新疆乌恰县阿克套铜矿区地质特征及成因探讨

田孝光，王海军，张欣锋

1 区域地质

矿区大地构造位置位于塔里木板块-华北板块的塔里木中央地块中，成矿区划属塔里木成矿省之塔里木板块北缘(复合沟弧带)阔克沙勒岭(陆缘盆地)Fe-Cu-Pb-Zn-Sn铝土矿矿带，该带以铅、锌、锡、铜、铝土矿、金为主，并有铁、锰、稀土、稀有、铀、锑、萤石等多种矿产。其中乌拉根式超大型砂砾岩型铅锌矿床、萨热克大型砂砾岩型铜矿、吾合沙鲁铜矿和铀矿床，构成了砂(砾)岩型铅锌-铜-铀区域成矿带，具有独特的砂砾岩型铅锌铜矿床区域成矿背景，具有巨大的找矿潜力。

2 矿区地质

2.1 矿区地层

矿区出露地层主要为：下白垩统乌鲁克恰特组（K1w）、古新统阿尔塔什组（E1a）、古新统-始新统齐姆根组（E1-2q）、始新统卡拉塔尔组（E2k）、渐新统巴什布拉克组（E3b）；中新统克孜洛依组（N1k）、安居安组（N1a）、帕卡布拉克组（N1p）；下更新统西域组（Qp1x）、第四系上更新统冲洪积层(Qp3alp) 及冲积层（Qhal）。其中中新统安居安组（N1a）为砂岩型铜矿的主要赋存层位。

（1）下白垩统乌鲁克恰特组（K1w）：下部浅灰白色厚-巨厚层状含砾不等粒岩屑长石砂岩、浅黄灰色石英质细砾岩；中部为浅灰白色中层状细粒岩屑长石砂岩；上部为灰白色、灰红色厚-巨厚层状细粒岩屑长石砂岩，夹浅灰绿色薄层状泥质粉砂岩，厚度大于179.4m。

（2）古新统阿尔塔什组（E1a）：该组下部主体为白色块状硬石膏岩，局部夹少量灰岩，上部为含双壳类生物屑泥晶灰岩。

（3）古新统-始新统齐姆根组（E1-2q)：该组依据其岩石组合特征可划分出2个岩性段，总厚度大于1854.09m。下段（E1-2q1）具下红上绿特征，为一套为棕红色粉砂质泥岩、黄绿色泥晶灰岩，夹薄层介壳灰岩、顶为灰绿色钙质砂岩、泥灰岩及薄层石膏；上段（E1-2q2）为灰白色巨厚层石膏，夹薄层绿灰色粉砂质泥晶灰岩、浅黄色粉砂质泥岩。

（4）始新统卡拉塔尔组（E2k）：主要为一套碳酸盐岩沉积，其岩性及组合特征：为稳定延伸及标志性的清水潮坪相牡蛎灰岩、介壳灰岩，厚度大于64.23m。

（5）渐新统巴什布拉克组（E3b）：岩性组合为紫红色泥岩、细粒长石石英砂岩、红灰色钙质石英粉砂岩夹少量石膏薄层或网脉状石膏，上部夹灰绿色粉砂岩、泥岩，厚度大于281.37m。

（6）中新统克孜洛依组（N1k）：根据其岩性组合特征可分为两段，总厚度大于620.57m。下段（N1k1）：灰、浅灰红色巨厚层块状中细粒岩屑长石砂岩，夹浅灰红色薄层粉砂质泥岩，其底部大套灰色巨厚层块状砂体。上段（N1k2）：主体为浅灰红色薄层粉砂质泥岩夹灰色、灰红色中薄层细粒岩屑长石砂岩、长石石英砂岩，中部可见浅灰红色薄层粉砂质泥岩与灰色、灰红色中薄层细粒岩屑长石砂岩呈互层出现。

（7）中新统安居安组（N1a）：据其岩性及组合特征可分三段，总厚度大于730.4m。下段N1a1：为灰色、浅灰绿色中厚层状细粒岩屑长石砂岩与浅灰红色薄层状泥质粉砂岩互层，夹灰绿色块状中粒岩屑长石砂岩，其底部大套砂岩透镜体为一套含孔雀石矿化层。中段N1a2：由2～4个小的沉积旋回组成，每个旋回由下至上为：灰色中厚层石英细砾岩、含砾粗砂岩→灰绿色中粒岩屑长石砂岩→浅灰红色薄层状泥质粉砂岩与浅灰绿色细粒岩屑长石砂岩互层。上段N1a3：为浅灰红色薄层状泥质粉砂岩与细砂岩互层，夹多层巨厚层中粒岩屑长石砂岩。

