程地质条件、环境地质条件等还需进一步通过后续工作加以总结。另外，对岩性组合、构造样式较为复杂的矿区开展找矿标志、成矿规律专题研究十分必要，同时采用深部工程验证，为矿床的深入研究及拓宽找矿思路提供新的理论支持。