近年，在塔里木盆地西北缘喀什凹陷的阿图什霍什布拉克铅锌矿^[1-2]、乌恰县萨热克砂岩型铜矿^[3-4]、乌恰县乌拉根砂岩型铅锌矿^[5-10]等地相继发现了大型铅锌矿床，实现了在南疆地区寻找大型铅锌矿床的突破。继2007年中国地质学会十大找矿成果后，在和田火烧云地区发现了以沉积岩容矿的超大型铅锌矿^[11]。这些铅锌矿床的发现，拓宽了新疆西南部以沉积岩为容矿岩性的大型、超大型铜铅锌矿的矿产资源分布格局^{[1, 12-16]}，并使南疆成为中国研究大型沉积岩型铜铅锌矿床的基地。

乌拉根铅锌矿床位于新疆南部喀什市乌恰县内。该矿区作为小型铅锌矿床，是20世纪60年代初发现的。自1996年发现以来，先后有中色地科、鑫汇公司开展的普查、详查工作，提交超大型铅锌矿床，紫金矿业集团公司继续勘查，确定该矿床为大型砂岩型铅锌矿床。期间有研究者认为，该矿床与含油气有机物沉积有关，并开展了大量研究工作^{[8-9, 17-18]}。笔者通过细致的研究和采样工作发现，矿区南翼的顶板白云质（角砾）灰岩中发育富集的透镜状矿体，含矿层中有明显的蚀变特征，具块状浸染构造方铅矿石的形成与沉积环境有关。这些发现不仅揭示了该区成矿作用的复杂性，也为矿床成因与控矿条件研究提供了宝贵资料。本文对该矿床的区域构造背景、矿床基本特征进行了介绍，分析制约该矿床形成与富集的主要因素，如矿源层、岩性、碎屑物粒度与矿化、控矿构造等，其目的是了解此类砂岩型矿床的形成条件与主要控矿因素，为在新疆西南地区寻找更多、更大规模的铅锌矿床、圈定有利的勘探开发远景区提供依据。

1.   地质背景

1.1   构造框架

喀什凹陷处于塔里木盆地西南缘，塔里木盆地西南与相邻帕米尔—西昆仑地区构造关系十分密切^[19]。自古生代以来，受到西昆仑造山、西南天山褶皱带和塔里木地台三大构造体系的影响和制约，中新生代开始，又受到帕米尔弧形构造和塔拉斯-费尔干纳右行走滑断裂的控制（图 1-A）。这些地质体和构造单元是造成现今喀什凹陷复杂构造特征的主控因素^[19-21]。

图  1  乌拉根铅锌矿区构造位置（A，据参考文献[9, 19]修改)和地质图（B，据参考文献献[7, 9, 15]修改）

1—上更新统-全新统冲洪积层；2—中新统帕卡布拉克组；3—中新统安居安组；4—上渐新统-中新统克孜洛依组；5—上始新统-渐新统巴什布拉克组；6—中始新统乌拉根组；7—中始新统卡拉塔尔组；8—中-上古新统-下始新统齐姆根组；9-下古新统阿尔塔什组；10—下白垩统克孜勒苏群第五段；11—下白垩统克孜勒苏群第四段；12—下白垩统克孜勒苏群第三段；13—下白垩统克孜勒苏群第二段；14—下白垩统克孜勒苏群第一段；15—上侏罗统库孜贡苏组；16—中侏罗统塔尔尕组和杨叶组；17—下侏罗统康苏组；18—古元古界阿克苏群；19—逆断层；20—向斜轴；21—不整合面；22—铅锌矿体；23—河流

Figure  1.  Tectonic location (A) and geological map of the Wulagen lead-zinc deposit (B)

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喀什中新生代凹陷夹持于南天山造山带与西昆仑造山带之间，北以乌恰断裂为界，南以乌赤别里山口断裂为界，塔拉斯-费尔干纳右行走滑断裂穿过其中（图 1-A、图 2），该凹陷盆地位于塔里木盆地西缘的南天山山前褶皱-冲断带中^{[13-14, 22-23]}。乌拉根铅锌矿床正是处于这样一个复杂的构造区内（图 2）。

图  2  喀什凹陷地质构造简图^[13]

