内蒙古东部地区下侏罗统克孜勒苏组、下白垩统克孜勒苏群、中新统安安组的厘定

内蒙古东部地区下侏罗统克孜勒苏组、下白垩统克孜勒苏群、中新统安安组的厘定

塔里木盆地北缘的乌根成矿带以大型-大型铅锌矿而闻名。区域上塔里木盆地西北缘所出露的地层除局部为苏鲁铁列克隆起长城系阿克苏群变质岩外,绝大部分为中新生代地层。于塔里木盆地西北缘中新生代地层中所产出的砂砾岩型铅锌铜矿大致可划分出3个类型:(1)以萨热克为代表的砂砾岩型铜矿,包括萨热克、黑孜威、加斯北等铜矿床(点);(2)以乌拉根为代表的砂砾岩型铅锌矿,包括乌拉根、江额结尔、加斯、康西、吉勒格、硝若布拉克等铅锌矿床(点);(3)以花园为代表的砂岩型铜矿,包括萨哈尔、巴什布拉克、扬叶、花园、吾东、伽师等铜矿床(点)。从成矿特征分析,此3类矿床不仅均受严格的层位控制,大面积分布,贫中有富,且区域未见有岩浆岩出露,属于典型的层控砂砾岩型铅锌铜矿。以矿床矿点产出的赋矿层位、成矿特征、元素组合相同的化探综合异常等条件,在乌拉根成矿带可划分出萨热克砂砾岩型铜矿带、乌拉根砂砾岩型铅锌矿带和花园砂岩型铜矿带,3个矿带在区域上的延伸达75~85km(图1)。3个矿带上的典型矿床为:萨热克层控砂砾岩型铜矿床、乌拉根层控砂砾岩型铅锌矿床和花园层控砂岩型铜矿床。以康苏河、巴什布拉克、乌鲁克恰提、萨热克等实测剖面的岩石组合、含化石特征、地层单元顶底界线、沉积相特征与标准剖面进行对比,将萨热克层控砂砾岩型铜矿、乌拉根层控砂砾岩型铅锌矿和花园层控砂岩型铜矿的赋矿层位分别厘定为下侏罗统库孜贡苏组(J3k)、下白垩统克孜勒苏群(K1kz)和中新统安居安组(N1a)(1)。1园林地区标志层乌拉根成矿带位于西南天山的西段,塔里木盆地西北缘,从大地构造位置上看位于喀什坳陷区、苏鲁铁列克隆起区及托云断陷带,西部毗邻东阿赖早古生代沟弧系,东部毗邻柯坪断隆。从地层分区看,乌拉根成矿带的主体属于喀什地层小区和托云地层小区,两者的中生代地层特征基本一致。乌拉根成矿带内的地层由元古宙基底和中新生界盖层组成(图1)。元古宇长城系为一套低角闪岩相沉积变质岩系,属碎屑岩—碳酸盐岩建造。中生界大面积出露,为一套断陷盆地内的陆源碎屑沉积建造。侏罗系为一套含油、煤的陆源碎屑岩建造,其中下侏罗统康苏组(J1k)是区内重要的产煤地层,亦是标志性地层单元;上侏罗统库孜贡苏组(J3k)在全区内均表现为棕红色夹灰绿色砾岩之磨拉石相砾岩,为标志性地层单元。白垩系下统克孜勒苏群(K1kz)为一套色泽较鲜艳的辫状河—三角洲相紫红色砂岩夹灰白色砂岩、砾岩;上统为滨—浅海相泥岩、灰岩、白云岩,亦是区域标志性地层单元。古近系为一套海相碎屑岩—碳酸盐岩沉积,其中阿尔塔什组(E1a)白色块状石膏、顶部灰色灰岩在塔里木盆地西南十分稳定,是最易识别的区域标志层;齐姆根组(E1-2q)下部灰绿色泥岩、上部红色泥岩,中部夹灰岩,具有明显的“下绿上红”特征,亦是区域标志性地层单元;卡拉塔尔组(E2k)是古近纪最广泛海浸的产物,以介壳灰岩产出为特征,为区域标志性地层单元。新近系为一套宽浅湖泊碎屑岩建造—磨拉石建造,其中中新统安居安组以灰绿色厚层—块状砂岩、泥岩为主夹红色泥岩之杂色层为区域标志层。2地质及地质特征依据《新疆区域地层表》及《新疆岩石地层清理》,塔里木盆地西北缘出露的地层可划分出两大体系,一是长城系变质岩基底体系,二是中新生代盖层体系,共划分出地层单元20个。