塔西陆内红层盆地中盆地流体类型、砂砾岩型铜铅锌-铀矿床的大规模褪色化围岩蚀变与金属成矿

方维萱，贾润幸，王 磊

(有色金属矿产地质调查中心，北京 100012)

塔西陆内红层盆地中盆地流体类型、砂砾岩型铜铅锌-铀矿床的大规模褪色化围岩蚀变与金属成矿

方维萱，贾润幸，王 磊

(有色金属矿产地质调查中心，北京 100012)

在塔里木盆地西部—北部地区中—新生代陆内红层盆地中，具有铜铅锌-铀-煤-石油天然气同盆共存富集规律。采用地球化学岩相学和构造岩相学研究方法，对盆地流体类型、褪色化围岩蚀变机制和金属富集成矿关系进行了研究。本区盆地流体可划分为天然气型、油气型、卤水型、热水沉积型、富烃类还原型、富CO2非烃类流体型、构造流体型、岩浆热液型和层间水-承压水型等9种。其热水沉积型、高盐度卤水型、富Fe-Mn-CO2流体型、岩浆热液型和富烃类还原型等5种成矿流体在盆地后期变形过程与碎裂岩化相之间，发生了强烈的构造-岩相-岩性物性多重耦合作用和大规模水岩耦合反应。在地球化学岩相学机制上，大规模低温围岩蚀变机制为强烈的成矿流体蚀变作用，地球化学岩相学标志为“一黑(沥青化蚀变相)二白(碳酸盐化蚀变相)三褪色(褪色化-绿泥石化蚀变相)”。沥青化蚀变相可划分为黑色强沥青化蚀变带、灰黑色中沥青化蚀变带和灰色弱沥青化-褪色化蚀变带。碳酸盐化蚀变相可划分为强碳酸盐化蚀变带、中碳酸盐化蚀变带和弱碳酸盐化蚀变带。这些围岩蚀变作用将大量Fe3+还原为Fe2+，使紫红色铁质碎屑岩类发生了大规模的褪色化-变色化蚀变作用，而且形成了砂砾岩型-砂岩型铜铅锌-铀矿床。在上述多重耦合机制过程中，含烃盐水-液烃-气烃-气相CO2、含烃盐水-气烃-液烃-气液烃-轻质油-沥青等多相态流体不混溶作用导致矿质沉淀富集。气相CO2逃逸与热水解作用导致带状碳酸盐化蚀变带形成和矿质沉淀富集。富烃类还原型成矿流体和Ca-Mg-Fe-Mn-CO3酸性还原型成矿流体、以赤铁矿-铁辉铜矿为标志的地球化学氧化-还原相作用界面导致矿质沉淀。强酸性氧化相Ca-Sr-Ba-SO4型热水沉积作用形成了含铅锌石膏天青石岩等，为砂砾岩型铜铅锌-铀矿床矿质大规模沉淀富集成矿机制。

盆地流体；地球化学岩相学机制；褪色化；沥青化；碳酸盐化；氧化-还原相作用界面；铜铅锌-铀矿床；塔里木盆地

0 引 言

沉积盆地中地质流体包括石油-天然气-沥青-油田水等多相有机质流体[1-8]、富H2S酸性天然气型流体[9-12]、富CO2天然气型流体[12-15]、富烃类还原型成矿流体[15-17]、低温热卤水型流体等[18-21]。不同成分和性状盆地流体可因流体系统减压和降温等地球化学岩相学作用，导致盆地流体系统失稳而大量卸载成矿物质[18-21]；也可因多期盆地流体异时同位叠加，发生大规模水岩反应，形成大规模褪色化蚀变带；或因流体-岩石间多重耦合作用导致成矿流体系统失稳，从而卸载成岩成矿物质和叠加成岩成矿作用[20]，如乌拉根大型砂砾岩型铅锌矿床热水喷流沉积成矿作用[21]、油田卤水与富含有机质的还原性流体反应导致矿质沉淀[22]等。而在塔里木盆地西部(简称“塔西”)地区砂砾岩型铜铅锌-铀矿床中发育大规模褪色化蚀变，这些褪色化蚀变形成机制、盆地流体地质作用和成矿流体导致围岩蚀变之间的区别、成矿流体类型和特征等成为科学难题，砂砾岩型铜铅锌-铀矿床的区域成矿规律不清晰，直接制约了如何建立找矿预测标志、区域找矿预测、砂砾岩型铜铅锌-铀矿床深部和外围找矿预测。

图2 拜城—库车陆内前陆盆地构造带与砂岩型铜矿带关系Fig.2 Relationships Between Tectonic Belt of Intracontinental Front Basin and Sandstone-type Copper Ore Belt in Baicheng-Kuche

在塔西—塔里木盆地北部(简称“塔北”)地区中—新生代盆山耦合与转换区(图1、2)内，以华里西期末—印支期西南天山造山带为核心，形成了铜铅锌-铀-煤-石油天然气等同盆共存富集成矿，如托云后陆盆地系统、乌鲁—乌拉前陆盆地系统、库车—拜城迁移前陆盆地系统等。金属富集成矿不但与这些中—新生代陆相红层盆地形成演化有关，也与它们在燕山期—喜山期陆内造山过程中盆地流体地质作用和成矿流体圈闭构造样式有密切关系。总体来看，石油-天然气-煤炭等能源矿产形成于塔里木叠合盆地中部和周边，而塔西—塔北地区盆山耦合与转换区内形成了铜铅锌-铀-煤-岩盐矿床集中区(带)。这些金属矿床受前陆冲断褶皱带、后期构造变形样式和构造组合显著控制，形成于大陆挤压收缩体制下，与其他沉积岩型铜铅锌矿床形成于大陆伸展体制中明显不同。这种多种矿产同盆共存富集成矿过程中的盆地流体系统和成矿流体的协同耦合成矿机制不明，因此，从砂砾岩型铜铅锌-铀矿床大规模褪色化蚀变带研究入手，有助于提升塔西—塔北地区砂砾岩型铜铅锌-铀矿床的区域成矿学认识水平，探索该类型矿产区域找矿预测、深部和外围找矿预测的新方法组合和高效勘查技术组合。其中，图1中图例为：1为中上更新统+全新统；2为中更新统乌苏群；3为下更新统西域组；4为上更新统阿图什组；5为中新统帕卡布拉卡组；6为中新统安居安组；7为渐新统—中新统克孜洛依组；8为始新统—渐新统巴什布拉克组；9为渐新统；10为始新统齐姆根组；11为古新统阿尔塔什组；12为上白垩统吐依洛克组；13为上白垩统依格孜亚组；14为上白垩统乌依塔格组；15为上白垩统库克拜组；16为上白垩统库克拜组、乌依塔格组；17为上白垩统英吉莎群；18为下白垩统克孜勒苏群、上白垩统英吉莎群；19为下白垩统克孜勒苏群；20为上侏罗统库孜贡苏组；21为中侏罗统塔尔尕组；22为中侏罗统杨叶组第一、二岩性段；23为中侏罗统杨叶组和塔尔尕组；24为下侏罗统康苏组；25为下侏罗统莎里塔什组；26为未分上三叠统；27为下中三叠统俄霍布拉克群；28为下二叠统比尤列提群；29为上石炭统康克林组；30为下石炭统喀拉治尔加组；31为下石炭巴什索贡组；32为中泥盆统托格买提组；33为下泥盆统萨瓦亚尔顿组；34为未分上志留统；35为上志留统塔尔特库里组；36为中志留统合同沙拉群；37为二叠系黑云母花岗岩；38为中元古长城系阿克苏群；39为晚志留世—早泥盆世超美铁质岩石；40为辉绿岩脉；41为逆断层；42为隐伏断层；43为平移断层；44为性质不明断层；45为推测断层；46为角度不整合；47为平行不整合；48为大中型铜矿床、铜矿点；49为大型铅锌矿床、铅锌矿点；50为大型金矿床；51为中型锶矿床；52为铁矿床和铁矿点；53为铝土矿点；54为铅锌铜矿点；55为煤矿床和煤矿点；56为大型铀矿床、铀矿点。

在铜铅锌-铀-煤-石油天然气同盆共存富集规律上，塔里木叠合盆地的盆内中心部位和边部属油气资源富集区[23-28]，塔西—塔北地区前陆盆地和后陆盆地系统对于铜铅锌矿床和铀-煤矿床具有显著控制作用(图1、2)。①在南天山盆山耦合转换带区，托云中—新生代后陆盆地系统分布在南天山陆内造山带内部和北侧，受中天山华里西期—印支期岛弧造山带分割并围限了该后陆盆地系统北界。托云后陆盆地系统由萨热克巴依NE向山间拉分断陷盆地、库孜贡苏NW向山间拉分断陷盆地和托云NE向后陆盆地等组成，萨热克巴依NE向和库孜贡苏NW向山间拉分断陷盆地斜切西南天山造山带，构成了中生代盆山耦合转换构造带；而托云中—新生代NE向后陆盆地以斜向断块形式叠置在南天山和中天山造山带之间，白垩纪—古近纪碱性橄榄玄武岩喷发和侵入作用强烈，它们经喜山期陆内造山作用，共同组成了中亚天山造山带西段。托云后陆盆地系统中产出有萨热克式大型砂砾岩型铜多金属矿床和煤矿[15-17]。②在南天山造山带南侧形成了前陆盆地系统，以塔拉斯—费尔干纳和阿克苏—阿瓦提2个NW向断裂系统分割，分别形成了乌鲁—乌拉、托帕—西克尔、拜城—库车等3个前陆盆地系统。

关于盆地流体分类，目前尚没有明确的分类体系和分类方法。砂砾岩铜铅锌-铀矿床形成于前陆盆地系统和后陆盆地系统中[15-17]，它们属大陆挤压收缩动力学体制中盆山耦合与转换构造区，其盆地流体类型和水岩耦合反应较为强烈，需要从盆地流体类型和深部地质作用等多方面进行深入研究。从石油天然气地质学角度来看[29]，根据可燃有机岩石(矿产)的物理状态可将其分为：①气态可燃矿产包括纯气田、油藏内与石油伴生的油气田、与煤层伴生气田和泥火山中气田等；②液态可燃矿产以石油为代表；③固态可燃矿产包括地沥青、石沥青等石油衍生物，煤，油页岩，硫磺等；④在石油天然气田中，分布有大量油田水等非可燃性液态流体。根据天然气原始物质来源，将其划分为无机成因、有机成因和混合成因等3类天然气。在成因来源、成藏机理、赋存分布、勘探预测和开发方式等方面具有特殊地质规律的天然气统称为非常规天然气；从成藏机理和分布预测角度来看，非常规天然气统指不受浮力作用控制的天然气[30]。刘建明等认为地壳中可划分出五大类成矿地质流体体系[31]：①与大陆地壳中—酸性岩浆热事件有关的热液流体体系；②与海底基性火山活动有关的热液喷流流体体系；③与海相沉积盆地演化有关的盆地流体体系；④与区域变质作用有关 (含与大型剪切带有关 )的变质流体体系；⑤与地幔排气过程有关的深部流体体系。方维萱采用地质类比方法并结合秦岭造山带热水沉积岩相研究, 提出热水沉积体系概念，通过现代陆相及海相热泉和秦岭热水沉积岩相对比，按化学成分可将古热水场划分为强酸性硫酸盐型、弱酸强碱碳酸盐型、以SiO2为酸酐型、碱性富Mg重卤水型、热卤水型及强酸性硼硅酸盐型等6种类型[19]。从塔里木盆地及周边构造-岩石-流体多重耦合结构、金属成矿、石油天然气田等角度来看，油气运移在塔西和塔北地区金属矿产形成方面具有重要作用，需要进行盆地流体类型划分和研究，从地球化学岩相学和构造岩相学角度恢复重建盆地流体类型，以便深入研究盆地流体地质作用与成矿流体内在关系，为找矿预测提供依据，进一步探索塔西砂砾岩型铜铅锌-铀矿床中大规模褪色化蚀变等形成机理。

