哲兹卡兹干铜矿床岩性特征

Baibatsha Adilkhan¹， Bekbotayeva Alma²Mushinsky Andjey说^3.

哈萨克国立技术大学地质科学系教授，K.I.Satpayev，阿拉木图，哈萨克斯坦
哈萨克国立技术大学地质科学系博士研究生，K.I.Satpayev，阿拉木图，哈萨克斯坦
波兰波兹南亚当·米克维奇大学矿物学和岩石学系教授

摘要

哲斯卡兹干矿区含矿地层具有旋回构造。每一个旋回开始是粗粒岩石、砂岩层，最后是分散的碎屑岩层。详细的岩相学研究表明含矿岩层的组成是混合的。沉降条件的主要参数包括物理条件:沉积环境的密度和粘度、池深、流速、方向和流动的稳定性。沉积的化学条件是氧化还原反应、盐度和介质温度。构造活动区和气候也是沉积区域的重要因素。

关键字

热兹卡兹干铜砂岩矿床，水下三角洲。

介绍

层状铜矿床占世界铜产量的很大一部分，此外还有大量的银、铅和锌。典型的例子是二叠纪的Kupferschiefer(德国和波兰)，古元古代的icudokan矿床(西伯利亚)，新元古代的中非铜矿带(赞比亚，刚果民主共和国)和卡拉哈里铜矿带(纳米比亚和博茨瓦纳)。层控铜银和铜钴矿床赋存于海相或陆相(红层)砂岩、页岩和粉砂岩中;与蒸发岩、玄武岩、砾岩和角砾岩的环境联系是常见的。红层沉积在裂谷盆地，由河流沉积、湖泊沉积和风成沉积物组成，处于干旱到半干旱的氧化环境中，因此红层通常与蒸发[1]有关。

与世界上其他层状含铜矿床一样，矿床的岩性、相特征与含铜量有直接关系。世界矿床的直接寄主岩主要为富有机质沉积岩(页岩、砂岩、砾岩、泥灰岩和碳酸盐)，陆相红层是寄主岩序的一个特征组成部分。对于kupferschiefer型沉积，灰色层(还原相)代表浅海到泻湖或湖泊沉积。对于红层型矿床来说，灰色层为陆相河流相[2]的一部分，以欧硫泥泥相为主，在德国北部的Lubin、Richelsdorf、Mansfeld盆地[3]有富粘土的沥青页岩。哲斯卡兹干铜矿床也是层状含铜矿床之一。从组成上看，哲兹卡兹干碎屑岩为陆相、海相和过渡相。

利用Z.A. Yanochkina[4]提出的指示物进行了盆地沉积环境特征和物源特征的识别。Fe2O3/Fe2O3比值是衡量氧化(大于1)或还原(小于1)沉降条件的指标。Fe/Mn大于13时海水淡化池较浅，小于13时海水淡化池为深水海水环境。从CaO/MgO比值可以假定为低(比值大于1)、高(比值小于1)矿化池。Na2O/K2O比值是岩石物源化学风化强度减弱(大于1)或增强(小于1)的标志。改变区域沉积盆地Sr/Ba比值，可追溯Sr/Ba小于1的淡水条件向大于1的海洋条件的转变。

材料与方法。用于研究的岩石样本取自于哲斯卡兹干油田的矿山和采石场。我们在亚当·米茨凯维奇大学和哈萨克斯坦国立技术大学用这些样品制作了通用薄片。矿石和成岩矿物研究使用偏光显微镜反射和透射高分辨率的光。在华沙大学地球化学、矿物学和岩石学研究所的电子显微镜实验室，用“电子探针显微分析仪”CAMECA-SX 100对矿物的化学成分进行了BSE和EDS方法研究。半定量分析在Adam Mickiewicz大学(波兹南)地质和地理学院的显微镜和微探针实验室进行，使用日立S-3700N (SEM)电子显微镜和能量色散x射线光谱仪Noran SIX (EDS)。根据试验结果计算出矿物的化学公式。共研究了40个薄片，并进行了200多次化学分析。

岩性组合

我们对哲兹卡兹干矿床进行了一系列岩石研究，包括:详细分析了陆源物质含矿地层的构造(风化)、动员(搬运)和聚集(沉积)过程中的构造、气候状况和古地理情况[5,6]。我们编制了[7]矿区岩心钻孔、露头和预备处理的地质文献剖面沉积物。特别挑选的样品进行了岩相学、化学和物理研究。为了确定岩石沉积的特征，使用了一些地球化学参数(表1)。

