0 引言

砂岩型铜矿是世界铜矿床的重要类型之一，该类型矿床的形成多具有沉积（成岩）+后期改造特征 （徐一仁，1990；Chen et al.，2000；郭健等，2010；韩润生等，2010；刘伯崇，2011；赵英富，2011；张可和刘绍友，2013；周永恒等，2013；罗卫等，2015）。新疆萨热克杂砾岩型铜矿是塔里木盆地西缘萨热克巴依盆地中赋存的一种较为特殊的砂岩型铜矿，其含矿岩石类型主要为上侏罗统杂砾岩，矿体下部可见下侏罗统煤系地层，具有铜矿床与煤矿床“同盆共存”现象，萨热克巴依盆地受后期构造影响发生明显变形并伴有岩浆侵入作用。本文对以往的研究成果（贾润幸等，2016，2017a，2017b，2018a，2021；贾润幸和方维萱，2021a，2021b）进行了较为系统的归纳总结，在研究其成矿机理和成矿过程的基础上建立该类型矿床的成矿模型，并通过以往不同物化探勘查方法的有效性分析，建立该类型矿床的找矿模型，旨在为在该地区开展同类型矿产勘查提供理论依据。

1 区域地质概况

研究区大地构造位置位于塔里木盆地西缘塔拉斯—费尔干纳断裂带西侧（Burtman et al.，1996； 李向东和王可卓，2000；罗金海等，2004）。该区出露的地层主要有中元古界长城系阿克苏群、泥盆系、石炭系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系（图1）。中元古界长城系阿克苏群主要为石英片岩、黑云片岩、绢云片岩夹大理岩等；侏罗系与下伏地层（石炭系或泥盆系）呈角度不整合接触，可分为下侏罗统莎里塔什组（J₁s）和康苏组（J₁k）、中侏罗统杨叶组（J₂y）和塔尔尕组（J₂t）及上侏罗统库孜贡苏组（J₃k）共 5 个组。莎里塔什组（J₁s）为一套快速堆积的冲积扇相的砾岩夹砂岩透镜体；康苏组（J₁k）为一套湖泊-沼泽相的煤系地层。杨叶组（J₂y）为一套灰绿色滨浅湖相砂岩和泥岩类，在河湖相石英砂岩中含有两层煤。康苏组和杨叶组煤层均具有工业开采价值，以乌恰煤矿和疏勒煤矿为主（图1）。塔尔尕组（J₂t）为一套浅—半深湖相杂色泥岩、石英砂岩夹泥灰岩。上侏罗统库孜贡苏组可划分为 2 个段，下段（J₃k¹）为冲积扇-河流相砾岩、砂岩、粉砂岩互层，上段（J₃k²）为一套快速堆积的冲积扇相砾岩夹砂岩透镜体；白垩系分为下白垩统克孜勒苏群 （K₁kz）和上白垩统库克拜组（K₂k）、乌依塔格组 （K₂w）、依格孜牙组（K₂y）和吐依洛克组（K₂t）。下白垩统克孜勒苏群（K₁kz）是本区主要的铅锌赋矿层位。上白垩统库克拜组（K₂k）为暗褐色泥岩、膏质泥岩夹石膏，钙质泥岩夹介壳灰岩等。上白垩统乌依塔格组（K₂w）为灰绿色含钙质泥岩夹介壳第带及泥灰岩条带，局部夹石膏，产双壳类和介形类化石。上白垩统依格孜牙组（K₂y）为生物屑泥晶灰岩、白云质灰岩夹砂质泥岩、岩屑长石砂岩；上白垩统吐依洛克组（K₂t）为粗粉砂岩、泥岩和石膏岩。古近系分为古新统阿尔塔什组（E₁a）、古新统—始新统齐姆根组（E_1-2q）、始新统卡拉塔尔组（E₂k）、始新统乌拉根组（E₂w），始新统—渐新统巴什布拉克组（E_2-3b）和渐新统—中新统克孜洛依组（（E₃-N₁）k），为一套碎屑岩夹碳酸盐岩和膏岩建造，局部含有丰富的牡蛎化石。新近系分为渐新统—中新统克孜洛依组（（E₃-N₁）k）、中新统安居安组（N₁a）和帕卡布拉克组 （N₁p）、上更新统阿图什组（N₂a），为一套碎屑岩建造。该区构造主要为北东向断裂，北西向断裂次之，在本区萨热克南矿带下白垩统克孜勒苏群地层中可见多条辉绿岩脉。区域内矿产主要有铜、铅锌、煤、铁、金等，其中最具代表性的矿床花园铜矿产于新近系安居安组（N₁a）砂砾岩中；乌拉根铅锌矿产于下白垩统克孜勒苏群（K₁kz）砂砾岩中；萨热克铜矿产于上侏罗统库孜贡苏组杂砾岩中，疏勒等煤矿产于下侏罗统康苏组（J₁k）炭质泥岩中；红山铁矿等产于上石炭统康克林组碳酸盐岩中（贾润幸等， 2019），萨瓦亚尔顿金矿产于晚志留统塔尔特库里组和早泥盆统萨瓦亚尔顿组浅变质碎屑岩中（杨富全等，2005）。