本文在研究区盆地流体类型恢复、典型砂砾岩型铜铅锌-铀矿床研究和对比基础上，以砂砾岩型铜铅锌-铀矿床的围岩蚀变相和大规模褪色化蚀变相的构造岩相学和地球化学岩相学研究为核心，探讨塔西中—新生代陆内红层盆地中主要围岩蚀变类型、区域性褪色化蚀变带与砂砾岩型铜铅锌-铀富集成矿机制，研究砂砾岩型铜铅锌-铀矿床成矿规律，为区域和矿区深部和外围找矿预测提供依据。

1 盆地流体恢复研究方法及成矿流体类型

以塔里木盆地和周缘的中—新生代岩石地层为基准(图1、2)，本区构造地层可以划分为前寒武纪下基底构造层、古生代上基底构造层、中生代盆山耦合与转换构造层、新生代盆山转换和周缘前陆盆地构造层。①在前寒武纪下基底构造层中，下元古界赋存有铁铜矿床、铁氧化物铜金型(IOCG)矿床、金铜矿床等。在中元古界阿克苏岩群中，赋存有受脆韧性剪切带控制的铜金矿床和铜金钨矿床，是寻找造山型金矿床的有利地层。②在古生代上基底构造层中，寒武系—志留系和泥盆系—石炭系中赋存有密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床、陆缘伸展体制下碱性花岗岩-碱性辉长岩有关的稀有和稀散元素矿床，主要为塔里木古生代被动陆缘伸展盆地地层系统，经历了华里西期和印支期造山作用，形成了复合造山带。③中—新生代砂砾岩型铜铅锌-铀矿床主要赋存在侏罗系、白垩系、古近系和新近系中，主要形成于中生代为盆山耦合转换期的陆内构造演化过程中，在新生代盆山耦合转换过程中，砂岩型铜铅锌矿床主要形成于陆内前陆盆地系统中。总之，中—新生代砂砾岩型铜铅锌-铀矿床受陆相红层盆地、后期构造变形和盆地流体改造-叠加作用复合控制。

塔西地区(图1)位于帕米尔高原北侧冲断褶皱带、塔里木盆地—西南天山造山带耦合与转换带，也是现今“盆-山-原”镶嵌构造区，先后发现了萨热克式大型砂砾岩型铜多金属矿床、乌拉根式大型砂砾岩型铅锌矿床和帕克布拉克中型天青石矿床、巴什布拉克大型砂岩型铀矿床和阿莫克木大型天然气田等。塔北拜城—库车前陆盆地(图2)是砂岩型铜矿床(带)与天然气田、煤矿床等同盆共存富集成藏成矿的典型区域。塔西—塔北地区中—新生代陆内红层盆地显著特征是砂砾岩型铜铅锌-铀矿床与煤炭、油气田等同盆共存，砂砾岩型铜铅锌-铀矿床中围岩蚀变类型、特征与盆地流体和成矿流体作用关系十分密切。在沉积盆地中，单一成因的地质流体极少，各种地质作用和不同来源盆地流体相互混合并与岩石发生水岩反应，从而形成新类型盆地流体类型或成矿流体，因此，盆地流体是一种多源复合的复杂地质流体系统，主要包括建造水、油田水和变质水等，局部深源岩浆水，岩浆水与变质水、天水混合来源。

在盆地流体恢复研究方法上，利用地球化学岩相学、同位素和包裹体地球化学等可有效追索盆地流体成分和活动历史等有关信息。地球化学岩相学[17-19]是在特定的时间-空间拓扑学结构上，一组岩石类型及其岩石-矿物地球化学成分因成岩成矿系统和环境变化、 物质间相互作用而发生成岩成矿作用，形成特定的岩石组合类型及地质体；或不同时间序次上，不同源区和成因的成岩成矿物质在同位空间上相互叠加改造，最终形成了具有空间拓扑学结构的特定岩石组合类型及地质体。因此，基于对不同类型沉积相和岩石组合、蚀变岩相和岩石组合等岩相学研究，对它们进行常量元素、微量元素和矿物地球化学研究，直接可揭示它们的物质组成和化学成分特征，以恢复地质历史时期盆地流体物质组成。这些特定的岩石组合类型及地质体属于地球化学岩相学记录体(地球化学岩相体)，是一组或几组岩石类型及其物质成分形成的地质地球化学条件和环境的综合反映和物质记录体，在系统研究基础上恢复重建它们形成的地球化学条件和环境、构造-古地理环境和位置。地球化学岩相学分类按照流体地球化学动力学-岩石组合系列或岩相学-地球化学相进行岩相类型划分，地球化学岩相学的相系统类型分为氧化-还原相(ORF)、酸碱相(Eh-pH F)、盐度相(SF)、温度相 (TF)、压力相(PF)、化学位相(CPF)、同期不等化学位相(HPF)和不等时不等化学位地球化学岩相(HHPF)等[17-19]，因此，从地球化学岩相学角度对塔西地区盆地流体进行研究，可揭示这些盆地流体的地球化学岩相学信息与成矿作用关系。从构造岩相学角度来看[15-16,20]，塔西萨热克砂砾岩型铜多金属矿区上侏罗统库孜贡苏组含矿褪色化杂砾岩类的原岩沉积相为复合叠加冲积扇相扇中亚相。在后期叠加了碎裂岩化相和低温富烃类还原性盆地流体作用形成的大规模褪色化蚀变，在裂隙面上辉铜矿发育拉伸线理和方解石-硅化蚀变等组成的阶步。下白垩统克孜勒苏群顶部与古新统阿尔塔什组底部发育区域滑脱构造系统(沿不整合面发育), 这种区域构造岩相学相变界面有利于盆地流体运移和圈闭。新疆乌拉根砂砾岩型铅锌矿床和共伴生的天青石、石膏矿床受似层状构造流体角砾岩构造系统显著控制。如何追踪这些盆地流体类型不但是难点科学问题，同时盆地流体类型恢复和成矿流体特征的示踪研究也是热点科学问题之一，这对于特殊成矿地质单元中成矿物质大规模聚集成矿研究具有较大启迪作用。盆地流体类型和成矿流体必然在其运移路径上保留其痕迹特征，因此，本文采用矿物包裹体、微量元素示踪、同位素地球化学、矿物地球化学、构造-岩石-流体多重耦合、孔隙度、渗透率、典型矿床解剖等综合研究方法，进行地球化学岩相学和构造岩相学综合方法示踪研究。对研究区内盆地流体类型和成矿流体特征进行恢复的主要依据为：①区域性蚀变带及其蚀变类型特征(如大规模褪色化分布规律、物质组成和形成机制等)因这些褪色化蚀变带受区域构造-岩相带控制，所以可以揭示区域性地质流体类型和成矿流体特征，如在碳酸盐化蚀变相中，方解石-白云石化蚀变相一般为沉积成岩期流体地质作用形成的产物，而网脉状—微脉状铁方解石-铁锰白云石化蚀变相多受碎裂岩化相中裂隙—显微裂隙-裂缝等小型—显微构造控制，揭示了沉积盆地改造过程中构造-流体耦合作用，即碎裂岩化相与富Fe-Mg-Mn-CO2型盆地流体耦合作用结果；②热水沉积岩相、岩石组合类型和特征等是热水沉积成岩成矿作用直接形成的，可揭示热卤水类型和特征，如天青石岩-重晶石岩等空间岩相分布范围及其矿物包裹体特征等，能够揭示Ca-Mg-Sr-Ba-SO4型(强氧化—酸性地球化学相)盆地流体类型和成矿流体特征、空间分布范围；③在辉绿辉长岩脉群和花岗岩侵入岩体等边部发育接触热变质-接触交代蚀变带，其蚀变矿物组合和矿物包裹体类型、特征等不但可以记录岩浆热液成分和特征，也可以追踪盆地流体与岩浆热液之间的流体混合作用信息，而且这些侵入岩体本身也发育节理-裂隙和破碎带(如绿泥石化构造片理化带)等，能够揭示其遭受的流体地质作用特征；④含矿构造带构造岩和蚀变矿物类型及其组合(如萨热克砂砾岩型铜多金属矿床)中，碎裂岩化相、裂隙—显微裂隙和裂隙中充填物不但可以揭示成矿流体成分和特征，而且有助于揭示构造-岩性-岩相之间多重耦合与水岩反应作用；⑤对现代盆地卤水和油田水可以采用直接取样测试分析其化学成分，因其具有高盐度等特征，其蒸发岩和油田水大规模运移路径中必然有相应的地球化学岩相学记录；⑥砂砾岩型铜铅锌-铀矿床中主要类型矿石、赋矿围岩组合和围岩蚀变类型等是盆地流体和成矿流体相互作用形成的直接产物，其岩石地球化学特征和微量元素地球化学特征能够有效追踪成矿流体成分和特征，如沥青化蚀变相强度不同、辉铜矿-沥青化蚀变相及分布范围直接揭示了沥青质成矿流体特征和分布范围；⑦对于砂砾岩型铜铅锌-铀矿床，矿物包裹体研究不但可以追踪成矿流体成分和性质，并且可以恢复地质历史过程中盆地流体和成矿流体的氧化-还原相、温度相和盐度相等地球化学岩相学类型和特征；⑧矿物地球化学岩相学有助于重建构造-热事件历史和盆地热演化历史，有助于研究构造-岩浆-热事件作用和冷却过程，如绿泥石蚀变相、绿泥石温度计和黏土矿物结晶度等矿物温度计；⑨同位素地球化学研究是进行盆地流体和成矿流体示踪的有效方法，可以追踪其流体来源和成矿流体来源等。因此，有必要从构造岩相学角度对盆地流体地质作用进行研究。按照盆地流体的主要成分、流体动力学特征、盆地流体成因、主要控制流体运移和聚集地质因素，可将塔西—塔北地区盆地流体系统暂划分为天然气型、油气型、卤水型、热水沉积型、富烃类还原型、富CO2非烃类流体型、构造流体型、岩浆热液型和层间水-承压水型等9种。

1.1 天然气型

乌拉根超大型铅锌矿床东侧相邻的阿克莫木天然气田为塔西地区典型的天然气型盆地流体系统，是天然气成藏聚集的主要控制因素。该气田的含气层系为下白垩统克孜勒苏群，含气面积为16.9 km2，天然气组分以烃类(含量(质量分数，下同)为76%～81%)为主，甲烷为主要成分(80%～91%)，乙烷和丙烷含量低(低于0.3%)[32]。非烃气体含量高(约20%)，N2含量中等(8.0%～11.4%)，CO2含量很高(11.07%～11.44%)。甲烷碳同位素组成(δ13C1)为-25.6‰～-23.0‰，乙烷碳同位素组成(δ13C2)为-21.9‰～-20.2‰，阿克1井天然气中的烃类气体属有机成因。阿克1井天然气中烃类气体和非烃气体(CO2型盆地流体)来源于寒武系含膏碳酸盐岩、石炭纪—二叠纪碳酸盐岩、侏罗系康苏组和杨叶组等3套高演化烃源岩，在早期油藏遭到破坏后，演化为高温裂解气。阿克1井储集层段砂岩中自生伊利石形成年龄分别为38.55 Ma、38.10 Ma和34.60 Ma，与乌拉根砂砾岩型铅锌矿床形成时代相近，为始新世末期巴尔通阶—普利亚本阶(33.9～40.2 Ma)，揭示其气藏圈闭构造形成于喜山期。刘全有等认为塔里木盆地油型天然气的烷烃气碳同位素组成较轻(δ13C2值低于-28‰，丙烷碳同位素组成(δ13C3)低于-25‰)，氢同位素组成偏重，成烃母质为海相沉积环境形成的寒武系—下奥陶统或中—下奥陶统烃源岩，分布区域主要为台盆区[2]。而煤型天然气的烷烃气碳同位素组成较重(δ13C2值高于-28‰，δ13C3值高于-25‰)，氢同位素组成偏轻，成烃母质主要为陆相沉积环境形成的三叠系—侏罗系烃源岩，分布区域主要为前陆区。库车前陆盆地的煤型天然气具有两期生烃与晚期成藏，成分以CH4、C2H6、C3H8等烃类为主，非烃类为N2和CO2，如样品YM7-H1中CH4含量达90.14%，主要来源于三叠系和侏罗系腐殖型有机质，在渐新世末期(23 Ma)开始生烃，在上新世初期(5 Ma)被保存下来。库车前陆盆地天然气藏与古近系渐新统、新近系中新统中砂岩型铜矿床和砂岩型铜矿化带分布范围吻合，揭示这些煤层、煤型天然气与砂岩型铜矿化带关系尚需深入研究，这些煤-油气田-气田-盐岩-铜矿床等同盆共存与富集成矿内在关系涉及有机质大规模运移和有机质类盆地流体参与铜铅锌-铀等无机界的金属富集成矿。