数值Fe2O3/FeO对灰色砂岩和绿色粉砂岩具有重要意义，该比值分别为0.91和0.90，表明了沉积条件的明显降低。Fe/Mn比值为27.82 ~ 75.99，确定沉积盆地不深(深海条件Fe/Mn小于13)。在这些条件下，大块沉积物中绿泥石物质和水泥的形成导致外观呈灰绿色。灰色岩石是物理风化产物(Na2O/K2O = 1,45)沉积物在回归循环开始时形成的。灰色和红色相间的岩石显示了沉积环境的变化。对于红砂岩和粉砂岩特征不同的Fe2O3/ feo2,66 -2,98。灰色、绿色、棕色和红色岩石组成中盐和石膏的缺失表明了淡水沉积环境。地球化学组分CaO/MgO = 1,28-2,52和Sr/Ba = 0,31-0,43也证实了这一点。

哲斯卡兹干矿床灰色和红色岩石中碎屑物质的岩相组成和含量同源，表明它们来自同一供应源(图1,2)。

沉积区沉积发生在沿一系列深断裂的河谷大动脉示踪中。它在Taskora和Jaman-Aibat地区由经向(Zhezqazghan向斜)向东南(zheskazgansarysu -坳陷)方向转变。河流沉积的典型关联证实了这一点:冲积扇(山麓)与当地基岩侵蚀、泛滥平原、沿海平原、沿海和水下三角洲。河流的流动活动是季节性的，即洪水与干旱期交替发生。现代沉积环境的研究证实了这种河流动脉的存在和所描述的活动方式。因此，根据G.E. Reynard和I.B. Singh[8]的研究，例如，雅鲁藏布江流域的沙层宽度可达30公里，厚度为20-40米，冲积平原的宽度-水平运动p. Kosiis为500公里。在这种情况下，河流沉积环境中沉积物的活跃形成只发生在洪水泛滥期间，即一年中的几天或一两个星期。

热兹卡兹干坳陷沉积盆地与原始气候条件相结合，沉积具有明显的韵律性，称为旋回构造体制。这个周期开始于构造活动区域，创造了一个或多或少被解剖的地形，并增加了气候的湿度。中等强度的河流侵蚀了河谷地区周围的砂质物质。

在旋回早期，由于潜在的显著地貌救济，洪水使侵蚀作用，使其固定为层状和透镜状的砾岩和角砾岩组成的砂体。相对稳定时期表现为地层的形成，在砂层组成上有铝灰岩和泥灰岩。灰色岩石是在有水下水流的浅水池中，物理风化作用(Na2O/K2O = 1,45)的产物积累而成的，形成于一个回归循环的开始阶段。碎屑物质来源为沉积-火成岩复合物源。在安静的地区沉积细粒和仿粉泥质分散物质;富集绿色绿泥石。输送物质的沉淀发生在三角洲的水下部分，在那里流动具有足够的强度，导致了一个大的交叉层理岩石结构。沉淀物被转移成一种浑浊的浆液，使河流和鱼类以及其他类型的游泳动物无法在盆地中定居。

在盆地底部相对安静的区域，沉积物暴露出重洗，形成水平分层或表达较差的层状纹理。灰色砂岩和绿色铝砂石的Fe2O3/FeO比值分别为0.97和0.90，表明了降低沉积环境条件的措施。根据Fe/Mn比值为27.82 ~ 75.99，建立了浅水沉积盆地(对于深海条件Fe/Mn小于13)。在这种条件下形成的水泥碎屑沉积物和大块粘土沉积岩中的绿泥质物质呈现灰绿色。沉积盆地中的不同区域受到振动运动的影响。这些区域作为填充沉积物在大陆条件下形成。其特征是在灰色砂岩中出现不同厚度的红色铝铝灰岩和泥质灰岩层。在逆潜这类区域的过程中，会有红色沉积层被侵蚀而撞击成碎片状的粗粒岩石。沿海地带原生植被丰富，草食性四足动物出现。海岸带灰色细粒砂岩上印着带有波纹纹的动物爪印和画尾巴，证明了这一点。在进一步的发展周期中，沿海地区变成了大陆平原。

沉积旋回完成了构造体制的稳定，中砂段转变为细粒物质。沉积环境将盆地的水下部分移动到沿海地区。在冲积平原的条件下，沉积时间更长，物质主要由物源岩石的化学风化作用积累。小振幅振荡过程导致堆积层间互层的灰色和红色岩石，通常是沿海地区沉积盆地的特征。红色粉砂岩和泥岩的厚层堆积发生在旋回的最后阶段，只有周边以缓坡地形为主的陆相环境和沉积环境，氧化条件的测量值为Fe2O3/FeO = 2,66-2,98。陆相沉积盆地在频繁干燥过程中，沉积物表面形成了大量泥裂缝。它们之间的距离和开口宽度取决于层厚。沉积物失去水分，迅速压缩成沉积岩。当这些区域潜入水中时，出现了泥浆裂缝，充满了新的沉积物或浸泡和延迟。

