库车县巴西克其克一带砂岩型铜矿大地构造位置处于库拜盆地、库车褶皱-冲断带内,成矿带划分属塔里木盆地Fe-V-Ti-U-Sr-Au成矿带内的库车坳陷Cu-Fe-U-Au-盐类(钾盐)。构造上属于塔里木盆地中央地块,为中-新生代断陷盆地。该成矿带地层主要为巨厚的新生界沉积,砂岩型铜矿床的形成具有明显的时代专属性,主要聚铜期为新近系中-上新统。砂岩型铜矿床集中分布于库车山前拗陷,主要有卡克玛克其铜矿、库兰康铜矿、皮羌布拉克厄肯铜矿点、克孜力坎铜矿等。

  矿床地质特征

  矿床内赋矿地层主要为新近系康村组第二岩性段(N2k2),近东西走向,岩层整体南倾,倾角在26°~86°。岩石片理化较强,局部破碎。中粗粒岩屑砂岩为含矿岩性,长数百米到数千米,宽约1~5米,岩石灰白-灰绿色,砂质结构,块状构造,岩石主要由岩屑、长石、石英、细砂等胶结而成,其中岩屑成分主要为砂粒。岩石局部具褐铁矿化、碳酸盐化。岩石裂隙较发育,局部有孔雀石、铜蓝,孔雀石呈浸染状、星点状发育在岩屑砂岩中,偶见辉铜矿等金属矿物。

新疆库车县一带铜矿

  矿床受区域喀桑托开西背斜控制,背斜在区域上长几十千米,宽几十米,近东西走向,两翼产状较缓,倾角30°左右,远离两翼地段倾角逐渐变陡,倾角在45°~88°之间。

  矿床内地表出露矿体5~20条不等,矿体呈层状、似层状、透镜状产出,矿体长40~1500米,厚度在0.30~2.34米之间,矿床品位在0.52%~2.32%之间。矿体总体倾向北,局部倒转,总体产状335°~15°∠10°~85°。地表岩石风化破碎,蚀变有褐铁矿化、碳酸盐化,其中褐铁矿呈薄膜状分布于岩石裂隙面,碳酸盐呈细脉状分布,局部见有铜蓝,岩石及裂隙中可见浸染状、薄膜状或星点状孔雀石;深部主要是星点状、薄层状的孔雀石及斑点状蓝铜矿和黑铜矿。

  矿石质量特征

  铜矿石主要为岩屑砂岩,矿石结构主要为砂质结构。

  矿石构造主要为细脉状、浸染状构造,少量团斑状构造和零星浸染状构造。

  细脉状构造:是矿区内少见的构造类型。金属氧化物主要是孔雀石呈细脉产于岩石裂隙中,构成细脉状矿石。

  细脉浸染状构造:是矿区内主要的构造类型,金属氧化物主要是孔雀石呈细脉状、浸染状分布于岩石裂隙中,构成细脉浸染状矿石。

  团斑状构造:是矿区内次要的构造类型,金属氧化物主要是孔雀石、蓝铜矿呈团块状产于岩石中,构成团斑状矿石。

  零星浸染状构造:是矿区内常见的构造类型,分布最为普遍。金属氧化物主要是孔雀石呈零星的浸染状分布于岩石中,构成零星浸染状矿石。局部可见星点状辉铜矿。

  成矿规律及成矿机理

  该区域砂岩型铜矿床的形成具有明显的时代专属性,主要聚铜期为新近系中-上新统。通过对该区砂岩型铜矿床成因的综合研究,矿床的形成主要有以下几个阶段。

  (1)成矿物源沉积作用

  中生代以来天山造山带就一直向南推覆挤压,导致造山带前缘地壳下沉,形成了近EW向的库车前陆坳陷盆地。在古近系晚期沉积了苏维依组(E3-N1)s棕色、浅红褐色泥岩,粉砂岩类膏盐层建造,吉迪克组(N j)浅灰色粉砂质泥岩和强石膏化和盐化泥灰岩1建造。

  随着山体强烈抬升,盆地面积进一步扩大,在新近纪中新世(16.9~5.3Ma)时期,物源区剥蚀加剧,含铜古老基底岩系遭到剥蚀,沉积了康村组(N1-2k)红色碎屑岩含铜建造。在康村组上整合沉积了库车组(N2k棕褐色砂岩、泥岩夹薄层状泥灰岩。

  (2)成岩作用

  在沉积期,随着各沉积岩系沉积作用的发生,特别是形成于河流相、河湖交替相沉积中的碎屑岩中,以溶解态、悬浮颗粒态、络合物态随河水迁移的铜源物质随沉淀作用分布于其中,形成成矿物质的最初来源。

  在一定地温与压力梯度下,紫色砂岩中的氧化性建造水发生运移,该流体富含各种硫酸根与氯离子,含矿地层中的铜、银等离子可以被该流体溶滤出来,并形成络合物离子发生搬运、迁移。

  还原性流体则在迁移过程中将沿途硫酸根还原为硫氢根离子。总之,氧化性流体搬运铜、银、钴等金属元素,还原性流体携带还原硫,二者沿透水砂岩层中对流,在流体接触界面发生沉淀。还原性流体流经紫色砂岩,使其蚀变为浅色砂岩的同时,还发生了铜的沉淀。因此,具还原性的浅色砂岩是作为铜沉淀而存在的,在浅-紫交互带(即流体前锋)形成矿体。

  (3)成矿元素的改造、富集机制

  由于喜玛拉雅造山运动的影响,该区中新生代地层褶皱、冲断、推覆滑脱形成了一系列近EW向的断裂和线状背斜构造。在构造运动期,铜质以铜氯络合物迁移,氧化还原电位较高的早阶段(即紫色砂岩中),铜以[Cu+Cl]-、[Cu+Cl]2-形式迁移为主,随着氧23化还原降低及S2-浓度增加,铜氯络合物发生分解并开始沉淀;在改造成矿期,铜质以铜的硫氢络合物([Cu(HS)]-、[Cu(HS)]-)形式迁移。

  含铜的碱性氧化流体遇到含H2S的酸性还原流体而发生流体混合,因此,氧逸度降低、硫逸度升高的物理化学界面成矿作用是成岩期发生络合物失稳和成矿元素沉淀的主要机制。酸性-富有机质的还原流体沿砂岩层中扩张运移,溶解早期碳酸盐胶结物与铁质胶结物,同时溶解硫酸盐矿物并还原为HS-,形成溶蚀粒间孔隙,为矿质沉淀提供空间及硫源;该流体与碱性-氧化的含铜流体相遇并形成稳定对流,在氧化-还原、酸-碱的界面发生铜硫化物的沉淀作用。

  改造期源于赋矿的地层富铜、硫的还原性流体沿断裂上涌到有利的构造部位,发生降温、降压沸腾作用,使挥发分进入气相而导致pH升高及溶液过饱和;特别是进入紫色砂岩的氧化性围岩环境或遇到氧化性的下渗大气水,导致氧逸度升高,均可使络合物失稳及矿质沉淀。

  结论

  通过对该区砂岩型铜矿床成矿规律及成矿机理综合分析,该区砂岩铜矿经历了典型的“沉积-成岩-改造”成矿模式:即成矿物质在沉积(新近纪中新世16.9~5.3Ma)时期富集;在成岩期通过氧化性流体搬运,还原性流体携带还原硫,使铜等金属矿物发生沉淀;后期地壳运动通过铜氯络合物迁移、沉淀、改造形成砂岩型铜矿床(作者:王波、郭凡)。

铜矿

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