1.2 油气型

在油气藏中，油气主要赋存相态有吸附态、游离态、溶解态等多相态，其连续型、准连续型和不连续型油气聚集代表了油气藏形成的3种基本类型，普遍存在于全球主要含油气盆地[4]。塔里木盆地发育寒武系—奥陶系腐泥型、泥盆系—二叠系腐殖型、三叠系—侏罗系腐殖型等3套烃源岩，后期形成了原生油气藏和次生调整型油气藏。次生调整型油气藏是重要油气藏类型，其因原生油气藏经后期构造破坏，油气发生蚀变或再次运移聚集所形成的油气藏[23-28]。杨海军等认为塔里木盆地凝析油气资源丰富，其气油比为600～19 900，凝析油质量浓度为40～750 g·m-3[33]。原生凝析气田为原生腐植型凝析气藏或煤成型凝析气藏；陆相油气经多期充注形成次生凝析气藏，晚期干气对早期油藏进行混合改造，以牙哈陆相油气成因的次生凝析气藏为代表。海相油气经多期油气充注与晚期干气气侵造成蒸发分馏，在运移-聚集-成藏过程中烃体系分异和富化，发生反凝析作用后形成了海相次生凝析气藏。凝析气成分主要为：甲烷含量为69.00%～92.37%，平均为84.64%；乙烷及以上烷烃含量为1.71%～21.54%，平均为8.11%；在非烃类组分中，CO2含量为1.73%～10.25%，平均为4.30%，H2S质量浓度为4.1～93 900.0 mg·m-3。这种凝析气是否可为砂岩型铜矿床形成提供丰富的富烃类还原性成矿流体，是否具有局部富H2S酸性天然气型盆地流体条件等，尚需深入研究。

在拜城—库车迁移前陆盆地中，凝析气藏、气田与新生代陆相红层盆地中砂岩型铜矿成矿带关系十分密切。新近系中新统康村组陆相红色碎屑岩系为拜城滴水铜矿床主要赋矿层位[34]，与库车前陆盆地油气系统大规模形成和成藏期具有相似时限。赵靖舟等认为库车油气系统由未熟—低熟气、成熟气、高熟气和过熟气等4种天然气类型，以及未熟—低熟油、成熟油和高熟油等3种类型原油组成，其低熟—未熟油主要来自侏罗系煤系源岩, 成熟油来源于侏罗系和三叠系[35]。库车盆地油气系统具有多期成藏和多阶连续的成藏特点，3个成藏期(新近纪康村早中期(10～17 Ma)、康村晚期—库车早中期(3～10 Ma)和库车晚期—第四纪西域期(1～3 Ma))形成了三叠系湖相油藏和侏罗系中低成熟煤成凝析油气藏。在拜城滴水铜矿床中，铜矿体和近矿围岩中发生了大规模褪色化蚀变、局部油斑和沥青化蚀变；在拜城—库车前陆盆地中，这些油气型盆地流体和天然气型盆地流体等组成了油气成藏聚集系统，是能源矿产的成矿流体，但是油气系统参与金属成矿作用强度有待进一步研究。

1.3 卤水型

在库车—拜城和乌鲁—乌拉前陆盆地系统中，白垩系—新近系发育厚层石盐岩、膏泥岩、含膏泥岩、含膏碳酸盐岩等，盐丘构造和盐泉发育，这些含膏泥岩相及岩石组合揭示存在高盐度卤水型盆地流体。按盐泉卤水离子组成等，高盐度卤水可分氯化物型、硫酸盐型和碳酸盐型等3种主要类型[36-38]。库车前陆盆地中断裂带控制了现今盐泉水出露与分布，卤水型盐泉水的矿化度(TDS)较高，为120.216～305.322 g·L-1，氧同位素组成(δ18O)为-9.1‰～4.7‰，氢同位素组成(δ2H)为-75‰～-28‰，盐泉水的氢、氧同位素组成偏离大气降水线，可能与深部盐卤水沿背斜轴部断裂带上升补给密切有关[37]。库车盆地拜城托克逊地区DZK01 钻孔(科探1井)孔深在1 321.39～1 486.62 m 范围内，对古新统库姆格列木群上石盐段石盐岩岩芯的研究表明，在蒸发岩形成过程中其具有较高的蒸发浓缩程度，含盐层系中K+、Mg2+和Li+富集特征指示了卤水蒸发浓缩已经到达晚期阶段[38]。因此，深部卤水总体处于封闭状态，但陆内冲断褶皱带等在陆内造山过程中，在构造动力驱动下沿库车前陆盆地中断裂带上升补给盐泉水具有物质基础和构造通道。

在拜城—库车前陆盆地中，古近纪—新近纪蒸发岩相系厚度大，古近系含岩盐岩系最大厚度可达1 447.5 m，新近纪含岩盐岩系最大厚度达402 m，蒸发岩相含膏盐层和盐丘构造[39-41]等对拜城滴水等砂岩型铜矿床具有明显控制作用。在古近纪—新近纪陆相蒸发岩相系中，已经识别出5个蒸发岩沉积旋回，它们与喜山期构造运动有良好的沉积响应关系[39]，盐岩-膏岩-含膏泥岩-含膏碳酸盐岩等岩石组合揭示卤水曾经历了强烈蒸发沉积作用。铜富集与由含膏泥岩-含膏碳酸盐岩等组成的盐丘构造有密切关系，揭示曾发育含铜卤水型成矿流体(盆地流体)。曹养同等认为古封存卤水及大气降水淋滤地层中的盐层形成含铜卤水，氯铜矿、含氯铜矿盐岩和膏岩为含铜卤水(成矿流体)沉淀富集主要标志性产物[40]。侧向逆冲推覆构造作用和盐丘构造垂向底劈作用驱动了迁移前陆盆地中含铜卤水型盆地流体沿断裂带运移(图2)，在碎屑岩系中碎裂岩化相发育部位的构造扩容空间中沉淀富集，如节理面、裂隙面和部分层理面上富集辉铜矿、氯铜矿、石盐和石膏等，以及砂岩型、泥岩型和灰岩型铜矿化。在库车前陆盆地南部秋里塔格构造带和北部克拉苏构造带(图2)中，新近系砂岩型、泥岩型和灰岩型铜矿带受冲断褶皱带中背斜核部和两翼地层、近EW向逆冲断裂带和构造-岩性-岩相等复合控制，古近系和新近系盐岩、膏岩、褐红色粉砂岩-泥质粉砂岩-泥岩等为铜矿源层，灰绿色粉砂岩和泥岩、灰白色含砾粗砂岩为含铜矿层。

1.4 热水沉积型

1.5 富烃类还原型

富烃类还原型盆地流体可能是形成塔西砂砾岩型铜铅锌-铀矿床成矿系统的主控因素[15-17]。在萨热克砂砾岩型铜多金属矿区内，在方解石、铁白云石和石英矿物包裹体中发育含烃盐水、气烃、液烃、气液烃、轻质油、沥青等包裹体[42]。这些矿物包裹体特征记录了富烃类还原型成矿流体信息，矿物包裹体、地球化学岩相学和构造岩相学等特征记录了富烃类还原型盆地流体的现今残存化学成分特征。

(1)在萨热克砂砾岩型铜多金属矿床中，矿物包裹体均一温度显示其富烃类还原型成矿流体为低温相(81 ℃～207 ℃)、低盐度和中盐度两类含烃盐水类的成矿流体混合作用形成的。方解石和次生石英中含烃盐水包裹体均一温度为81 ℃～207 ℃，平均均一温度为99.5 ℃～176.0 ℃，含轻质油包裹体平均均一温度为105.7 ℃～143.5 ℃，具有低盐度和中盐度两类含烃盐水的成矿流体混合特征；在方解石和白云石矿物包裹体中的中盐度含烃盐水的平均盐度为17.47%～23.12%(NaCl当量)，在石英和方解石矿物包裹体中的低盐度含烃盐水的盐度为3.20%～12.28%(NaCl当量)。参照成矿压力和成矿深度经验公式[43]，计算初始温度、压力和深度，然后计算成矿压力、成矿深度。其表达式为

式中：T0为初始温度；P0为初始压力；H0为初始深度；P1为成矿压力；H1为成矿深度；T1为实测均匀成矿温度；N为盐度。

根据上述公式，萨热克砂砾岩型铜多金属矿床的成矿压力为(225.8～502.6)×105Pa，平均成矿压力为360.87×105Pa，成矿深度为0.75～1.68 km，平均成矿深度为1.20 km。

(3)在萨热克砂砾岩型铜多金属矿床中，液烃和气液烃类矿物包裹体说明富烃类还原型成矿流体曾经历了气液两相不混溶的相分离作用。烃盐水、气烃、液烃、气液烃、轻质油、沥青等包裹体的存在揭示富烃类还原型成矿流体具有气相(气烃类)-液相(液烃-含烃盐水类)-气液混合相(气液烃类)-固相烃类(沥青类)等多相形式活动。而沥青类作为固体烃类主要呈脉状和细脉状充填在断裂-裂隙带中。沥青不但在铁白云石和石英矿物包裹体中发育，而且沿碎裂岩化相杂砾岩类中裂隙和裂缝发育，并与辉铜矿-斑铜矿-黄铜矿等铜硫化物紧密共生。野外构造岩相学填图和室内构造岩相学研究表明：碎裂岩化相宏观特征以顺层裂隙破碎带+切层裂隙破碎带+碎裂岩化+沥青化+网脉状铜硫化物为主;微观裂缝类型主要为砾内缝、砾缘缝与穿砾缝,沿裂隙和裂缝充填绿泥石、辉铜矿、沥青质、石英和铁碳酸盐等[44]。

(4)在巴什布拉克大型砂岩型铀矿床中[45]，油气包裹体以液烃包裹体为主，含有少量气液烃类和含烃盐水类包裹体。富烃类还原型成矿流体均一温度为71 ℃～193 ℃，盐度为0.71%～23.05%(NaCl当量)，成矿压力为(77.90～211.75)×105Pa，成矿深度为0.26～0.71 km，显示该铀矿床成矿压力和成矿深度均比萨热克砂砾岩型铜多金属矿床小。有机质的氯仿沥青“A”含量为0.001 9%～0.002 6%，奇偶优势指数(OEP)为0.72～0.84，平均为0.78，显示了有机质高成熟的特征；碳优势指数(CPI)为1.16～1.35，平均为1.25，指示热演化程度较高；姥植比(Pr/Ph)为0.77～1.01，平均为0.89。

(5)构造岩相学特征揭示，富烃类还原型成矿流体与断裂带、层间断裂-裂隙带、碎裂岩化相、滑脱型脆韧性剪切带和滑脱构造岩相带等具有显著构造-流体-岩石-烃类多重耦合结构。对于储集岩层(储矿构造岩相学层位)而言，这些富烃类还原型成矿流体属于异源外来成矿流体，与库孜贡苏组紫红色杂砾岩类经历了强烈水岩反应和围岩蚀变作用，因此，其构造岩相学特征为强烈构造-流体-岩性多重耦合。这些构造岩相带不但是这类盆地流体运移通道，也是富烃类还原型成矿流体的储集岩相层；其顶部粉砂质泥岩-泥质粉砂岩、含膏泥岩-泥岩等为构造-岩相-岩性圈闭层。

