新疆乌恰地区萨热克铜矿床储矿构造样式与控矿规律

王 磊，方维萱*，鲁 佳，刘增仁

(1.有色金属矿产地质调查中心，北京 100012； 2.昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093)

0 引 言

萨热克铜矿床为砂砾岩型铜多金属矿床，位于新疆乌恰县城西北68 km处，大地构造位置为西南天山复合造山带中元古代苏鲁铁列克隆起区及托云中—新生代山间断陷盆地的盆山耦合转换部位[1-5]，西部毗邻东阿赖NE向逆冲推覆-褶皱造山带，东部为中—新生代托云盆地。在早—中侏罗世NE向费尔干纳右行走滑拉张作用下[6]，构成NW向库孜贡苏断陷盆地及NE向萨热克巴依楔形拉分断陷盆地格局[7-9]。萨热克巴依次级盆地在早—中侏罗世经历快速充填→缓慢沉积→快速堆积的演化过程后[10-11]，晚侏罗世受西南天山对冲构造系统影响，形成SN向逆冲推覆构造带[12-13]，形成萨热克铜矿床现今构造-地貌特征。

萨热克铜矿床在晚侏罗世初期对冲式逆冲推覆构造系统作用下发生构造反转，形成了南、北两个矿带，其中北矿带开发及矿床学研究程度较高。萨热克铜矿与塔里木盆地西南地区砂砾岩型铅锌矿、砂岩型铜矿的成矿具有一致性，是盆地卤水多期活动的产物[14-19]。方维萱等对萨热克铜矿的成矿机制研究，认为本区同生断裂带由走滑拉分断陷发生构造反转后，经历了异常古地场演化和古地热事件[5,20]，导致大规模富烃类还原性盆地流体与含铜紫红色铁质杂砾岩(氧化相铜)有多相流体多重耦合结构[2-4]，这种还原性盆地流体与下伏中—下侏罗统煤层等烃源岩有关，沿NE向构造裂隙上侵，与盆地中封存的地层水混合后淋滤含铜赤铁矿质砾岩类，导致矿质大量沉淀富集成矿[21-23]。碎裂岩化-裂隙构造等提供了成矿流体的运移通道和储矿空间，因此，萨热克铜矿床具有构造-岩性-岩相多重耦合特征[24-25]。本文在前人研究基础上对萨热克铜矿床北矿带4勘探线和南矿带30勘探线、钻孔及坑道进行大比例尺(1∶1 000～1∶200)构造岩相学填图，结合构造岩相学测量和断裂几何要素测量，研究萨热克铜矿床储矿构造样式和控矿规律，旨在为该矿山开发及综合地质找矿提供依据。

1 区域地质背景

萨热克铜矿区出露地层主要为中生界下白垩统克孜勒苏群(K1kz)，中生界下侏罗统莎里塔什组(J1s)、康苏组(J1k)，中生界中侏罗统杨叶组(J2y)、塔尔尕组(J2t)，中生界上侏罗统库孜贡苏组(J3k)，古生界下石炭统巴什索贡组(C1b)，中元古界长城系阿克苏岩群(Chak)，其次为古生界中志留统合同沙拉群(S2h)(图1)。其中，长城系阿克苏岩群为萨热克巴依陆内拉分断陷盆地的下基底构造层，下石炭统巴什索贡组及中志留统合同沙拉群为盆地的上基底构造层，侏罗系和下白垩统陆相碎屑岩系为盆地中沉积充填地层体。岩浆岩为辉绿岩，主要分布在南矿带[26]，以顺层及切层岩脉形式产出于下白垩统克孜勒苏群(图1)。

区内断裂走向以NE向(F1、F2、F3、F4、F5)为主，NW向断裂带是以右行走滑构造带(F6)为代表，多形成格子状次级构造(图1)。NW向构造控制中—新生代盆地的形成，NE向逆掩推覆和褶皱逆冲构造对盆地形成、充填沉降以及对富含铜铅锌金属的陆源碎屑物质初步富集作用显著。

