新疆伽师铜矿床地质特征及成因模式

张 江

（中国冶金地质总局新疆地质勘查院，乌鲁木齐830063）

0 引言

新疆伽师铜矿是近年来发现和开发的一个重要的铜矿。矿床位于塔里木盆地西北部伽师县NE方向的西克尔镇以西约20km处，交通便利。本文将阐述伽师铜矿床的地质特征，并建立铜矿床的成因模式。

1 矿区地质特征

伽师铜矿区地处塔里木板块西段北缘的柯坪前陆盆地中西段南缘，柯坪倾伏背斜的南翼及倾伏端（图1）。

图1 新疆伽师县伽师铜矿区地质简图Fig．1 Geological sketch of Jia shi Cu deposit in Jiashi County，Xinjiang

矿区地层主要有下泥盆统、上石炭统、下二叠统、白垩系、古近系及新近系。古近系是区内的含矿岩系，分布于矿区的中部。古近系自下而上可分为上、下两个岩性段。下段（E1）主要为一套碎屑岩及蒸发岩沉积，岩层总厚70．57m；本段地层是矿区的主要含矿层位，根据其岩性特征由下而上可分为7层（表1）。

由表1可见，矿体产于古近系下段F层灰白色含岩屑钙质细砂岩中，此层是矿区的主要含矿层；在各矿段除局部矿体顶、底板有1～2m的w（Cu）低于边界品位外，几乎全层都是矿体；在矿段之间的未见矿地段，含矿层依然存在，只是泥岩、粉砂岩夹层较多，显示沉积时的环境比较动荡，水深相对较大。

表1 伽师铜矿区古近系层序特征Table 1 Characteristics of Paleogene strata in Jiashi Cu deposit

区内构造主要为柯坪塔格背斜，含铜矿层产于柯坪塔格背斜西段的南翼及倾没端。柯坪倾伏背斜在矿区地质图中呈NWW向展布，长约18km；背斜两翼不对称，南翼倾角较陡（60°～75°），北翼较缓（15°～32°），背斜倾伏端倾角亦较缓（15°～20°）；背斜的核部出露下泥盆统，两翼则为石灰系、二叠系、白垩系、古新系和新近系（图1）。含矿层位于背斜的南翼及倾没端，为单斜构造，地层倾角中东段较陡（70°～80°），下部变陡（直立甚至倒转）；西段变缓（15°～20°）。矿区内未发现大的断层，仅有一组NE向的小型正断层比较发育，对矿体的完整性有一定的破坏作用。

矿区内内未见岩浆岩出露。

2 矿床地质特征

2．1 矿体特征

矿体赋存于古近系下段F层的碎屑岩中。含矿层断续出露长度18km，可将矿区分为3个矿段：西部为大山口矿段，中部为拜什塔木—天源腾矿段，东部为西克尔矿段。大山口矿段与拜什塔木－天源腾矿段之间有5 600m为未见矿地段；拜什塔木－天源腾矿段与西克尔矿段之间有1 000m为未见矿地段；西克尔矿段的2个矿体之间也有4 000m为未见矿地段。

大山口矿段圈定了2个矿体，拜什塔木—天源腾矿段圈定了3个矿体，西克尔矿段圈定了2个矿体，全矿区共圈定了7个矿体。各矿体的主要特征见表2，并以拜什塔木—天源腾矿段为例将矿体特征分述如下。

（1）Ⅰ－1号矿体：是本矿段乃至全矿区的主要矿体，呈层状、似层状；在0号—15号勘查线矿体出露长度650m，在880m标高矿体长度达1 051m，在960m中段Ⅰ－1与Ⅰ－2号矿体有相连趋势；矿体控制的最低标高为707m，控制的倾斜深度为500 m，矿体最大长度与最大倾斜延深之比为1．91；矿体厚度0．47～13．41m，平均厚度5．36m；矿体厚度在走向上有中部厚、两端薄的特点，沿倾向厚度有由厚变薄的趋势；矿体的空间延展较稳定，连续性好，矿体厚度亦较稳定。矿体中铜品位w（Cu）＝0．20%～3．64%，平均为1．32%，品位变化系数为6．32%；矿体厚度与矿体铜品位具有同消长的趋势。矿体的产状稳定，倾向190°～200°，倾角80°，并有陡、缓的变化（图2）；矿体向NW侧伏，侧伏角约为30°；铜矿体被一组产状30°～55°∠57°的正断层错断，断层较为密集，间距1．6～55m不等，平均27m；断距一般0．5～5m。此外，还有一组产状为125°∠67°～75°的小型逆断层，断距达18m。

