新疆乌恰县喀什炼铁厂铜铅锌矿床地质特征与成矿潜力探讨

王玉杰，贾润幸，张琪，鲁佳，王磊，张沛

(1.有色金属矿产地质调查中心，北京 100012；2.北京市地质工程设计研究院，北京 101500)

0 引言

喀什炼铁厂铜铅锌矿位于新疆乌恰县乌鲁克恰提乡以北约1 km，产于塔里木盆地喀什凹陷内，赋矿地层为下白垩统克孜勒苏群(K1kz)(刘增仁等，2014b；刘志强，2018)。与江格结尔铅锌矿床(贾润幸等，2018)、乌拉根铅锌矿床赋矿层位相同，该地层在区域上延伸较为稳定。江格结尔铅锌矿床和乌拉根铅锌矿床均以克孜勒苏群五段(K1kz5)的灰白色褪色化含砾砂岩及砂砾岩段为矿源层和容矿层(祝新友等，2010；刘增仁等，2011)，且本区褪色化砂砾岩和含砾砂岩地层大规模出露。乌拉根铅锌矿床南矿段和北矿段分别位于乌拉根向斜的南翼和北翼，江格结尔铅锌矿床位于炼铁厂向斜西翼，喀什炼铁厂铜铅锌矿床位于炼铁厂向斜东翼。喀什炼铁厂所在区域矿产丰富，铜、铅、锌成矿规律清晰，成矿地质条件较好，具铜、铅、锌找矿潜力。

本文从区域成矿地质背景、矿区地质特征、矿(化)体特征、矿石特征等方面分别阐述喀什炼铁厂矿床地质特征，通过成矿条件分析，对本区成矿潜力进行简单评价探讨。

1 地质背景

喀什炼铁厂位于塔里木盆地西段塔西南坳陷西部的喀什凹陷北缘，苏鲁铁列克隆起区的南部地区(田培仁和施培春，2008；许桂红等，2014)。其北部为西南天山造山带，南部为塔里木地块的北部边缘。造山带以逆冲—逆掩断层和紧闭—倒转褶皱为主要形式，地块边缘以坳陷—隆起—断陷为主要形式(王磊等，2019)。区域上可进一步划分出东阿赖褶皱带、托云坳陷、巴什索贡复背斜、迈丹塔格复向斜、阔克沙勒岭复背斜及塔西南坳陷喀什凹陷等次级构造单元。区域内乌拉根式层控砂砾岩型铅锌矿和萨热克式砾岩型铜矿(方维萱等，2015)位于苏鲁铁列克隆起的南翼。主要区域性断裂构造为吉根断裂，为深源物质交换、运移、聚集、储存成矿创造了条件(王伟等，2018)。

区域上主要出露地层有：元古界长城系阿克苏群(Chak)；志留系塔尔特库里组(S3-4t)；下泥盆统萨瓦亚尔顿组(D1s)、中泥盆统托格买提组(D2t)；下石炭统巴什索贡组(C1b)、上石炭统康克林组(C2k)；上侏罗统库孜贡苏组(J3k)；下白垩统克孜勒苏群(K1kz)、上白垩统厍克拜组(K2k)、上白垩统乌依塔克组(K2w)；古近系喀什群(Eks)：阿尔塔什组(E1a)、齐姆根组(E1-2q)、卡拉塔尔组(E2k)、乌拉根组(E2w)、巴什布拉克组(E2-3b)；渐新—中新统克孜洛依组((E3-N1)k)、中新统安居安组(N1a)、帕卡布拉克组(N1p)、上新统阿图什组(N2a)。

区域上未见大面积岩浆岩出露，且岩浆岩与该区矿产无关。

区内发现的矿床(点)主要有乌拉根铅锌矿床、萨热克铜矿床、江格结尔铅锌矿床、吉勒格铅锌矿床(赵路通等，2020)、加斯铅锌矿点、达克铅锌矿点、硝若布拉克铅锌矿点、托帕铅锌矿床、花园铜矿床、杨叶铜矿点、吾合沙鲁铜矿床(柳坤峰等，2020)、江格结尔铜矿点、萨哈尔铜矿床、萨瓦尔顿金矿床、红山铁矿床等(图1)。