2 矿区地质特征

矿区出露地层主要有第四系、白垩系、侏罗系、志留系和中元古界长城系阿克苏群（图2）。其中长城系阿克苏岩群（Pt₂ak）分布于萨热克巴依盆地的南北两侧，与上覆地层断层接触，可划分出绢云片岩、云母石英片岩夹大理岩段（Pt₂ak ⁴）、云母石英片岩段（Pt₂ak ⁵）、钙质片岩、云母石英片岩夹大理岩段 （Pt₂ak ⁶）；中志留统合同沙拉群（S₂h）为绢云母千枚岩、硅质板岩、大理岩化灰岩等。侏罗系分为下侏罗统莎里塔什组（J₁s）和康苏组（J₁k）、中侏罗统杨叶组（J₂y）和塔尔尕组（J₂t）及上侏罗统库孜贡苏组 （J₃k）共5个组。莎里塔什组（J₁s）为一套快速堆积的冲积扇相的砾岩夹砂岩透镜体；康苏组（J₁k）为一套湖泊—沼泽相的煤系地层。杨叶组（J₂y）为一套灰绿色滨浅湖相砂岩和泥岩类，在河湖相石英砂岩中含有两层煤。康苏组和杨叶组煤层均具有工业开采价值，以乌恰煤矿和疏勒煤矿为主。塔尔尕组 （J₂t）为一套浅—半深湖相杂色泥岩、石英砂岩夹泥灰岩。上侏罗统库孜贡苏组可划分为 2 个段，下段 （J₃k¹）为冲积扇—河流相砾岩、砂岩、粉砂岩互层，上段（J₃k²）为一套快速堆积的冲积扇相砾岩夹砂岩透镜体。下白垩统克孜勒苏群（K₁kz）可划分出 3个岩性段，第一岩性段（K₁kz¹）为一套辫状河相褐红色泥岩夹砂岩；第二岩性段（K₁kz²）为一套辫状河相紫灰色、暗褐红色砂岩与泥岩互层，局部夹有含砾砂岩； 第三岩性段（K₁kz³）为一套辫状河相灰白色厚层状含砾砂岩、岩屑砂岩夹少量褐红色粉砂质泥岩，局部为砾岩。

萨热克巴依盆地总体为北东向的宽缓复式向斜，矿区断裂总体为北东向深大断裂（F1和F2）及其次级断裂（F8～F25），次级断裂多为北西向或近东西向；矿区内岩浆岩仅有辉绿辉长岩发育，多呈岩脉的形式出露于盆地南部白垩系中，顺层和切层均有产出，辉绿辉长岩脉及上下盘砂岩发育退色蚀变并常伴有铜矿化现象。萨热克铜矿北矿段的铜矿体主要分布在 11线和 20线之间，矿体连续性不好，呈断续多层分布，铜矿体厚度2.73～11.61 m，Cu 品位 0.51%～3.67%，北矿段矿体倾向南，在北侧浅部较陡，向南到深部逐渐变缓，产状为 146°～182°∠1°～56°（图3）。

1—第四系；2—新近系；3—渐新统—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—中元古界长城系阿克苏群；13—晚志留世—早泥盆世超美铁质岩石；14—辉绿岩脉；15—地质界线；16—角度不整合界线； 17—断层；18—铜矿床/点；19—铅锌矿床/点；20—金矿床/点；21—锶矿床/点；22—铁矿床/点；23—铝土矿床/点；24—铅锌铜矿床/点；25—地名； 26—构造缝合带；27—逆冲推覆构造带；28—研究区

2.1 成矿地质体、成矿构造与成矿结构面

（1）成矿地质体

萨热克铜矿主要赋存在上侏罗统库孜贡苏组上段（J₃k²）地层中，该层可进一步划分为 5 个岩性段：（1）J₃k^2-5 沥青化褪色化中砾岩，金属矿物以辉铜矿+斑铜矿（黄铜矿）为主，均匀分布于方解石，可见红色铁质胶结物；（2）J₃k^2-4 碎裂化、沥青化紫红色长石岩屑砂岩夹泥质粉砂岩；（3）J₃k^2-3 灰绿色褪色化中—细杂砾岩，金属矿物以辉铜矿（斑铜矿）为主； （4）J₃k^2-2 灰绿色（褪色化）含铜中杂砾岩，金属矿物组合为辉铜矿+斑铜矿+黄铜矿，以浸染状辉铜矿为主；（5）J₃k^2-1 紫红色褪色化粗中杂砾岩与灰绿色褪色化粗中杂砾岩，金属矿物组合为辉铜矿+黄铁矿。上侏罗统库孜贡苏组上段（J₃k²）地层中的砾石成分复杂，主要有硅质岩、石英岩、碳酸盐岩、泥岩、砂岩等，显示出来源多样，磨圆度差，搬运不远的特点。

（2）成矿构造

萨热克巴依盆地的成矿构造主要包括北东向的复式向斜和北东向的切层断裂及岩浆侵入构造 （图4）。萨热克北东向复式向斜盆地基本控制了萨热克杂砾岩型铜矿的空间展布，在该沉积盆地的基地可见隐伏基底隆起带、披覆褶皱等，在萨热克盆地南侧地表可见碱性辉绿岩脉群形成的岩浆侵入构造，同时在萨热克铜矿的北矿带深部推测可能存在隐伏岩体。北东向的切层断裂如在萨热克铜矿中的 F13断层（高角度的切层断裂），在地表（图4c） 和坑道内（图6b）均可见到，该条断层及其次级断裂与成矿关系密切，也是成矿流体主要的运移通道。通过萨热克典型剖面音频大地电磁测深（AMT）和可控源音频大地电磁法（CSAMT）对萨热克盆地进行物探测深方法试验，对原始数据经过圆滑、校正等预处理后进行反演计算。通过电阻率值的比对研究，结合频域电阻率及相位断面图的定性分析以及地质、物探资料的综合认识，来进行推断分析，以确定地质层位、岩性特征等地质参数，给出物探推断解释成果。通过本区沉积盆地各剖面中基底的埋藏深度模拟出萨热克盆地的基本形态（图5），对于研究沉积盆地的构造演化提供了有力的帮助。