其中长城系变质岩基底为长城系阿克苏群(Chak),分布于苏鲁铁热克及乌拉根一带,根据岩性可划分为黑云母石英片岩、二云母石英片岩夹大理岩、黑云母石英片岩夹大理岩、绢云母石英片岩夹大理岩、云母石英片岩、云母石英片岩夹大理岩6个岩性段。侏罗系为塔里木盆地西缘中新生代盖层体系最底部的地层单元,为一套煤系地层。依据《新疆区域地层表》的划分方案,该区侏罗系3统5组出露齐全,实测剖面中可划分出下侏罗统莎里塔什组(J1s)、康苏组(J1k),中侏罗统杨叶组(J2y)、塔尔尕组(J2t),上侏罗统库孜贡苏组(J3k),其间呈整合接触关系。在萨热克、托云盆地及康苏河一带可见下侏罗统莎里塔什组(J1s)角度不整合覆盖于长城系阿克苏群(Chak)之上,在加斯及江额结尔地区可见中侏罗统塔尔尕组(J2t)及上侏罗统库孜贡苏组(J3k)角度不整合覆盖于长城系阿克苏群(Chak)之上(图1,图2)。依据《新疆岩石地层清理》,下侏罗统莎里塔什组(J1s)为一套冲积扇相粗碎屑岩,岩性为灰、灰绿色砾岩夹砂岩,含植物化石及孢粉。康苏组(J1k)为一套滨浅湖—沼泽相含煤碎屑岩,岩性为灰绿色、灰色砂岩、砂砾岩,与泥岩互层夹煤层,含双壳及植物化石。中侏罗统杨叶组(J2y)为一套浅湖湘含煤碎屑岩,岩性为灰色、灰黑色砂岩、泥岩夹薄煤层及砾岩,含双壳及腹足类化石。塔尔尕组(J2t)为一套深湖相杂色泥岩夹砂岩、泥灰岩,含双壳类、腹足类、介形类及鱼类化石。上侏罗统库孜贡苏组(J3k)为一套冲积扇相粗碎屑岩,岩性为红色、灰绿色厚层—块状砾岩夹砂岩、泥岩,含孢粉、介形类和轮藻化石。实测剖面所划分出的侏罗系各地层单元特征与《新疆区域地层表》及《新疆岩石地层清理》所述完全一致。白垩系2统5组仅在塔里木盆地西缘西部江额结尔以西的斯姆哈纳一带出露齐全,依据《新疆区域地层表》的划分方案,实测剖面中可划分出下白垩统克孜勒苏群(K1kz)和上白垩统英吉沙群,包括库克拜组(K2k)、乌依塔克组(K2w)、依格孜牙组(K2y)及吐依洛克组(K2t),其中下白垩统克孜勒苏群(K1kz)在全区均见有分布,与下伏上侏罗统库孜贡苏组(J3k)之间呈整合接触关系;而上统库克拜组(K2k)、乌依塔克组(K2w)仅在盐场以西分布,依格孜牙组(K2y)及吐依洛克组(K2t)仅见于斯姆哈纳一带,与上覆古新统阿尔塔什组之间呈平行不整合或整合接触关系(图1,图2)。依据《新疆岩石地层清理》,下白垩统克孜勒苏群(K1kz)为一套辫状河—三角洲相碎屑岩建造,岩性为红色、白色砂岩,泥岩,砾岩,含孢粉等化石。上白垩统英吉沙群为一套海相沉积,岩性为灰绿色、灰色泥岩,生物灰岩及膏泥岩、石膏,含双壳类化石。实测剖面所划分出的白垩系各地层单元特征与《新疆区域地层表》及《新疆岩石地层清理》所述完全一致。古近系为塔里木盆地西缘新生代稳定出露较广的地层单元,依据《新疆区域地层表》划分方案,古近系为喀什群,其3统5组出露齐全,实测剖面可划分出古新统阿尔塔什组(E1a)、古—始新统齐姆根组(E1-2q)、始新统卡拉塔尔组(E2k)、乌拉根组(E2w)和始—渐新统巴什布拉克组(E2-3b)。古新统阿尔塔什组(E1a)在乌拉根隆起一带,与下伏下白垩统克孜勒苏群(K1kz)、在盐场以西与下伏乌依塔克组(K2w)之间呈平行不整合接触关系,仅在斯姆哈纳一带与下伏吐依洛克组(K2t)之间呈整合接触关系(图1,图2)。