图1 研究区大地构造位置图(a)及区域地质图(b)(据贾润幸等，2017修改)1—第四系；2—新近系；3—渐新—中新统克孜洛依组；4—古近系；5—白垩系；6—侏罗系；7—三叠系；8—二叠系；9—石炭系；10—泥盆系；11—志留系；12—长城系；13—上志留统—下泥盆统基性岩；14—辉绿岩脉；14—整合地质界线；15—不整合地质界线；16—断层；17—推测断层；18—逆断层；19—平移断层；20—铜矿床；21—铜矿点；22—铅锌矿床；23—铅锌矿点；24—金矿床；25—铁矿床；26—铜铅锌矿点；27—行政区；28—河流；29—研究区位置

2 矿区地质

2.1 地层

矿区内除第四系外，出露地层单元及其岩性组合特征如下。

(1)元古界长城系阿克苏群(Chak)：以浅灰色绢云石英岩夹辉绿岩为主。

(2)中泥盆统托格买提组(D2t)：主要岩性上部为灰岩，下部为硅质泥质岩和灰岩互层，夹碎屑岩。

(3)上石炭统康克林组(C2k)：主要岩性为白、灰、浅黄、玫红色灰岩。

(4)上侏罗统库孜贡苏组(J3k)：地层多直接超覆于长城系之上或与石炭系地层断层接触。岩性主要为暗紫红、棕红色砾岩，上部夹黄灰、棕红色砂岩及黄红色砂质泥岩。其中库孜贡苏组上段(J3k2)的砂砾岩为萨热克式砂砾岩型铜矿的赋矿层位。

(5)下白垩统克孜勒苏群(K1kz)：与下伏侏罗系地层为整合接触，局部直接超覆于石炭系或泥盆系之上，与之不整合接触。克孜勒苏群主要为一套色泽较鲜艳的紫红色砂岩夹灰白色砂岩、砾岩及少量粉砂质泥岩，中上部夹少量灰绿色薄层状细砂岩。该地层根据岩性组合特征可进一步划分为5个岩性段，各岩性段之间均为整合接触。其中克孜勒苏群五段(K1kz5)的灰白色砂砾岩层为乌拉根式砂砾岩型铅锌矿的赋矿层位；

(6)上白垩统库克拜组(K2k)：主要为灰绿及棕红色泥岩、膏泥岩夹介壳灰岩、石膏、砂岩等；

(7)上白垩统乌依塔克组(K2w)：为灰绿色钙质泥岩夹介壳条带及泥灰岩条带，局部见石膏。

(8)古近系阿尔塔什组(E1a)：主要为白色石膏；齐姆根组(E1-2q)：下部为灰绿色钙质泥岩夹灰岩、砂岩等，上部为暗红色泥岩夹砂岩及石膏；卡拉塔尔组(E2k)：主要为一套碳酸盐岩；乌拉根组(E2w)：主要为灰绿色泥岩夹灰岩；巴什布拉克组(E2-3b)：主要为紫红色泥岩夹砂岩。

2.2 构造

受推覆构造影响，矿区北部上侏罗统地层与老地层之间见逆断层F1，为本区最大的断层。白垩系地层在喀什炼铁厂地区出露较完整，地层总体呈向斜形态出露于整个工区(图2)。向斜轴北东—南西向；东翼地层产状自北向南由北西倾至西倾；西翼地层产状自北向南由西倾至南西倾，随延伸逐渐向南倾。沿此向斜西翼向北西为江格结尔铅锌矿，其赋矿层亦为白垩系地层。本区南部受小断层F3影响，矿化蚀变带消失。

3 矿(化)体地质特征

3.1 矿(化)体规模

喀什炼铁厂铜铅锌矿(化)体位于喀什炼铁厂向斜东翼，赋存于下白垩统克孜勒苏群五段(K1kz5)的灰白—浅灰绿—灰黄色砂砾岩、含砾砂岩、砂岩中。地表砂砾岩具褐铁矿化、孔雀石化等矿化蚀变特征，风化面多呈浅灰褐—浅灰黄—灰白色。矿化蚀变带总体近南北走向沿地层展布，南北长约 5 km，地表宽50～200 m，整体西倾，倾角25°～29°(图2)。地表见4层孔雀石化砂岩、砂砾岩，铜品位达到0.2%；88号勘探线上钻孔揭露地下仅见一层矿体(图3)，见矿厚度5.2 m，铅平均品位0.57%，最高品位1.08%。