1—第四系；2—下白垩统克孜勒苏群第三段；3—下白垩统克孜勒苏群第二段上部；4—下白垩统克孜勒苏群第二段下部；5—下白垩统克孜勒苏群第一段；6—上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段；7—上侏罗统库孜贡苏组第一岩性段；8—中侏罗统塔尔尕组；9—中侏罗统杨叶组；10—下侏罗统康苏组；11—下侏罗统莎里塔什组；12—中志留统合同沙拉群；13—长城系阿克苏岩群第六岩性段；14—长城系阿克苏岩群第五岩性段；15—长城系阿克苏岩群第四岩性段；16—辉绿岩脉；17—破碎带；18—铜矿体；19—断层及编号；20—推测断层；21—煤矿；22—勘探线及编号；23—矿带

1—第四系；2—下白垩统克孜勒苏群第一段；3—上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段；4—上侏罗统库孜贡苏组第一岩性段；5—地质界线；6—推测地质界线；7—断层；8—矿体及编号；9—矿化体；10—钻孔位置及编号

a—萨热克盆地北侧杨叶组（K₂y）地层宽缓复式向斜；b—萨热克盆地南侧克孜勒苏群（K₁kz）地层宽缓复式向斜；c—盆地中部出现的切层断裂带（F13）；d—萨热克盆地南侧推覆构造形成的褶曲变形

（3）成矿结构面特征

萨热克铜矿主要产于上侏罗统库孜贡苏组杂砾岩中，该矿床初始成矿结构面为上侏罗统库孜贡苏组上段（J₃k²）与下白垩统克孜勒苏群第一岩性段（K₁kz¹）底部褐红色粉砂质泥岩，矿体上盘褐红色粉砂质泥岩为盆地成矿流体的封闭岩相层（图6a）。上侏罗统库孜贡苏组上段（J₃k²）扇中亚相铁质杂砾岩为高渗透率岩性层，该层中的砾石大小不一，呈斑杂状。萨热克巴依盆地受南北向推覆构造影响发育切层断裂和层间走滑断裂（图6b，c），可见到砾石发生过明显的碎裂岩化相（图6d，e）。碎裂岩化相中多组裂隙和节理组成了小型储矿构造，发育辉铜矿-方解石拉伸线理（图6f），可见沥青化和粉末状辉铜矿和黄铜矿等金属镜面，细脉带-细脉型辉铜矿或石英-方解石-白云石细脉沿构造裂隙呈网脉状充填。受成矿流体热液蚀变后，在地表靠近矿体的围岩中可见绿泥石-热液碳酸盐化蚀变及褪色化。在萨热克铜矿北矿带井巷工程中，矿石与围岩的接触带靠近岩屑石英砂岩中通常可见到雁列式排列的张性裂隙（图6f）。

a—灰绿色杂砾岩铜矿与紫红色泥质粉砂岩接触带；b—坑道中切层断裂可见沥青；c—坑道中可见层间滑动断层；d—砾石碎裂化；e—杂砾岩中的碎裂岩化相；f—辉铜矿石中的拉伸线理

2.2 矿石组构特征

萨热克铜矿石可分为 3 种类型：①切层断裂或顺层断裂中含沥青辉铜矿石，该处为北西向压扭性逆断层，断层宽约 0.3 m，产状为 304°∠76°，附近次级滑动面上可见辉铜矿-方解石拉伸线理，局部可见沥青化和粉末状辉铜矿及黄铜矿等金属镜面，断层中可见黑色黏稠状沥青物质；②碎裂岩化杂砾岩辉铜矿矿石呈网脉状构造，砂砾状结构，主要由砾石（85%～90%）、少量砂屑（含量<5%）和填隙胶结物组成（5%～10%）。砾石成分主要为泥岩、铁质碳酸盐岩、石英细砂岩、泥质细砂岩、基性火山岩、千枚状泥质板岩、石英砂岩、石英岩、硅质板岩等，分选性较差，粒径一般为 0.3～5. 0 cm，个别达到 7 cm 以上，磨圆中等，多呈次圆状，后期受构造作用发生碎裂化呈可拼接状砾石。填隙胶结物为方解石（1%～5%）、辉铜矿（0.5%～5%）和少量次生石英（0.5%～1%）；③细脉状白云石辉铜矿石呈细脉状构造，砂砾状结构，主要由白云石（75%～80%）、少量砂砾岩 （20%～25%）和辉铜矿（1%～5%）组成。白云石呈全自形粒状结构，粒径为0.1～1. 0 mm；砂砾岩呈次棱角—次圆状，包括石英岩、变质石英细砂岩、绢云母泥质板岩、千枚岩、长石石英细砂岩、石英粉砂岩、基性火山岩等；辉铜矿粒径为 0. 02～1.20 mm，呈稀疏浸染状分布于白云石之间的孔隙中。

