伽師砂巖型銅礦床微量和稀土元素地球化學特征

摘 要：西南天山伽師銅礦是國內發現的一個重要的砂巖型銅礦床。伽師銅礦產于古近紀西南天山山前坳陷或斷陷盆地中，含礦層為古近系含巖屑鈣質細砂巖層。銅礦體呈與地層整合的板狀、層狀，銅的硫化物礦化表現為含銅成礦流體交代砂巖膠結物而沉淀的膠結結構，銅礦石中金屬硫化物主要為輝銅礦。國內學者對于伽師砂巖銅礦成因觀點不一。文章對古近系沉積巖進行微量元素及稀土元素進行分析，初步探討礦床成因。

關鍵詞：伽師；砂巖型銅礦；微量元素；稀土元素

引言

砂巖型銅礦泛指產于砂巖、粉砂巖、頁巖和礫巖為主的雜色碎屑沉積巖或其淺變質中的層狀銅礦床，僅次于斑巖型銅礦的第二大銅礦類型。在我國僅占探明儲量的7.63%[1]，雖然探明儲量不多，但銅品位較高，以富礦為主。新疆伽師銅礦是近年來發現的一個重要砂巖型銅礦，礦床位于塔里木盆地西北緣柯坪古生代前陸盆地西南。新疆伽師在古近系位于低緯度區[2]，氣候屬于干旱到半干旱地區，伽師銅礦產于含植物化石很少的紅色砂巖中，伽師銅礦具有形成超大型銅礦的先天條件，具有非常大的研究意義。

1 區域地質概況

伽師砂巖型銅礦區位于西南天山南坡、塔里木盆地西北緣，典型的砂巖型銅礦。礦區的區域構造位于以古生界為基底的中-新生界坳陷和斷陷盆地中。北部以哈拉峻-阿合奇斷裂為界，與南天山晚古生代陸緣盆地相鄰，南到巴楚附近與塔里木盆地相接[1]，是塔里木北緣的一個陸內海盆，屬于塔里木盆地中的柯坪成礦帶。

從震旦到第四紀，塔里木盆地經歷了從海相，海陸過渡相到陸相的完整海侵-海退沉積旋回。區域地層包括寒武系到新近系一些列不連續沉積地層，缺失三疊系和侏羅紀地層。區域逆掩斷層、推覆體廣泛發育，褶皺強烈，早石炭世-晚石炭世初，塔里木邊緣形成一系列北傾推覆體，中新生帶受地臺南緣構造影響，繼續形成褶皺和逆掩斷層[3]。古近系塔里木板塊下降沉積一些列蒸發潮坪相、瀉湖相沉積物。晚期受構造運動形成柯坪塔格背斜等一系列褶皺和斷裂，柯坪塔格背斜為一不對稱背斜，北傾南緩，東西向展布。礦區位于柯坪塔格背斜你南翼的古近系地層中。

區域內巖漿巖主要為輝綠巖和橄欖輝長巖，侵入形式以巖墻和巖床為主，其中巖床規模較大。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

礦層位于柯坪塔格背斜南翼古近系灰白色鈣質細砂巖中。含礦層走向NWW，傾向西南，傾角75°左右。與上下巖層產狀一致，整合產出。礦區分為三個礦段，其西部為大山口礦段，中部為拜什塔木礦段，東部為西克爾礦段。

2.2 含礦巖石

含礦巖石為灰綠色細粒含巖屑鈣質細砂巖，鏡下巖屑以石英為主（70%），次棱角-次磨圓，分選性一般。長石多為斜長石（10%），次要礦物有云母（3%），填隙物占17%，主要是鈣質膠結物、粘土礦物和少量鐵質化學膠結物。顆粒支撐，接觸膠結。

2.3 礦石

伽師銅礦石主要金屬礦物有輝銅礦，次為銅藍，少量黃鐵礦和磁鐵礦，氧化次生金屬礦物有：孔雀石、褐鐵礦。非金屬礦物主要為石英、長石、方解石、石膏、泥質及少量云母。

礦石中最常見的結構為粒狀結構，其次有自形結構、填隙結構和交代殘余結構。孔雀石、輝銅礦呈他行粒狀結構，粒徑0.01-1mm；輝銅礦的主要產出方式是充填在砂巖的膠結物中。在礦石中輝銅礦與粘土礦物、方解石等一起構成砂巖中的碎屑膠結物，可能由于輝銅礦后期取代方解石而沉淀；方解石交代石英顆粒邊部，銅藍及孔雀石沿邊緣交代輝銅礦呈殘留狀。

礦石中最常見的構造是稀疏浸染狀構造、致密塊狀構造、團塊狀構造、條帶狀和星散狀構造等，這與古近系砂巖孔隙度高有關系。

3 微量元素地球化學

3.1 微量元素特征

圍巖中含量大于10×10-6的微量元素有Ti、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba和Pb，大于1×10-6的微量元素有Hf、Th和U。樣品中各微量元素的變化基本一致，反應古近系沉積巖具有高度的同源性。

（1）Sr/Ba值變化范圍從0.33～1.51，且主要大于1，說明古近系沉積環境以海相為主[4]，與古近紀發生海侵相吻合。由于Sr比Ba遷移能力強，且Sr經常進入到富Ca的礦物中[5]，所以鈣質膠結的砂巖或粉砂巖中具有較高的Sr/Ba值。

（2）高場強元素Nb、Zr、Hf、Th、U和Pb富集程度比較低，Zr/Hf為43.64～57.42，平均48，高于上地殼相應值32.76[6]，因為Zr的活動性強，在鈣質交代的沉積巖中高于地殼值。

3.2 稀土元素特征

沉積巖樣品中ΣREE（77.02×10-6～151.06×10-6）變化范圍較大，LREE/HREE和（La/Yb）N分別為3.03～7.12和7.71～19.78；表明REE組成中輕稀土相對于重稀土更加富集。

銅礦物的δEu值是成巖成礦物質來源的重要標志之一，其數值大小不僅取決于巖漿的分異程度，而且與成巖成礦的氧化-還原條件，pH值有密切關系。伽師銅礦出現了弱負Eu異常，δEu為0.57-0.61，均值為0.58。其變化范圍較窄，與Sm、Gd的富集趨勢呈現相反的變化趨勢，表明弱Eu異常主要來源Eu2+，代表了成礦流體的還原環境特征，與Ce在還原環境下以Ce3+的形式存在流體中相吻合[7]。

古近系沉積巖樣品中Ce弱正異常，δCe為0.9～1.12，平均值1.07。表明伽師銅礦與賦礦圍巖的δCe的值具有很好的一致性。

4 結束語

通過微量元素和稀土元素分析可以分析銅礦沉積時環境，可以分析出銅的沉淀過程，通過數據可知：成礦環境為海相還原環境，通過銅礦石特征分析，其新疆伽師銅礦床應為古近系海相沉積層控礦床。

參考文獻

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