1—造山带前缘褶皱-冲断带；2—库孜贡苏晚三叠世-中侏罗世断陷；3—逆断层；4—推测断层；5—背斜转折端；6—次级构造单元代号；7—研究区；Ⅰ—喀什深洼陷；Ⅱ—南天山山前褶皱-冲断带；Ⅲ—库孜贡苏晚三叠世-中侏罗世断陷；Ⅳ—昆仑山前褶皱-冲断带；F1—乌赤别里山口断裂；F2—乌恰断裂；F3—塔拉斯-费尔干纳巨型走滑断裂带

Figure  2.  Sketch geological map of Kashi sag

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喀什凹陷是中新生代山前凹陷盆地，发育一套以河湖相红色碎屑岩为主的磨拉石沉积建造和少量海相碳酸盐建造。构造演化方面，早二叠世末南天山洋斜向闭合形成中生代塔里木盆地的沉积格局^[24]，喀什凹陷是在晚三叠世南天山洋和特提斯洋闭合后碰撞造山过程中从塔里木盆地分离开来的^[25]。早、中侏罗世塔拉斯-费尔干纳断裂发生了大规模的走滑活动，喀什凹陷持续区域性下陷，在南天山和西昆仑山山前形成一系列冲积扇相-辫状河三洲相粗碎屑含煤建造^[26]。晚侏罗世喀什凹陷整体上隆，南天山和西昆仑山山前沉积物在干燥气候环境下遭受剥蚀。白垩纪—古近纪区域沉降作用与周期海侵事件及局部火山作用，使喀什凹陷形成巨厚层的陆源及海陆交互相碎屑岩，岩性为海湾-泻湖相碳酸盐岩-陆源碎屑岩-膏泥岩组合。新近纪—第四纪帕米尔弧的形成与南北向区域挤压作用，在南天山和西昆仑山山前形成一系列冲断带，构造变形和深大断裂发育，乌拉根向斜就是在该时期形成的。

1.2   地层序列

本区地层主要由元古宇、古生界基底和中新生界盖层组成。

基底地层：元古宇长城系(Chak)为一套低角闪岩相沉积变质岩系，属于碎屑岩-碳酸盐岩建造；古生界泥盆系(D)为一套巨厚的碎屑岩-碳酸盐岩建造。基底地层以富集Pb、Zn、As、Sb、Ba为特征，其区域丰度值高于地壳丰度值，尤其是古生界—元古宇中成矿元素Pb、Zn高于地壳克拉克值，构成了成矿元素高背景区域层位^{[13-14, 27]}。

沉积盖层：由侏罗系—新近系组成，主要分布在盆地区（图 1-B）。从老到新分述如下。

侏罗系(J)为炭质页岩、含煤建造。康苏组(J₁k)褐黑色灰绿色砾岩、复矿砂砾岩夹砂岩；杨叶组(J₂y)主要为褐黑色砂砾岩、炭质页岩、砂砾夹煤层；塔尔尕组（J₂t）主要为黑色炭质砂页岩、灰绿色页岩夹砂岩；库孜贡苏组（J₃k）主要为灰绿色夹紫红色砾岩、砂岩层和灰绿色砾岩。

白垩系(K)为一套砂岩、砾岩夹泥岩的陆源碎屑岩建造。下白垩统克孜勒苏群(K₁kz)为一套海退砂-泥-碳酸盐岩建造，主要为紫红色砾岩、砂砾岩夹砂岩。下部为含矿砂(砾)岩建造。根据岩性变化，将其分为5个岩性段，第二岩性段的白云质（角砾）灰岩仅在矿区西部出露，第三岩性段的泥岩夹石膏层在矿区东部出露。各岩性段地质特征如图 3所示。其中第五岩性段(K₁kz⁵)为辫状河三角洲相灰白色厚层状砾岩、砂砾岩、含砾砂岩、砂岩夹少量泥岩，顶部为辫状河河道-河漫滩相褐红色泥岩与砂岩互层。该岩性段为乌拉根铅锌矿的储矿层位。