2 矿床地质特征

萨热克铜矿床分南、北两个矿带，含矿地层为上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段(J3k2)砾岩、砂砾岩，上覆下白垩统克孜勒苏群泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，构成了岩性-岩相盆地流体圈闭。北矿带地层受一系列NW向穿层构造作用，形成左行位错，矿体沿NE向呈S型展布。南矿带受辉绿岩侵入作用，地表矿体多分布于下白垩统克孜勒苏群的褪色化蚀变带中(图2)。

图1 新疆乌恰地区萨热克一带区域构造纲要图Fig.1 Regional Structure Outline Map of Sareke in Wuqia Area of Xinjiang

图2 新疆萨热克铜矿区地质图Fig.2 Geological Map of Sareke Cu Mines in Xinjiang

Gn为方铅矿；Cp为黄铜矿；Sph为闪锌矿；Bn为斑铜矿；Cc为辉铜矿

北矿带以砂砾岩型铜矿为主，主要赋存于上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段砾岩、砂砾岩中，矿体产状为(133°～167°)∠(0°～60°)，沿走向长650～1 050 m，沿倾向宽725～1 975 m，矿体厚度为0.60～32.78 m，平均品位为1.06%。含矿岩相为叠加复合扇旱地扇扇中亚相，矿石结构主要有砂砾状结构、细粒砂状结构。金属矿物主要有辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿和少量的蓝铜矿。辉铜矿呈脉状、稠密浸染状或他形粒状集合体分布于方解石脉中，或与方解石伴生产于胶结物中，或呈细脉状穿插到基性火山岩砾屑中[图3(a)]；黄铜矿多呈细脉、粒状集合体围绕着砾屑和砾屑间缝隙充填，部分黄铜矿与斑铜矿呈固溶体分离结构[图3(c)]，斑铜矿表面形成蓝色锖色膜，与方解石伴生；蓝铜矿分布不稳定，多呈细脉沿裂隙充填，为后期表生成矿作用或次生富集作用所形成[图3(b)]。

南矿带以铜铅锌矿为主，赋存于上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段砾岩、砂砾岩，矿体产状为(313°～347°)∠(0°～6°)，沿走向长60～222 m，沿倾向延伸较稳定，宽50～500 m，矿体厚度为0.99～18.39 m，Cu平均品位为0.85%，Pb平均品位为0.42%，Zn平均品位为0.66%。与北矿带砂砾岩型铜矿体彼此平行产出，相距1 500 m左右，铜矿体基本呈透镜状顺层产出，部分沿辉绿岩脉产出[图3(d)]。金属矿物以辉铜矿、斑铜矿、方铅矿为主，含少量的闪锌矿。辉铜矿呈不规则状、微脉状嵌布于角砾与碎屑间隙；斑铜矿呈不规则状与辉铜矿连生；方铅矿、闪锌矿呈不规则状、细粒浸染状分布[图3(e)]，部分与辉铜矿伴生，分布于砾石的砾间及裂隙中[图3(f)]。

3 萨热克巴依复式向斜特征

萨热克巴依复式向斜面积约95 km2，总体轴线方向为NE向，宏观轴向NE60°，东端撒开，西端翘起。南、北两翼为萨热克巴依南、北断裂所限定(图2、4)。西扬起端产状为58°∠(25°～53°)，东扬起端产状为245°∠(12°～30°)。向斜核部出露地层为下白垩统克孜勒苏群第二、三岩性段(K1kz2-3)紫红色泥岩和砂岩，两翼出露地层为侏罗系碎屑沉积岩，其中，上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段砂砾岩为赋矿岩层。该向斜具有东宽西窄、两翼陡(产状为335°∠62°、158°∠56°)、核部缓(345°∠6°、165°∠5°)、东西两头翘起、南北两翼为断层所限的特征[27]。由于后期断裂的掩压，向斜南翼地层有所缺失，由中侏罗统塔尔尕组，上侏罗统库孜贡苏组以及下白垩统克孜勒苏群第一、二、三岩性段组成。向斜北翼地层完整，由北向南依次为下侏罗统莎里塔什组、康苏组，中侏罗统杨叶组、塔尔尕组，上侏罗统库孜贡苏组以及下白垩统克孜勒苏群第一岩性段。向斜南翼仅在4勘探线见上侏罗统库孜贡苏组与长城系断层接触，其他位置为下白垩统克孜勒苏群与长城系阿克苏岩群呈断层不整合接触。向斜核部大面积分布下白垩统克孜勒苏群第二、三岩性段地层，产状平缓(局部近于水平)。