2.3 矿石地球化学特征

（1）铜矿石垂直方向变化

为了研究萨热克铜矿石元素含量在垂向上的变化，对萨热克铜矿北矿带中 2 号与 4 号勘探线之间 2790 中段 006 穿脉，2760 中段 005 穿脉，2730 中段 007 穿脉和 2685 中段 044 穿脉进行样品采集，各样品采样间距 40～50 m，共采集 40 件样品，其中各类铜矿石样品 35 件，岩屑石英砂岩 5 件，不同岩矿石组构特征见图7。从萨热克铜矿岩（矿）石分析结果（表1）来看，5 件岩屑石英砂岩中 SiO₂ 含量5 8.22%～66.66%，平均为 62.28%；CaO 含量为 5. 09%～10.11%，平均为6.89%；TFe含量为2.87%～5.28%，平均为 4.12%；MgO 含量为 1.69%～2.41%，平均为 1.98%；MnO 含量为 0. 05%～0.10%，平均为 0. 08%；烧失量含量为 6. 08%～10.10%，平均为8.20%；Cu含量为0. 01%～0. 03%，平均为 0. 02%；S 含量为 0. 03%～0.16%，平均为 0. 06%；有机碳含量为 0.11%～0.25%，平均为 0.15%。35 件杂砾岩铜矿石中 SiO₂含量 39.96%～77.15%，平均为 62. 01%；CaO 含量为 1.96%～22.89%，平均为 10.60%；TFe 含量为 1.26%～14.38%，平均为 4.22%；MgO 含量为 0.67%～5.63%，平均为1.73%；MnO含量为0. 03%～1.42%，平均为 0.24%；烧失量含量为 2.80%～18. 03%，平均为 9.73%；Cu 含量为 0. 02%～6.66%，平均为 1.30%；S含量为 0. 04%～1.85%，平均为 0.46%；有机碳含量为0.11%～2.55%，平均为0.26%。

a—杂砾岩中的白色胶结物（2790-5样品）；b—碎裂化杂砾岩（2760-6样品）；c—断层中的沥青（2730-7样品）；d—杂砾岩中的拉伸线理（2730-2样品）；e—辉铜矿杂砾岩（2685-3样品）；f—细脉状杂砾岩（2685-5样品）；g—2760-4样品中辉铜矿-石英-方解石胶结物（正交光）；h—2760-4样品中辉铜矿-石英-方解石胶结物（反射光）；i—2685-5样品中的白云石等胶结物（正交光）；j—2685-5样品中的白云石和辉铜矿；k—碎裂岩化杂砾岩（2685-3样品，反射光）；l—碎裂岩化杂砾岩（2685-3样品，正交光）；m—杂砾岩中的辉铜矿-石英-方解石胶结物（正交光）；n—杂砾岩中的辉铜矿-石英-方解石胶结物（反射光）；o—杂砾岩中的辉铜矿-石英-方解石胶结物（单偏光）

上述分析结果表明杂砾岩（铜矿石）中的 CaO、 TFe、烧失量、有机碳等含量变化范围相对较大，从岩屑石英砂岩（围岩）与杂砾岩铜矿石中主量元素平均含量对比曲线图（图8）来看，杂砾岩铜矿石中的CaO、MnO、Cu、S、有机碳含量明显大于前者；这主要与杂砾岩铜矿石中含有大量的铁锰质碳酸盐岩砾石、铁锰质碳酸盐胶结物、辉铜矿和沥青等有机质有关，矿石中的有机质沥青在断层中含量最高，可达 2.55%。从矿石中铜含量与 TFe 的关系图（图9）来看，两者呈明显的正相关性。

从萨热克铜矿不同高程杂砾岩矿石中主量元素含量变化来看（图10a），Al₂O₃和 K₂O 含量具有相似的变化特征，两者在顶部和底部含量较低，在中部相对较大，这主要与黏土矿物在上下部含量增加有关；TFe、MnO 和有机质在 2730 中段的含量最大； CaO和MgO含量在2685中段含量最大，这主要与该中段中白云石等碳酸盐矿物的含量增大有关。从萨热克铜矿不同高程杂砾岩矿石中金属元素含量变化来看（表2，图10b），Cu 和 Mo 含量具有相似的变化趋势，两者从下部到上部都具有逐步变小的趋势。值得一提的是在2685中段的局部地段Mo含量具有明显的富集作用，最高达 5216×10^-6，同时在 2730中段中含有沥青的断层带中 Mo含量也明显增高。通常情况下，Mo 元素多与岩浆热液有关，暗示萨热克铜矿的北矿带深部可能存在隐伏岩体，Mo元素的局部富集也可能表明该处为成矿流体的运移通道。

（2）铜矿石水平方向变化

为了研究岩矿石中元素在水平方向上的变化，重点对萨热克铜矿北矿段 2700 中段 4026#、4030#、 4034#和 4037#穿脉进行样品采集，共采集样品 49 件，其中铜矿石样品 45件，岩屑石英砂岩样品 4件，采样位置见图11，代表性样品的岩石组构特征见图12。

从2700中段岩（矿）石中主量元素的含量（表3） 来看，4 件岩屑石英砂岩中 SiO₂ 含量为 59.74%～71.30%，平均为 64.26%；烧失量含量为 3.64%～8.43%，平均为 6. 04%；Cu 含量为 0. 02%～2.85%，平均为 0.75%；S 含量为 0. 01%～0.76%，平均为 0.20%；有机碳含量为 0.19%～0.33%，平均为 0.23%；CO₂含量为 1.21%～5.98%，平均为 3.41%； 值得一提的是含脉岩屑石英砂岩（4037-13样品）因为靠近杂砾岩矿石，在其中发育的张性裂隙脉中伴有明显的黄铜矿化，因而样品中的Cu和S含量明显较高。45 件杂砾岩铜矿石中 SiO₂含量为 46.61%～72.53%，平均为 61.22%；烧失量含量为 4.85%～17.70%，平均为8.73%；Cu含量为0. 02%～7.12%，平均为 1.88%；S 含量为 0. 01%～1.73%，平均为 0.52%；有机碳含量为 0.16%～0.30%，平均为 0.18%；CO₂ 含量为 3.60%～16.78%，平均为 7.67%。上述结果表明，杂砾岩中的Cu含量变化较大，存在非常大的不均一性，最小值为 0. 02%，最大值为7.12%，两者相差几百倍。