图  3  横贯乌拉根向斜的地层剖面

Figure  3.  Stratigraphic profile crossing the Wulagen syncline

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古近系—新近系：古新统阿尔塔什组（E₁a）主要为白色石膏岩夹少量白云岩及灰色灰岩；齐姆根组（E_1-2q）主要为灰泥质海湾相灰绿色钙质泥岩夹介壳灰岩；卡拉塔尔组（E₂k）主要为一套细碎屑岩-碳酸盐岩沉积；乌拉根组（E₂w）主要为灰绿色泥页岩夹灰色介壳灰岩、含生物泥灰岩；巴什布拉克组（E_2-3b）主要为暗紫红色泥岩、砂质泥岩夹砂岩；克孜洛依组（（E₃-N₁）k）以紫红色泥岩为主，与黄红色、绿灰色粉砂岩及细砂岩不等厚互层；中新统安居安组（N₁a）为褐灰色、褐红色、灰色及黑灰色泥岩与黄灰色、绿灰色、灰绿色砂岩不等厚互层；帕卡布拉克组（N₁p）为暗紫色及褐灰色含钙质泥岩、含粉砂质泥岩，与浅棕灰色细-中粒砂岩不等厚互层，夹浅灰色、灰绿色粉砂岩等14个地层单元^[28]。

1.3   构造活动

喀什凹陷在地质历史时期受塔里木地块、南天山造山带、西昆仑造山带等多个大地构造单元的影响^[23]，构造演化前期经历了碳酸盐台地沉积和前陆盆地沉积，中生代沉积从侏罗纪开始，至早晚白垩世，凹陷进一步下沉，特提斯海水侵入并沉积了浅海-滨海相碎屑岩建造。晚白垩世末期，凹陷继续下沉更深，古近纪被海水全部浸漫，沉积了高硫酸盐的泻湖、浅海、海滩交替相，乌拉根盆地及乌拉根铅锌矿即在该阶段形成。至新近系中新统则以棕色石膏盐碎屑岩建造为主，靠近凹陷边缘以山麓相巨厚碎屑岩为主，往盆地内逐渐变细。乌拉根铅锌矿床区域上受东西向乌恰深大断裂和北西西向塔拉斯-费尔干纳走滑断裂控制，矿床赋存在乌拉根向斜中，矿体与区内次级构造有关。

矿区构造较发育，主要为断裂构造，其次表现为较明显的褶皱构造。区内断裂构造共19条（图 1-B），其中主要断裂及与矿床关系较密切的断裂构造为F1、F2、F5、F8、F10、F11、F13、F17等，上述断裂构造控制了乌拉根矿区及周边的总体地貌特征。矿区褶皱构造发育，其中乌拉根向斜是本区的控矿、赋矿构造，其形态直接控制矿化层及铅锌矿体的空间展布。该向斜整体东段闭合(图 3)，地面显示相对抬升、剥蚀，西段呈逐步变宽、开放趋势。向斜轴向近东西，轴面倾向北，倾角为78°，向西倾伏，倾伏角变化不大，为4°~10°。向斜核部为新近系中—上新统杂色粉砂岩、砂岩（图 3中左侧野外照片），两翼基本对称分布，由古近系组成。北翼地层倾角较陡，68°~82°，局部倒转；南翼地层总体走向60°，倾向北，倾角50°~70°（图 3左侧野外照片）。

此外，研究区还见小规模层间滑动构造，局部见张性裂隙构造，且基本沿各层接触面产出。白云质（角砾）灰岩是沿滑脱面形成的层间破碎带，多为铅锌矿化的重要场所。

2.   矿区碎屑岩的基本特征

2.1   岩石学特征

砂岩：为第一岩性段第二层(K₁kz^1-2)的主要岩性，在整个矿化层均有分布。整体呈灰白色，细粒-中粗粒砂状松散结构，中-厚层理构造，主要成分为石英、长石、少量岩屑及充填物。颗粒物分选性较好，次圆状，成熟度较低，充填物为硅质、碳酸盐岩及针状石膏，孔隙式胶结，局部颗粒悬空支撑或松散堆积(图版Ⅰ-b、f、g)。

  图版Ⅰ 

a.砂砾岩；b.灰白色松散砂岩；c.硅质砂砾岩；d.硅质含砾粗砂岩；e.白云质（角砾）灰岩；f.交代蚀变砂岩；g.含石膏细脉细砂岩；h.中-细粒砾岩; i.泥岩中的天青石

  图版Ⅰ. 