依据《新疆岩石地层清理》,喀什群为一套膏质海湾—清水海湾石膏、碎屑岩、碳酸盐岩建造,岩性为白色石膏、红色—绿色泥岩、介壳灰岩、生物灰岩等,含丰富的瓣鳃类、腹足类及介形虫、有孔虫等化石。实测剖面所划分出的古近系各地层单元特征与《新疆区域地层表》及《新疆岩石地层清理》所述完全一致。新近系为塔里木盆地西缘新生代稳定出露较广的地层单元,依据《新疆区域地层表》的划分方案,古近系为乌恰群,实测剖面中可划分出中新统克孜洛依组(E3-N1)k、中新统安居安组(N1a)、中新统帕卡布拉克组(N1p)及上新统阿图什组(N2a)。乌拉根成矿带内,新近系与下伏古近系顶部始—渐新统巴什布拉克组(E2-3b)之间呈整合接触关系(图1,图2)。依据《新疆岩石地层清理》,乌恰群为一套大规模海退后的湖泊相碎屑岩建造,岩性为褐红色、灰绿色砂岩、泥岩、砾岩等,含介形类及孢粉化石。实测剖面所划分出的古近系各地层单元特征与《新疆区域地层表》及《新疆岩石地层清理》所述完全一致。3晚白垩世内生热积扇塔里木盆地西北缘层控型萨热克式砂砾岩型铜矿、乌拉根式砂砾岩型铅锌矿以及花园式砂岩型铜矿的赋矿层位与中新生代地层关系较为密切。喀什坳陷的基底地层由阿克苏群变质岩及古生代地台型浅海碳酸盐岩夹陆源碎屑岩构成。早二叠世,海西末期的构造活动使得洋盆逐渐关闭、褶皱、回返,抬升为陆,缺失晚二叠世—三叠纪沉积。侏罗纪:三叠纪末,受羌塘地体向北与塔里木板块发生陆—陆碰撞的影响,塔拉斯—费尔干纳断裂系复活。早侏罗世,在区域拉张背景下,基于基底之上的盆地区域性断陷,形成库孜贡苏及乌恰—乌鲁克恰提断陷盆地(乌恰凹陷),周缘强烈抬升的基底岩石为盆地提供了丰富的物源,而地势的强烈差异形成下侏罗统莎里塔什组(J1s)一套快速堆积的冲积扇相的砾岩。随着盆地的持续沉降,于早侏罗世晚期形成康苏组(J1k)一套湖泊—沼泽相的煤系地层(图3)。中侏罗世为盆地的稳定沉降期,早期为杨叶组(J2y)一套灰绿色的滨浅湖相的砂岩、泥岩,晚期盆地的下沉达到顶峰时期,沉积了塔尔尕组(J2t)一套浅—半深—深湖相杂色泥岩、石英砂岩夹泥灰岩。受中侏罗世末期库孜贡苏构造运动的影响,在挤压构造背景的影响之下,周缘基底地层隆升,早期正断层转为逆断层,盆内接受了库孜贡苏组(J3k)早期的冲积扇—河流相砾岩、砂岩、粉砂岩和晚期一套快速堆积的冲积扇相的砾岩夹砂岩透镜体沉积。至此,在侏罗纪完成了纵向上由粗—细—粗的沉积旋回,反映断陷湖盆由裂陷→坳陷→萎缩的发展、演化过程(图3)。重要的是在晚侏罗世晚期,由于周缘基底地层所提供的广泛含铜物源,造就层控型萨热克式砂砾岩型铜矿的原始矿源层———库孜贡苏组(J3k)一套快速堆积的冲积扇相的砾岩在萨热克盆地及乌恰凹陷内广泛分布(图1)。白垩纪:在侏罗纪地层充填后宽阔而平坦的古地理背景下,受印度板块从白垩纪开始沿印度河一雅鲁藏布江缝合带的向北俯冲作用的远程效应影响,中亚及帕米尔北部地区处于伸展状态,引起区域性的沉降,在塔里木盆地西北缘的广大地区普遍接受下白垩统克孜勒苏群一套冲积扇、辫状河相沉积的红色砾岩、砂岩夹泥岩沉积,纵向上由辫状河砂岩夹泥岩组成一个由细→粗→细→粗的沉积旋回(图2)。