（8）中新统帕卡布拉克组（N1p）：据其岩性及组合特征可分三段，总厚度大于554.63m：下段N1p1：灰色复成分砾岩、灰红色细粒长石石英砂岩不等厚互层，彼此夹有对方的透镜体，走向上也易相变。向上砾岩层变薄，砾石变小。中段N1p2：一大套灰红色细粒长石石英砂岩夹含砾粗粒岩屑石英砂岩及少量暗红、灰绿色薄层泥岩夹互薄层石膏岩；上段N1p3：细粒岩屑石英砂岩与暗红、紫红色泥岩互层夹砾岩层或透镜体，以及少量灰绿色泥岩。

（9）下更新统西域组（Qp1x）：该组主要为一套褐灰色、灰色厚～块状复成分砾岩，夹紫红色、灰红色粗砂岩、细砂岩薄层或透镜。

（10）上更新统冲洪积层（Qp3alp）：零星分布于矿区各大谷地及其支沟岸侧，或为阶地或为冲洪积扇体。据地形地貌不同，其出露形态各异，大小不一。上更新统垂向上见典型二元结构，下部多为褐黄、灰黄色砾石层，砾石次棱—次圆状，大小混杂；上部为褐黄、土黄色粘土层、亚砂土层。

（11）全新统冲积层（Qhal）：为现代河流的河床、河漫滩及I级阶地沉积物，具二元结构。

2.2 岩浆岩

矿区内岩浆岩不发育。

2.3 构造

矿区发育断裂为阿尔恰尔恰断裂（F3），位于矿区东北角。阿尔恰尔恰断裂沿苏库塔什-恰尔阿尔一带展布，为三级构造单元托云-康苏中新生代拉分盆地与乌恰中新生带前陆盆地的分界断裂。断裂全长24.5km，向西掩没于第四系，向东延至图外，平面上呈向北东凸出的弧形弯曲。卫星影像上呈线形构造，地貌上为一地形陡变带，形成陡崖、陡坎及负地形。断裂走向为北东东，向北陡倾，倾向5°～22°，倾角51°～67°。

3 矿区地球物理特征

该区铜矿体厚度较小，部分矿体位置具有一定的极化率异常反应。测区内视极化率峰值为2.3%，大致以视极化率1.1%作为异常下限，共圈定了视极化率异常5处，异常编号DJ1至DJ5。具体激电异常特征分别如下：

（1）DJ1号异常，异常形态呈面状北西向展布，长约540米，最宽处约400米。视极化率在1%～2.4%之间，最高幅值2.4%，视电阻率约为150～350欧姆米。地表主要出露中新统安居安组（N1a）岩屑砂岩+泥岩，区内Cu1、Cu3北西向从该异常西北缘穿过，异常总走向与地质推断砂岩型铜矿化带一致，推断本处激电异常为砂岩型铜矿化引起。

（2）DJ2号异常，异常形态呈椭圆状，长轴走向北西向，长约180米，最宽处约80米。视极化率为1.1%～2.0%，对应视电阻率为280欧姆米左右。地表主要出露中新统安居安组（N1a）岩屑砂岩+泥岩和上更新统冲洪积层（Qp3alp）。该异常与区内地质推断Cu1、Cu3隐伏矿体的延伸方向一致，推断为砂岩型铜矿化引起。

（3）DJ3号异常, 呈带状北西向展布，长约860米，最宽处约180米。视极化率在1.1%～1.9%之间，最高幅值为1.9%，对应视电阻率约为100～320欧姆米。该异常位于含矿地层新统安居安组（N1a）地层当中，走向与地层走向一致，具有一定规模、连续性较好，推断为隐伏砂岩型铜矿（化)体引起。

（4）DJ4号异常，异常形态为椭圆状，走向北西向，长约190米，最宽处约110米。视极化率一般为1%～1.7%，最高幅值为1.7%，对应视电阻率为130欧姆米左右。地表主要出露中新统安居安组（N1a）岩屑砂岩+泥岩和中新统帕卡布拉克组（N1p）复成分砾岩+泥质粉砂岩+岩屑砂岩。区内Cu1、Cu3北西向从该异常中部穿过，推断为砂岩型铜矿（化)体引起的反应。