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含砾砂岩：为第一岩性段第二层(K₁kz^1-2)的主要岩性，呈带状分布在整个矿化层。岩石呈灰白色，含砾中粗粒砂状结构，薄-中层理构造，成分为长石、石英、岩屑及充填物。砾石粒度2~8mm，含量10%~20%，分选性好，次圆状，由石英、绿泥石化砂岩或片岩岩屑组成，充填物为针状石膏，孔隙式胶结，具流失孔(图版Ⅰ-c)。在砂岩中呈条带状、似层状分布，由下向上呈现由细到粗多个粒序变化，与铅锌矿化关系密切。

砂砾岩：灰色-灰白色，颗粒支撑结构，中-厚层理构造，物质成分为石英、岩屑及充填物。砾石粒度2~15mm，含量50%~70%，分选性好，次圆状，充填物为针状石膏和砂质，孔隙式胶结，具流失孔(图版Ⅰ-a、c)。整个矿化层由下而上呈现由细到粗多个韵律变化特征，带状分布，铅锌矿化发育。

砾岩：近地表多呈黄褐色，深部多呈灰色或灰黑色，颗粒支撑结构，层状构造。砾石成分复杂，以长英质或安山质为主，部分为(白云岩)灰岩，次棱角状-椭圆状，粒径最大可超过60mm，充填物多为砂质、碳酸盐质，一般铅锌矿化较好(图版Ⅰ-h)。

白云质（角砾）灰岩：灰色或灰白色，角砾支撑结构，薄-中厚层状构造，角砾棱角状，大小0.2~ 80cm，成分主要为白云质，充填物为泥质、石膏和泥灰质，局部发育层理构造。靠近矿体上盘的白云质（角砾）灰岩中见方铅矿呈脉状、团块状产出，且伴生较多的黄铁矿，为成矿前形成的角砾岩(图版Ⅰ-e)。其下地层为铅锌矿化砂砾岩。

2.2   含矿层岩石化学特征

下白垩统克孜勒苏群为一套砂、砾-泥-碳酸盐岩建造，下部为细-粗粒的碎屑岩，上部主要为石膏、泥岩、碳酸盐岩。岩性主要为含砾砂岩、砂砾岩、砂岩，泥岩及白云质(角砾)灰岩、白云岩、灰岩，其化学成分大致表现为砂岩类(含砂砾岩)，化学成分SiO₂含量为71.22%~87.47%，变化较小，砂砾岩含量略高，Al₂O₃含量为4.82%~8.17%，变化小，CaO含量为0.92%~4.60%，NaO含量为0.77%~1.85%，K₂O含量为2.57%~3.63%，K₂O>Na₂O，表明下白垩统克孜勒苏群(主要为K₁kz¹)碎屑沉积物主要为长英质碎屑物。白云质(角砾)灰岩化学成分：SiO₂含量4.89%，Al₂O₃含量为0.66%，CaO含量为18.54%，MgO含量为11.65%，SrO含量为17.98%，K₂O>Na₂O，Sr/Ca>1，表现出海相潮坪环境特征。

2.3   碎屑物粒度与矿化的关系

岩石的组构特征、物质组成、碎屑物颗粒大小等与矿化关系密切。矿化因碎屑物颗粒粒度、磨圆度、分选性、胶结物支撑类型等影响表现出一定的差异性。如含硅质胶结物的粗砂岩矿化较好，砾岩中砾石和泥质胶结物矿化较好，砂岩中矿化较均匀，块状浸染可能与当时的沉积环境有关。含矿岩系岩石多具有分选性好、次磨圆、孔隙式胶结的特点，孔隙度的差异主要是岩石颗粒粒度不同所致。岩性与矿化关系大致呈现从砾岩-砂砾岩-含砾砂岩-砂岩-泥岩，矿化强度依次减弱，除白云质(角砾)灰岩处于一个化学结构面，受后期热液叠加多形成块状、细脉状富集矿石，矿化最强外，其余岩性按岩石颗粒粒度从小到大，矿化强度依次增强。

按岩性(表 1)，矿化强度从大到小依次为砾岩-砂砾岩-含砾砂岩-砂岩-泥岩，相应的岩石颗粒粒度整体由大变小。Pb+Zn平均品位从大到小依次为白云质(角砾)灰岩-砾岩-砂砾岩-含砾砂岩-砂岩-泥岩。