早白垩世早中期在广大的区域内(克孜勒苏群第1~4岩性段)均有沉积,随着区域性沉降的进一步加深,至早白垩世晚期,海平面上升,特提斯洋海水由西向东,通过阿莱海峡侵漫了塔里木盆地北缘,在乌拉根隆起—苏鲁铁热克隆起周缘地区形成了下白垩统克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)一套辫状河三角洲前缘亚相灰白色厚层状砾岩、砂砾岩、含砾砂岩沉积,该辫状河三角洲相灰白色砂砾岩是在陆相与海相交界的区域地球化学障的大背景下形成的铅锌低含量的原始矿源层,该套稳定展布的K1kz5为乌拉根式砂砾岩型铅锌矿的赋矿层位延伸达77km,(图1,图4),其限定了该类矿床的分布位置。晚白垩世由于构造沉降,海平面上升,特提斯洋多次由西向东,通过阿莱依海峡侵漫了塔里木盆地北缘地区,形成一套以浑水潮坪相为主夹海湾相泥岩、灰岩夹石膏沉积。但早期(库克拜期、乌依塔克期)海侵达盐场一带,而晚期海侵(依格孜牙期、吐依洛克期)仅见于西部江额结尔以西(图4),该时期乌拉根仍为一个凹中隆。古近纪:古新世早期(阿尔塔什期)海侵范围扩大,所形成的一套膏质海湾沉积的石膏层(E1a)分别超覆于乌依塔克组(K2w)、库克拜组(K2k)和克孜勒苏群(K1kz)之上(图4)。在乌拉根—苏鲁铁热克隆起的周缘由下白垩统克孜勒苏群(K1kz)顶部的灰白色砂砾岩与始新统阿尔塔什组(E1a)的石膏层共同组成乌拉根式层控砂砾岩型铅锌矿有利的成矿岩石组合,即下伏透水性较强的砂砾岩与密闭的不透水的石膏。至卡拉塔尔期海侵的规模达到最高峰,所形成一套清水潮坪相潮下介壳滩灰岩不仅覆盖了乌拉根隆起,而且在塔什皮萨克背斜的两翼均接受沉积。到乌拉根期海退,海域面积缩小;至巴什布拉克晚期,海水完全退出,结束了海湾环境的发展、演化历史,从而进入陆内发展演化阶段。新近纪:受渐新世末乌恰构造运动的影响,塔里木盆地北缘海水退出,向大型内陆坳陷盆地演化发展,致使克孜洛依组局部超覆于巴什布拉克组不同层位之上,甚至超覆在古新统乌拉根组之上。中新世早期(克孜洛依期)在炎热、干旱气候条件下,形成一套以红色基调为主的氧化型宽而浅的湖泊相砂泥岩沉积;而中新世中期(安居安组沉积时)则转为滨浅湖相灰、绿灰色厚层—块状含铜砂岩、泥岩互层沉积,该滨浅湖相砂岩区域稳定展布,为区域花园型砂岩铜矿的赋矿层位,形成区域稳定延伸的含铜砂岩带(图1)。到中新世晚期(帕卡布拉克期),发育一套褐红、紫红色夹绿灰色中—厚层状细砂岩、粉砂岩与泥岩互层,表现为浅湖沉积为主,部分具滨湖的沉积特点。至上新统阿图什组则为滨湖—辫状河—冲积扇相沉积。4赋权时期的确定4.1选矿层位的划分与比较(1)库孜贡苏岩对于萨热克铜矿的赋矿层位———库孜贡苏组(J3k),《新疆区域地层表》与《新疆岩石地层清理》定义该组为一套山麓相红色粗碎屑岩,岩性以红色、灰绿色块状砾岩为主夹少量含砾砂岩透镜体,砾石砾径下细上粗,与下伏中侏罗统塔尔尕组(J2t)及上覆下白垩统克孜勒苏群(K1kz)之间呈整合接触关系。实测剖面中笔者所划分的库孜贡苏组(J3k)均表现为一套辫状河砾岩、砂岩、粉砂岩互层—冲积扇相砾岩夹砂岩透镜体,与下伏以杂色泥岩为主的中侏罗统塔尔尕组(J2t)间呈整合接触关系(图5a),与上覆下白垩统克孜勒苏群第一岩性段(K1kz1)褐红色泥岩间呈整合接触关系(图5b),横向对比性强,岩石组合独特,顶底界线清楚,标志明显。