1.6 构造流体型

在塔西萨热克砂砾岩型铜矿床、乌拉根砂砾岩型铅锌矿床、花园和滴水砂岩型铜矿床、巴什布拉克砂岩型铀矿床中，发育大规模褪色化和漂白化蚀变，尤其是漂白化砂岩中，主要为硅化、碳酸盐化和石膏化等，形成强烈的漂白化，主要由浅色矿物石英细脉和微脉、铁白云石-硅化微脉、方解石-锰方解石化、铁白云石-锰铁白云石化等组成，暗色矿物很少，仅见少量绿泥石等。大规模褪色化和漂白化蚀变带一般多分布在塔西中—新生代沉积盆地的边缘断裂带、层间滑脱构造带和辉绿辉长岩脉群等区域，为富SiO2和CO2型盆地流体大规模运移的地球化学岩相学和构造岩相学记录，主要受前陆冲断褶皱带、大规模逆冲断裂和滑脱断裂带控制。在乌鲁—乌拉、伽师—托帕、拜城—库车等前陆盆地系统，构造流体型盆地流体系统发育位置有西南天山前陆冲断褶皱带下盘中生代和新生代地层、古近系底部层间滑脱构造带以及这些构造岩相学内具有盆地流体大规模运移和层间热液角砾岩化相带，揭示了它们与盆山转换过程构造运动有十分密切的关系。

1.7 岩浆热液型

岩浆热液型盆地流体系统主要在托云中—新生代后陆盆地系统[16]中十分发育，如托云乡、巴音布鲁克东侧和萨热克南矿带等。在早白垩世末期—古近纪初期((54.1±1.9)～(122.2±1.2)Ma，K-Ar法[46])，碱性玄武岩和碱性辉长岩类侵入岩体周边以强烈的区域性褪色化蚀变带和漂白化蚀变带发育为特征，揭示这些盆地流体活动受火山喷发作用和岩浆侵入构造带显著控制。以早白垩世末期—古近纪初期，碱性玄武质火山岩、碱性辉绿岩和碱性辉绿辉长岩岩脉群和侵入岩体周边在蚀变辉绿岩脉群-蚀变砂砾岩-砂岩中，形成了砂岩型铜矿化、砂砾岩型铜铅锌矿化带和Cu-Pb-Zn-Ag-Au-Mo-V-Ni异常带。以强碳酸盐化蚀变辉绿岩和含铜铁白云石化蚀变砂岩为典型的富烃类还原型盆地流体和Fe-Mn-CO2型盆地流体形成大规模褪色化蚀变带。这种热液烃类盆地流体与深源辉绿岩-辉长岩形成的岩浆热液型盆地流体系统密切相关，这也是托云中—新生代后陆系统与乌鲁—乌拉、乌拉根、拜城—库车等3个前陆盆地系统中区域成矿地质背景和深部大陆动力学背景的主要差别(图1、2)。乌鲁—乌拉、乌拉根、拜城—库车等3个前陆盆地系统不但分布在西南天山造山带南侧和塔里木地块北缘过渡地带区域，而且目前尚未发现与早白垩世末期—古近纪初期碱性玄武岩和碱性辉长岩类侵入事件有关的岩浆热液型流体系统证据。

1.8 层间水-承压水型

研究区内发育层间水-承压水型地下水，发源于塔里木盆地相邻中高山区现代河流和冰川为地下水主要补给源区，沿山前第四系松散层运移的地下水向塔里木盆地中心补给，在沙漠腹地由深部向浅部顶托排泄；塔里木盆地内深层油田水处于高度封闭的滞留状态, 与上部松散沉积层地下水之间基本没有联系[47]，但局部受构造应力场驱动的上升盐泉水与深部卤水有可能连通，主要为卤水特征。

2 围岩蚀变的地球化学岩相学特征、形成机制与金属成矿

塔西地区砂砾岩型铜铅锌-铀矿床围岩蚀变总体是以沥青化蚀变相、褪色化蚀变相、漂白化蚀变、碳酸盐化蚀变等低温围岩蚀变相为特征的低温热液蚀变组合。①在萨热克砂砾岩型铜多金属矿床中，围岩蚀变类型以沥青化蚀变、褪色化蚀变、绿泥石化、方解石化、铁锰方解石化、白云石化、铁锰白云石化、黄铁矿化、绢云母化、硅化、铜硫化物化等为主，及少量重晶石化。以往对沥青化蚀变相、绿泥石化蚀变相和铁锰碳酸盐化蚀变相研究比较欠缺。以富烃类还原型成矿流体叠加主成矿期为中心，纵向围岩蚀变分带为黑色沥青化蚀变带→(灰黑色沥青化+褪色化)蚀变带→褪色化蚀变带→褪色化蚀变+浅紫红色铁质砂砾岩。在垂直方向上，蚀变分带独具特点，即褪色化蚀变带(顶板围岩)→灰黑色沥青化+褪色化蚀变带(矿体顶部)→灰黑色沥青化(矿体中部)→灰黑色沥青化±褪色化蚀变带(矿体下部)→黄铁矿化-铁碳酸盐化-绿泥石化蚀变带(底板围岩)→碳酸盐化-绿泥石化蚀变带(下盘围岩)。②在乌拉根砂砾岩型铅锌矿床中，围岩蚀变主要有团斑状沥青化、漂白化蚀变、石膏化、天青石化、黄铁矿化、方解石化、白云石化、细粒白云母化和黏土化蚀变、铅锌硫化物等，总体为低温蚀变相。白铅矿化-菱锌矿化-褐铁矿化-黄钾铁钒化为表生蚀变组合。从浅部到深部，垂向蚀变分带为黄钾铁矾化-白铅矿-菱锌矿-褐铁矿→沥青化-褪色化-方铅矿-天青石-硬石膏-白云石→沥青化-褪色化-方铅矿-闪锌矿→沥青化-褪色化-方铅矿-闪锌矿-黄铁矿→沥青化-褪色化-黄铁矿。早期层纹状细粒天青石化为层状相体，与石膏岩和含膏角砾状白云岩等共生，显示热卤水同生沉积成岩成矿特征；晚期网脉、细脉状和块状天青石化蚀变岩和天青石石膏化的结晶较粗，天青石和石膏可见呈晶簇状和脉状穿层早期天青石岩和天青石石膏岩。③在巴什布拉克大型砂岩型铀矿床中，围岩蚀变类型有黑色沥青化、褪色化、漂白化蚀变、碳酸盐化、黄铁矿化、黏土化蚀变(高岭石和伊利石化等)和铀矿化等，主要为低温蚀变组合。④在滴水和花园等新近系砂岩型铜矿床中，低温围岩蚀变组合为褪色化蚀变、沥青化蚀变、氯铜矿化、石膏化、碳酸盐化和黏土化(高岭石化和蒙脱石化等)。从浅部到深部，从上到下金属矿物组合分带为氯化铜-黑铜矿-蓝铜矿-赤铁矿(氧化矿石带)→黄铁矿-辉铜矿→方铅矿-斑铜矿-黄铜矿-辉铜矿-黄铁矿(混合矿石带)→赤铁矿-辉铜矿-黄铁矿(原生矿石带)。

在塔西中—新生代陆内红层盆地中，砂砾岩型铜铅锌-铀矿床中普遍发育大规模低温褪色化蚀变，这种构造岩相学记录了盆地流体强烈活动历史。通过构造岩相学和地球化学岩相学研究认为，这种大规模低温褪色化蚀变带不但是盆地成矿运移的构造通道，而且在成矿流体-构造-岩相-岩性多重耦合部位，成矿流体多相不混溶作用、地球化学氧化-还原相作用界面、成矿流体-盆地流体混合作用等导致成矿物质大规模沉淀。 在地球化学岩相学机制上，在陆内红层盆地岩石地层系统中发生了“一黑二白三褪色”等强烈的流体蚀变作用，“一黑”主要为沥青化蚀变相形成的地球化学还原相作用，可划分为黑色强沥青化蚀变岩、灰黑色中沥青化蚀变相和灰色弱沥青化蚀变相，将大量Fe3+(紫红色铁质胶结物、赤铁矿等)还原为Fe2+(黄铁矿、斑铜矿-黄铜矿-辉铜矿等铜硫化物相)，而使紫红色铁质碎屑岩类黑色化-褪色和变色。“二白”为方解石化、白云石化、硅化、重晶石化、铁锰白云石化和铁锰方解石化等，在这些围岩蚀变矿物本身为浅色矿物而且在围岩过程中大量Fe3+(赤铁矿等)还原为Fe2+(铁白云石、铁方解石、黄铁矿、绿泥石等)，这也是紫红色铁质碎屑岩发生大规模区域性褪色化蚀变的地球化学岩相学机制所在。“三褪色”主要为显示灰绿色和灰色的绿泥石化和辉铜矿化等，同时也将Fe3+还原为Fe2+形成了含铁绿泥石和黄铁矿等。这些低温围岩蚀变地球化学岩相学过程为陆内红层盆地中岩石-成矿流体大规模水岩反应所形成，其成矿流体不混溶作用等也导致了铜铅锌-铀富集成矿，为采用遥感色彩异常寻找和圈定找矿靶区提供了依据。

2.1 黑色沥青化蚀变相与铜银钼-铀富集成矿关系

2.1.1 沥青化蚀变相强度分带与总有机碳

灰黑色—黑色强沥青化蚀变相在塔西地区砂砾岩型铜铅锌矿床和砂岩型铀矿床中普遍发育，呈现黑色—灰黑色—灰色；总有机碳(TOC)高揭示有机质参与了砂砾岩型铜铅锌-铀矿床的成矿特征。灰黑色—黑色沥青化蚀变相的强度分带揭示了富含沥青类和烃类还原型成矿流体作用和活动的强度中心，灰黑色—黑色沥青化蚀变相分布范围揭示了还原型成矿流体为带状充注运移中心和区域面状褪色化蚀变相为活动中心，也指示了砂砾岩型铜铅锌-铀矿床的成矿中心部位。这种灰黑色—黑色沥青化蚀变相与陆内红层盆地中紫红色铁质粗碎屑岩系之间形成了黑色和紫红色之间的显著色斑-色系反差性变化和强烈色差对比。黑色强沥青化蚀变带呈带状—团斑带状等形态学特征，具有最高总有机碳；随着沥青化蚀变强度降低，其逐渐变为灰黑色—青灰色，而弱沥青化蚀变带为青灰色—褪色化，具有区域性宽带状—面带状形态学特征。①在萨热克砂砾岩型铜矿区，按照沥青化蚀变相强度、颜色、含量和地质产状特征(图3)，将沥青化蚀变相划分为带状—网脉状黑色强沥青化蚀变带[图3(a)～(d)]、网脉状灰黑色中沥青化蚀变相[图3(e)～(h))、面状和面带状灰色弱沥青化蚀变带和灰色弱沥青化-灰绿色褪色化蚀变带[图4(a)～(d)]等4个相带。②在萨热克砂砾岩型铜多金属矿床的铜钼银同体共生矿体中，带状黑色强沥青化蚀变带[图4(a)、(b)]总有机碳为3.28%～4.78%，碳同位素组成(δ13C)为-20.79‰～-19.65‰，推测因盆地基底富烃类还原型成矿流体沿切层断裂充注，形成的黑色强沥青化蚀变带总有机碳高(高于1.0%)，导致紫红色铁质杂砾岩-紫红色铁质岩屑砂岩-紫红色铁质粉砂岩类等发生了改色化(紫红色铁质→灰黑色—黑色沥青化)。③中沥青化蚀变带总有机碳为0.30%～1.00%，弱沥青化-褪色化蚀变相中总有机碳为0.10%～0.30%，未蚀变的紫红色铁质杂砾岩-铁质岩屑砂岩中总有机碳低于0.10%。随着总有机碳降低，富烃类还原型成矿流体作用减弱，最终变为正常紫红色铁质碎屑岩类。

