萨热克铜矿赋矿岩体为沉积型砾岩，矿体产出受砾岩分布的约束。经野外地质剖面和钻孔含矿沉积相柱状图的绘图后，认为矿体分布受砾岩沉积相控制。笔者查阅了岩相控矿的文献，发现中国陆相沉积的砂（砾）岩型铜矿有相关的论述。肖爱芳等^[1]、王平户等^[2]认为，新疆库木库里盆地的铜矿化产于湖泊三角洲相三角洲前缘的近岸砂坝中, 显示该区铜矿（化）受湖泊三角洲控制；侯满堂等^[3]认为，库木库里盆地砂（砾）岩型铜矿受三角洲相、冲积扇相、湖泊相控制；胡煜昭等^[4]认为，楚雄盆地六苴铜矿含铜砂体受控于曲流河相中的边滩、决口扇部位和湖泊相中的水下扇部位；罗卫等^[5]认为，沅麻盆地砂岩型铜矿床属河湖三角洲相带的沉积。陈彦文^[6]研究甘肃六盘山坳陷带沉积砂砾岩型铜矿后认为，冲积扇相之扇中亚相辫状河微相是构成控矿的岩相条件。

对于沉积型砾岩，前人做过较多的研究，主要集中在砾岩古流向恢复和砾组成分的鉴定上^[7-13]，然后综合两者确定沉积砾岩的物源区。

结合前人成果，对萨热克盆地北矿带库孜贡苏组砾岩进行研究，统计分析^[14-19]砾石大小、成分、长短轴及砾石扁平面产状，确定砾岩的沉积相、古流向及物源区位置。该研究旨在确定钻孔勘探线布置的最优方位和查找盆地周边可能的潜在靶区。

1.   地质背景

新疆乌恰县萨热克盆地位于塔里木地块与南天山褶皱带过渡部位, 呈NE向延伸, 面积95km², 盆地内分布有侏罗系和白垩系砾岩、砂岩、泥岩等^[20-21]，为陆相沉积。

萨热克盆地北部为元古宇长城系阿克苏群变质岩基底，盆地边缘的莎里塔什组（J₁s）与盆地结晶基底阿克苏群（Pt₁ak）为断层接触。盆地内为侏罗纪—白垩纪地层，共分为7个组，其中侏罗系划分出6个组，分别为莎里塔什组（J₁s）、康苏组（J₁k）、杨叶组（J₂y）、塔尔尕组（J₂t）、库孜贡苏组（J₃k），白垩系为克孜勒苏组（K₁kz）（图 1）。最南部为志留系合同沙拉群（S₂h）。盆地内的莎里塔什组和库孜贡苏组均为砾岩层，后者是萨热克铜矿的赋矿层位^①，即本文进行含矿砾石统计分析的地层单元。

图  1  萨热克含铜盆地地质图（据参考文献[21-22]修改）

Figure  1.  Geological map of Sareke copper-beariasng basin

下载: 全尺寸图片 幻灯片

2.   北矿带含铜地层特征与沉积相

北矿带库孜贡苏组铜矿体是矿化的砾岩或砾石胶结物，铜矿化受地层层位制约。主要的铜矿化顺层分布于库孜贡苏组（J₃k）砾岩中，矿体与围岩呈渐变接触关系，在砾岩顶部，矿化砾岩与下白垩统克孜勒苏组（K₁kz）紫色砂岩界线明显，紫色砂岩未矿化；矿体（化）与下伏砾岩岩性一致，向下Cu品位逐渐降低，边界由工业品位圈定。然而，就北矿带矿体分布的详细情况却鲜有研究，鉴于此，笔者经钻孔含矿沉积相柱状图的编图工作后，认为北矿带库孜贡苏组（J₃k）砾岩的相带展布可能是矿带的分布范围，展开了对北矿带含铜砾岩沉积相的研究。