库孜贡苏组(J3k)在各地实测剖面上均可划分出上下2段(图2),其中下段(J3k1)为冲积扇—河流相砾岩、砂岩、粉砂岩互层,主要岩性为灰色、绿灰色砾岩与岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩和泥质细粒岩屑砂岩、泥质粉砂岩,顶部夹紫红色泥质粉砂岩,底部为稳定延伸的褐灰色块状砾岩;上段(J3k2)为一套快速堆积的冲积扇相的砾岩夹砂岩透镜体(萨热克铜矿的赋矿层位),主要岩性为灰绿色、紫红色、褐灰色巨块状砾岩夹岩屑砂岩、泥质细砂岩透镜体,于砾岩、胶结物和顶部砂岩中均见有铜矿化(辉铜矿和少量黄铜矿及孔雀石),砾岩砾石成分为灰色石英片岩,灰绿色石英片岩,褐灰色钙质片岩,浅褐红色、玫瑰红色、黄灰色大理岩,白色石英等,砾径大小0.2~50cm,砾石分选差,磨圆呈次棱角—棱角状,颗粒支撑,砂质—砂泥质填隙,砾石最大扁平面排列略具定向性,显示快速堆积的特征;砾岩沿倾向有尖灭趋势;顶部砂岩可相变为含砾砂岩、砂砾岩、砾岩。(2)砾岩及粉砂质泥岩《新疆区域地层表》与《新疆岩石地层清理》认为下白垩统克孜勒苏群(K1kz)分布于喀什坳陷北缘,与下伏元古宇长城系阿克苏群之间呈角度不整合接触关系,与下伏上侏罗统库孜贡苏组(J3k)之间呈整合接触关系,而与上覆上白垩统库克拜组(K2k)之间呈整合接触关系,岩性为棕红、褐红色具有交错层理的石英砂岩、泥质砂岩、砂岩夹棕红色泥岩、灰绿色薄层状粉砂岩及不规则砾岩、砂砾岩,属辫状河三角洲相碎屑岩。实测剖面中笔者所划分的下白垩统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、砂砾岩、砾岩及少量粉砂质泥岩,据岩性及组合特征可将该群分为5个岩性段(图5e),各岩性段之间呈整合接触。第一段(K1kz1)为褐红色泥岩夹砂岩、砾岩,第二段(K1kz2)为紫灰色、暗褐红色砂岩与泥岩互层,第三段(K1kz3)为灰白色含砾砂岩、砂岩夹少量褐红色粉砂质泥岩,第四段(K1kz4)为褐红色砂岩与粉砂质泥岩互层夹含砾砂岩、砾岩,第五段(K1kz5)为灰白色、褐红色砂砾岩、砾岩夹砂岩与泥岩。其中第五段为乌拉根式层控砂砾岩型铅锌矿的赋矿层位。与下伏上侏罗统库孜贡苏组(J3k)之间呈整合接触关系(图5c),与上覆上白垩统库克拜组(K2k)之间呈整合接触关系(图5d),而在乌拉根一带则与上覆古新统阿尔塔什组石膏(E1a)之间平行不整合接触(图5f)。各剖面5段特征清楚,横向对比性强,岩石组合独特,可横向对比,且顶底界线清楚,标志明显。克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)为一套辫状河三角洲前缘亚相灰白色厚层状砾岩、砂砾岩、含砾砂岩、砂岩夹前辫状河三角洲亚相褐红、紫红色泥岩。根据区内克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)沉积特征,辫状河三角洲前缘亚相可进步划分出水下分流河道、河口沙坝和分流河道间的溢流沉积3个微相,其中,水下分流河道和河口沙坝沉积在该亚相沉积中占主导地位。水下分流河道微相由灰黄、灰褐色中—厚层状砾岩,砂砾岩,含砾砂岩,中—细粒岩屑石英砂岩,粉砂岩及泥岩组成向上变细的剖面结构,发育斜层理、交错层理;而河口沙坝微相主要为灰褐色长石岩屑石英砂岩夹泥砾岩,单个河口沙坝体在垂向层序上,由细变粗的反粒级韵律组成,见斜层理、平行层理和冲刷—充填构造。