从 2700 中段岩（矿）石中主要金属元素的含量 （表4）来看，除 Cu 外，Pb、Zn、Ag 等共伴生组分的含量均较低，部分样品中的Mo含量高达3360×10^-6，这与前面 2685 中段和 2730 中段局部富集 Mo 较为相似。从 2685中段、2700中段和 2730中段中局部 Mo 元素的最高含量来看，2685 中段 2685-4 样品中 Mo 含量最高为 5236×10^-6，2700 中段 Mo 含量最高为 3360×10^-6，2730中段Mo含量最高为532×10^-6，Mo含量具有从下到上明显的递减趋势，暗示成矿流体在垂向上是沿断层从下向上运移的。从Ag与Cu元素的水平分布图（图13a）来看，Ag与Cu元素在矿体中总体呈不均匀分布，从 Ag-Cu 元素含量的散点图 （图13b）来看，Ag 与 Cu 元素具有明显的相关性，Ag 元素随着Cu元素含量的增大而增大。

1 —下白垩统克孜勒苏群第一段；2—上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段；3—铜矿体；4—铜矿化体；5—地质界线；6—样品编号及位置

a—杂砾岩（4026-6样品）；b—杂砾岩中的白色胶结物（4030-4样品）；c—杂砾岩中的辉铜矿和白色胶结物（4034-5样品）；d—杂砾岩中的辉铜矿和白色胶结物（4037-3样品）；e—杂砾岩中辉铜矿胶结物（4037-8样品）；f—杂砾岩（矿石）与岩屑石英砂岩（围岩）接触带，岩屑石英砂岩中可见张性裂隙脉（4037-13样品）；g—杂砾岩中的钠长石化基性火山岩砾石（4026-11，单偏光）；h—基性火山岩砾石中的辉铜矿（4026-11，反偏光）；i—砾石中的铜矿物（4034-4，反偏光）；j—杂砾岩中的砾石（4034-6，单偏光）；k—杂砾岩中的基性火山岩砾石和辉铜矿（4037-10样品，单偏光）；l—辉铜矿沿砾石间隙分布（4037-10样品，反射光）

2.4 流体包裹体特征

成矿流体的来源对判断矿床的成因具有重要的指示意义（肖荣阁等，2001；卢焕章等，2018），流体包裹体和稳定同位素方法已成为研究成矿流体的重要手段（郑永飞，2001），新疆萨热克杂砾岩型铜矿床是萨热克巴依盆地较为有代表性的大型铜矿床，为了研究萨热克铜床成矿流体特征，分别在垂向上选择不同中段进行了样品采集，同时在水平方向选择2700中段不同穿脉进行了样品采集。

（1）垂向变化

杂砾岩铜矿石样品中大部分粒间孔隙为方解石、白云石或石英所胶结，部分砂砾岩粒间孔隙中含油，具浅蓝色荧光显示（图14）。从萨热克北段2790 中段 006 穿脉、2760 中段 005 穿脉、2730 中段 007穿脉和2685中段044穿脉中采集的网脉状石英和方解石包裹体的特征来看（贾润幸等，2017a），胶结物中发育二期次的油气包裹体。第一期（主成岩期）以方解石、白云石和石英形成的胶结成岩期为主；第二期（盆地流体改造富集成矿期）矿物包裹体除含烃盐水包裹体外，还有轻质油包裹体，沿方解石胶结物内的微裂隙或沿石英等砾石碎裂微裂隙呈带状或线状分布。第一期方解石中含烃盐水包裹体均一温度 81～181℃，平均温度为 128. 03℃； 盐度（wt%NaCl）2. 07～23.18，平均为19.29；石英中含烃盐水包裹体均一温度 99～207℃，平均温度为 141℃；盐度（wt%NaCl）3. 06～16.71，平均为 7.61。第二期方解石中均一温度142～145℃，平均温度为 143.5℃；盐度（wt%NaCl）22.38；石英均一温度 129～154℃，平均温度为 141.5℃；盐度（wt% NaCl） 1.57～4. 03，平均为 2.8。从石英和方解石不同中段含烃盐水包裹体的均一温度和盐度变化曲线图来看（图15），方解石包裹体中的均一温度总体上从 2685 中段到 2790 中段平缓上升，在 2760 中段略有降低；其盐度则呈波状变化，从 2685中段到 2730中段平缓上升，然后从 2730 中段到 2790 中段逐渐变小；石英中的均一温度从 2685 中段到 2760 中段逐步升高，在 2790中段略有降低，其盐度在 2730中段最大，在2790中段变为最小。石英和方解石中包裹体均一温度和盐度变化不具有同步性，石英中包裹体的均一温度在 2760 中段变为最大，盐度在 2790 中段变为最小，方解石包裹体中的均一温度在2790 中段变为最大，盐度在2760中段变为最小。含轻质油包裹体主要产于第二期包裹体中，方解石中轻质油包裹体均一温度 102～111℃，平均温度为 105.7℃。石英中含轻质油包裹体均一温度 97～148℃，平均温度为127.8℃。从矿石石英中成群分布、形成于第一期次的气液包裹体的气相成分来看，包裹体中气相组合可划分为 6 种类型，分别为 ①N₂+CH₄；②CO₂+N₂+CH₄；③CO₂+N₂；④CO₂；⑤N₂； ⑥N₂+CH₄+H₂O。从气相成分组合特征来看，从2685 中段到2790中段，复合气相成分具有从CO₂、N₂、CH₄ 组合向N₂、CH₄、H₂O组合的演变趋势，表明从下部到上部流体的还原性具有逐步减弱的趋势。