表  1  各岩性与铅锌品位分析结果

Table  1.  Analytical results of lithology and lead-zinc grades

序号	岩石名称	样品个数/件	占样品数的百分比/%	Pb/%	Zn/%	(Zn+Pb)/%
1	白云质角砾岩	22	0.64	1.58	3.46	5.04
2	砾岩	146	4.25	0.95	3.2	4.15
3	砾砂岩	635	18.47	0.72	2.81	3.53
4	含砾砂岩	994	28.91	0.57	2.46	3.03
5	砂岩(含细砂岩、粗砂岩）	1625	47.27	0.42	2.35	2.77
6	泥岩	16	0.47	0.72	2.09	2.81

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对于前述含矿岩层，矿化强度、矿石品位均与岩石颗粒粒度有关，大致表现为在一定的有效范围内，岩石颗粒粒度越大矿化越强。究其原因，孔隙度的大小对含矿热水运移起主导作用。砾岩、砂砾岩等岩石孔隙度大，热水沿相应层位渗透运移，当有泥岩及泥质粉砂岩作为隔档层时，更有利于含矿热水沿砂砾岩(或砂岩层)迁移、沉淀。填隙物和胶结物与矿化似乎也有关系，硅质、碳酸盐质黄铁矿化较好。值得注意的是，矿化层中出现的红色泥岩、砂岩，其成因有待进一步研究，因为在整个含矿层中都有紫红色、灰绿色砂岩角砾。

2.4   矿化层蚀变特征

矿化蚀变在本区不明显，整体上灰白色砂岩层为主要的赋矿层位，紫红色长石砂岩为矿体底板，Ⅳ号矿体与长石砂岩渐变过渡。祝新友等^[7]认为，灰白色砂岩层整体为褪色蚀变层。砂岩层中发育绢云母化、碳酸盐化，石膏脉。个别岩性中可见极少量的绿泥石化、天青石化；矿化主要有黄铁矿、褐铁矿化、黄钾铁矾化，局部可见方铅矿、闪锌矿及其氧化物。铅锌矿体及其附近在地表形成相对醒目的褐黄色，是明显的找矿标志。

围岩蚀变较弱，类型简单，主要属低温蚀变。局部见褪色条带（图版Ⅰ-f、h、i），石膏化范围较小，与矿化基本一致，明显有2期，早期为层状，与碎屑岩共同产出，发生明显的重结晶，具层纹状构造；晚期为网脉、细脉状、块状，结晶较细，呈纤维状，切割地层，穿插在矿体中。

矿层氧化后闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等硫化物经氧化作用形成黄褐色、褐红色的“红化带”（图 4），向深部沿层间接触带、构造裂隙、隔水层上部延伸较大，局部可达300m。“红化带”中黄铁矿氧化成褐铁矾类、黄钾铁矾等，肉眼好辨认。

图  4  乌拉根铅锌矿2250平台切面简图^①

Figure  4.  Geological section of 2250 platform of the Wulagen lead-zinc ore deposit

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3.   矿体的分布规律

3.1   矿体分布特征

矿体具有明显的地层控矿特征（图 4），严格受层位控制，呈层状、似层状产于下白垩统克孜勒苏群砂砾岩层中，与地层同步褶皱分布于向斜南北翼及核部。多具有膨缩、尖灭再现及分枝复合现象（图 4、图 5）。其中向斜南翼矿体呈北东—南西向带状展布，倾向北西，倾角中等；向斜北翼矿体呈北西—南东向展布, 倾向南西，倾角较陡。向斜核部矿体与南北翼矿体相连，整体自东向西逐渐倾伏，倾伏角10°~4°，向西逐渐变缓。矿区圈出4条工业矿体，各矿体特征见表 2。单个矿体Zn平均品位为1.80%~2.47%，Pb平均品位为0.21%~0.46%，品位变化均匀。硫化矿Zn平均品位为2.23%~2.83%，Pb平均品位为0.22%~0.60%。矿床Zn平均品位为2.74%，Pb平均品位为0.45%（表 2）。原生矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿，其次为黄铁矿、毒砂，另外见菱锌矿、水锌矿、白铅矿、铅矾、褐铁矿、黄钾铁矾等氧化矿物。脉石矿物为石英、长石、碳酸盐矿物，其次为岩屑、石膏、云母、粘土矿物类。

图  5  乌拉根铅锌矿床Ⅰ号矿体三维立体图^①

Figure  5.  The three-dimensional diagram of No. I orebody in the Wulagen deposit

