伽師砂巖型銅礦床微量和稀土元素地球化學(xué)特征

摘 要：西南天山伽師銅礦是國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)重要的砂巖型銅礦床。伽師銅礦產(chǎn)于古近紀(jì)西南天山山前坳陷或斷陷盆地中，含礦層為古近系含巖屑鈣質(zhì)細(xì)砂巖層。銅礦體呈與地層整合的板狀、層狀，銅的硫化物礦化表現(xiàn)為含銅成礦流體交代砂巖膠結(jié)物而沉淀的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，銅礦石中金屬硫化物主要為輝銅礦。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于伽師砂巖銅礦成因觀點(diǎn)不一。文章對(duì)古近系沉積巖進(jìn)行微量元素及稀土元素進(jìn)行分析，初步探討礦床成因。

關(guān)鍵詞：伽師；砂巖型銅礦；微量元素；稀土元素

引言

砂巖型銅礦泛指產(chǎn)于砂巖、粉砂巖、頁巖和礫巖為主的雜色碎屑沉積巖或其淺變質(zhì)中的層狀銅礦床，僅次于斑巖型銅礦的第二大銅礦類型。在我國(guó)僅占探明儲(chǔ)量的7.63%[1]，雖然探明儲(chǔ)量不多，但銅品位較高，以富礦為主。新疆伽師銅礦是近年來發(fā)現(xiàn)的一個(gè)重要砂巖型銅礦，礦床位于塔里木盆地西北緣柯坪古生代前陸盆地西南。新疆伽師在古近系位于低緯度區(qū)[2]，氣候?qū)儆诟珊档桨敫珊档貐^(qū)，伽師銅礦產(chǎn)于含植物化石很少的紅色砂巖中，伽師銅礦具有形成超大型銅礦的先天條件，具有非常大的研究意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

伽師砂巖型銅礦區(qū)位于西南天山南坡、塔里木盆地西北緣，典型的砂巖型銅礦。礦區(qū)的區(qū)域構(gòu)造位于以古生界為基底的中-新生界坳陷和斷陷盆地中。北部以哈拉峻-阿合奇斷裂為界，與南天山晚古生代陸緣盆地相鄰，南到巴楚附近與塔里木盆地相接[1]，是塔里木北緣的一個(gè)陸內(nèi)海盆，屬于塔里木盆地中的柯坪成礦帶。

從震旦到第四紀(jì)，塔里木盆地經(jīng)歷了從海相，海陸過渡相到陸相的完整海侵-海退沉積旋回。區(qū)域地層包括寒武系到新近系一些列不連續(xù)沉積地層，缺失三疊系和侏羅紀(jì)地層。區(qū)域逆掩斷層、推覆體廣泛發(fā)育，褶皺強(qiáng)烈，早石炭世-晚石炭世初，塔里木邊緣形成一系列北傾推覆體，中新生帶受地臺(tái)南緣構(gòu)造影響，繼續(xù)形成褶皺和逆掩斷層[3]。古近系塔里木板塊下降沉積一些列蒸發(fā)潮坪相、瀉湖相沉積物。晚期受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成柯坪塔格背斜等一系列褶皺和斷裂，柯坪塔格背斜為一不對(duì)稱背斜，北傾南緩，東西向展布。礦區(qū)位于柯坪塔格背斜你南翼的古近系地層中。

區(qū)域內(nèi)巖漿巖主要為輝綠巖和橄欖輝長(zhǎng)巖，侵入形式以巖墻和巖床為主，其中巖床規(guī)模較大。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

礦層位于柯坪塔格背斜南翼古近系灰白色鈣質(zhì)細(xì)砂巖中。含礦層走向NWW，傾向西南，傾角75°左右。與上下巖層產(chǎn)狀一致，整合產(chǎn)出。礦區(qū)分為三個(gè)礦段，其西部為大山口礦段，中部為拜什塔木礦段，東部為西克爾礦段。