（2）水平变化

从萨热克北段 2700 中段 4026#穿脉、4030#穿脉、4034#和4037#穿脉坑道杂砾岩和石英砂岩围岩裂隙中的网脉状石英和方解石包裹体的特征（表5，图16）来看，微细晶石英矿物中包裹体少量发育，仅局部较为发育呈透明无色的纯液体包裹体及呈无色—灰色富液包裹体，富液包裹体成群分布，从测定的 12个气液包裹体来看，气液比为 5%～15%，大小为2 µm×3 µm～5 µm×10 µm；均一温度变化范围为 107～257℃，平均为 183.92℃；在石英包裹体均一温度直方图（图17a）上可见 3 个峰值点，110℃、 170℃和 250℃；盐度（wt%NaCl）5.71～11.81，平均为8.90。方解石矿物中包裹体较为发育，主要为呈透明无色的纯液体包裹体，局部少量发育呈无色— 灰色富液盐水包裹体及呈深灰色的气体包裹体，富液包裹体成群分布，从测定的 32 个气液包裹体来看，气液比为 5%～10% 的，大小为 2 µm×7 µm～16 µm×12 µm；盐度（wt% NaCl）3.71～20.82，平均为 9.86；均一温度变化范围为 88～236℃，平均为 163.72℃；在方解石包裹体均一温度直方图（图17b）上可见一个峰值点190℃。在石英砂岩围岩裂隙中方解石脉中包裹体极为发育，主要为呈透明无色的纯液体包裹体及大量呈淡黄—灰色的气液烃包裹体（显示较强浅蓝色的荧光），局部少量发育呈无色—灰色的富液盐水包裹体及呈深灰色的气体包裹体。富液包裹体成群分布，气液比为 10%，大小为 4 µm×7 µm～3 µm×12 µm，205～211℃，平均温度为 208℃；盐度（wt%NaCl）10.61～10.73，平均为 10.67。上述测试结果表明，矿石中包裹体的特征与近矿围岩石英砂岩裂隙中方解石脉中包裹体的特征基本相似，两者可能为同期形成。上述矿石中包裹体的特征与萨热克北矿段不同中段矿石中包裹体的特征也基本相似（贾润幸等，2017a）。从萨热克铜矿矿石中石英和方解石包裹体温度-盐度-气相分数关系图（图18，图19）来看，气液包裹体中的温度和盐度呈弱的正相关性，温度和气液比呈明显的的正相关性，盐度和气液比呈弱的负相关性。

a—方解石中的气液包裹体（2790-5样品）；b—方解石中的气液包裹体显示蓝色荧光（2790-5样品）；c—砾岩内的微缝隙中含轻质油，显示浅蓝色的荧光（2790-5样品）；d—方解石中的气液包裹体（2760-4样品）；e—石英中的气液包裹体（2760-4样品）；f—方解石中的气液包裹体 （2760-8样品）；g—石英中的气液包裹体（2730-4样品）；h—石英中的气液包裹体显示浅蓝色的荧光（2685-2样品）；i—石英中的气液包裹体 （2685-3样品）；j—方解石中的气液包裹体（2685-3样品）；k—石英中的气体包裹体（2685-4）；l—砾岩白云石胶结物内晶间微缝隙中含中轻质油，显示浅蓝色的荧光（2685-5）

总体上从萨热克铜矿矿物包裹体的均一温度和盐度来看，萨热克盆地成矿流体属于中—低温、中—高盐度的富烃类还原性盆地流体，在盆地流体的演化过程中，流体具有温度从高到低，盐度从低到高的演化趋势，表现为石英比方解石和白云石结晶要早一些。

a—方解石中的气液包裹体（4026-5样品）；b—石英中的气液包裹体（4026-5样品）；c—石英中的气液包裹体（4030-5样品）；d—方解石中的气液包裹体（4030-11样品）；e—方解石包裹体中的气液烃显示蓝色荧光（4030-11样品）；f—方解石中的气液包裹体（4030-11样品）；g—石英中的气液包裹体（4034-8样品）；h—方解石中的气液包裹体（4034-8样品）；i—石英中的气液包裹体（4034-10样品）；j—方解石中的气液包裹体 （4037-8样品）；k—石英中的气液包裹体（4037-12样品）；l—方解石中的气液包裹体（4037-13样品）