萨热克巴依复式向斜和两侧构造组合类型及其构造样式有利于盆地流体大规模聚集成矿，对于形成超大型砂砾岩型铜矿床十分有利。其中，萨热克铜矿床北矿带构造变形强度较大，其形成的构造样式和构造组合分带为长城系逆冲构造→康苏组层间褶皱→杨叶组倒转-斜歪-直立褶皱带→库孜贡苏组掀斜构造+顺层-切层劈理[图4(a)]。受掀斜构造作用，形成层间滑动构造和层间裂隙带的构造样式，层间裂隙带上、下界面为层间滑动构造面，它们共同组成了主成矿期的成矿结构面[图4(a)]。层间滑动和层间裂隙带为北矿带的储矿构造[图4(b)]。在萨热克铜矿床南矿带次级向斜南翼边缘，受南部边界逆冲推覆构造系统强烈影响，南矿带形成的构造样式和构造组合分带为高角度逆冲推覆构造[图4(a)]→辉绿岩侵入构造[图4(a)、(c)]→克孜勒苏群传播褶皱、斜歪褶皱[图4(c)]。其中，克孜勒苏群中分布断层传播褶皱、辉绿岩脉群和褪色化蚀变带，为叠加成矿期的成矿构造。

图5 萨热克铜矿床地层沉积相柱状图Fig.5 Stratigraphic Histogram of Sedimentary Facies of Sareke Cu Deposit

4 储矿构造样式与特征

萨热克铜矿床成矿地质体为上侏罗统库孜贡苏组杂砾岩/扇中亚相[28]，成矿构造以褶皱/断裂构造系统为主，成矿结构面主要表现为岩性/岩相界面、褶皱成矿结构面、断裂成矿结构面、氧化-还原过渡界面。岩性/岩相界面为扇中亚相与河湖交替三角洲相、灰绿色中粗杂砾岩(透水层)与紫红色泥岩(不透水层)组合，褶皱成矿结构面为向斜南、北两翼坡折带及传播褶皱，断裂成矿结构面为层间滑动带+碎裂岩化。小规模切层断裂-裂隙-节理带是盆地流体叠加成矿的构造通道和储矿构造(图4)。成矿作用标志北矿带表现为切层构造+沥青化耦合，南矿带表现为辉绿岩上侵+褪色化蚀变带。

4.1 构造岩相与矿体赋存规律

萨热克铜矿床侏罗纪—白垩纪垂向沉积相序列由老到新依次为冲积扇扇根亚相→湖泊沼泽相→滨浅湖相→冲积扇相→陆内河流相(图5)。成矿流体在孔隙度较高的冲积扇扇中亚相杂砾岩初始富集，可见古冲刷面构造。通过实测剖面及钻孔编录，上侏罗统库孜贡苏组二段旱地扇扇中亚相为铜矿赋矿层位，亦为成矿地质体。盆地沉积旋回构成5个含矿/亚微相层位，由上到下依次为水道微相沥青化褪色化中—细砾岩(含矿性差)、席状片流微相紫红色泥质粉砂岩(不含矿)、扇中亚相沥青化灰绿色细—中杂砾岩(含矿性最好)、扇中亚相褪色化灰绿色粗—中杂砾岩(含矿性次之)、筛积微相紫红色铁质粗杂砾岩(含矿性差)(图5)。

