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0 引言
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库车盆地内新生代地层中分布着如滴水铜矿床等一系列砂岩型矿床和矿点(图1,刘德权等, 2005;方维萱等,2016;时文革,2017)。前人对库车盆地的构造演化(林畅松等,2002;阎福礼等,2003; 漆家福等,2009;能源等,2012)和区域成矿规律 (Zhong et al.,2004;王平户等,2009;曹养同,2010; 许桂红等,2014;祝新友和王京彬,2014;方维萱等, 2017;贾润幸等,2018;方维萱,2019;Jia,2000;蔡厚安等,2022;王玉杰等,2022)等方面开展了大量研究,取得了一系列重要认识。然而,砂岩型铜矿床与沉积盆地源-汇系统关系尚待深入研究。物源区是沉积盆地源-汇系统的重要组成部分,也是盆地内部沉积物特征变化的主要原因。邱芳强等 (2000)定量分析了砂岩的矿物成分,认为库车盆地白垩系—古近系沉积地层主要是南天山南缘的石炭纪地层及南天山内的志留纪—泥盆纪地层遭剥蚀后再沉积的结果,新近纪则来源于岛弧建造的大量剥蚀。李忠等(2004)对比分析了库车盆地碎屑组合与区域气候变动事件和天山地区构造隆升活动时间,认为中新统吉迪克组—康村组、特别是上新统库车组碎屑岩可能是天山构造隆升与气候频繁变化叠加的结果。李双建等(2006)系统分析了库车盆地砂岩中重矿物含量特征,认为古近纪以来南天山的大规模隆升和剥蚀掩盖了南天山北缘古生代增生杂岩体的物质痕迹。
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砂岩型铜矿早期被认为是同生沉积矿产(华仁民,1995;徐一仁和张素华,1996),随着后生流体改造成矿作用学说的引入(Hitzman et al.,2005;Sil⁃ litoe et al.,2010);成岩阶段含铜流体的介入改造逐渐被接受。近年来,越来越多的证据显示盆地卤水活动的参与是该类矿床形成的一个重要因素(韩润生等,2010;祝新友等,2011;刘玄等,2015)。库车盆地康村地区的砂岩型铜矿床的原始成矿物质来源于原有铜矿床,后期又经卤水改造成矿(蔡厚安等,2022)。因此,作为沉积盆地源-汇系统的重要组成部分,其原始成矿物质来源的研究就显得尤为重要。同时,越来越多的碎屑岩中锆石的同位素测年被应用于盆地物源和克拉通地质演化方面的研究(武富礼和姚志刚,2011;胡波等,2013;范世家等,2021)。因此,本文在野外调查的基础上,测试了中新统吉迪克组含铜砂砾岩中火山岩碎屑锆石,为砂岩型铜矿床与沉积盆地源-汇系统关系研究提供了年代学证据,为该区未来的勘探工作提供理论基础。同时,也为塔里木克拉通的地质演化提供证据。
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1 地质背景
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塔里木北缘分布着一条长 1000 km,宽 15~70 km 的铜矿带。带内为古近系、新近系河湖相沉积。含铜砂岩型铜产地集中在库车盆地和乌恰盆地古近系中(刘德权等,2005)。其中库车盆地经历了 3 期构造运动(刘志宏等,2000),新近纪—第四纪构造运动形成了天山山前大型逆冲褶皱系及一系列逆冲断层,构成了现今“四带三凹”的构造格局(张明利等,2004),呈现出“南北分带、东西分段、上下分层”的构造特征。铜成矿带主要位于库车盆地南缘的秋里塔格背斜构造带(图1)。盆地古近系—新近系吉迪克时期发育一套巨厚的蒸发岩沉积,盐、膏层,上覆地层为新近系康村组砂岩,库车组砾岩、含砾砂岩,在吉迪克组砂砾岩和康村组砂岩中发育滴水铜矿等矿床及一系列地表砂岩型铜矿化(图1)。研究区内出露地层为新近系和第四系,砂岩型铜矿在新近纪地层产出(图2)。其中,中新统吉迪克组(N1j)和康村组(N1k)为含矿层位,产出较稳定,上新统库车组仅在砂岩和泥岩界面处偶见铜矿化。研究区位于多个物源体系的交汇处,古近系—新近系沉积体系复杂多变。前人研究表明:南天山和温宿凸起是研究区新近系吉迪克期—康村期主要的物源供给区(贾承造,1995)。
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2 分析方法
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为研究吉迪克组含矿砂砾岩中物源区和物源形成时代,采集了2件含铜砂砾岩样品,编号分别为 YSG-1和YSG-2(图2)。样品经挑选碎屑锆石后制靶打磨抛光进行阴极发光照相,CL图像显示锆石外形呈次圆状和次棱角状,多数保持较自形的棱柱状 (图3a,图4a),多为具震荡环带的岩浆锆石(吴元保和郑永飞,2004)。采用Agilent 7500a激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)进行测试,分析点位以及测试结果如图3和图4所示。阴极发光照相和锆石 U-Pb同位素测试在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。使用 GLITTER 4. 0 软件处理U-Pb 同位素和元素含量。使用 Isoplot 3. 0 软件 (Ludwig,2003)计算锆石的U-Pb年龄。