a—温度-盐度关系图；b—温度-气相分数关系图；c—盐度-气相分数关系图

a—温度-盐度关系图；b—温度-气相分数关系图；c—盐度-气相分数关系图

3 成矿模型

从以往的研究成果来看，萨热克铜矿中的沥青等有机质主要来源于下伏康苏组煤系烃源岩（贾润幸等，2017b），这种金属矿床与煤系地层“同盆共存”的现象与四川会理砂岩型铜矿相似（徐一仁， 1990），萨热克铜矿中铼锇同位素测试结果显示成矿具有多期次（贾润幸等，2018a），氢氧同位素显示成矿流体中有后期岩浆热液的加入（贾润幸等， 2021），结合萨热克铜矿成矿地质体、成矿构造、岩石地球化学和矿物包裹体等特征，建立萨热克铜矿成矿模型（图20），其形成过程大致可分为 3个成矿期：（1）为盆地两侧基底剥蚀区形成的氧化相-扇中亚相（上侏罗统含铜铁质砾岩类）；（2）受盆地构造运动形成的逆冲推覆作用，在盆地中北部形成了压扭性的切层断裂，盆地深部流体（富烃类还原性流体）沿切层断裂形成的通道向上运移，与盆地中高渗透率的上侏罗统含铜铁质砾岩类发生化学作用，形成了大量辉铜矿的沉淀作用；（3）受盆地构造运动的进一步加剧作用，深部的基性岩浆在盆地南部沿构造裂隙（切层断裂、地层节理等）上侵，围岩发生明显的蚀变作用，并伴生一定的铜铅锌矿化。

4 找矿模型

4.1 化探方法及找矿模型

从本区以往开展的地球化学找矿方法来看，不同比例尺的地球化学勘查方法能够有效发现和寻找萨热克杂砾岩型铜多金属矿床：（1）1∶20 万低密度区域化探方法可以有效地圈定该类型矿床成矿远景区。在乌拉根—萨热克砂砾岩型铜铅锌成矿带，1∶20 万低密度区域化探所圈出的以 Pb、Zn、Cu 为主的综合异常21个，萨热克杂砾岩型铜多金属矿床内具有明显的 Cu-Pb-Zn 异常，以 Cu 异常最为显著，揭示1∶20万低密度区域化探方法可以有效的圈定该类型矿床成矿远景区，高强度铜异常能够直接指示地表出露的杂砾岩型铜矿体。（2）1∶5万水系沉积物测量能够有效圈定该类型矿床的找矿靶区。有色金属矿产地质调查中心新疆地质调查所承担的《新疆乌拉根地区铅锌铜矿远景调查》项目所进行的 1∶5 万水系沉积物测量，圈定了以铜为主的地球化学异常9个。其中H-6号综合异常呈北东向带状延长约 11.5 km，宽约 2.5～3. 0 km，面积 28 km²，异常规格化面金属量值（NAP）值为 232.7，评序值第 2 位，在 Cu 异常中排序第一，为本区规模最大的 Cu元素综合异常，该异常探明了萨热克杂砾岩型铜多金属矿床的北矿带和南矿带。（3）采用1∶2.5万沟系次生晕测量可以有效圈定该类型矿床的找矿靶区。1∶2.5万沟系次生晕测量共圈定了15处地球化学综合异常，主要异常分布于萨热克上叠盆地南北二侧。其中 H-4 号综合异常为萨热克杂砾岩型铜矿床的北矿带范围，H-6综合异常为南矿带分布范围。（4）在地表开展地质-岩石地球化学测量可有效圈定高强度化探异常。在以往的化探异常检查评价中，采用岩石地球化学剖面方法，结合岩石主微量分析、矿石物相分析，证明铜、铅和锌以硫化物相和氧化物相态为主要赋存状态，属于矿致异常（图21）。上述结果表明该方法非常有效，适用于本区化探异常检查评价和矿点检查评价。

1—杂砾岩型铜矿化；2—砂岩型铜矿化；3—砂岩型铅锌矿化；4—辉绿岩脉群；5—沥青化；6—砂砾岩；7—石英砂岩；8—泥质灰岩；9—粉砂质泥岩；10—煤层；11—变质片岩；12—基性火山岩；13—断层

4.2 物探方法及找矿模型

对于萨热克杂砾岩型铜多金属矿床，在以物探成果基础上，对于有关方法有效性分析如下：（1）区域重力和航磁资料有助于进行萨热克杂砾岩型铜多金属矿床区域选区，由于该类型矿床产于萨热克巴依次级盆地中，含矿岩相为冲积扇相，该矿床位于重力低异常梯度带和低磁异常区，因此，低（负） 重力场和磁力场为圈定次级盆地和筛选成矿远景区的指标。（2）本区完成了 1∶5 万电法测量，获得一批电法异常，大致可以揭示含矿岩相带分布范围，仍需要再进行实测剖面检查，确定其物探异常形成的地质背景和构造背景。（3）1∶1 万物探（电阻率和极化率异常）方法和地面高精度磁力测量，有助于圈定成矿地质要素，为研究成矿地质条件和隐伏构造提供依据，对于极化率高值区需采用实测剖面进行综合研究和解释。（4）采用系列方法有可能形成不同探测深度（200 m 和 1000 m）的技术方法组合。 ①在萨热克铜矿区，形成激电异常的地质因素包括含矿地层、断层-褪色化带（提供热液活动的通道，如杨叶组）及辉绿岩脉群（叠加成矿地质体和热源-成矿物源提供者，根据萨热克铜矿体赋存空间和本区激电分布特征综合分析认为中梯激电异常是在一定深度范围内（小于200 m）预测铜矿体可能富集空间的有效方法之一，单-偶极激电测深是圈定矿体空间分布有效手段。②可控源音频大地电磁测深（CSAMT）勘探有助于探测次级盆地中隐蔽构造和深部地层及隐伏矿体。③该地区完成的物探 AMT、三极激电测深异常特征与盆地深部探测证明，这些方法组合对深部隐蔽构造和隐伏辉绿辉长岩脉群等进行探测是有效的，即可以探测成矿地质体、成矿结构面、叠加成矿地质体。（5）在萨热克铜矿测区开展的激电中梯扫描成果中，IP2 号异常呈带状分布，北东向展布，规模（1400 m×400 m），ηs峰值 3%（贾润幸等，2022）。对应地层为 J₃k¹、J₃k²、 K₁kz¹、K₁kz^2-1、K₁kz^2-2，其中 J₃k² 为萨热克铜矿的赋矿层位，推测该异常为铜矿体引起，已发现的萨热克铜矿位于该异常中。为解剖该IP2异常，在4号勘探剖面上进行了已知矿体激电异常特征的研究（图22），该勘探线长 2 km，方位 340°，视极化率和视电阻率背景值分别为 2% 和 400 Ω·m，视极化率异常位于69～78号点，长160 m，ηs最大值4%，对应视电阻率为 300 Ω·m 左右。与钻孔已控制的矿体对比表明激电异常可反映地表至 150～200 m 深度范围的铜矿体。激电异常形态反映的极化体产状与矿体的产状一致。上述结果表明，通过激电测深方法对于确定矿化体的大致位置是有效的，可以运用此方法进一步开展工作。