2.1.2 富烃类还原型成矿流体充注相态(一次运移和二次运移相态)和多相态不混溶作用

在不同强度的沥青化蚀变相带中，烷烃类C10～38含量和ΣC10～20/ΣC21～38值等参数不同，揭示具有较强迁移和运移能力的C10～20富烃类还原型成矿流体可能以流体扩散机制进行二次运移。

(1)在萨热克砂砾岩型铜多金属矿区，在黑色强沥青化蚀变带中的烷烃类C10～38含量达419.32×10-6(表1、2，图5中样品HD2730-1)，其主峰为C23和C25，为后峰型正烷烃系列。(C21+C22)/(C26+C22)值为2.04，指示了有机质生物源以陆源高等植物为主。(C21+C22)/(C28+C29)值为1.78，暗示其具有一定海相植物信息。碳数优势指数为1.73，说明其属未成熟有机质(碳数优势指数高于1.20)，处于生物化学生气阶段，该阶段产物主要为CO2、CH4、NH3、H2S、H2O等。这些有机质(总有机碳为3.28%～4.78%)可能被构造应力驱动而沿切层断裂带垂向运移，充注在储集层(储矿层位)，在储集层内切层断裂带和碎裂岩化相带中形成强沥青化蚀变带。

表1 萨热克铜矿床中铜矿石烷烃类分析结果Tab.1 Analysis Results of Alkanes of Copper Ores in Sareke Copper Deposit

注：强沥青化蚀变带正构烷烃总含量为419×10-6，弱沥青化-褪色化蚀变带为16.7×10-6，褪色化蚀变带为2.3×10-6。

表2 萨热克铜矿床中铜矿石烷烃类地球化学参数Tab.2 Geochemical Parametes of Alkanes of Copper Oresin Sareke Copper Deposit

(2)在弱沥青化-褪色化蚀变带中(表1、2，图5中样品HD2685-5)，C10～38含量为16.67×10-6，主峰为C16和C17，C34和C35为次级弱峰，略显双主峰趋势，推测其与经过热液作用演化的沥青化蚀变带中沥青高蜡质贡献有关。(C21+C22)/(C26+C22)值为1.66，(C21+C22)/(C28+C29)值为5.39，推测其与富烃类还原型成矿流体在储集层(储矿层位)中发生了二次运移作用有密切关系。C21+C22具有较强迁移能力，而C26、C28、C29(与沥青质碳数相当)与C21+C22(与柴油碳数相当)相比，迁移能力相对较弱，因弱沥青化蚀变带中沥青含有蜡质(C21～38)而迁移能力减弱。碳优势指数为1.04，说明其具有成熟有机质(碳优势指数低于1.20)特征，揭示有机质向成熟方向演化。

(3)原油中烃类可大致分为低分子量(低于15)、中等分子量(15～40)及高分子量(高于40)烃类。其分子量越低，在构造热应力驱动或热裂解作用下其活化迁移和运移能力越强，如石油烃气(C1+C5)等；与柴油碳数相当的碳数为C10～C20，具有较强迁移和运移能力；与石油沥青碳数相当的中碳数为C21～C38，比柴油碳数相当的C10～C20迁移和运移能力较差，因此，本文采用ΣC10～20/ΣC21～38值、C10～20含量、C21～38含量和C10～38含量探讨和示踪储集层(储矿层位)富烃类还原型成矿流体二次运移的成岩成矿过程。

图5 萨热克铜矿床中铜矿石烷烃类气相色谱Fig.5 Gas Chromatographies of Alkanes of Copper Ores in Sareke Copper Deposit

在黑色强沥青化蚀变带中(表1、2，图5中样品HD2730-1)，C10～20含量为191.19×10-6，C21～38含量为228.12×10-6，C10～38含量为419.32×10-6，ΣC10～20/ΣC21～38值为0.84。在构造应力驱动下，这种富烃类还原型成矿流体沿切层断裂带充注到储集层(储矿层位)中切层断裂-裂隙带后，沿储集层内顺层断裂+裂隙带发生了二次运移。与石油沥青碳数C21～38相当的烃类含量明显高于与柴油碳数相当的C10～20烃类含量，推测与富烃类还原型成矿流体受构造应力驱动而呈塑性流体充注在切层断裂-裂隙带中[图3(a)～(f)]的过程有关，而且与黑色强沥青化蚀变带的带状—网脉状构造岩相学特征相吻合。在弱沥青化蚀变相中(表1、表2，图5中样品HD2685-5)，C10～20含量为13.56×10-6，C21～38含量为3.10×10-6，C10～38含量为16.67×10-6，但ΣC10～20/ΣC21～38值为4.37，明显富集C10～20。而且低扩散特征的C21～38相对贫化，显示二者烷烃类在地球化学岩相学形成过程和形成机制上具有较大差异，暗示弱沥青化-褪色化蚀变相与挥发性较高的烷烃类(C21～38)蚀变作用有关(即烃类气洗蚀变作用)。黑色强沥青化蚀变相与盆地底源沿基底断裂上升充注的富含石油沥青质蚀变作用有密切关系，沿盆地基底断裂带上升的富烃类还原型成矿流体充注在断裂带和强碎裂岩化相带的断裂-裂隙带中后，沿库孜贡苏组层间滑动断裂-裂隙带-碎裂岩化相(碎裂岩化杂砾岩类)运移。富C21～38烃类还原型成矿流体以侧向渗流作用为主，充注切层断裂-裂隙中。挥发性较高的烷烃类(C10～20)以气-液相扩散作用发生侧向运移，并可能形成了气洗蚀变作用。因此，沥青化蚀变相的强度分带具有不同地球化学岩相学形成过程和形成机制。C27、C28和C29甾烷相对分布是油源和有机质来源的对比指标，在该矿区内黑色强沥青化蚀变相与灰色弱沥青化-灰绿色褪色化蚀变相中，其分布型式从大到小依次为C27、C28、C29，说明其具有类似的有机质来源。但其与乌拉根砂砾岩型铅锌矿床中规则甾烷分布型式(C27、C29高于C28)不同，暗示萨热克砂砾岩型铜多金属矿床与乌拉根砂砾岩型铅锌矿床具有不同有机质来源和气洗蚀变作用过程。

(4)在巴什布拉克铀矿床下白垩统克孜勒苏群下段冲积扇相砾岩中，至少发育两期及以上油气和有机质运移事件形成的沥青化蚀变相。氯仿沥青“A”族组分中总烃占比偏低，“非烃+沥青质”有机质占比较大，正构烷烃主峰碳为C17、C18、C20、C24和C25[45]。在乌拉根砂砾岩型铅锌矿区近矿围岩和外围油砂中，有机质成分中氯仿沥青“A”族组分及其饱和烃的主要生物标志物特征均较相似，碳优势指数为1.11～1.17，姥植比为0.68～1.08，规则甾烷分布型式为C27、C29高于C28，说明二者有机质为同源[22]。

(5)矿物包裹体地球化学岩相学特征记录了富烃类和非烃类还原型成矿流体成分瞬间特征。①在萨热克砂砾岩型铜矿床中，方解石-铁白云石-石英中矿物包裹体主要有含烃盐水、液烃、气烃、气液烃、轻质油和沥青等，揭示了大规模富烃类还原型成矿流体的地球化学岩相学特征[16,42]，这种还原型成矿流体具有多相态不混溶作用。②在常温常压条件下，气烃为以C1～4为主的烷烃类，液烃为以C5～15为主的烷烃类，C16+烷烃为固态或具塑性流动固体烃类，推测萨热克砂砾岩型铜矿床内气烃和气-液烃可能以C16-为主。③在石油炼制工业中，轻质油一般泛指沸点范围在50 ℃～350 ℃的烃类化合物。在煤化工行业中，在煤焦油和煤直接液化过程中，沸点低于210 ℃的轻馏组分称为轻质油。轻质油一般包括汽油、煤油、轻柴油等，而轻质油一般由C5～10等组成，而柴油碳数为C20-。萨热克砂砾岩型铜矿床内，轻质油矿物包裹体可能指示了曾存在由C5～10烃类组成的还原型成矿流体。沥青化蚀变相中，C10～20含量为(13.56～191.19)×10-6，揭示存在残留的与柴油碳数相当的烃类。④沥青(C21+)是由不同分子量的碳氢化合物和非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，包括焦煤沥青、页岩沥青、石油沥青和天然沥青，本区主要为沥青(包括天然沥青和石油沥青)。在萨热克砂砾岩型铜多金属矿床中，黑色强沥青蚀变相为棕褐色—黑色胶凝状物质，现今残留的石油沥青(C21+C38)含量为419×10-6。弱沥青化-褪色化蚀变相中石油沥青含量为16.7×10-6，而矿物包裹体中沥青碳数为C21+。⑤在乌拉根铅锌矿区和巴什布拉克铀矿区，沥青富集C17～29[22，45]；在巴什布拉克砂岩型铀矿床中也发育液烃、含烃盐水、油气等矿物包裹体，富含有机质[45,48]、两期油气充注等富烃类还原型成矿流体。

上述系列现象揭示在塔西砂砾岩型铜铅锌-铀矿床形成过程中，在构造应力场驱动下，富烃类还原型成矿流体一次运移相态充注在储集层(储矿层位)。在其成分特征上，以气相烃类(甲烷、CO2和少量H2O等)、液相烃类(轻质油、含烃盐水)、高流动性固体烃类(沥青-石蜡等)等多相态不混溶的还原型成矿流体为主，它们沿盆地基底断裂-裂隙带注入储集层(储矿层位)。而这些富烃类还原型成矿流体进入储集层(储矿层位)后，以气相(气相CH4、CO2、N2和H2O)、气液相(含气烃-含烃盐水)和液相(含烃盐水)等多相态不混溶还原型成矿流体形成了二次运移。在运移方式上，以孔隙渗流方式为主沿层间滑动断层-裂隙带-碎裂岩化相带等高孔隙度和渗透率的杂砾岩层进行二次运移。而气烃-液烃-含烃盐水不混溶作用、液烃-固体烃类不混溶作用、CO2和H2O等非烃类还原型成矿流体不混溶作用等是导致成矿物质沉淀富集成矿的主要机制。

2.1.3 沥青化蚀变相(富烃类还原型成矿流体)形成期次与碎裂岩化相的耦合关系

沥青化蚀变相为多期沥青化蚀变作用在空间上异时同位叠加所形成，也是陆内红层盆地砂砾岩型铜铅锌-铀矿床的成岩成矿中心。以萨热克砂砾岩型铜矿床为例，论述沥青化蚀变相异时同位叠加的地球化学岩相学，即不等时不等化学位地球化学岩相学类型(HHPF)形成了异时同位叠加成岩成矿作用。