在横剖面上，北矿带铜矿体主要分布在靠近紫红色泥质粉砂岩一侧。在向斜扬起端，铜矿体呈分枝脉状 “鱼头”雁列式展布[图4(b)]；靠近向斜核部，矿体呈分支脉状或“燕尾”状分支尖灭(图6)；膝折构造部位矿体厚大[图4(b)和图6]，沿断裂-裂隙带发育浸染状、脉状斑铜矿-辉铜矿-石英-方解石脉。南矿带铜矿体主要分布在靠近紫红色粉砂质泥岩一侧，靠近向斜南翼破碎带矿体厚大，受沿断裂构造侵位的辉绿岩脉群和岩浆热液叠加成矿作用影响，在铜矿体中形成了共生富集的铅锌矿体，呈舒缓波状展布[图4(c)]。

图6 2730-2790中段沉积亚(微)相岩性组合剖面Fig.6 Lithological Composite Profile of Sedimentary Subfacies and Microfacies for the Middle Section of 2730-2790

4.2 构造与流体耦合作用的控矿规律

4.2.1 层间和切层断裂-裂隙带的储矿规律

在萨热克巴依复式向斜中，深部发育隐蔽背斜和向斜组成的褶皱群落，砂砾岩型铜矿体受隐蔽褶皱群落+顺层断层+层间连通性复式断裂-裂隙带复合控制[图4和图7(a)、(b)]，它们为成矿流体与改造期构造耦合作用所形成，即早白垩世盆地流体改造富集成矿期的成矿构造样式和构造组合。复式向斜的南、北两翼掀斜变陡翼及向斜核心部位变缓的过渡部位是早白垩世构造变形过程中形成的屈服构造应力场集中区，也是叠加改造成矿有利构造样式、构造与流体耦合和叠加成矿部位[图7(c)]，也是层间和切层断裂-裂隙发育最密集构造应力区[图7(f)]。

穿层断裂-裂隙带储矿规律主要表现为：①共轭穿层断裂在坑道中可观测和进行构造岩相学测量，储矿规律表现为两组共轭断裂-裂隙带[图7(c)、(e)和图8]，其产状分别为70°∠85°、65°∠88°、125°∠85°、185°∠50°；沿切层断裂带面向两侧依次为沥青状断层泥[图7(c)]和碎裂岩化辉铜矿矿石[图7(f)]；沿切层断裂发育弥散状裂隙，底部上顶部呈“扫把”状，裂隙中充填沥青化断层泥和辉铜矿；受构造应力作用，两侧岩层发生折曲变形，形成顺层剪切裂隙，节理面产状为(340°～350°)∠(55°～85°)、(190°～230°)∠(25°～60°)，沿裂隙面可见沥青擦痕及辉铜矿金属镜面[图7(d)]，最大主应力方向为320°，最小主应力方向为230°；②在切层构造边部，发育共轭裂隙组成的构造面理[图7(e)]；富烃类还原性成矿流体沿切层裂隙带上涌，以强沥青化蚀变相为标志，在层间滑动断层和碎裂岩化相形成了似层状运移，主要为高孔隙度-高渗透率的构造岩相带(碎裂岩化紫红色杂砾岩)提供了成矿流体二次运移的构造岩相学通道；铜矿体在走向上的穿层性质和铜矿体分枝现象，也说明存在一些层间断裂耦合作用，并制约着成矿溶液的活动；断裂走向为NW向，表现为一系列左行，错距一般5～30 m；构造与深部含铜矿剪切裂隙特征一致，具有构造叠加作用[图7(f)]。