（5）DJ5号异常, 异常形态为长条状，走向北西向，东西长约610米，南北最宽约130米，视极化率最高幅值为2.1%，异常区对应视电阻率为210欧姆米左右。地表主要出露中新统安居安组（N1a）岩屑砂岩+泥岩。区内Cu1、Cu3矿化体该异常中部穿过，推断为该砂岩型铜矿（化)体向东延伸的反应。

4 矿区地球化学特征

阿克套铜矿区内圈定Cu类综合异常3个，各重点异常特征描述如下：

4.1 Hs-28号异常

（1）地理位置及地质概况。异常位于阿克套铜矿区西部，异常地段出露地层包括下更新统西域组（Qp1x）、中新统安居安组（N1a）长石石英砂岩、粉砂岩，中新统克孜洛依组（N1k）长石岩屑石英砂岩、钙质石英粉砂岩、钙质泥岩、暗红色厚层状泥岩夹少量灰绿色粉砂岩以及古近系喀什群（EK）。

（2）异常特征。异常元素以Cu、Sr元素为主，伴生元素相对较少，Cu、Sr两元素异常规模较大，其中，Cu元素异常强度较高，具有三级浓度分带以及明显的浓集中心，其峰值为227×10-6，呈北东东向展布，大致与地质界线相垂直；Sr元素异常相对于Cu元素向北偏移，可能与Cu元素更易迁移有关，其规模相对较大，但仅具有二级浓度分带，其峰值为6053×10-6，呈不规则面状展布。

（3）异常推断与解释。该综合异常呈北西向展布，异常的浓集中心及异常高值点位于各地层的接触带附近，表明该异常的形成可能与地层沉积有直接联系，另外，通过与区内典型矿床进行对比，与托哥乔尔含铜砂岩1032、吐拉布拉克含铜砂岩矿点1033、卡巴加特含铜砂岩1034等沉积型（含铜砂岩）具有相近的地质特征，因此该异常具有寻找沉积型铜矿的找矿前景。

4.2 Hs-29号异常

（1）地理位置及地质概况。异常位于阿克套铜矿区西南部，异常地段出露地层包括下更新统西域组（Qp1x）和中新统帕卡布拉克组（N1p）。

（2）异常特征。异常元素包括Cu、Sr、Au、As、Sb等元素，其中以Cu、Sr两元素异常规模较大，强度较高，Cu元素异常具有三级浓度分带以及明显的浓集中心，其峰值为147×10-6，呈北西向展布，与地层展布方向相一致；Sr元素异常位于Cu元素北侧，呈北西向展布，由于地层展布方向一致，异常强度相对较弱，仅具有二级浓度分带；Au元素异常呈不规则面状展布，与Cu元素异常套合较好，异常强度较低，仅具有一级浓度分带。

（3）异常推断与解释。该综合异常呈北西向展布，异常的浓集中心及异常高值点位于各地层的接触带附近，表明该异常的形成可能与地层沉积有直接联系，另外，通过与区内典型矿床进行对比，与托哥乔尔含铜砂岩1032、吐拉布拉克含铜砂岩矿点1033、卡巴加特含铜砂岩1034等沉积型（含铜砂岩）具有相近的地质特征，因此该异常具有寻找沉积型铜矿的找矿前景。

4.3 Hs-30号异常

（1）地理位置及地质概况。异常位于阿克套铜矿区南部，异常地段出露地层包括古近系齐姆根组（E1-2q）棕红色粉砂质泥岩、黄绿色泥晶灰岩、中新统安居安组（N1a）长石石英砂岩、粉砂岩，中新统克孜洛依组（N1k）长石岩屑石英砂岩、钙质石英粉砂岩、钙质泥岩、暗红色厚层状泥岩夹少量灰绿色粉砂岩以及古近系喀什群（EK）。

（2）异常特征。该异常以Sr元素异常为主，伴生有Mo、Pb、As、Sb等元素特征，其中Sr元素异常规模较大，强度较高，具有三级浓度分带，3个明显的浓集中心，其峰值分别为7667×10-6、10495×10-6和11825×10-6，异常呈北西向带状展布，其展布方向与地层相一致；其余元素异常强度相对较弱，仅具有一级浓度分带，且分布较为零星，无明显的展布特征。