(1)根据沥青化蚀变地质产状，将沥青化蚀变相划分为4期。①第一期沥青化蚀变相呈短细脉状、薄膜状和弥漫状分布在含铜灰色杂砾岩之中[图4(a)、(b)]，沥青化蚀变无明确的定向构造，但总体大致沿层分布，呈胶结物形式分布在砾石间；沥青短细脉状和薄膜状(2～3 mm)围绕砾石呈弧形分布，局部沿砾石发育清晰的金属镜面结构，为后期构造变形过程中砾石滑动所形成；第一期沥青化蚀变相为面型分布，较为广泛但蚀变强度不大，以灰色弱沥青化蚀变相和灰色弱沥青化-灰绿色褪色化蚀变带为主，主要呈面带状分布。②第二期黑色—灰黑色拉伸线理状含辉铜矿沥青化蚀变相定向构造明显[图3(h)]，Cu含量为3%～5%，局部含Mo可达0.50%；第二期沥青化蚀变相受裂隙组和碎裂岩化相控制而分布较为局限，多在走向为270°裂隙中分布，为同构造期沥青化蚀变产物，但该组裂隙在后期再度活动强烈，以斜冲走滑作用为主，形成了辉铜矿-沥青等组成的拉伸线理，揭示具有显著的构造-岩石-流体多重耦合作用以带状—网脉状分布为主；第二期沥青化穿切第一期沥青化蚀变，常与第三期油状和粉尘状沥青化呈大角度斜交关系，并被第三期脉状沥青化所穿切。③第三期和第四期黑色强沥青化蚀变相受断裂带和碎裂岩(碎裂状蚀变杂砾岩类)控制，多沿切层小型断裂分布或沿层间裂隙带分布[图3(c)～(f)]；因第三期沿切层断裂和层间裂隙破碎带分布，黑色强沥青化-灰黑色中沥青化蚀变相的分布范围也较大，宽度可达100 m，钻孔揭露厚度可达30～50 m；第三期在断裂带(宽0.2～0.5 m)可见构造片理化强沥青化蚀变相，与断裂带相邻的S形裂隙中发育细脉状(1～2 cm)沥青化蚀变脉，并发育滑动镜面构造[图3(c)～(f)]；在第三期沥青化蚀变相中，沿显微裂隙组的矿物充填序列为碳质→绿泥石+黄铜矿+斑铜矿→辉铜矿→铁锰方解石；第三期沥青化蚀变相可沿断层上升进入克孜勒苏群中，形成了沿切层断裂分布的灰黑色沥青化蚀变相，沿砂岩层面可见灰白色弱沥青化蚀变相+褪色化蚀变砂岩[图4(e)、(f)]。④第四期黑色强沥青化蚀变相主要沿断裂带内部呈油状和粉尘状分布，少见其发生构造变形现象[图3(a)、(b)]，主要受断裂带控制而呈带状和脉状；在库孜贡苏组上段含铜蚀变杂砾岩中，第四期黑色强沥青化蚀变相常与第三期沥青化蚀变相叠加，形成了黑色强沥青化-灰黑色中沥青化蚀变相带中心，也是铜矿体成矿中心(Cu品位为1.5%～10.0%)。

(2)在萨热克南矿带下白垩统克孜勒苏群中以辉绿辉长岩脉群侵位而形成了大规模褪色化蚀变带，而在萨热克北矿带沿克孜勒苏群中切层断裂和顺层断裂也分布沥青化蚀变相和褪色化蚀变相，为断裂控制的富烃类还原型成矿流体的断裂渗漏蚀变矿化异常带。①在萨热克北矿带地表，下白垩统克孜勒苏群发育断裂带分布有晚期粉尘状沥青化蚀变相和沥青化构造片岩相；向断层两侧沥青化蚀变相迅速消失，并相变为褪色化蚀变岩屑砂岩[图4(f)]，揭示由沥青等组成的成矿流体沿切层断裂带形成了垂向运移和侧向扩散交代作用，为不等位地球化学相扩散作用所形成。②萨热克北矿带钻孔深部揭露出，在克孜勒苏群沿含砾粗砂岩-粗砂质细砾岩层中顺层发育沥青化蚀变相，揭示沥青类成矿流体侧向运移主要受层间构造(层间滑动-裂隙破碎带)-岩相(河流相粗碎屑岩)-岩性(岩屑粗砂岩-含砾粗砂岩-粗砂质细砾岩层)多重耦合结构明显控制；在萨热克北矿带克孜勒苏群中沥青化-褪色化蚀变相规模较小，形成了沿沥青化-褪色化蚀变构造带中发育Cu等原生地球化学异常。③在萨热克南矿带围绕侵入于克孜勒苏群辉绿辉长岩脉群分布的大规模褪色化中，形成了铜矿体、铅矿体、含铜褪色化蚀变体和含铅漂白化褪色化-矿化体；这种晚期沥青化蚀变相和沥青化构造片岩相形成于晚白垩世—古近纪，推测与辉绿辉长岩脉群侵位事件有密切关系。④总体看来，从萨热克砂砾岩铜矿床到新近系砂岩型铜矿床，沥青化蚀变相穿越了侏罗系和白垩系，具有4期以上的富烃类盆地流体运移事件和沥青化蚀变相叠加特征[15-17]。

沥青化蚀变相与褪色化(漂白化)蚀变带具有密切关系，但沥青化蚀变相属于与富烃类还原型成矿流体作用密切相关的黑色—灰黑色—灰色沥青化蚀变相。根据构造岩相学研究，结合萨热克砂砾岩型铜矿床内方解石-铁白云石-石英中矿物包裹体研究以及Re-Os同位素示踪和定年[16，49-50]等揭示出4期沥青化蚀变相成分特征和地球化学岩相学作用有一定差异，这些还原型成矿流体可能具有一定差别。

(1)早期(J2-3沉积成岩期)方解石-铁白云石矿物包裹体中以含烃盐水、液烃、气烃和气液烃为主，揭示中侏罗世末期—晚侏罗世初期辉铜矿主成矿期年龄为(166.3±2.8)Ma，富烃类还原型成矿流体主要形成于早期沉积成岩期((157±2)～(178±4)Ma)。以含烃盐水-气液烃(C1～C15～18)与库孜贡苏组紫红色铁质杂砾岩中氧化相铜、铅锌和钼发生耦合反应为主，具有强烈还原作用的气烃、液烃和气液烃组成的富烃类还原型成矿流体，含烃盐水中气液烃不混溶作用和强烈还原作用为矿质沉淀机制。在紫红色铁质杂砾岩中，氧化相铜、铅锌和钼形成了强烈还原作用，不但使紫红色铁质杂砾岩发生了褪色化，而且形成了辉铜矿、方铅矿、闪锌矿和硫铜钼矿等沉淀富集，即紫红色赤铁矿中的Fe3+被还原成为黄铁矿和铁辉铜矿中的Fe2+。烃类中甲烷气(图7)因氧化作用也导致黄铁矿和铁方解石化形成，并导致褪色化蚀变和铜富集成矿。可能的水岩化学反应机制为

(赤铁矿)Fe2O3+2H2S→(黄铁矿)FeS2↓+

H2O+O2↑

CuSO4+CH4→(辉铜矿)CuS+2H2O+CO2↑

(赤铁矿)Fe2O3+CH4+ H2S +3O2→(黄铁

矿)FeS2↓+2H2O+(铁方解石)

[Fe, Ca]CO3↓

(2)中期(早白垩世碎裂岩化相)方解石-铁白云石-石英中不但发育含烃盐水、液烃、气烃和气液烃矿物包裹体，而且形成了轻质油和沥青质等矿物包裹体，具有多相态不混溶含烃盐水和烃类等特点。气液烃(C1～C15～18)、轻质油(C5～10)和含烃盐水等组成的富烃类还原型成矿流体因多相态不混溶作用和烃类还原性作用而导致矿质沉淀。这些地球化学岩相学作用与早白垩世碎裂岩相期形成的显微裂隙和紫红色铁质杂砾岩具有高孔隙度，形成了构造-岩相-岩性多重耦合，以细脉状和显微脉状方解石-铁白云石-石英和相共生的辉铜矿-斑铜矿-黄铜矿等铜硫化物为典型的构造岩相学标志，显微裂隙类型主要为砾内缝、砾缘缝与穿砾缝，多充填有铜硫化物和沥青质微脉[44]，显微裂隙密度为4～18 条·cm-1。该期辉铜矿Re-Os同位素模式年龄为(116.4±2.1)～(136.1±2.6)Ma。

(3)晚期(古近纪碎裂岩化相)焦油状沥青呈脉状、细脉状和浸染状分布在切层断裂、顺层断裂和强碎裂岩化相部位，形成了沿断裂带分布的脉带状焦油状黑色沥青化蚀变相。切层断裂带为焦油状沥青等还原型成矿流体运移构造通道，在沿切层断裂带进入含铜碎裂岩化相蚀变杂砾岩类之后，沿顺层断裂-裂隙带层发生了以侧向渗流方式为主的二次运移，并受层间压剪性S-L透镜状裂隙组明显控制。这些压剪性裂隙组为含铜沥青等组成的成矿流体提供了构造扩容空间[图3(c)～(f)]。压剪性S-L透镜状裂隙组-切层断裂-强碎裂岩化相等构造岩相学与多期次黑色强沥青化蚀变相叠加+网脉状辉铜化等特征指示了多期次含辉铜矿沥青组成的成矿流体排泄和叠加聚集中心部位，也是富铜矿体和铜银钼同体共生矿体的找矿预测标志。最晚期的黑色强沥青化蚀变相的沥青Re-Os 同位素模式年龄为50～57 Ma[50]。

沥青是烃类生成及演化的产物，原油经热变化、气体脱沥青化、水洗和生物降解等作用形成的，与金属成矿关系密切[51-52]。①在萨热克砂砾岩型铜多金属矿床中，含辉铜矿沥青化蚀变相的全岩Re-Os同位素模式年龄为(220±3)Ma和(180±3)Ma，指示了其烃源岩形成沥青和大规模生烃的时限为晚三叠世—早侏罗世，这与在托云中—新生代后陆盆地出露上三叠统含煤碳质泥岩夹煤线、康苏组含煤碎屑岩系等地质现象吻合。②萨热克巴依陆内拉分断陷盆地属托云后陆盆地系统的次级NE向盆地，推测其深部存在隐伏上三叠统含煤岩系，下侏罗统康苏组为萨热克铜多金属矿区主要工业煤层，上三叠统—下侏罗统含煤碎屑岩系为托云中—新生代后陆盆地中良好烃源岩系。③上三叠统—下侏罗统烃源岩系在中侏罗世末—晚侏罗世初、早白垩世((116.4±2.1)～(136.1±2.6)Ma)和古近纪(50～57 Ma)经历了3期大规模生烃和排烃，形成了富烃类还原型成矿流体和沥青，揭示这些沥青可能来源于隐伏三叠统和出露下侏罗统康苏组含煤碎屑岩系，并携带了辉铜矿-硫铜钼矿等铜硫化物微粒，沿盆地基底断裂带上升运移到碎裂岩化相部位。

(4)在乌拉根和康西砂砾岩型铅锌矿床、滴水和花园等古近系和新近系砂岩铜矿中，以区域性大规模褪色化蚀变带、硅化和碳酸盐化蚀变相为主体。沥青化蚀变相呈团斑状和大球形分布，油斑和油迹呈团斑状分布。沥青化蚀变相、褪色化蚀变相和漂白化蚀变相在空间上共生并具有清晰的区域蚀变分带。硅化以石英重结晶为主，而碳酸盐化蚀变相主要为方解石和铁白云石等热液碳酸盐类矿物，以胶结物形式存在。在铜矿体上、下盘紫红色泥岩和褪色化泥岩中，黏土化蚀变较强。这是塔西中新生代与陆相红层盆地发育区域性盆地流体强烈蚀变作用的构造岩相学和地球化学岩相学标志。新近纪3期油气运移事件(10～17、3～10、1～3 Ma)[35]也是塔里木盆地烃类运移和成藏的主要特点。

