西南天山下志留統柯坪塔格組（S1k）沉積環境分析

李培樹 梁東 趙德懷 吳浩 王海鴻

（中國冶金地質總局新疆地質勘查院 烏魯木齊83000）

0 引言

下志留統柯坪塔格組分布于西南天山喀爾塔格-喀拉喬喀-烏塘庫勒套南麓、南中部喀什噶爾山-克孜塔依-也臺庫勒-開勒品塔格一帶及庫木塔格幅瓊布拉克喬喀北麓一帶，呈近東西向、北東-南西向展布。區域上成礦作用以沉積成礦為主，較為重要的是伽師銅礦、察爾其銅礦，均為沉積成因的砂巖型銅礦。作為區域上重要的地質體，研究柯坪塔格組沉積環境，對區域銅礦床形成的沉積環境具有重要的參考意義。

1 地層劃分沿革

張日東（1959）在《新疆天山南麓古生代地層》里介紹，西尼村（1943-1945）創名柯坪塔格巖系，創名地柯坪塔格地區。地質部十三大隊（1956）在柯坪地區進行1：20 萬區域地質調查，將一套以綠色為主的一套碎屑巖系劃為柯坪塔格巖系；新疆科學分院詹士高（1964）在柯坪地區進行專題地層研究，在該組中采到大量筆石，時代改為早志留世稱柯坪塔格組。新疆區測隊喬新東、張太榮（1973），西北石油局（1985）分別在該區內進行專題地層研究，結論與詹士高所提交成果基本相同?！段鞅钡貐^區域地層表·新疆維吾爾自治區分冊》、《新疆古生界》、《新疆維吾爾自治區區域地質志》及《新疆維吾爾自治區巖石地層》（1999）均沿用柯坪塔格組。

現在定義：為指一套綠色砂頁巖，含筆石等化石，下與印干組平行不整合接觸，上與塔塔埃爾塔格組呈整合接觸。

2 剖面描述

柯坪塔格組為一套正常沉積的碎屑巖，上段以灰綠色砂巖為主，下段以褐紅色泥質粉砂巖、砂巖為主。巴楚一道班幅PⅩⅦ剖面特征如圖1：

3 頂底界線特征

柯坪塔格組在研究區西部與下伏上寒武-下奧陶統丘里塔格組呈平行不整合接觸，在調查區東部與下伏中奧陶統其浪組呈平行不整合接觸；柯坪塔格組與二者在巖性上截然不同，其下伏地層均為碳酸鹽巖，界線易于識別。其與上覆中-頂志留統塔塔埃爾塔格組產狀基本一致，呈整合接觸，柯坪塔格組上部地層以灰綠色粉砂巖為主，而塔塔埃爾塔格組下部地層以褐紅色鈣質巖屑砂巖為主，顏色及粒度變化明顯，接觸界線標志明顯。

4 基本層序特征

柯坪塔格組為一套碎屑巖系，巖性較單一。在其上下段各測一個基本層序（圖2），基本層序特征如下：

基本層序A 構成了柯坪塔格組上段的主體，由二個單層組成，構成粗砂巖-細砂巖的旋回性韻律。下部為灰綠色粗砂巖，層厚約20-30 厘米，碎屑物為石英、長石及巖屑等；上部為深灰綠色細砂巖，層厚約2-10厘米，碎屑成分主要為石英、長石。

基本層序B 構成了柯坪塔格組下段的主體，由二個單層組成，地層層系界面清晰。下部為磚紅色薄-中厚層狀砂巖，單層厚約10-30厘米碎屑物為石英、長石，鈣質、鐵質膠結；上部為紫紅色薄層狀粉砂巖，巖石質地堅硬層理清晰。二者構成砂巖-粉砂巖旋回性層序。

圖1 下志留統柯坪塔格組PⅩⅦ地質剖面圖

圖2 柯坪塔格組基本層序

5 沉積環境分析

5.1 物源區構造背景

部分學者對本組砂巖碎屑物骨架成分研究。在砂巖物源區構造背景判別圖中，樣點落入再旋回造山帶物源區，由此推斷柯坪塔格組砂巖物源區構造背景為造山帶。而研究區北部南天山洋在中、晚奧陶世至泥盆紀晚期向北側中天山-哈薩克斯坦板塊俯沖，直至最后發生碰撞，形成早古生代俯沖碰撞造山帶。推斷本組砂巖成分可能來源于研究區北部南天山早古生代俯沖碰撞造山帶。

在砂巖、粉砂巖常量元素源區構造背景判別時，樣品均落入被動大陸邊緣區；1件落入火成巖區，3件落入沉積巖區，說明碎屑巖沉積時物源主要來自沉積巖區。

由微量元素構造環境判別圖（圖3）：在Th-Co-Zr 圖中，4 件落入活動大陸邊緣區，1 件落入大洋島?。辉赥h-Sc-Zr圖中，2件落入大陸島弧，2件落入被動大陸邊緣；在La-Th-Sc 圖中，均落于區外，反映微量元素在后期變質變形作用過程中發生了活化遷移；進一步說明柯坪塔格組沉積時物質來源具有多源性的特征，既有大陸島弧環境又有大洋島弧及大陸邊緣環境，表明物質來源于構造活動較強的區域。