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表  2  乌拉根铅锌矿矿体特征^①

Table  2.  Features of the orebody from the Wulagen lead-zinc ore deposit

矿体编号 矿体形态			Ⅰ 似层状、层状	Ⅱ 似层状、层状	Ⅲ 似层状、层状	Ⅳ 似层状、层状
矿体规模/m		长度	2870	2400	2200	700
		平均真厚度	15.06	11.26	10.98	5.31
		最大延深	2480	2000	2040	560
		赋矿标高	1290~2469	1260~2395	1320~2374	1500~2368
平均品位/%	矿体	Zn	2.47	2.14	2.07	1.80
		Pb	0.43	0.32	0.47	0.21
厚度变化系数/%			85.64	62.86	90.26	/
Zn品位变化系数/%			68.17	63.03	61.74	/
Pb品位变化系数/%			151.61	145.22	124.1	/
含矿岩石			砂砾岩、含砾砂岩，次为砂岩	砂岩、含砾砂岩，次为砂砾岩	砂砾岩、含砾砂岩，次为砂岩	砂岩，次为含砾砂岩、砂砾岩
注：/表示无分析

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根据矿化砂岩层中的紫红色泥岩带人为划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个矿体（图 4），其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号为主矿体。Ⅰ号矿体均位于克孜勒苏群第一岩性段第二层的上部，其主体为一套砂砾岩、含砾砂岩，并有少量砂岩，砂、砾的粒度较大。已控制的矿体主要分布于向斜南翼及核部(S23-S8)，另外在北翼的N8-N39线深部及靠近核部有分布，具南翼厚、北翼薄，中部厚、东西两侧薄的特征（图 5）；Ⅱ号矿体位于克孜勒苏群第一岩性段第二层的中上部，含矿岩石以砂岩、含砾砂岩、粗砂岩为主，有少量砂砾岩。主要分布于向斜南翼，核部和北翼断续分布，厚度整体上表现为南翼中部较大，东西两侧及核部、北翼较小；Ⅲ号矿体赋矿岩石主要为一套砂砾岩、含砾砂岩，其次为砂岩。矿体整体呈似层状或透镜状，局部有分枝复合现象；Ⅳ号矿体赋矿岩石主要为一套(中)砂岩，夹含砾砂岩、砂砾岩，矿化不均匀，灰白色砂岩松散层中见零星方铅矿化，与紫红色长石砂岩层渐变过渡，只出现于南翼相对深部。

3.2   成矿元素特征

钻孔原生晕测量成果显示，Pb在非含矿层位含量为10×10^-6~50×10^-6，算术平均值约40×10^-6，在含矿层位（铅锌矿化层）含量一般为500×10^-6~3000× 10^-6，最高4895×10^-6；Zn在非含矿层位含量一般为50×10^-6~150×10^-6，算术平均值为110×10^-6左右，在含矿层位其含量多在数千至20000 × 10^-6，最高45220×10^-6；Cu元素含量一般为10×10^-6，个别含量大于100×10^-6，最高达464.4×10^-6，主要位于铅锌矿化层上部个别层位，岩性为细砂岩及粉砂岩；Au含量变化不大，多小于10×10^-6；Ag含量普遍小于0.1× 10^-6，在铅锌矿化层略高，多在0.1×10^-6~0.6×10^-6之间，最高为0.93×10^-6。

在含矿层位中Pb、Zn元素异常，Ag在铅锌矿化层有轻微富集，而Au、Cu在含矿层无明显异常显示。该区成矿元素单一，为铅锌矿化，均匀分布于砂砾岩沉积层中，反映了同沉积成矿作用。

3.3   硫同位素特征

前人对乌拉根铅锌矿床的金属硫化物样品做了大量硫同位素测试，研究结果显示，其δ³⁴S值具有大量负值，且轻重并存的特征，变化范围较大。同时对矿区内大量出露的天青石和石膏进行硫同位素测试，其δ³⁴S值为14.6‰~18.8‰^{[10, 29]}。本次着重对砂（砾）岩型矿石和角砾岩型矿石进行硫同位素测试。硫同位素组成在核工业北京地质研究院MAT253质谱仪上按连续流方式分析，精度优于1‰；硫化物参考标准为GBW—04414、GBW—04415硫化银标准，其δ³⁴S值分别为-0.07‰±0.13‰和22.15‰±0.14‰。

