伽師銅礦控礦因素與成礦模式分析

聶 鑫，湯 磊，冷坤鵬

（1.招金礦業(yè)股份有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400；2.伽師縣銅輝礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 喀什 844300）

伽師銅礦行政上隸屬伽師縣管轄，位于伽師縣北偏西方向，距離約30km。伽師銅礦床屬于典型的砂巖型礦床，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對伽師銅礦控礦因素和成礦模式進(jìn)行更綜合的分析，希望能對以后的找礦工作提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

伽師銅礦處于西南天山的南坡、塔里木盆地西北緣[1]，位于塔里木板塊西段北緣的柯坪前陸盆地中西段南緣，柯坪傾伏背斜的南翼及傾伏端[2]。礦區(qū)的區(qū)域構(gòu)造位置位于以古生界為基底的中-新生界坳陷或斷陷盆地中。礦區(qū)所在的盆地北以哈拉峻-阿合奇斷裂為界；與南天山晚古生代陸源盆地相鄰，南到巴楚附近與塔里木盆地相接。區(qū)域上各個年代的地層比較齊全，主要出露寒武系奧陶系丘里塔格群、志留系柯坪塔格群、泥盆系沙拉依姆群、石炭系康克林群、二疊系別良金群；中生界白堊系、古近系、新近系和第四系，主要缺失三疊系和侏羅系地層，出現(xiàn)了沉積間斷。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)主要的構(gòu)造為柯坪塔格背斜，其軸部呈現(xiàn)長條狀，展布方向主要是近北西西向，長約十余千米。背斜軸在礦區(qū)東段為北西西；到了礦區(qū)中段逐漸轉(zhuǎn)為北西向；到了礦區(qū)西段背斜傾沒，傾沒端位于通古孜阿格孜溝一帶，背斜軸逐漸轉(zhuǎn)為290°。背斜兩翼不對稱，北翼則較緩，傾角一般三十度以下，南翼傾角較陡，傾角一般在六十度以上。背斜核部的地層主要是下泥盆統(tǒng)，兩翼地層依次是石灰系、二疊系、白堊系、古新系、新近系。

礦區(qū)斷層規(guī)模一般不大，主要發(fā)育北東向的橫向斷層。斷層的傾向為150°～160°之間，傾角大多是53°～70°，水平斷距一般一、二十米，從運(yùn)動性質(zhì)上看，逆斷層居多，這組橫向斷層對礦體的完整性有一定的破壞作用。礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露。

3 礦體地質(zhì)特征

伽師縣銅礦體產(chǎn)于柯坪塔格背斜南翼下第三系下部碎屑巖層中，礦體總體長度幾千米，由三個礦段組合而成。主要礦體有Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3礦體。礦帶總體上走向為北東東向，傾向南西，傾角變化較大，淺部傾向南西，越往深部產(chǎn)狀越陡，向東部及深部傾角變陡，近于直立，到了深部礦體產(chǎn)狀出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)。單個礦體最長1km～2km，礦體厚度1m～3m，品位較高。含銅地層巖性比較穩(wěn)定，巖性為淺綠色中細(xì)粒鈣質(zhì)細(xì)砂巖，砂巖的粒度變化比較大，局部呈現(xiàn)沉積韻律，偶爾夾有泥質(zhì)和礫巖。圍巖主要為紅色巖層。

4 控礦因素

4.1 地層的控礦作用

伽師銅礦礦層巖石為含輝銅礦或孔雀石的淺綠色粉（細(xì)粒）砂巖，硬度高，磨圓差-好，分選性中等-良好，鈣質(zhì)膠結(jié)，局部夾有薄層泥巖，砂狀碎屑結(jié)構(gòu)。鏡下觀察細(xì)砂巖中主要礦物為石英，含量在70%，次棱角-次磨圓，分選性一般。填隙物約占15%，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)。鈣質(zhì)膠結(jié)，使得砂巖較為松散，整體性差，并具有較高的孔隙度和良好的滲透性，這對初期成礦流體的運(yùn)移、沉淀和后期改造熱液的運(yùn)移、交代作用都十分有利。此外，成礦砂巖底部為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，并存在厚層石膏巖，這在一定程度上阻礙了含礦流體的擴(kuò)散，促進(jìn)了初期成礦物質(zhì)的富集。此外，由于富含碳酸鹽，沉積物種部分銅離子在近地表沉積環(huán)境下與碳酸根結(jié)合形成初期礦化的藍(lán)銅礦和孔雀石等，為后期改造作用提供了基礎(chǔ)。

通過對不同地層采取樣品進(jìn)行Cu的含量化學(xué)分析，可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)地層中Cu含量都高于地殼中克拉克值，尤其是淺綠色砂巖樣品中Cu含量很大，屬于富集類型。這說明銅的成礦來源很有可能來源于這些沉積物，后來被熱水或其他熱液萃取、活化運(yùn)移到礦層進(jìn)一步富集。褐色碎屑巖在靠近礦層的部位銅的含量出現(xiàn)虧損或富集，說明褐色碎屑巖也可能發(fā)生成礦元素的遷出和富集，成為成礦的重要來源。另外，雜色砂巖的銅含量普遍不高，可能也是礦源之一。總之，礦區(qū)地層具有較高的成礦元素含量，提供了良好的成礦化學(xué)背景。