2.1.4 沥青化-褪色化蚀变相强度、蚀变组合分带与铜银钼-铀富集成矿的关系

沥青化蚀变相和褪色化蚀变相的蚀变组合、蚀变强度与铜银钼-铀富集成矿强度关系密切。①褪色化蚀变相的蚀变组合为灰绿色绿泥石化蚀变相、灰白色绢云母绿泥石化蚀变相、碳酸盐化蚀变相和硅化蚀变相，一般为低品位矿体和矿化体。②灰色弱沥青化蚀变带中，沥青化呈弥漫状分布在岩石的显微—次显微裂隙和裂缝中，灰色沥青化与辉铜矿紧密共生，形成了黄铁矿等矿物，将大量Fe3+还原为Fe2+；灰色沥青化蚀变带、铁锰白云石化-铁锰方解石化蚀变带常为砂砾岩型铜工业矿体。③黑色强沥青化蚀变带多为砂砾岩型富铜铅锌矿体，并伴有钼、银和铀同体富集，在显微裂隙中富集辉铜矿、斑铜矿和硫铜钼矿等；这些微细粒矿物在显微裂隙(5～60 μm)中多为连生体(图6)，硫化相钼以硫铜钼矿、胶硫钼矿和辉钼矿为主。这些微细粒矿物和沥青共存揭示其曾含烃盐水(气烃、液烃和气液烃)、轻质油、固体烃类(沥青)等多相不混溶作用，导致富烃类还原型成矿流体中成矿物质发生沉淀富集成矿。

图6 萨热克铜矿区黑色强沥青化蚀变相铜钼银共生矿石中铜钼硫化物面背散射扫描图像和面扫描图像Fig.6 BSE and Area Scanning Images of Cu-Mo Sulfides of Paragenetic Cu-Mo-Ag Ores from Black Strong Bituminization Alteration Facies in Sareke Copper Mine

从黑色强沥青化蚀变相(黑色沥青化蚀变杂砾岩类)→弱沥青化-褪色化蚀变相(沥青化蚀变杂砾岩类+沥青化褪色化蚀变杂砾岩类)→褪色化蚀变相(褪色化杂砾岩类)，沥青化蚀变强度不但逐渐减弱，而且蚀变组合也发生变化，形成了铜银钼-铀→铜银→铜矿体的成矿分带。①在萨热克砂砾岩型铜多金属矿体底板围岩中发育黄铁矿化-铁碳酸盐化-绿泥石化蚀变带和碳酸盐化-绿泥石化蚀变带；上盘围岩紫红色粉砂质泥岩-泥质粉砂岩中，沿断裂带形成褪色化蚀变带和细脉状沥青化蚀变带，形成了富烃类还原型成矿流体渗漏异常带；萨热克铜矿床以铜矿体上、下盘围岩具有不对称性蚀变分带为典型特征。②在其侧向蚀变分带上，弱沥青化-褪色化蚀变相带之外为褪色化蚀变带，一般为低品位铜矿体，而在侧向最外带为褪色化蚀变+浅紫红色铁质砂砾岩(地球化学氧化-还原相作用界面)，为铜矿化体和黄铁矿化带，铜成矿强度明显减弱。③从表1、2，图5中样品HD2760-4可以看出，在褪色化碳酸盐化蚀变带中，烷烃类为后峰型，且具有弱双峰型。C10～38含量仅为2.36×10-6， (C21+C22)/(C26+C22)值为1.75，(C21+C22)/(C28+C29)值为7.54。C10～20含量为1.80×10-6，C21～38含量为0.56×10-6。ΣC10～20/ΣC21～38值为3.20，揭示烷烃类含量明显降低，而且以C10～20烷烃类为主，指示褪色化蚀变相中仍具有烃类气洗蚀变作用，推测与储集层(储矿层位)内富烃类还原型成矿流体经历了热成熟演化和水岩反应有一定关系，推测这种褪色化蚀变主要与烃类和富CO2还原型成矿流体的气洗蚀变作用有密切关系，导致矿质沉淀可能与CO2、含烃盐水两相不混溶作用有一定关系。在褪色化-碳酸盐化蚀变带中，铁锰碳酸盐化蚀变作用明显增强(表3)，碳酸盐相铁含量(4.578%)占全铁含量(7.208%)的63.51%，如果以紫红色铁质杂砾岩中Fe3+含量为全铁含量，约63.51%全铁含量被还原为碳酸盐相铁中的Fe2+，约3.12%全铁含量被还原为硫化铁相中的Fe2+，其余硅酸盐相铁(含量为6.76%)可能主要赋存在铁绿泥石化蚀变相中。

2.2碳酸盐化蚀变相与富Fe-Mn-Ca-Mg-CO2偏酸性还原型成矿流体

2.2.1 碳酸盐化蚀变相系列

在塔西砂砾岩型铜铅锌-铀矿床中，低温碳酸盐化蚀变相十分发育和普遍，也是陆内红层盆地紫红色铁质杂砾岩类-岩屑砂岩类-粉砂质泥岩类发生褪色化蚀变机制之一。从地球化学岩相学和构造岩相学角度来看，碳酸盐化蚀变相系可划分为方解石-白云石化相、铁锰碳酸盐化蚀变相、锰碳酸盐化蚀变相和菱铁矿化蚀变相，与砂砾岩型铜铅锌-铀矿床关系密切。在萨热克铜矿床，乌拉根铅锌矿床，巴什布拉克铀矿床，滴水、杨叶和花园等砂岩型铜矿床中，碳酸盐化蚀变相普遍较为发育，主要为沉积成岩期初期和中期所形成的产物，推测与富CO2等非烃类盆地流体和Fe-Mn-Ca-Mg-CO2偏酸性还原型成矿流体关系密切。

(1)在萨热克砂砾岩型铜多金属矿区，方解石-白云石化蚀变相形成于沉积成岩期初期(J2-3)，多以胶结物形式赋存于岩石之中，后期以含铁方解石细脉和微脉形式赋存在裂隙—显微裂隙类型中。碳酸盐质胶结物较纯净的方解石形成于沉积成岩期初期(表3)，呈胶结物形式的方解石中含烃盐水包裹体的平均盐度为19.12%～23.21%(NaCl当量)，平均均一温度为119.0 ℃～136.8 ℃，形成于低温相(50 ℃～200 ℃)；方解石和白云石含烃盐水包裹体中，发育甲烷(图7、8中样品HD2760-5)(气相烃)和液烃包裹体。沉积成岩期方解石胶结物中含烃盐水-气烃-液烃揭示其存在含烃盐水的气液两相不混溶作用，这种不混溶作用和富烃类还原型成矿流体可能是导致沉积成岩期初期(J2-3)辉铜矿富集的成矿机制。呈胶结物的方解石FeO、MgO含量低于1.0%(表4)，个别方解石中含有少量F和BaO，主要与沉积成岩期半咸水环境有密切关系。

表3 萨热克铜矿床中铜矿石的铁和铜化学物相分析结果与地球化学岩相学参数Tab.3 Parameters of Geochemical Lithofacies and Analysis Results of Chemical Phase of Fe andCu of Copper Ores in Sareke Copper Deposit

注：w(·)为元素或化合物含量;TFe为全铁；MFe为磁性铁相铁；CFe为碳酸盐相铁；OFe为氧化相铁；SFe为硫化物相铁；SiFe为硅酸盐相铁；TCu为全铜；FCu为自由氧化相铜； CuS为次生硫化铜相铜(包括辉铜矿、黝铜矿等)；SCuS为原生硫化铜相铜(黄铜矿)；JCu为结合相铜。

表4 萨热克铜矿区碳酸盐矿物和重晶石电子探针分析结果Tab.4 Analysis Results of EPMA for Carbonate Mineral and Barite in Sareke Copper Mine

图7 萨热克铜矿床方解石中气相CH4和硅化石英中气相CO2激光拉曼谱图Fig.7 Laser Raman Spectra of Gas-phase CH4 from Calcite and Gas-phase CO2 from Silicified Quartz in Sareke Copper Deposit

注：“-”表示未检测;g3和g4为电子探针分析编号；重晶石SO3含量为34.49%，SrO含量为2.57%，Na2O含量为0.10%。

图8 图7中样品的测试位置Fig.8 Test Positions of the Samples in Figure 7

(2)在强铁碳酸盐化蚀变相中，含铜褪色化铁碳酸盐化蚀变杂砾岩的铜品位为2.291%(表3中样品HD2685-5)，其大部分粒间孔隙被铁白云石和石英胶结。铁白云石胶结物内部分晶间微缝隙中含中、轻质油，显示浅蓝色的荧光，发育两期次的油气包裹体。第一期次油气包裹体发育白云石胶结期间，发育丰度极高(GOI值约为30%)，含烃盐水包裹体成群分布于白云石胶结物内，主要为褐色、深褐色的液烃包裹体，局部视域内较为发育深灰色的气烃包裹体，石英可见CO2气相包裹体(图7、8中样品HD2685-5)。揭示存在含烃盐水-液烃-气烃-气相CO2等多相不混溶作用，富烃类还原型成矿流体注入和它们多相不混溶作用耦合，可能是导致矿质沉淀富集成矿的机制。第二期次油气包裹体发育铁白云石胶结期后，发育丰度较高(GOI值为4%～5%)，含烃盐水包裹体沿铁白云石胶结物内的微裂隙成带状分布；包裹体中的液烃呈淡褐色、淡黄色、褐色，显示浅蓝色的荧光，气烃呈灰色，无荧光显示，轻质油包裹体发育在铁白云石微裂隙中[16，42]。其中，液烃包裹体约占60%，气液烃包裹体约占30%，气烃包裹体约占10%，富烃类还原型成矿流体注入和还原型成矿流体沸腾作用(发育气烃-液烃-轻质油多相包裹体)，形成矿质沉淀富集机制。

2.2.2 铁锰碳酸盐化蚀变相的地球化学岩相学

磁铁矿分子式为Fe2O3·FeO，一般简写为Fe3O4，该矿物同时含有Fe3+和Fe2+，并因Fe3+≈Fe2+之间量子纠缠和电子回旋而形成小磁极场，其磁铁矿大量形成为典型地球化学氧化-还原过渡相。物相分析结果(表3)显示，在萨热克砂砾岩型铜矿床内磁铁矿相铁含量低于0.05%，没有提供成矿环境的地球化学氧化-还原相信息。紫红色铁质杂砾岩类中铁质为赤铁矿，因铁质含量不同而显浅红色—紫红色—暗紫红色。在铜矿石中仍有氧化相铁残留(含量为1.558%～2.679%)，硅酸盐相铁(含量为0.292%～0.682%)可能主要与铁绿泥石蚀变相有关。硫化相铁含量也是地球化学氧化-还原相的还原成矿能力重要指标之一，主要由黄铁矿和铜硫化物相铁中含有Fe2+所引起，硫化物相铁含量为0.111%～0.237%，w(SFe)/w(TFe)值为3.12%～6.58%，揭示有3.12%以上的全铁被还原为黄铁矿和铜硫化物中Fe2+。铁碳酸盐化蚀变相的蚀变强度以碳酸盐相铁含量进行定量标记：①强铁碳酸盐化蚀变相的碳酸盐相铁含量高于4.50%且w(CFe)/w(TFe)>50%时，菱铁矿中FeO含量为62.01%，CO2含量为37.99%，折合7.26%的菱铁矿分子当量，以本文含铁方解石中FeO含量为8.47%，含铁白云石中FeO含量为5.74%(表4)，可折合含铁方解石的分子当量为53.18%，折合含铁白云石的分子当量为78.4%；w(CFe)/w(TFe)>50%表示在地球化学岩相学形成过程中，还原性成矿流体的还原能力超过50%；②中铁碳酸盐化蚀变相的碳酸盐相铁含量为1.00%～4.50%且w(CFe)/w(TFe)值为25%～50%；③弱铁碳酸盐化蚀变相的碳酸盐相铁含量低于1.0%且w(CFe)/w(TFe)<25%。

图9 萨热克铜矿床中铁锰碳酸盐化蚀变相特征Fig.9 Characteristics of Fe-Mn Carbonatiztion Alteration Facies in Sareke Copper Deposit