结果表明，大致有3组数值：1.1~6.7的砂砾岩型矿石，-5.8~-8.2的砂砾岩型矿石，-6.5~-17.9的角砾岩型矿石（表 3；图 6）。意味着可能有2期成矿作用，且后期角砾岩型明显成矿作用更强烈，在野外手标本上也显示了这样的特征。部分硫可能来源于本区硫酸盐地层，成矿热水流体溶解膏盐层，部分膏岩层发生重结晶，硫酸盐地层中大量的还原硫导致成矿元素沉淀富集；部分硫可能来自海水硫酸盐经生物和细菌还原，在矿化层中发现了流体交代作用，流体携带成矿物质富集成矿。白云质（角砾）灰岩中的硫可能来自热水流体。

表  3  乌拉根铅锌矿床硫同位素组成

Table  3.  Sulfur isotope compositions of the Wulagen leadzinc ore deposit

样品名称	测试矿物	δ34SV-CDT/‰
砾岩型矿石	方铅矿	-8.2
细砂岩型矿石	方铅矿	-7.7
砾岩型矿石	方铅矿	2.4
砾岩型矿石	黄铁矿	-5.8
砂砾岩型矿石	方铅矿	-6.2
砂砾岩型矿石	黄铜矿	1.1
砂砾岩型矿石	黄铁矿	6.7
角砾岩型矿石	方铅矿	-10.3
角砾岩型矿石	闪锌矿	-12.9
角砾岩型矿石	黄铁矿	-6.5
角砾岩型矿石	方铅矿	-17.9

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图  6  乌拉根铅锌矿床硫同位素组成直方图

Figure  6.  Histogram of δ³⁴S of sulfides in the Wulagen lead-zinc ore deposit

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4.   控矿条件

乌拉根铅锌矿床的形成受矿源层、沉积环境、构造、接触界面、层间裂隙等多种因素控制。

4.1   矿源层特征

晚白垩世—古近纪早期发育的一套海陆交相碎屑岩、碎屑灰岩、膏盐泥建造中的含砾砂岩及砂砾岩是乌拉根铅锌矿的矿源层和容矿层，为铅锌矿的最终形成奠定了物质基础^[30]。下白垩统克孜勒苏群本身富含铅、锌、锶、铜、硫等成矿物质，其上覆古新统阿尔塔什组含有膏岩泥和少量白云质灰岩（坍塌角砾岩[7）]建造；侏罗系为炭质页岩、含煤建造，富含铜、铅、锌、钠、硫、有机质；盆地基底有厚度不等的古生代火山沉积岩系和前寒武纪变质岩系，局部赋存含矿建造和矿体^[1]。侏罗纪—古近纪沉积下来的碎屑岩-泥岩-蒸发岩和富含成矿元素基底，为形成砂岩型铅锌银矿、砂岩型铜银矿和砂岩型铀矿奠定了良好的物质基础，为后期热卤水的形成创造了条件^[13-14]。

4.2   构造对成矿的控制

构造作用不仅是地层与含矿流体活动的触媒，而且是容矿空间的营造因素。研究区断裂、褶皱构造发育，是含矿流体的主要活动场所。褶皱作用使含矿流体作用于沉积地层发生化学反应。整体来说，矿体严格受控于向斜构造，矿体空间展布与向斜产出形态基本一致。受南北向构造应力挤压，整个地层褶皱变形，形成与地层产状近一致的正断层、南北向张性断裂和北西向、北东向张剪性断裂，为早期含矿热水提供空间，为成矿物质运移富集提供场所。后期局部张性裂隙和层间滑脱构造为后期热液叠加改造起了重要的作用。

值得重视的是，下白垩统克孜勒苏群第一岩性段第二层与上覆白云质（角砾）灰岩层之间存在一个化学接触界面，由于层间滑脱，成为流体活动运移的有利场所，形成了黄铁矿型铅锌矿化。

4.3   沉积成矿作用

笔者对南翼含矿层进行了细致的野外观察和剖面测量。从单个沉积粒序看，一个完整的沉积粒序其岩性从底部向上依次为灰白色砂砾岩-灰白色含砾砂岩-灰白色细砂岩(局部具紫红色粉砂岩)-紫红色夹少量灰绿色泥岩，表现为重力流分选的结果，反映沉积环境由浅水、动荡的高能环境转变为深水、平静的低能环境。