4.2 沉積作用控礦

伽師銅礦區(qū)在褶皺之前形成了從泥盆系到新近系的沉積地層，長期穩(wěn)定沉積，在這些地層形成時，陸源物質(zhì)源源不斷地從剝蝕區(qū)向沉積盆地輸送，也為盆地內(nèi)帶來了含銅物質(zhì)。此時的盆地為蒸發(fā)環(huán)境，銅質(zhì)可能以絡(luò)合物或部分形成碳酸鹽的形式存在，為后期的改造作用提供了物源。盆地相對穩(wěn)定并能長期接受陸源物質(zhì)的沉積，在干旱蒸發(fā)條件下形成厚度較大的紫紅色泥質(zhì)粉砂巖和石膏等蒸發(fā)巖沉積，而形成蒸發(fā)巖的鹵水中常含有較高的金屬離子濃度，在鹽湖中可能以氯離子絡(luò)合物形式存在，沉積成巖后就形成絡(luò)合物賦存在地層中。古近紀(jì)，塔里木板塊出現(xiàn)了一次規(guī)模較大的海侵，由西向東逐漸海進(jìn)，伽師銅礦受到海侵影響，當(dāng)時為濱海環(huán)境，至古近紀(jì)晚期，柯坪隆起抬升，從而形成了辮狀河三角洲沉積，當(dāng)時海侵海退頻繁往復(fù)，沉積主要以海陸交互相沉積為主，為成礦物質(zhì)的活化、遷移、富集提供了動力環(huán)境。

另外，本區(qū)層序構(gòu)造主要包括波痕、層理，尤其以波痕最為典型，波痕最為發(fā)育的層位為層序高水位體系域，通過分析發(fā)現(xiàn)，其古水流方向大部分為南西方向，說明物源來自于東北方向，這也造成了伽師銅礦總體向深部具有向西側(cè)伏的規(guī)律。

4.3 構(gòu)造的成礦作用

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的各類構(gòu)造，為礦液的運(yùn)移和富集提供了溝通通道。井下觀察到，橫向斷層呈階梯狀，不均勻分布，斷距在幾米到數(shù)十米不等，多數(shù)未完全錯斷礦體，少數(shù)斷層斷距較大，斷層中經(jīng)常見到硫化物充填，地表可見褐鐵礦化鐵帽。礦區(qū)內(nèi)還經(jīng)常存在地層之間的滑脫斷裂，斷裂間常見斷裂角礫，斷層位移不明顯，但斷層產(chǎn)生了較大的裂隙，斷面處的巖石更加松散，容易受到熱液的影響，斷

層作用也為熱液活動提供了一定的動力和通道[3]。

4.4 古氣候的成礦作用

礦區(qū)大部分地層為紅色，局部夾灰綠色，顏色反映出本區(qū)主要是以干旱氣候為主，另外，本區(qū)發(fā)育多層石膏，石膏的存在也是干旱氣候的重要指示，通過沉積環(huán)境分析發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)經(jīng)歷了一次大規(guī)模的海侵，進(jìn)而發(fā)生相對海退，本區(qū)成為干旱的潮坪環(huán)境，此時，由西南天山隆起區(qū)物源經(jīng)過一定搬運(yùn)，并與下部鹵水反應(yīng)，形成了輝銅礦的富集。

4.5 氧化還原環(huán)境對成礦的影響

礦體賦存的淺綠色砂巖地層屬于深水域沉積體系，屬于氧化還原過渡的環(huán)境，在反復(fù)海進(jìn)和海退的過程中，沉積環(huán)境不斷在氧化和還原環(huán)境之間變換，營造了一個礦液沉淀的臨界環(huán)境。另外，在大多數(shù)薄片中發(fā)現(xiàn)不規(guī)則狀有機(jī)質(zhì)，能譜分析得出其成分中碳元素含量很高，呈彌漫狀交代基質(zhì)，與輝銅礦呈互相交代現(xiàn)象，這說明原來砂巖可能含有有機(jī)質(zhì)或油氣藏，之后在推覆構(gòu)造形成時逸散在巖石中殘留少量瀝青質(zhì)等，輝銅礦填充空隙或與之交代而成礦，同時還看到輝銅礦被流體交代的現(xiàn)象，說明油氣流體在輝銅礦結(jié)晶析出后繼續(xù)活動，造就了一個還原環(huán)境，地下水溶液帶來的銅質(zhì)，在適合與銅質(zhì)沉淀的弱還原弱氧化條件中富集工業(yè)礦體。

5 成礦模式分析

伽師銅礦受穩(wěn)定層位的砂巖控制，并與圍巖呈整合產(chǎn)出或近整合產(chǎn)出，其成礦具有獨(dú)特的成礦模式，形成受到地層、沉積作用、古氣候、構(gòu)造作用、氧化還原條件等多方面影響。

礦區(qū)地層成礦物質(zhì)的含量相對富集，不斷剝蝕、沉積，成為沉積過程中的銅的成礦物質(zhì)來源。礦區(qū)在海進(jìn)和海退的沉積過程中，為成礦提供了穩(wěn)定的古地理環(huán)境，讓地層長期持續(xù)地接受成礦物質(zhì)積累，也形成了弱還原弱氧化條件，有利于成礦物質(zhì)的富集，相對干旱的古環(huán)境更加有利于礦液的積累與沉淀。同時，各類構(gòu)造為礦液的運(yùn)移、富集提供了良好的通道。