冲积平原物源岩化学风化物质(Na2O/K2O = 0,41)。在具有典型弱季节性水流和浅湖的洪泛平原上，沉积了细羽状波浪状红色泥质岩、粉砂岩、棕色和棕灰色铝铝石砂岩和细粒砂岩。在湿润气候时期出现的植被可能随着干旱气候的开始而消失。植被的根系破坏了岩石的初始分层，使它们呈现块状结构;有时根残基会形成碳酸盐假形态。含矿岩中缺乏岩盐和石膏，表明沉积环境性质为相对淡水。确定了地球化学组分CaO/MgO = 1,28-2,52, Sr/Ba = 0,31-0,43。

通过对热兹卡兹干系含矿地层的成藏条件，确定了12种生岩类型[7]。认为成矿作用与三角洲水下段砂岩相有关，具有良好的溶质渗透和成矿储层性质。

水下部分PR三角洲砂质沉积岩相划分为[9]两种生岩类型。PR-1型是最常见的岩相，该相以灰色、绿色和棕色为代表，砂岩粒度一般至细。砂岩织构为大交错层状，层间厚度可达1-3 cm，系列可达1-2 m。很少观察到交叉，轻微切断，多向和直接的分层(通过连续缝线的位置)。碎屑物质的分选一般，未建立地层中碎屑成分的某些变化规律。弱类型的物质与漂移源的接近和物质的快速运输有关，没有充分区分碎片的大小。

该类型砂岩地层呈透镜状和地层状，厚度1 ~ 2 m ~ 30 ~ 40 m不等。由构造脉动引起的岩层结构的变化。通常更粗粒的物质位于砂岩的底部。这些砂岩形成于构造活动初期，河流水流侵蚀活动增强。有时，地层内砾岩的夹层和透镜由基岩的边缘锋利和未分选的碎片组成，主要是红色粉砂岩。在一层砂岩中可发现1 ~ 4层砾岩，厚度为0.1 ~ 0.2 ~ 1 ~ 2 m。这种构造是由于构造抬升和沉降，可能引起河流侵蚀的激活或稳定[10]。

砂岩层内旋回的数量、持续时间和强度可由层间砾岩、沉积物大小和组成决定。层的内部过渡是渐进的，所以它们的边界很弱，通常是任意的。另一方面，该生岩类型砂岩的边界层明显。特别是下游边界与下伏的红色铝铝灰岩和泥质陆相沉积物暴露在不同程度的河流侵蚀下的三角洲流动。水下三角洲沉积物分层引起结构变化，杂质异源物质分层分布，有时层间深浅变化。根据碎屑物质到达的方向不同，交错层理的方向也不同。在层的某些部分堆积着明显均质的物质，层状几乎看不见，岩石的特征是条纹状或块状(均质的)纹理。三角洲水下部分的砂岩在横向上和地层上被不同的岩石类型所取代。这些替换具有一定的规律性。底层分布着红色细碎屑大陆沉积。 Sediments of shallow coastal and continental coastal plains are located above. Laterally, usually outside of the field, they often change brown medium-grained sandstones of continental alluvial sediments.

岩性类型PR-2为互层砾岩砂岩，但碎屑物质粒度较小。在细粒-中粒砂岩层中有铝铝石。铝铝石互层为绿色和深绿色泥质，厚度为0.1 ~ 0.2 ~ 1 ~ 2 m。砂岩的层状从交叉层状到水平层状不等，泥质和铝铝石为水平层状和无方向性纹理。地层中出现细粒分散的岩石，表明构造活动相对稳定，绿泥石含量的增加表明盆地深度[11]。

根据构造和古地理条件的不同，三角洲水下部分含矿砂岩在地层上可能重叠于海岸浅层灰色细粒砂岩、海岸冲积湖相陆相平原红色砂岩和粘土岩之上。

地层内砾岩所处的地层位置不同，碎屑物质的组成也不同。碎屑砾岩通常由红色泥质岩和粉砂岩组成，它们已经干涸并在表面压实。不太常见的是棕色细粒砂岩碎片，有时是当地的绿色粉砂岩和砂岩。岩屑运输的距离通常不长，没有时间分拣和磨圆，它们立即进入沙体，成为大型企业集团的水泥。这种砾岩，或者更确切地说，它们的砂水泥是含矿的，就像水下三角洲砂岩是含矿的一样。在快流水下三角洲水动力活动环境下，细颗粒和可能分散的颗粒被转移到盆地深部。沉积砂质物质缺乏细粒成分，堆积紧密，具有显著的初始有效孔隙度和储层性质。在充填胶结矿石和脉状(碳酸盐硅质)物质的砂岩中，这些孔隙在成矿溶液循环过程中形成，导致砂岩孔隙度降低，强度增加。

在Zhezkazgan砂岩组中，有所谓的“Raymond”砾岩，由邻近地区较老岩石的圆润卵石组成。

结论

矿化的主体部分，大部分矿床与野外的水下三角洲部分的砂岩有关。PR-1型和PR-2型砂岩含矿。哲兹卡兹干矿床水下相含铜砂岩与世界其他主要含铜层状矿床[12]的沉积形成基本吻合。

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