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图1 库车盆地构造分区(据曹养同,2010修改)
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图2 康村地区地质图(据蔡厚安等,2022修改)
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3 锆石U-Pb测年结果
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两个样品各采集了25个测试点,各测试点数据如表1和表2所示。样品YSG-1测得多组谐和年龄 (图3b),其中(427.4±6.6)Ma 和(387.3±3.3)Ma 谐和度较好(图3c、3d),样品 YSG-2 也测得多组谐和年龄(图4b),除 YSG-02-1 号点年龄为 2429.4 Ma 外,(424.6±2.3)Ma 和(279.9±6.8)Ma 两组年龄谐和度较好(图4c、4d)。本次碎屑锆石测年统计出现 427 Ma和425 Ma早古生代的分布高峰;387 Ma对应着地质年龄处于中泥盆世岩浆活动形成的锆石;其次出现280 Ma分布高峰,对应着地质年龄处于晚古生代的早二叠世时段岩浆活动形成的锆石。
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4 讨论
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前人研究显示,西南天山哈尔克山侵入岩带以志留纪侵入岩为主,其次为石炭纪侵入岩,岩性以闪长岩为主。志留纪侵入岩角闪石的坪年龄为 (420.2±5.9)Ma和(430.3±5.2)Ma(刘本培,1996),时限为中志留世,与本次年龄结果较为吻合。哈尔克山地层小区出露下泥盆统阿尔腾柯斯组玄武岩类火山岩,可能是早泥盆世岩浆锆石的来源。二叠纪西南天山仅见有小提坎力克组火山岩出露,其岩性为英安质火山角砾岩、集块岩、英安岩;此外,独库公路956 km附近中酸性火山岩40Ar/39Ar法测得同位素年龄样为(282. 0±2. 0)Ma(刘本培,1996),与此次样品 YSG-2 锆石谐和年龄(279.9±6.8)Ma 较为一致。总而言之,本次测试数据和区域上不同时期的岩浆岩的测年结果基本吻合(刘本培,1996;范世家等,2021)。
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图3 样品YSG-1碎屑锆石测年结果
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a—样品YSG-1火山碎屑锆石阴极发光照片和测年点位;b—年龄分布直方图;c、d—测年结果谐和年龄图
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图4 样品YSG-2碎屑锆石测年结果
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a—样品YSG-2火山碎屑锆石阴极发光照片和测年点位;b—年龄分布直方图;c、d—测年结果谐和年龄图
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区域上,萨热克—乌鲁克恰提—乌拉根—西克尔一带是大—中型砂砾岩型铜铅锌矿床集中区,以萨热克铜矿床、花园铜矿床和伽师铜矿床为代表,萨热克铜矿床赋矿层位为侏罗系、白垩系的连续沉积地层(祝新友等,2011),萨热克铜矿含矿建造为上侏罗统库攻贡苏组(J3k)砾岩和下白垩统克孜勒苏群(K1kz)紫色砂砾岩;温宿县铁克里克铜矿床,矿体主要赋存于中泥盆统克孜勒陶组(D2kz)石英砂岩中(张辰光等,2016)。塔木—卡兰古铅锌矿带位于西昆仑山山前地带,矿床/矿点赋存于上泥盆统—下石炭统台地碳酸盐岩含矿建造中(祝新友等, 1998)。这些矿床在时空上与研究区的矿化可能有着一定的潜在联系。
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注:YSG-01-3、YSG-01-12和YSG-01-19为无效数据。