（3）异常推断与解释。该综合异常呈北西向展布，异常的浓集中心及异常高值点位于各地层的接触带附近，表明该异常的形成可能与地层沉积有直接联系，另外，通过与区内典型矿床进行对比，与托哥乔尔含铜砂岩1032、吐拉布拉克含铜砂岩矿点1033、卡巴加特含铜砂岩1034等沉积型（含铜砂岩）具有相近的地质特征，因此该异常具有寻找沉积型铜矿的找矿前景。

5 矿床地质特征

5.1 矿化体特征

在阿克套矿区共圈出2条含铜矿带，圈定4条铜矿体。矿体长约120-525米，厚0.79-3.14米，平均品位1.55%。具体情况如下：

（1）Ⅰ号含铜矿带。Ⅰ含铜矿带，长度约2.3千米，矿带主要赋存于中新统安居安组下段N1a1。目前已圈出2条铜矿体，编号Cu1、Cu2。具体矿体特征如下：

①Cu1铜矿体：矿体连续性一般，规模较小，近东西向展布，岩性为安居安组底部浅灰绿色中-厚层状岩屑砂岩，矿石矿物为主要为辉铜矿、孔雀石以及铜蓝。矿体产状与地层产状一致，顺层产出，矿化较均匀，向两侧延伸稳定。顶板岩性为灰色厚-巨厚层状细粒岩屑砂岩，底板岩性为灰红色薄层泥岩，矿体与底板呈整合接触。矿体出露长度约240m，产状210°～225°∠73°～85°，矿体单层真厚度0.79～1.00m，Cu平均品位1.32%。

②Cu2铜矿体：矿体连续性较好，规模一般，近东西向展布，岩性为安居安组底部浅灰绿色中-厚层状岩屑砂岩，矿石矿物为主要为孔雀石及辉铜矿。矿体产状与地层产状一致，顺层产出，矿化较均匀，向两侧延伸稳定。矿体出露长度约117m，产状220°～245°∠70°～85°，矿体平均厚度0.75m，Cu平均品位3.41%。

（2）Ⅱ号含铜矿带。Ⅱ含铜矿带，长度约2.7千米，矿带主要赋存于中新统安居安组下段N1a1。目前已圈出2条铜矿体，编号Cu3、Cu4。具体矿体特征如下：

①Cu3矿体：矿体连续性较好，规模一般，近东西向展布，岩性为安居安组底部浅灰绿色中-厚层状岩屑砂岩，矿石矿物为主要为孔雀石及辉铜矿。矿石呈浸染状发育于砂岩空隙之中，呈条带状、层状构造。矿体出露长度约525m，产状215°～230°∠76°～88°，矿体单层厚0.47～3.14m，平均厚度1.81m，Cu平均品位0.50%。

②Cu4矿体：矿体连续性较好，规模一般，近东西向展布，岩性为安居安组底部浅灰绿色中-厚层状岩屑砂岩，矿石矿物主要为孔雀石及辉铜矿,岩石层理面上可见孔雀石化薄膜，新鲜面多见孔雀石化及辉铜矿。矿石呈浸染状发育于砂岩空隙之中，呈条带状、层状构造。砂岩中见少量植物根茎化石，矿石矿物具有围绕植物化石富集的特征。矿化较均匀，矿体产状与地层产状一致，顺层产出，向两侧延伸稳定，矿体出露长度约208m，产状210°～225°∠75°～88°，矿体单层厚1.00～2.01m，平均厚度0.99m，Cu平均品位0.95%。

5.2 矿石特征

（1）矿石成份特征：

自然铜：显微～他形粒状，0.01～0.34㎜，集合体呈团块状、胶状分布，团块周围分布铁质。

赤铜矿：显微～他形粒状，0.01～0.16㎜，集合体呈团块状、胶状、条带状分布于碎屑间黝铜矿周围。

黝铜矿：显微～他形粒状，0.01～0.15㎜，集合体呈团块状、胶状分布。

孔雀石：显微～他形粒状，集合体直径0.01～0.22㎜，个别可达0.36mm，集合体呈团块状、条带状分布。具显著的双反射颜色，灰色带点红，内反射色为绿色，硬度低，作孔穴充填构造于砂岩之中。