2.1   砾石统计分析

砾石统计分析是确定砾岩沉积相、砾岩组成和古流向的基本手段。统计分析在北矿带库孜贡苏组不同层位的8个1m²区域进行，统计参数包括每块砾石的长轴长度、圆度和砾石成分。然后对砾石类型进行十进制划分，从小到大分别为细砾、中砾、粗砾^[23]。圆度的统计用参数X表示^[24-25]，分别为近圆状、长条状、极长条状。最后以8个点砾石的测量数据为基础，用长轴长度数据进行粒径Φ值概率分布分析。先将长轴长度做Φ值转换，即将数据转换成以2为底的负对数^[26]，公式为：Φ=-Log₂（x/x₀）。其中x为以毫米为单位的砾径；x₀为参考砾径，等于1mm。经过Φ值转换后，再对每个统计点砾石的Φ值数据作出统计数据的概率分布图和累积概率密度曲线。对累积概率密度曲线进行曲线拟合，获得Φ₀₅、Φ₁₆、Φ₂₅、Φ₅₀、Φ₇₅、Φ₈₄和Φ₉₅的值（Φ_n为当累积概率密度达到n%时的Φ值）。然后利用这些Φ值计算4个反映砾石分布和分选的统计量，分别是：均值（M_z）、标准偏差（Φ）、偏斜度（SK₁）和峰度（尖度）（KG）^{[24-25, 27]}。其中：M_z=（Φ₁₆+Φ₅₀+Φ₈₄）/3；σ=（Φ₈₄-Φ₁₆）/4+（Φ₉₅-Φ₀₅）/6.6；

SK₁=（Φ₁₆+Φ₈₄-2Φ₅₀）/2（Φ₈₄-Φ₁₆）+（Φ₀₅+Φ₉₅-2Φ₅₀）/2（Φ₉₅-Φ₀₅）；

KG=（Φ₉₅-Φ₀₅）/2.44（Φ₇₅-Φ₂₅）^{[24-25, 27]}。且均值（M_z）、标准偏差（σ）、偏斜度（SK₁）和峰度（尖度）各个值对应区间的描述列为表 1。

表  1  砾径累积概率分布统计量分类^[27]

Table  1.  Classification of the cumulative probability distribution statistics of gravel

统计量	范围	分类
标准偏差(σ)	σ< 0.35	分选非常好
	0.35 <σ≤ 0.50	分选好
	0.50 <σ≤ 0.71	分选中等好
	0.71 <σ≤ 1.0	分选中等
	1.0 <σ≤ 2.0	分选差
	2.0 <σ≤ 4.0	分选非常差
	σ> 4.0	分选极差
偏斜度(ski)	0.3 < ski≤ 1	强烈偏向细粒
	0.1 < ski≤ 0.3	偏向细粒
	-0.1 < ski≤ 0.1	近对称
	-0.3 < ski≤ -0.1	偏向粗粒
	-1.0 < ski≤ -0.3	非常偏向粗粒
峰度或尖度(KG)	KG≤ 0.67	非常宽峰
	0.67 < KG≤ 0.90	宽峰
	0.90 < KG≤ 1.11	中等峰度
	1.11 < KG≤ 1.50	尖峰
	1.50 < KG≤ 3.0	非常尖峰
	KG≤ 3.0	极尖峰

下载: 导出CSV 

| 显示表格

砾石岩性、圆度和粒径的统计结果见表 2和图 2，成分统计结果得到8个统计点砾石成分砂岩、石英砂岩占总数的63%~87%。圆度和粒径统计结果为：8个点砾石主要为近圆状，占有比例72%~78%；反应圆度的参数长短轴比X主要在1~2之间，长条状分布区间为18%~25%，仅有极少数砾石X大于2；砾石粒径前4组处于中砾、粗砾岩类别，中砾平均占76%左右，粗砾平均占19%，细砾极少。后4组主要为中砾和细砾，中砾平均占85%，细砾占14%，统计特征反映出该剖面前4个砾石统计点所在层为快速堆积形成的砾岩，搬运距离较短，成熟度较差，后4组搬运距离较长，成熟度中等。