1—下白垩统克孜勒苏群第二岩性段第一亚段；2—下白垩统克孜勒苏群第一岩性段；3—上侏罗统库孜贡苏组上段；4—上侏罗统库孜贡苏组下段；5—中侏罗塔尔尕组；6—中侏罗统杨叶组；7—下侏罗统康苏组；8—下侏罗统莎里塔什组；9—长城系阿克苏群；10—黑云母石英片岩；11 —砾岩；12—砂岩；13—煤层、煤线；14—碳质粉砂岩；15—粉砂质泥岩；16—泥质粉砂岩；17—泥岩；18—断层破碎带；19—地层产状

4.3 综合找矿模型

从萨热克杂砾岩型铜矿床的成矿特征来看，该类型铜矿床主要产于上侏罗统库孜贡苏组上段 （J₃k²）杂砾岩中，这是该类型矿床的主要成矿地质体。从萨热克铜矿的勘查过程和找矿效果来看，化探扫面和电法对该类型的铜矿床具有较好的效果。化探扫面在地表可直接圈定出有效的综合异常，由于该类型矿床中含有辉铜矿和少量黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿等，因而铜矿化体显示出明显的电性异常，但磁法等效果不明显；由于在该类型矿床的矿化带中常含有绿泥石等蚀变矿物，因而具明显的羟基异常。从图23中可以看出，萨热克铜矿基本位于化探异常和激电异常中，同时与羟基异常也具有较好的相关性，因而遥感异常-化探异常和激电异常等综合方法可建立该类型矿床有效的综合找矿模型。

1—第四系；2—下白垩统克孜勒苏群第一岩性段；3—上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段；4—上侏罗统库孜贡苏组第一岩性段；5—砾岩；6—含砾砂岩；7—粗砂岩；8—中粗砂岩；9—细砂岩；10—粉砂岩；11—泥质粉砂岩、粉砂质泥岩；12—钻孔位置；13—铜矿（化）体；14—极化率；15— 电阻率

1—第四系；2—下白垩统克孜勒苏群第三段；3—下白垩统克孜勒苏群第二段上部；4—下白垩统克孜勒苏群第二段下部；5—下白垩统克孜勒苏群第一段；6—上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段；7—上侏罗统库孜贡苏组第一岩性段；8—中侏罗统塔尔尕组；9—中侏罗统杨叶组；10—下侏罗统康苏组；11—下侏罗统莎里塔什组；12—中志留统合同沙拉群；13—长城系阿克苏岩群第六岩性段；14—长城系阿克苏岩群第五岩性段；15—长城系阿克苏岩群第四岩性段；16—辉绿岩脉；17—破碎带；18—铜矿体；19—断层及编号；20—推测断层；21—地质界线；22—煤矿； 23—羟基异常；24—化探异常；25—激电异常

5 结论

（1）新疆萨热克杂砾岩型铜矿产于塔里木盆地西缘，该铜矿的成矿地质体为上侏罗统库孜贡苏组上段（J₃k²）杂砾岩；成矿构造为北东向的复式向斜和北东向的切层断裂；成矿结构面为下白垩统克孜勒苏群第一岩性段（K₁kz¹）底部褐红色粉砂质泥岩与上侏罗统库孜贡苏组上段（J₃k²）杂砾岩，矿体上盘褐红色粉砂质泥岩为盆地成矿流体的封闭岩相层。

（2）杂砾岩铜矿石砾石成分主要为泥岩，铁质碳酸盐岩，石英细砂岩，泥质细砂岩，基性火山岩、千枚状泥质板岩、石英砂岩、石英岩、硅质板岩等。砾石受后期构造作用碎裂岩化发育，胶结物为方解石、白云石、辉铜矿和少量次生石英及沥青等。

（3）石英和方解石包裹体研究结果表明：成矿流体为中低温中高盐度，均一温度和盐度具有弱的正相关性，均一温度和气液比呈明显的的正相关性，盐度和气液比呈弱的负相关性。包裹体中的气相成分主要有 N₂、CO₂、CH₄和 H₂O，从 2685 中段到 2790 中段，气相成分具有从 CO₂、N₂、CH₄组合向 N₂、 CH₄、H₂O 组合的演变趋势，表明从下部到上部流体的还原性具有逐步减弱的趋势。

（4）通过建立本区杂砾岩型铜矿的成矿模型和找矿模型，可为在该地区开展同类型矿产勘查提供借鉴。

参考文献