（2）矿石结构：粒状结构、胶状结构。

粒状结构是矿石中最常见的结构，辉铜矿、孔雀石、蓝铜等呈它形粒状结构，粒径0.01～5.0毫米不等。

胶状结构在矿石中辉铜矿与钙质矿物一起构成砂岩中碎屑矿物的胶结物，矿物颗粒较为细小。

（3）矿石构造：浸染状构造、细脉状构造、柱状、鲕状构造。

浸染状构造：以辉铜矿、孔雀石为主，呈它形粒状或集合体分布于矿石中，有稠密浸染状和稀疏浸染状，含量不等。

细脉状构造：以辉铜矿为主，脉宽2～5厘米不等，在矿层中任意分布。一般靠近顶底板泥岩围岩附近有富集现象。含量较高，一般约为0.5～1×10-2左右﹙目估﹚。

柱状构造：工区内常见的构造，主要以辉铜矿及孔雀石为主，呈柱状集合体分布于矿石中，且长轴面平行于层理面，柱径在0.5～2cm不等。

鲕状构造：以辉铜矿、孔雀石为主，呈鲕状或豆状集合体分布于矿石中，集合体在0.5～1.5cm不等，含量约为0.3～1×10-2﹙目估﹚。

（4）矿石类型：矿石自然类型一般按其氧化铜和硫化铜的比例不同划分为三种类型：硫化矿石(含氧化铜在10%以下)、氧化矿石(含氧化铜在30%以上)、混合矿石(含氧化铜在10%～30%)。工区的矿化体处于海拔2400～2900m的高山上，暴露于地表经氧化作用形成氧化矿石，因此矿区地表氧化矿石所占比例很大。矿石的自然类型按组成矿石地表的主要成分以氧化矿石为主，硫化物矿石次之。

6 矿床成因探讨

6.1 矿床成因分析

含铜老风化壳不断接受表生作用，不停地受到侵蚀，物质在经历风蚀之后，就会不断向盆地内部转移，最终与碎屑物一同沉淀。此后铜元素在地下卤水中不停地流动，并被不停地迁移，在氧化还原界面富集成矿，形成含矿砂岩，最终铜硫化物沉淀之后经过长期的成矿期。阿克套铜矿属沉积成因的砂岩型层控矿床：

矿体分布在塔里木古陆块附近，为水体较浅并相对稳定的新生界盆地，接受长期的陆源物质沉积。含铜风化壳在表生环境下，铜以真溶液形式搬运向盆地运移，中新世在区内形成了包括克孜洛依组和安居安组在内的一寺辫状河-湖泊相沉积地层。中新世中晚期在成岩期由于卤水的改造作用，通过不断活化，萃取矿体中的铜质，渗透性较好的砂岩层在成矿的有利位置析出富集成矿，开成铜矿体，或在原来矿体上叠加成矿。早更新世未，盆地南北分别向西 昆仑和南开山同下部俯冲，在早更新未在盆地北缘形成了一系列北倾南推的逆冲推覆构造，控制了矿体的产出形态，使原体近水平的含矿层和矿体，发生塑性变形，并伴随有层间滑动变形，导致含矿层和矿体局部的加厚或减薄。早更新世未之后，山体快速隆升，局部剥蚀矿体裸露地表，含铜矿物主要为辉铜矿在近地表遇水、空气和CO2演变成赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿等不同铜矿物。

阿克套铜矿赋存于安居安组砂岩之中，并且受岩性控制。安居安组中矿体主要赋存于该组下段，含矿岩性主要浅灰绿色中-厚层状岩屑砂岩。矿体均分布在氧化还原过渡带，浅灰色、浅灰绿色砂岩、含砾砂岩为铜矿的成矿地球化学障，控制了砂岩型铜矿体的发育。

6.2 找矿标志

（1）地表出露的铜矿(化)及孔雀石化及古采硐是找矿的直接标志；

（2）地层找矿标志,如安居安组的灰色-浅灰绿色厚层-巨厚层岩屑长石砂岩为找矿的最有利层位。

（3）激电组合异常，高激化率、低电阻率是寻找铜矿的间接标志。

（4）区内灰蓝色泥质粉砂岩夹互粉砂岩条带连续性强，色彩鲜明，野外极易分辨，且全区出露，为区内重要的找矿标志。