表  2  砾石统计结果

Table  2.  Gravel statistical results

统计点	Site1		Site2		Site3		Site4		Site5		Site6		Site7		Site8
	F	F/%	F	F/%	F	F/%	F	F/%	F	F/%	F	F/%	F	F/%	F	F/%
岩 性
石英	20	14.0	3	6.3	9	16.9	24	10.8	41	20.3	28	14.0	55	36.9	31	16.3
砂岩	93	65.5	34	70.8	24	45.4	161	72.3	80	39.6	114	57.3	54	36.2	120	63.2
泥岩	0	0	0	0	1	1.9	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
硅质岩	2	1.4	0	0	0	0	3	1.3	9	4.4	4	2.0	10	6.7	9	4.7
粉砂岩	0	0	0	0	9	16.9	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
石英岩	0	0	0	0	7	13.2	1	0.4	4	2.0	0	0	3	2.0	1	0.5
大理岩	0	0	0	0	3	5.7	15	6.7	0	0	0	0	1	0.7	10	5.3
石英砂岩	27	19.1	11	22.9	0	0	17	7.6	68	33.7	53	26.6	26	17.4	19	10.0
云母片岩	0	0	0	0	2	0.9	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
圆度X(砾石长短轴直径比）
1≤X < 2	104	73.3	36	75.0	38	71.7	160	71.7	146	72.3	144	72.4	115	77.2	136	71.6
2≤X < 3	35	24.6	11	22.9	10	18.9	41	18.4	46	22.7	36	18.1	32	21.5	43	22.6
3≤X	3	2.1	1	2.1	5	9.4	22	9.9	10	5.0	19	9.5	2	1.3	11	5.8
小计	142	100	48	100	53	100	223	100	202	100	199	100	149	100	190	100
粒径D
细砾岩	0	0	0	0	6	11.3	23	10.3	24	11.9	24	12.1	25	16.8	30	15.8
中砾岩	142	100	17	35.4	43	81.6	192	86.1	176	87.1	168	84.4	123	82.6	160	84.2
粗砾岩	0	0	31	64.6	4	7.1	8	3.6	2	1.0	7	3.5	1	0.6	0	0
小计	142	100	48	100	53	100	223	100	202	100	199	100	149	100	190	100
砾石长轴长度Φ值分布统计量
均值	-5.68		-7.19		5.94		-5.17		-5.05		-4.97		-4.99		-4.95
标准偏差	0.61		0.87		1.99		1.79		1.35		1.28		0.88		1.33
偏斜度	-0.05		-0.02		0.11		-0.05		1.30		1.09		0.15		2.70
峰度	0.43		0.74		1.49		2.72		1.68		1.65		0.87		1.78
注：为岩石矿物类型总量, F/%为所占有的百分数

下载: 导出CSV 

| 显示表格

图  2  统计点的照片及所对应砾石统计结果

Figure  2.  Photograph of statistical points and corresponding statistical results of gravel

下载: 全尺寸图片 幻灯片

用前人^[24-25]建议的中值概率分布统计方法进行分析。结果表明（表 2；图 3），8个统计点中前4个统计点的均值区间为-5.17~-7.19，后4个统计点的均值区间为-4.95~-5.05。标准偏差第一、二、七点为0.61~0.88，其余统计点在1~2区间。偏斜度前4个点在-0.1~0.1之间，后4个点在0.15~2.7区间。

图  3  Φ值转换后粒度分布柱状图、累积概率分布与拟合曲线

Figure  3.  Particle size distribution histograms, cumulative probability distribution and the fitted curve converted from Φ values

下载: 全尺寸图片 幻灯片

2.2   沉积相

沉积相是根据统计参数确定的，分析统计结果并结合前人成果^{[23, 27]}，参考表 2统计数据与表 1对应的区间列出表 3。

表  3  Φ值分布量对应的累积概率分布统计量

Table  3.  Φ value distribution amount corresponding to cumulative probability distribution statistics

统计点	Sitel	Site2	Site3	Site4	Site5	Site6	Site7	Site8
偏斜度	分选中等-好	分选中等-好	分选差	分选中等	分选差	分选差	分选中等	分选差
标准偏差	近对称	近对称	偏向细粒	近对称	强烈偏向细粒	强烈偏向细粒	偏向细粒	强烈偏向细粒
峰度	非常宽峰	宽峰	尖峰	非常尖峰	非常尖峰	非常尖峰	宽峰	非常尖峰