2.2 含礦巖石

含礦巖石為灰綠色細(xì)粒含巖屑鈣質(zhì)細(xì)砂巖，鏡下巖屑以石英為主（70%），次棱角-次磨圓，分選性一般。長(zhǎng)石多為斜長(zhǎng)石（10%），次要礦物有云母（3%），填隙物占17%，主要是鈣質(zhì)膠結(jié)物、粘土礦物和少量鐵質(zhì)化學(xué)膠結(jié)物。顆粒支撐，接觸膠結(jié)。

2.3 礦石

伽師銅礦石主要金屬礦物有輝銅礦，次為銅藍(lán)，少量黃鐵礦和磁鐵礦，氧化次生金屬礦物有：孔雀石、褐鐵礦。非金屬礦物主要為石英、長(zhǎng)石、方解石、石膏、泥質(zhì)及少量云母。

礦石中最常見的結(jié)構(gòu)為粒狀結(jié)構(gòu)，其次有自形結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)。孔雀石、輝銅礦呈他行粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑0.01-1mm；輝銅礦的主要產(chǎn)出方式是充填在砂巖的膠結(jié)物中。在礦石中輝銅礦與粘土礦物、方解石等一起構(gòu)成砂巖中的碎屑膠結(jié)物，可能由于輝銅礦后期取代方解石而沉淀；方解石交代石英顆粒邊部，銅藍(lán)及孔雀石沿邊緣交代輝銅礦呈殘留狀。

礦石中最常見的構(gòu)造是稀疏浸染狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、條帶狀和星散狀構(gòu)造等，這與古近系砂巖孔隙度高有關(guān)系。

3 微量元素地球化學(xué)

3.1 微量元素特征

圍巖中含量大于10×10-6的微量元素有Ti、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba和Pb，大于1×10-6的微量元素有Hf、Th和U。樣品中各微量元素的變化基本一致，反應(yīng)古近系沉積巖具有高度的同源性。

（1）Sr/Ba值變化范圍從0.33～1.51，且主要大于1，說明古近系沉積環(huán)境以海相為主[4]，與古近紀(jì)發(fā)生海侵相吻合。由于Sr比Ba遷移能力強(qiáng)，且Sr經(jīng)常進(jìn)入到富Ca的礦物中[5]，所以鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖或粉砂巖中具有較高的Sr/Ba值。

（2）高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Zr、Hf、Th、U和Pb富集程度比較低，Zr/Hf為43.64～57.42，平均48，高于上地殼相應(yīng)值32.76[6]，因?yàn)閆r的活動(dòng)性強(qiáng)，在鈣質(zhì)交代的沉積巖中高于地殼值。

3.2 稀土元素特征

沉積巖樣品中ΣREE（77.02×10-6～151.06×10-6）變化范圍較大，LREE/HREE和（La/Yb）N分別為3.03～7.12和7.71～19.78；表明REE組成中輕稀土相對(duì)于重稀土更加富集。

銅礦物的δEu值是成巖成礦物質(zhì)來源的重要標(biāo)志之一，其數(shù)值大小不僅取決于巖漿的分異程度，而且與成巖成礦的氧化-還原條件，pH值有密切關(guān)系。伽師銅礦出現(xiàn)了弱負(fù)Eu異常，δEu為0.57-0.61，均值為0.58。其變化范圍較窄，與Sm、Gd的富集趨勢(shì)呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，表明弱Eu異常主要來源Eu2+，代表了成礦流體的還原環(huán)境特征，與Ce在還原環(huán)境下以Ce3+的形式存在流體中相吻合[7]。

古近系沉積巖樣品中Ce弱正異常，δCe為0.9～1.12，平均值1.07。表明伽師銅礦與賦礦圍巖的δCe的值具有很好的一致性。

4 結(jié)束語

通過微量元素和稀土元素分析可以分析銅礦沉積時(shí)環(huán)境，可以分析出銅的沉淀過程，通過數(shù)據(jù)可知：成礦環(huán)境為海相還原環(huán)境，通過銅礦石特征分析，其新疆伽師銅礦床應(yīng)為古近系海相沉積層控礦床。

參考文獻(xiàn)

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