表2 伽师铜矿区矿体特征Table 2 Characteristics of ore bodies in Jiashi Cu deposit

（2）Ⅰ－2号矿体：位于Ⅰ－1号矿体东侧300m处，矿体呈层状、似层状；地表出露长度190m，坑道中矿体走向长255～430m，控制最大斜深290m，矿体长度与倾斜延深相近，连续性较好；矿体厚度1．18～5．95m，平均3．84m，中部厚度较大，两端变薄，逐渐尖灭，矿体厚度变化系数14．79%；矿体向深部明显向 W 侧伏，侧伏角20°；矿体总体产状20°∠87°，较为稳定；矿体品位w（Cu）＝0．20% ～3．40%，平均1．70%，沿倾向矿石品位有由低升高趋势，这是因为在潜水面附近具有次生富集作用，从而使矿石品位增高；铜品位的变化系数为7．67%，矿体厚度与铜品位呈同消长关系；铜矿体被一组NE向逆断层错断，断层产状119°～165°∠35°～71°，水平断距3．1m。

（3）Ⅰ－3号矿体：位于Ⅰ－2号矿体以东约300m处，呈层状、似层状；地表矿体长100m，深部长度可达190m；矿体厚度0．29～3．98m，平均1．86m，厚度比较稳定；矿体最大控制深度270m，出现延深大于长度的现象；在1 317m中段矿体产状为20°∠75°，而1 224m中段的矿体产状变为206°∠87°，说明产状出现反转；矿体品位w（Cu）＝0．20%～6．40%，平均1．41%，矿化比较均匀；铜矿体被一组NE向小型逆断层错断，断层产状295°∠70°～88°，断距多为1～2m，最大断距3m。

其他矿段的矿体特征与拜什塔木－天源腾矿段铜矿体特征类似，不再一一赘述。

2．2 矿石组构特征

矿石中的金属矿物有辉铜矿，其次为铜蓝，少量黄铁矿、磁铁矿，以及次生氧化矿物孔雀石、褐铁矿、微量针铁矿等；非金属矿物有石英、钾长石、斜长石、方解石、绢云母等。主要有益组分为铜，w（Cu）＝0．20%～3．44%，平均1．17%；伴生有益组分银、硫等。

图2 Ⅰ－1号矿体形态Fig．2 Morphology of ore bodyⅠ－1

矿石结构主为填隙结构、交代残余结构、砂状结构；矿石构造有稀疏浸染状构造、团块状构造、薄膜状构造等。

矿石类型有：①氧化矿石（氧化铜含量高，出露标高1 343m～1 220m，已采空）；②混合型矿石（出露标高1 204m～1 020m）；③原生矿石类型（出露标高1 020m 以下）。

2．3 矿体围岩特征

矿体（层）上盘围岩为含细粉砂泥岩。砖红色，含细粉砂，泥质结构，厚层状构造，岩石构成主要为泥质物（85%～90%）、细砂屑（5%）及粉砂屑（5%～10%）；细砂屑及粉砂屑呈不均匀状分布于泥质物质中；碎屑呈次棱角状、次圆状，少数呈尖角状，磨圆不佳，分布不均匀，常呈团粒集中；碎屑成分由石英、长石、岩屑构成，含微量云母片；泥质物颗粒细小，主要为水云母，由于铁染而呈现砖红色。矿体和上盘围岩由于岩性不同接触界线比较清楚，二者为正常沉积接触关系。

矿体（层）下盘围岩为粉砂泥质岩。紫红色含粉砂泥质结构，层状构造，由泥质物（85%～90%）、粉砂屑（10%～15%）组成。由于砂泥质分布不均匀，层理显示不明显。粉砂屑粒度细小（0．06～0．005 mm），以细粉砂屑为主，呈次圆状、角状，主要为石英、长石、云母片等，分布不均匀，含量多的部位达20%，而含量少的部位约占5%～10%。泥质物主要由水云母构成，颗粒细小，由于铁染呈紫红色。矿体和下盘围岩接触界线清楚，矿层底部常见有砂、砾岩质含矿体，二者为连续正常沉积及部分冲刷沉积接触关系。