下载: 导出CSV 

| 显示表格

表 3库孜贡苏组砾石的分选性^[23]为中等到差，具有冲积扇沉积的特征；不正常的偏度和峰度值反映沉积物具双峰或多峰性^[23]，属于多物源沉积。图 3中8个统计点的峰度反映出双峰和多峰的性质，库孜贡苏组应该属于多物源补给。综合数据认为，库孜贡苏组为冲积扇沉积，属于多物源补给。

库孜贡苏组为冲积扇相，矿体位于库孜贡苏组冲积扇砾岩中，扇体流动方向是找矿突破的重点。冲积扇砾岩和矿化关系表现为：孔雀石化、辉铜矿化、黄铜矿化和黄铁矿化不仅出现于胶结物中，也大量出现于矿化的砾石中，尤其是富矿体中的辉铜矿化大量出现于胶结物和砾石中，砾石遭受退色蚀变。这些特征说明，砾石的退色与铜矿矿化密切相关，是含矿溶液活动、胶代砾岩的结果。从扇根至扇缘，粒度由粗变细，砾石含量减少，泥质含量增加，砾岩的厚度减薄。确定冲积扇相，找出扇缘、扇中、扇根，就控制了矿体的分布范围。

3.   北矿带砾岩古流向

冲积扇的流向是确定勘探线布置方位的依据。冲积扇流向和古流向大致同向，通过北矿带库孜贡苏组（J3k）砾石扁平面产状和砂岩斜层理统计确定古流向。方法是统计砾石扁平面产状和砂岩斜层理产状，把得到的数据利用strGraphPrj软件做古流向水平校正，校正后对砾石倾向加减180°（砂岩斜层理除外），得到古流向，用Stereo软件生成古流向玫瑰花图，玫瑰花图中尖端所指的方向为古水流流出的方向。

库孜贡苏组古流向是通过该组第3层、第19层砾石定向产状统计和第36层砂岩斜层理产状统计得出的，表 4是库孜贡苏组野外统计数据、水平校数据和古流向，图 4是库孜贡苏组古水流玫瑰花图，古流向总体为北北东向。图 5是物源区位置及冲积扇流向图，图中AB走向为冲积扇流向。

表  4  砾石叠瓦状和砂岩斜层理产状统计

Table  4.  Imbricated gravel and sandstone oblique bedding occurrence statistics

地层产状S	砾石定向产状	水平校正后的砾石产状	古流向
135°∠60°(第3层）	130∠46°	329°∠15°	149∠15°
	169∠70°	215°∠32°	35°∠32°
	168°∠65°	224∠30°	44∠30°
	161°∠63°	224∠23°	18∠23°
	156°∠72°	198∠23°	18∠23°
	150°∠70°	192∠17°	12∠17°
	152∠67°	204∠18°	24°∠18°
	142∠69°	172∠11°	352∠11°
	175∠69°	221∠37°	41∠37°
	125°∠80°	108°∠22°	288°∠22°
	172°∠81°	202°∠41°	22∠41°
	160∠76°	196°∠28°	16°∠28°
	134∠66°	127∠6°	307°∠6°
	141°∠82°	151∠23°	331∠23°
	165∠70°	212°∠29°	32°∠29°
	150∠55°	251∠14°	71∠14°
	145°∠65°	198∠10°	18∠10°
135°∠56°(第19层）	172°∠71°	210°∠36°	30°∠36°
	159°∠67°	204∠24°	24∠24°
	151∠59°	217°∠14°	37∠14°
	160∠66°	207°∠24°	27∠24°
	148∠69°	180°∠18°	0∠18°
	152°∠69°	188°∠20°	8∠20°
	160∠70°	199∠26°	19°∠26°
	155°∠70°	192∠23°	12∠23°
地层产状S	砂岩斜层理产状	水平校正后斜层理产状	古流向
139∠56°(第36层）	105°∠35°	357°∠32°	357∠32°
	125∠29°	333°∠28°	333∠28°
	126∠30°	333°∠28°	333∠28°
	124∠37°	344∠22°	344∠22°
	119°∠35°	346°∠25°	346°∠25°
	122°∠46°	7°∠17°	7°∠17°