整个沉积韵律层大致表现为：①岩性从下往上，表现为砂岩(主)+含砾砂岩(次)+薄层砂砾岩→含砂砾岩(主)+砂岩(次)+薄层砂砾岩→含砾砂岩(主)+砂砾岩(次)+砂岩→砂砾岩(主)+含砾砂岩(次)+薄层砂岩；②岩石成分上含矿层均以长英质成分为主，变化不大；③岩石颗粒粒度从下往上逐渐变粗，大致变化为砂级→砂、砾级→砾级；④岩层厚度由底部砂砾岩厚度较薄、砂岩厚度较厚至上部砂砾岩厚度较厚，砂岩厚度较薄。总体反映沉积环境特征为水动力作用由弱增强、由深水环境向浅水环境，由相对低能环境向高能环境转变，海平面总体下降，为海退的浅海-三角洲相。

伴随沉积盆地内环境的改变，含矿陆缘碎屑物质被带入沉积盆地，随着海水频繁的进退，水动力变化有规律地增强或减退，形成砾岩-砂砾岩-含砾砂岩-砂岩等有规律的沉积韵律层、水平层理和斜层理现象。

4.4   成矿机制

乌拉根铅锌矿床的成矿明显受地层、构造、同沉积作用3个因素的控制。地层方面，下白垩统克孜勒苏群（K₁kz）和古新统阿尔塔什组（E₁a）为成矿提供了大量的矿质来源。构造方面，受南北向构造应力挤压形成的构造为成矿元素富集提供了有利的场所，包括与地层产状近一致的正断层以及后期的局部张性裂隙。值得注意的是，砂岩层与石膏、灰岩之间形成构造物理化学界面，为后期成矿提供了良好的热液运移通道和赋矿空间。同沉积作用过程中，由于重力流分选，含矿热水在经过动荡的高能环境时形成块状浸染、细脉浸染状矿石，在经过平静的低能环境时形成浸染状矿石。

断裂长期活动及不断深切，为深部热源和含矿热水提供通道。沉积盆地内环境较为安定，是含矿热水沿生长断裂持续汇集的良好场所。伴随着海水频繁的进退，水动力变化有规律地增强或减退，同沉积成矿作用显著。另外，含矿热水溶液携带成矿物质迁移，由于物理化学条件的变化，矿质发生沉淀形成铅锌矿(化)体。值得一提的是，由于后期构造作用，矿体和上盘白云质(角砾)灰岩接触带发生层间滑脱并在局部形成破碎带，含矿流体沿着这一破碎带“活化同熔”了接触带附近的矿体，局部形成含矿富集带。但总体上地下流体的含矿性较差，活动性不强，持续时间较短，围岩蚀变范围窄，蚀变弱。矿床最终进入次生淋漓氧化的表生期。

5.   结语

（1）乌拉根铅锌矿床的成矿明显受地层、构造、同沉积作用3个因素的控制。矿床地质及硫同位素特征显示矿床经历了2次成矿作用，沉积成矿作用为主，后期局部地区热液叠加。

（2）深部以Ⅰ号、Ⅱ号砂砾岩型铅锌矿体为主，灰白色矿化层皆含矿，品位均匀；Ⅲ号矿化带主要是一套灰白色松散砂岩，锌矿化较好；Ⅳ号带与紫红色长石砂岩渐变过渡。整个矿化层中见有细脉状纤维石膏脉穿插。

（3）矿山施工过程中，在乌拉根矿区矿体上盘发现视厚度3m的白云质（角砾）灰岩，其中发育脉状浸染、块状的黄铁矿、方铅矿，并形成富铅锌矿体，故矿区白云质（角砾）灰岩和张性裂隙中具良好找矿前景，在矿山开采过程中，应动态关注角砾岩展布特证，进一步总结区域找矿标志。前人研究表明，白云质角砾岩可能与膏盐溶解有关，角砾岩层位与阿尔塔什组膏盐层完全一致，而在矿床外围存在厚30~110m的阿尔塔什组膏盐层，有必要开展相关工作。另外，西南天山铅锌矿集区普遍含稀散元素（镉），其赋存特征有待进一步研究。