图2 矿区地质简图(据王玉杰等，2020)

图3 喀什炼铁厂P1实测地质剖面图1—下白垩统克孜勒苏群第五段；2—下白垩统克孜勒苏群第四段；3—砾岩；4—砂砾岩；5—含砾砂岩；6—砂岩7—泥质砂岩；8—泥岩；9—矿(化)体；10—孔雀石化；11—地质界线；12—产状；13—钻孔位置；14—剖面方位

矿(化)体具有沿地层层状分布、厚度变化小、倾向平缓稳定、矿化连续、埋藏浅、品位变化大等特点，顶底板均为较细颗粒的粉砂岩和泥岩等，界线清晰，有用组分分布较均匀。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石矿物成分

矿石中金属矿物主要有孔雀石、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、自然铜、磁黄铁矿，辉铜矿、毒砂等次之。其中孔雀石、方铅矿、自然铜是本区矿石中最常见和主要的金属矿物；脉石矿物有石英、白云石、长石、方解石，少量绢云母、绿泥石等。

3.2.2 矿石结构构造

矿石结构主要有自形、半自形粒状结构、他形粒状结构、不规则粒状结构、交代结构等。

自形、半自形粒状结构：黄铁矿呈自形、半自形粒状结构，以星点状分布于砂砾岩裂隙或胶结物中，以微细粒为主，局部颗粒大(图4a)。

他形粒状：黄铜矿呈他形粒状结构，以星点状分布于岩石胶结物中，粒度较小。

不规则粒状结构：黄铜矿、自然铜、方铅矿、闪锌矿呈不规则粒状结构，分布于岩石胶结物中，粒度大小不一。

交代结构：磁黄铁矿多交代黄铁矿，多分布于胶结物和裂隙中(图4b)，局部可见黄铜矿交代黄铁矿现象(图4c)。

矿石构造主要有星点状、浸染状、细脉状等构造。

黄铁矿、自然铜、黄铜矿等多呈星点状分布于岩石胶结物中(图4a)，局部可见自然铜细脉状分布于裂隙中；方铅矿、闪锌矿呈浸染状分布于裂隙及脉石矿物之间，局部可见方铅矿与闪锌矿共生(图4d)；磁黄铁矿多呈不规则状胶结脉石矿物，局部见细小不规则状自然铜颗粒残留。

图4 喀什炼铁厂铜铅锌矿区矿石镜下照片a—黄铜矿呈颗粒产于裂隙中；b—磁黄铁矿和黄铁矿分布于裂隙或砾间胶结物中；c—黄铁矿边部有黄铜矿交代现象d—方铅矿和闪锌矿产于砾石胶结物中，二者为共生关系

3.3 矿石类型

矿石中孔雀石最为常见，其次为自然铜、黄铜矿、方铅矿等。根据物相分析结果与其他相关资料分析，按矿石自然类型分类，认为本区以氧化矿石为主，硫化矿石较少。

3.4 矿石微量元素特征

微量元素分析结果显示(表1)，Cu元素与Pb、Zn、Ni、Sr、Cs、W、Bi元素正相关；Pb、Zn元素与Co、Ni、Mo、Sb元素正相关，与Sr、W元素负相关。

表1 喀什炼铁厂岩矿石微量元素分析结果表

4 成矿条件分析

4.1 地质条件

喀什炼铁厂位于苏鲁铁列克隆起区的南部地区，喀什凹陷的北缘，下白垩统克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)透水性较好的砂岩、砂砾岩在该区稳定出露。克孜勒苏群五段上部泥岩和下伏地层克孜勒苏群四段的泥岩、泥质粉砂岩等不透水岩层，为克孜勒苏群五段底部的砂岩、砂砾岩提供密闭空间，是盆地卤水(油田卤水)运移聚集的有利部位。根据岩相古地理环境推测区内灰白色砂岩、砂砾岩的褪色蚀变为盆地卤水还原作用所致，而大规模盆地卤水(油田卤水)对铅锌的迁移与富集有着重要作用(方维萱等，2016)。