下载: 导出CSV 

| 显示表格

图  4  古水流玫瑰花图

Figure  4.  Paleocurrent rose diagram

下载: 全尺寸图片 幻灯片

图  5  冲积扇及其流动方向（ 据参考文献[13]修改）

Figure  5.  Alluvial fan and flow direction

下载: 全尺寸图片 幻灯片

古流向大致为北偏东45°的区间，对于北矿带钻孔勘探线的布置沿图 5的AB轴线最为合理，AB轴线大体位于北偏东45°的方向，贯穿于扇根到扇缘，是扇体左右对称的轴线，能较有效地查明位于扇内矿床分布情况。

4.   北矿带物源区

古流向和物源区的确定对于潜在靶区的圈定意义重大，同一物源区，同一古流向沉积的砾岩可能存在找矿潜力。前人对萨热克盆地凹陷基底的化探研究指出，坳陷基底的元古宇富含铜、铅、锌、金、镉等成矿物质^①，由此认为，含铜砾岩物源区可能是元古宙地层。依据古流向，北北东向的元古宇长城系阿克苏群变质岩基底可能是冲积扇砾岩中含铜物质的来源区。

砾组成分统计（表 2；图 2）和古流向（表 4；图 4、图 5）研究确定了物源区位置，已有的研究结果显示^①，萨热克盆地物源区可能是盆地南北两侧（图 1）。北侧为长城系阿克苏群，岩性为钙质片岩、云母石英片岩、大理岩、绢云母石英片岩、黑云母石英片岩、二云母石英片岩；南侧是长城系和志留系合同沙拉群，岩性为绢云母千枚岩、硅质板岩、大理岩化灰岩。铜矿北矿带砾岩组成主要为砂岩、石英砂岩、石英，石英在碎屑岩中属于最多的矿物。古流向主体为北北东向，古河流流出区正好是长城系阿克苏群。结合砾组成分与古流向认为，物源区为北北东向的长城系阿克苏群风化碎屑物堆积区。

萨热克铜矿北矿带库孜贡苏组砾石物源区富含铜、铅、锌、金等成矿物质。据此，由古流向北北东向认为，位于库孜贡苏组以北的莎里塔什组砾岩物源区也是长城系阿克苏群，莎里塔什组与库孜贡苏组同属砾岩，莎里塔什组可能是潜在的找矿靶区。

5.   结语

（1）通过砾石统计分析确定了库孜贡苏组为多物源快速沉积的冲积扇相。古流向主要为北北东向，主要物源区是长城系阿克苏群风化碎屑物堆积区。

（2）扇根至扇缘，粒度由粗变细，砾石含量减少，泥质含量增加，砾岩的厚度减薄。矿体分布受扇根到扇缘物性变化的影响，确定冲积扇相并且找出扇缘、扇根，大致查明了矿体的分布范围。

（3）铜矿床北矿带扇体流向模型图的建立，为库孜贡苏组北矿带埋藏于地下隐伏冲积扇沿扇体走向最优钻孔位置的选择提供了充分依据。北矿带钻孔勘探线的布置沿AB轴线较为合理，AB轴线大致位于北偏东45°的方向，贯穿于扇根到扇缘，是扇体左右对称的理想轴线，是发现矿体分布情况较有效的钻孔布置线。

（4）根据古流向北北东向推测，位于库孜贡苏组以北的莎里塔什组砾岩物源区也是长城系阿克苏群，莎里塔什组可能具有找矿前景。综上，萨热克盆地沉积相、古流向、物源区的信息确定了矿体的大致范围、较为理想的勘探线布置方位和潜在的找矿靶区。致谢：昆明理工大学范华同学在数据处理方面给予帮助，在此深表感谢。