4.2.2 显微储矿构造与矿石特征

图(a)、(e)中左下角小图为赤平投影图，σ1、σ2、σ2为不同构造应力

储矿构造样式在宏观上表现为复式向斜+顺层剪切构造+共轭穿层断裂，小型构造和显微构造(矿石尺度上)上主要表现为矿脉+裂缝+裂纹，揭示铜矿体中发育连通性小型—显微裂隙(裂缝)岩相带。连通性小型—显微裂隙(裂缝)岩相带在铜矿石中主要构造岩相学特征以砾间矿脉、穿砾矿脉、穿砾裂缝、穿砾裂纹形式表现。在切层断层-裂隙岩相带附近，由近到远铜矿石特征依次为砾间矿脉+穿砾矿脉→砾间矿脉+穿砾裂纹→砾间矿脉。其中可见细粒浸染状辉铜矿沿石英质砾石砾间胶结，形成不规则脉状，同时发育侧向穿砾裂缝，辉铜矿在流体驱动下又进行裂缝充填[图3(a)]。穿砾矿脉可见1 mm左右的方解石裂缝，穿砾作用具两期充填过程。一期为方解石等热液脉石矿物充填，张力较小，呈微细脉状；二期为辉铜矿等金属流体矿物充填，张力较大，呈脉状，可见裂隙充填的网脉状蓝铜矿石[图3(b)]，该期矿石受构造挤压作用形成张开型裂缝，破裂面凹凸不平，呈不规则网络状，后期为热液充填交代。

4.3 辉绿岩脉群与岩浆热液叠加成矿特征

萨热克巴依次级盆地中心部位构造变形较弱，地层平缓，主要出露下白垩统克孜勒苏群，表现为宽缓的向斜，东西两端翘起，为良好的岩性-构造圈闭带。辉绿岩脉群侵位于下白垩统克孜勒苏群中，形成了构造-岩浆-热事件与岩浆热液叠加成矿作用[5，29]，辉绿岩脉群出露宽度一般0.1～5.0 m，长20～950 m，方向为NW、NE、近SN、近EW向，大多呈斜切地层产出，亦见顺层产出(图2)。辉绿岩脉群与围岩(砂岩)界线较平直，围岩中存在普遍的大规模褪色化蚀变带及孔雀石化现象，褪色矿化蚀变带宽一般为1～25 m。因此，萨热克铜矿床南矿带的成矿构造样式和构造组合为辉绿岩脉群侵入构造+切层断裂-裂隙带。辉绿岩脉群本身经历了两期构造变形，主要为碎裂岩化，网状裂隙发育[图3(d)]。

5 结 语

(1)新疆乌恰地区萨热克铜矿床在SN向逆冲推覆构造作用下形成复式向斜，南、北矿带具有不同的储矿构造样式。北矿带受高角度逆冲推覆型韧性剪切带下盘传播褶皱带及掀斜构造带屈服应力场中裂隙密度带控制显著，穿层断裂-层间滑动构造带控制的裂隙破碎带和碎裂岩化相为盆地流体改造结构面。高品位铜矿体受隐蔽NE向和NW向层间断裂和次级褶皱群落+沥青化褪色化带控制。而南矿带受南部边界逆冲推覆构造系统影响强烈，形成的构造样式和构造组合分带为高角度逆冲推覆构造→辉绿岩侵入构造→克孜勒苏群传播褶皱、斜歪褶皱。辉绿岩脉群发育部位形成了多层砂砾岩型铜矿层、铅矿层和铅锌矿层，与辉绿岩脉群附近发育的褪色化蚀变带关系密切。

(2)上侏罗统库孜贡苏组二段旱地扇扇中亚相为萨热克铜矿床的赋矿层位。扇中亚相沥青化灰绿色细—中杂砾岩、扇中亚相褪色化灰绿色粗—中杂砾岩为主要含矿岩性。南矿带受辉绿岩侵入作用和岩浆热液叠加成矿作用影响，铜矿体中形成共生富集的铅锌矿体。隐蔽褶皱群落+顺层断层+层间连通性复式断裂-裂隙带为富烃类流体及辉绿岩提供了成矿流体二次运移的构造岩相学通道。成矿作用标志北矿带表现为切层构造+沥青化耦合，南矿带表现为辉绿岩上侵+褪色化蚀变带，总体显示萨热克铜矿床具有构造与成矿流体叠加耦合作用特征。