5.2 碎屑巖的粒度特征

（1）概率累積曲線特征

柯坪塔格組粒度概率曲線見圖4?？缕核窠M下段粒度概率曲線主要由懸浮總體、跳躍總體和牽引總體組成，懸浮總體較少，牽引總體含量較大。跳躍總體斜度約為50°，分選較好，粗端截點φ 為1.75-2.25，細端截點φ為4；個別樣品在躍移總體中間有截斷現象，形成的原因可能與波浪的沖刷和回流作用有關。柯坪塔格組上段粒度概率曲線主要由懸浮總體、跳躍總體和牽引總體組成；牽引總體含量較大，牽引總體斜度約為70°，分選較好。跳躍總體粗端截點φ為1.25-2.25，細端截點φ為2.75-4。

綜合柯坪塔格組上下段的粒度概率曲線特征，多數樣品曲線特征與淺海環境碎浪帶曲線特征相似，少量樣品曲線特征與海灘的前濱及沖刷帶砂巖粒度曲線特征相似。

均值（ME）：主要粒度集中在1.82-3.81Φ 之間，屬中細砂巖。

標準偏差（σ）：弗里德曼（1962）用粒度分布的標準偏差將碎屑巖分選程度劃分為7個等級，本組砂巖標準偏差多為0.35-0.63，屬于分選性好-較好，僅有1 個樣品為0.91 屬于分選中等。按照弗里德曼（1962）標準偏差與沉積環境理論，本組沉積物中以海濱砂最多，少量河流砂。

圖3 柯坪塔格組Th-Co-Zr Th-Sc-Zr La-Th-Sc微量元素構造環境判別圖

圖4 柯坪塔格組粒度概率分布圖

偏度（SK）：是用來表示粒度分布的正態分布特征，判別其對稱程度，從而表明均值與中位數的相對位置，根據福克、沃德對偏度的劃分，本組樣品的偏度多數在0.00-0.20 之間，4 件樣品為近對稱，7 件為正偏，僅有2 件為負偏，說明碎屑物粒度集中在粗粒部分。沉積物成因多為海灘砂，少量沙丘砂及風坪砂。

峰態（KG）：峰態是用來衡量粒度分布曲線的陡峭程度，也是反映粒度分布的分散程度。本組碎屑巖中5 件樣品為0.78-0.88 寬峰態，5 件樣品為0.91-1.09的中等峰態，3件樣品為1.12-1.39的窄峰態。說明該沉積物多數為未經改造就進入新環境，而新環境對沉積物的改造不是很明顯，代表幾個物質（或總體）直接混合而成；少量為有某些組分在早先分選能力較強的沉積環境中得到了很好的分選，然后搬運到現在的沉積環境中，與這里的另外沉積物相混合。

（2）據薩胡環境判別公式判別如下：

Y 風和海灘：9 件樣品＜-2.7411，為風成的；4 件樣品＞-2.7411，為海灘沉積環境。

Y海灘淺海：10件樣品＞65.3650，為淺海沉積環境；3件＜65.3650，為海灘沉積環境。

Y淺海河流：13件樣品均＞-7.4190，為淺海沉積環境；

Y河流濁流：12件樣品均＜9.8433，為濁流沉積；1件樣品＞9.8433，為河流（三角洲）沉積。

綜合上述分析結果，柯坪塔格組應為淺海沉積環境。

5.3 沉積環境

柯坪塔格組上段為淺灰綠色細粒巖屑砂巖、粉砂巖、含鈣泥質粉砂巖，夾少量含礫石英砂巖，均呈薄層狀產出。巖層中可見鐵質結核，表現為閉塞的淺海相還原環境；在上段采集大量腹足類生物化石，此類生物生長環境需要堅硬的底層加以固著，主要生長于正常淺海環境中。柯坪塔格組上段其沉積環境為淺海濱岸-陸棚環境。

柯坪塔格組下段為褐紅色、磚紅色鈣質細粒巖屑砂巖、（鐵）泥質粉砂巖，夾少量灰綠色薄層狀細砂巖。顏色呈褐紅色、磚紅色，其代表一種較為封閉或是半封閉并且氧化環境下的沉積。柯坪塔格組下段沉積環境為潮坪沉積環境。

柯坪塔格組沉積環境由潮坪相向淺海濱岸-陸棚相轉化，說明海水深度由淺到深，海平面上升。

6 結論

（1）柯坪塔格組為一套正常沉積的碎屑巖，上段以灰綠色砂巖為主，下段以褐紅色泥質粉砂巖、砂巖為主?；緦有駻 表現為粗砂巖-細砂巖的旋回性韻律，基本層序B構成砂巖-粉砂巖旋回性層序。

（2）組砂巖碎屑物骨架成分研究中，樣點落入再旋回造山帶物源區，由此推斷柯坪塔格組砂巖物源區構造背景為造山帶，砂巖成分可能來源于研究區北部南天山早古生代俯沖碰撞造山帶。

（3）柯坪塔格組上段其沉積環境為淺海濱岸-陸棚環境，下段沉積環境為潮坪沉積環境。該組沉積環境由潮坪相向淺海濱岸-陸棚相轉化，說明海水深度由淺到深，海平面上升。