3 矿床成因模式

伽师铜矿产出在柯坪塔格倾伏背斜的南翼及西段倾伏端。组成柯坪背斜的地层是寒武系—新近系（三叠系和侏罗系地层缺失）。其岩性有寒武系—奥陶系丘里塔格群灰岩，厚210m；志留系柯坪塔格群细砂岩（其中发现铜矿点），厚约750m；泥盆系沙拉依姆群泥岩、粉砂岩、砂岩，厚约400m；石炭系康克林群生物灰岩，厚103．26m，断层附近发现含铜石英脉；二叠系别良金群生物灰岩、泥灰岩夹泥岩，厚68．14 m，在与白垩系接触的地段有硫化物氧化形成的铁帽；白垩系火山凝灰岩，底部有砾岩，厚26．64m。总厚达1 200m。由于柯坪古陆（矿源区）的长期抬升、剥蚀，尤其是其中的铜矿点、矿化点、含火山物质的地层，为伽师铜矿的形成提供了丰富的物质来源。上述地层经过长期风化剥蚀，被氧化释放出的铜呈原子或离子，以氧化态、游离态或络合物态随地表流水作用携带到陆缘湖盆地沉积（古近纪时，矿区附近已经形成水深不大的湖盆）。富含铜的地表水不断地把成矿物质和陆源碎屑物质带到沉积盆地，与矿源区的正常碎屑物质一起沉积下来。这时，地表水由动态变成静止状态，铜也失去了动力条件。在干旱的候条件下，水份不断地蒸发（含铜层上下盘都有石膏矿层存在可证明这一点），铜从氧化态、游离态、络合物态还原出来。由于胶体和黏土的吸附等作用，形成了铜质的初步聚集。在成岩期由于有机质及厌氧细菌的作用，形成了局部的弱还原环境，层间水和孔隙水不断萃取下伏的或侧向上矿源层中的铜质，在渗透性较好的砂岩中富集成铜矿床。

伽师铜矿床的形成大致经历了4个阶段，如图3所述：

（1）含铜风化层形成阶段：地表含铜岩石的长期风化、剥蚀，形成了含铜风化壳。

图3 伽师铜矿床成矿模式图Fig．3 Metallogenic model of Jiashi Cu deposit

（2）含铜沉积物（矿源层）形成阶段：含铜风化物 以碎屑、悬浮物形式快速搬运、沉积，形成含铜沉积层阶段。此阶段以湿热的气候为主。

（3）铜矿体形成（成岩）阶段：含铜沉积物在成岩过程中溶解、迁移、富集，形成矿体。此阶段气候转为干燥、炎热，蒸发量大于降水量；湖盆收缩，湖水浓缩，深部有机质分解，使原来氧化的、碱性的地球化学环境转变为还原的、弱酸性－酸性地球化学环境。导致原沉积物中的铜溶解、迁移、富集、成矿。

（4）铜矿体次生富集阶段：硫化铜矿体在近地表（潜水面以上）因氧化而形成易溶的硫酸盐类（如硫酸铜等），被带出氧化带，使之贫化；在潜水面附近，由氧化带来的硫酸铜溶液遇到原生的硫化物就会发生交代作用，生成新的硫化物。这种新的硫化物就是次生硫化物，从而大幅度地提高矿石的铜品位；这就是次生富集作用。到了停滞水面以下，次生富集作用就消失了。

综上所述，新疆伽师铜矿床矿床成因类型应属古近系湖相沉积层控型砂岩铜矿床。

［1］董莲慧，李卫东，张良臣．新疆大地构造单元划分及其特征［M］∥第六届天山地质矿产资源学术讨论会论文集（上）．乌鲁木齐：新疆青少年出版社，2008：27－32．

［2］陈毓川，刘德权，唐延龄，等．中国天山矿产及成矿体系［M］．北京：地质出版社，2008：354－363．

［3］刘春涌，刘建兵，邓良，等．新疆铜矿成矿系列的成矿演化模式［J］．新疆地质，2002（3）：239－242．

［4］薛春纪，祁思敬，隗合明，等．基础矿床学［M］．北京：地质出版社，2010．