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研究区内中—新生代陆源碎屑岩沉积发育,层序较完整,具有明显的前陆盆地的沉积特征。三叠纪前陆盆地经历了中生代盆地伸展以及晚白垩世挤压隆升和剥蚀,经过古新世海侵,在新生代复活 (贾承造,1995);此时,天山造山带因隆升而被剥蚀下来的碎屑物被搬运到库车盆地,沉积了一套陆相碎屑沉积物(杨庚和钱祥麟,1995)。中新世时,前陆盆地北缘的天山造山带迅速隆升,山前带为冲积扇-辫状河流沉积(时文革,2017),在吉迪克组沉积时,山前由冲积扇逐渐往南过渡为河流冲积平原 (田作基和宋建国,1999)。研究区含矿岩系位于吉迪克组和康村组一段,是一套稳定分布的红褐色、黄褐色、暗灰色等杂色的碎屑沉积,厚度变化小,沉积构造较发育,具有扇三角洲前缘和平原相特征,其物源应来自远端的山前冲积扇。
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在库车盆地康村地区中新统吉迪克组(N1j)中,含铜砂砾岩中火山碎屑锆石测年数据表明,其物源主要来源于库车盆地北西南天山造山带内晚志留世—早二叠世的地层、岩浆岩产物。中新世时,西南天山造山带和库车盆地的盆山耦合关系已趋于稳定,伴随着造山带内对已有铜矿床(点)的剥蚀,造山带物源区碎屑物质携带着铜成矿元素被搬运到盆地内沉积进而成岩,积累了原始成矿物质,后经卤水改造富集成矿(蔡厚安等,2022)。
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注:YSG-02-2、YSG-02-5、YSG-02-6和YSG-02-24为无效数据。
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5 结论
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(1)库车盆地康村地区的 2 件含铜砂砾岩样品的 LA-ICP-MS U-Pb 同位素年龄分别为(427.4± 6.6) Ma、(387.3±3.3) Ma 和 (424.6±2.3) Ma、 (279.9±6.8)Ma。
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(2)碎屑锆石测年数据表明库车盆地康村地区中新统吉迪克组(N1j)中的含铜砂砾岩的物源主要来自于库车盆地北西南天山造山带古生代泥盆纪 —早二叠世的地层和岩浆岩产物。中新世时,造山带物源区碎屑物质带入盆地沉积进而成岩,伴随着造山带内对已有铜矿床(点)的剥蚀,铜成矿元素进入到库车盆地内,为砂岩型铜矿床提供成矿物质来源。
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摘要
新疆库车盆地的新生代地层中分布着众多砂岩型铜矿床和矿点,其与源-汇系统关系不清,而物源区是沉积盆地源-汇系统的重要组成部分。本文在野外调查的基础上开展康村地区碎屑岩中碎屑锆石的年代学研究,初步探讨库车盆地源-汇系统中成矿物质来源。结果表明:2 件样品 LA-ICP-MS 测年数据分别为 (427. 4±6. 6)Ma、(387. 3±3. 3)Ma和(424. 6±2. 3)Ma、(279. 9±6. 8)Ma,表明康村地区中新统吉迪克组(N1j) 含铜砂砾岩的物源主要来自于库车盆地北西南天山造山带古生代晚志留世至早二叠世地质演化所形成的地层和岩浆岩产物。
Abstract
A series of sandstone-type copper deposits and occurrence distribute in the Kuqa Basin, Xinjiang. On the basis of field investigation, this paper carries out the geochronological study of detrital zircon in clastic rocks in Kangcun area, and preliminarily discusses the source of ore-forming materials in the source sink system of Kuqa basin. Detrital zircon dating results of two samples are (427. 4±6. 6)Ma,(387. 3±3. 3)Ma and (424. 6±2. 3) Ma,(279. 9±6. 8)Ma respectively. It indicates that the source of the copper-bearing sandy conglomerate in the Miocene Jidike Formation (N1j) is mainly from the stratum and magmatic rock products formed by the geological evolution during the Late Silurian to Early Permian.
Keywords
Xinjiang ; Kuqa Basin ; sandstone-type copper deposit ; LA-ICP-MS