喀什炼铁厂处于北东向吉根断裂与克孜勒苏右行走滑断裂和近东西向北侧推覆断裂构成的向斜的切割交汇处，受区域构造影响还存在一系列的次级褶皱和小断层。喀什炼铁厂整体地层展布为向斜构造，轴部为北东向。这些构造对铜、铅、锌等矿起到富集作用。

目前发现的矿(化)体出露处地表见孔雀石、自然铜等富集矿石矿物，钻探揭露矿(化)体深部矿石矿物以黄铜矿等硫化矿为主，围岩蚀变主要表现为碳酸盐化、褐铁矿化、黄钾铁矾化和褪色化等。

4.2 地球物理与地球化学条件

地球物理激电异常带与克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)分布一致，异常峰值与铜铅锌矿(化)体(点)基本叠合。低阻高极化激电异常具似层状特征，异常位于克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)地层上，钻探验证深部矿(化)体具有明显的层控特征。地表矿化主要为孔雀石化，蚀变主要表现为褐铁矿化、黄钾铁矾化。根据激电异常特征及地表地质情况认为低阻高极化异常带与克孜勒苏群五段(K1kz5)地层蚀变带中金属硫化物有关。

区域地球化学工作显示Au、Pb、Zn、Fe为本区的主成矿元素，As、Sb、Ag、Ba为重要的伴生和找矿指示元素。而喀什炼铁厂的化探异常元素组合主要为Au-As-Sb-Cu-Ni-Pb-Zn-Co-Mo-Ag-Ba等，与区域化探异常特征类似。该综合异常呈南北向带状展布，在测区内延伸长约6 km，宽约0.5～1 km。异常带主要在克孜勒苏群(K1kz)地层分布区，其延展方向与地层走向基本一致。原生晕异常中心区与克孜勒苏群五段(K1kz5)蚀变带基本吻合，具有层控型铜铅锌矿体异常特征。

5 成矿潜力探讨

塔里木盆地西缘中新生代砂砾岩型铜铅锌矿的主要特点为：受地层层位控制、受一定岩相古地理限制、大面积蚀变褪色、品位变化大并且与岩浆岩无关(刘增仁等，2014a)。喀什炼铁厂所处的岩相古地理位置、地层分布、构造、蚀变等特征与乌拉根铅锌矿成矿规律基本相同：

(1)二者均位于苏鲁铁列克古隆起周缘。

(2)成矿均受向斜构造控制，乌拉根铅锌矿产于乌拉根向斜南北两翼，喀什炼铁厂位于喀什炼铁厂向斜东翼。

(3)喀什炼铁厂与乌拉根砂砾岩型铅锌矿的赋矿层位相同，均为下白垩统克孜勒苏群五段(K1kz5)。区别为含矿层的岩石组合不同，乌拉根为克孜勒苏群五段砂砾岩与上覆的阿尔塔什组的坍塌角砾岩，喀什炼铁厂为克孜勒苏群五段中下部砂砾岩、含砾砂岩、砂岩。

(4)二者均存在大规模的褪色蚀变，喀什炼铁厂褪色蚀变带发育，乌拉根也有大规模褪色蚀变。二者蚀变带内均有黄钾铁矾化、褐铁矿化等特征。

喀什炼铁厂除了以上与乌拉根铅锌矿相同外，也存在不同之处。乌拉根铅锌矿未见铜矿化，而喀什炼铁厂除了铅锌矿化以外，铜矿化亦较好，地表孔雀石化发育，钻孔内黄铁矿化发育。对比邻区江格结尔铅锌矿(位于喀什炼铁厂向斜西翼)发现，江格结尔铅锌矿除铅锌产于克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)地层外，在断裂叠加部位也有铜矿体产出。

根据典型矿床对比研究，认为喀什炼铁厂具有与乌拉根铅锌矿相同的地层、构造、蚀变、控矿条件，类型相同，并处于同一成矿带，成矿条件有利，具备铜铅锌找矿潜力。