前辫状河三角洲亚相主要为暗褐色泥岩。(3)中新统妇人所划分的岩性段在《新疆区域地层表》与《新疆岩石地层清理》中将中新统安居安组(N1a)定义为褐红色、灰绿色岩屑砂岩与粉砂岩、泥岩互层,与下伏克孜洛依组(E3-N1)k之间呈整合接触,与上覆中新统帕卡布拉克组(N1p)之间亦呈整合接触。实测剖面中笔者所划分的中新统安居安组(N1a)均表现为一套滨浅湖相褐红色、灰绿色厚层—块状岩屑砂岩与粉砂岩、泥岩互层,与下伏以褐红色泥岩为主的克孜洛依组(E3-N1)k之间呈整合接触(图5g),与上覆以暗褐红色砾岩为主的中新统帕卡布拉克组(N1p)之间亦呈整合接触。横向对比性强,岩石组合独特,顶底界线清楚,标志明显。依据岩石组合特征,可将中新统安居安组(N1a)划分出明显的2个岩性段,下段(N1a1)为一套滨浅湖亚相灰绿色、褐红色砂岩夹泥岩,该段为硝若布拉克铜矿的赋矿层位;上段(N1a2)为一套浅—半深湖夹滨湖亚相褐红色与灰绿色等杂色泥岩为主夹砾岩、砂岩。其中在安居安组下段(N1a1)灰绿色块状岩屑石英砂岩、岩屑砂岩中见到宽2.5~80m、延伸长度达85km的含铜砂岩带(图1)。4.2含矿层位的含石化特征(1)库车提出的早期地层和构造分子库孜贡苏组所含介形化石:Cetacellainermis,Darwinulaoblonga等晚侏罗世分子。根据介形化石面貌,库孜贡苏组属于晚侏罗世沉积,层位与库车坳陷齐古组、喀拉扎组相当。所产孢粉:CyathiditesminorCouper,ChasmatosporitesapertusNilsson,ClassopollisannulatusLi,CerebropollenitesmesozoicusNilsson,QuaddraeculinalimbataMaljawkina等晚侏罗世分子。其下伏中侏罗统塔尔尕组中所产Classopollis(克拉梭粉)及介形类Bisulcocyprisxinjiangensis见于库车坳陷克孜勒努尔组—恰克马克组,地质时代为中侏罗世;其上覆下白垩统克孜勒苏群(K1kz)所发现的介形类Cyprideavitimensis,C.kokulensis,C.unicostata等热河动物群化石,藻化石Mesocharavoluta,M.stipitata等地质时代为早白垩世。由此确定库孜贡苏组地质时代为晚侏罗世。(2)海金砂科属genussp.kemp克孜勒苏群中化石较少,所发现的介形类Cyprideavitimensis,C.kokulensis,C.unicostata等为热河动物群介形类化石的特征分子,藻化石Mesocharavoluta,M.stipitata等化石,与库车坳陷地表卡普沙良群—巴什基奇克组中的介形、轮藻化石组合相似;孢粉ClavatipollenitesminutesBrenner,C.routunusKemp,LiliaciditesperortieulatusDilcher,L.sp.,Cupuliferoidaepollenitesspp等为巴列姆—阿尔必期,与连木沁组特征相当。这些孢粉、介形、藻类等化石指示该群地质时代为早白垩世。同时在该群的上部还发现有鹦鹉嘴龙Psittacosaurussp.(魏景明,1990),海相遗迹化石Ophimorphanodosa,O.tu