(1)强铁碳酸盐化蚀变带[表3中样品HD2685-5以及图9(a)～(d)]中铜品位为2.297%。次生硫化铜相含量为2.035%，占全铜88.82%，主要由辉铜矿组成。原生硫化铜相(黄铜矿)含量低(1.96%)，二者合计为90.78%，Cu主要以铜硫化物相存在。结合相铜含量低(2.14%)，但自由氧化相铜含量为4.81%。碳酸盐相铁含量为4.578%，约63.51%全铁被还原为碳酸盐相铁(Fe2+)，而硫化物相铁占全铁的3.12%，揭示该强铁碳酸盐化蚀变相的地球化学岩相学还原成矿能力超过65%，属于强还原能力。铜硫化物主要为辉铜矿，辉铜矿呈半自形—他形粒状集合体与铁白云石共生，粒径在0.02～1.20 mm之间，呈不规则脉状和浸染状辉铜矿胶结物分布于白云石和铁碳酸盐化蚀变白云岩角砾边部[图9(a)～(d)]，证明铜物相分析结果的正确性。在角砾和胶结物中的铁白云石(含量高于80%)呈全自形粒状结构，粒径在0.1～1.0 mm之间，波状消光揭示其经历了构造应力变形。矿石具有全自形粒状结构、砂砾状结构、碎裂状和块状构造。砂砾屑和砾石含量在50%以上，中细粒砾石呈次棱角—次圆状，以石英岩、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、基性火山岩和辉绿岩为主。

(2)中铁碳酸盐化蚀变带[表3中样品HD2730-6和图9(e)、(f)]与碎裂岩化相之间耦合强烈，碎裂状构造发育，铜品位为1.463%，以次生硫化铜相(含量为1.134%)和原生硫化铜相(0.193%)为主，占全铜90.68%。次生硫化铜相占全铜77.48%，主要为辉铜矿、斑铜矿和蓝辉铜矿等，辉铜矿呈他形粒状，粒径为0.02～0.20 mm，有时与黄铜矿伴生；蓝辉铜矿呈灰蓝色，与斑铜矿与黄铜矿伴生；斑铜矿呈固溶体分离结构包含在黄铜矿中，斑铜矿(含量约2%)表面形成了蓝色锖色膜。原生铜硫化物相占全铜13.21%，黄铜矿含量较高，在裂缝和显微裂隙中充填了铁方解石脉并含黄铜矿、黄铁矿、辉铜矿和铁白云石；黄铜矿分布在方解石脉中呈不规则粒状集合体，或者呈细脉状分布于变砂岩砾石中，粒径为0.03～2.40 mm，与方解石和黄铁矿伴生，含量约为2%。黄铁矿呈半自形—他形小粒状，粒径为0.015～0.200 mm，与黄铜矿伴生于方解石脉中。碳酸盐相铁含量为1.51%，约41.89%的全铁被还原为碳酸盐相铁(Fe2+)，而硫化物相铁占全铁的6.58%，揭示其地球化学还原相的还原成矿能力超过48%，与铁方解石化共生的铜硫化物和黄铁矿含量明显增高，除铁碳酸盐化蚀变相外，还有黄铁矿和黄铜矿等铁硫化物(Fe2+-S2-)等同体形成，也佐证了铁碳酸盐化蚀变相为地球化学还原相的特征。

(3)弱铁碳酸盐化蚀变带[表3中样品HD2790-2和图9(g)、(h)]中铜品位为0.518%，次生硫化铜相含量为0.416%，占全铜84.52%，主要由辉铜矿组成，原生硫化铜(黄铜矿)含量低(0.022%)，二者合计为84.52%，Cu主要以铜硫化物相存在。结合相铜含量相对增高(5.29%)，但自由氧化相铜为3.71%。碳酸盐相铁含量为0.39%，约11.11%的全铁被还原为碳酸盐相铁(Fe2+)，而硫化物相铁占全铁的3.66%，揭示弱铁碳酸盐化蚀变带的地球化学岩相学的还原成矿能力仅有14%，推测其成矿流体具有弱还原能力，与其处于地球化学氧化-还原相作用界面特征一致。而赤铁矿-铁辉铜矿共生表明，在该矿物对中记录了曾经存在Fe2+-Fe3+的地球化学氧化-还原相作用界面效应，即该赤铁矿-铁辉铜矿共生矿物对记录了地球化学氧化-还原相作用界面。在显微组构上[图9(g)、(h)]，该铜矿石中含赤铁矿方解石微脉穿插分布在石英粉砂岩、变质岩屑石英粉细砂岩等砾屑中，赤铁矿呈针状和叶片状分布于辉绿玢岩角砾中，或与辉铜矿伴生于变岩屑石英粉细砂岩中[图9(g)、(h)]，铁辉铜矿与赤铁矿呈共生关系，证明其还原能力明显较弱。铁辉铜矿呈他形粒状，粒径为0.05～0.30 mm，可能被蓝辉铜矿交代，揭示其存在铜表生富集成矿作用，与自由氧化相铜含量(3.71%)较高具有一致性。砾屑(含量为90%)多呈次棱角—次圆状，包括变岩屑石英粉细砂岩、变长石石英砂岩、长石岩屑石英砂岩、石英粉砂岩、千枚岩、泥质板岩、泥质粉砂岩、石英岩、辉绿玢岩。胶结物为方解石(含量为5%)和赤铁矿，暗示其富烃类还原型成矿流体作用明显减弱，仍有较多残留的铁质(赤铁矿)胶结物。

2.2.3 铁锰碳酸盐化蚀变相与矿质沉淀富集成矿机制

(2)富Fe-Mn-Ca-Mg-CO2偏酸性还原型成矿流体与辉铜矿等铜硫化物富集成矿关系密切。铁锰碳酸盐化细脉-铜硫化物充填在显微裂隙中，铁锰白云石-铁白云石形成于铜硫化物之后而充填在显微裂隙中，揭示它们均受碎裂岩化相明显控制，具有显著的构造-流体-岩相-岩性多重耦合结构，而且铁锰白云石和铁锰方解石细脉多为最晚充填于裂隙—显微裂隙中。①在含铜褪色化杂砾岩中，早期方解石胶结物被后期锰白云石、铁方解石和铁锰方解石交代，或见锰白云石和铁锰方解石呈细脉状沿裂隙分布，它们与辉铜矿等铜硫化物紧密共生，揭示细脉状和微细脉状铁锰碳酸盐化与铜富集成矿关系密切(图9)。②在灰绿色—斑杂色含铜蚀变杂砾岩(表4中锰白云石g3)中见辉铜矿、石英和锰白云石细脉沿砾石裂隙发育，岩石具砾状结构，砾石具定向性构造。其砾石占95%，砂质胶结物(含量约5%)为粗砂质及少量中—细砂质。砾石成分主要为粉—细砂岩、碎裂岩化石英岩、硅质岩和少量变中基性火山岩，被锰白云石、辉铜矿和少量斑铜矿胶结，分布不均。裂隙宽0.03～0.20 mm，被细脉状锰白云石、辉铜矿和斑铜矿等充填或半填；其晶粒状锰白云石和方解石的粒径为0.1～2.0 mm，含量约为6%，主要充填在显微裂隙和原生粒间孔隙。他形粒状辉铜矿粒径为0.1～1.5 mm，含量约为3%，见辉铜矿与斑铜矿共生，主要充填砾石间粒间孔或细砂岩岩屑内粒间孔。他形粒状斑铜矿粒径为0.03～0.10 mm，含量约为2%，见斑铜矿氧化成铜蓝。其矿物充填序列为斑铜矿+辉铜矿→辉铜矿→锰白云石。③浅黄褐色—灰绿色—浅紫斑杂色含铜铁质杂砾岩(表4中锰白云石g4)中见石英和铁白云石细脉，辉铜矿沿砾石裂隙充填，铁白云石多褐铁矿化后呈蜂窝状。岩石具砾状结构，砾石具定向性构造，砾石占97 %；砾石成分主要为细砂岩、碎裂岩化石英岩和少量中基性火山岩，被铁白云石和辉铜矿胶结，以粗砂质(含量约3%)为主，含少量中—细砂质，含量约为3%。裂隙宽0.03～0.20 mm，被铁白云石细脉充填或半充填；晶粒状铁白云石(含量约10%)粒径为0.1～2.0 mm，主要充填在裂隙和原生粒间孔隙中。他形粒状辉铜矿(含量约5%)粒径为0.1～1.6 mm，主要充填砾石间粒间孔或细砂岩岩屑内粒间孔，其矿物充填序列为辉铜矿→铁白云石。

2.3 绿泥石化蚀变相与铜铅锌富集成矿关系

(1)沉积成岩期绿泥石化蚀变相主要由原岩中泥质胶结物和基性火山岩砾石等发生黏土化蚀变所形成。以辉绿岩、辉绿玢岩和基性火山岩中绿泥石化蚀变相的强度最大，辉铜矿也相对显著富集。①在2685中段含铜褪色化中杂砾岩中，砾石类成分以钙质胶结砂岩、绿泥石绢云母千枚状板岩、石英细砂岩、长石细砂岩、长石石英细砂岩、泥质板岩、基性火山岩和石英岩等为主，各类砾石含量高于88%，砾石成分成熟度不高，暗示其具有近源快速剥蚀搬运后混杂堆积特征。其绿泥石和辉铜矿等铜硫化物主要在基性火山岩砾石中富集，辉铜矿和方解石呈胶结物形式胶结各类砾石，形成于沉积成岩期初期。②长石石英细砂岩砾石的碎屑物以石英为主，含部分斜长石，填隙物为绢云母、绿泥石和泥质，绢云母定向分布。③辉绿岩、辉绿玢岩和基性火山岩砾石具有填间结构，斜长石交织分布，斜长石格架中充填了绿泥石和辉铜矿，辉铜矿(粒径为0.005～0.450 mm)呈浸染状分布。③砾石和岩屑间的胶结物主要为方解石(含量为5%)、辉铜矿(2%)和绿泥石(2%)，辉铜矿呈不规则粒状(集合体)，粒径为0.02～0.60 mm， 与方解石和绿泥石胶结物伴生。绿泥石-辉铜矿与方解石-辉铜矿共生暗示这种自生粒间状绿泥石相为沉积成岩期初期的产物。

(2)细脉状绿泥石化蚀变形成在铜硫化物之前，而绿泥石-铜硫化物同呈网脉状充填在显微裂隙中，显示微细脉状绿泥石化-铜硫化物形成于碎裂岩化相与成矿流体耦合反应过程中。①绿泥石由黏土矿物和黑云母-辉石等暗色矿物蚀变而成，沉积成岩期中期呈微细脉状辉铜矿-绿泥石-铁锰方解石等充填在显微裂隙中。②在含铜褪色化杂砾岩中，碎裂岩化相发育，碎裂状构造的裂缝中充填了铁锰方解石细脉，具细粒砂状结构。碎屑物以石英为主，其次是斜长石和少量岩屑，碎屑物之间呈面接触-缝合线接触。热液胶结物为方解石、细粒石英、黑云母(绿泥石化)和辉铜矿，铁锰方解石(含量约为3%)多呈小粒状集合体。黑云母(含量约为5%)呈小片状集合体充填在砂粒之间或分布于铁锰方解石脉两壁，多数黑云母被绿泥石不同程度交代。少量不规则粒状辉铜矿与铁锰方解石或绿泥石化黑云母伴生，揭示铁锰方解石-绿泥石化-辉铜矿紧密共生，推测沉积成岩期中期，辉铜矿可能在黑云母发生绿泥石化过程中形成。③在碎裂岩化-沥青化蚀变相耦合部位，绿泥石-碳质充填在显微裂隙中，其矿物充填序列为碳质→绿泥石+黄铜矿+斑铜矿→辉铜矿→铁锰方解石，揭示碳质和绿泥石形成于铜硫化物沉淀富集成矿之前。

(3)采用绿泥石矿物温度计恢复萨热克砂砾岩型铜矿区4期古地热事件。第一期古地热事件为沉积成岩期((157±2)～(178±4)Ma)，古地温场为163 ℃～217 ℃；第二期古地热事件为盆地流体改造富集期((116.4±2.1)～(136.1±2.6)Ma)，古地温场为188 ℃～219 ℃[16]。在萨热克北矿带深部坑道中，铁锰碳酸盐化与绿泥石化紧密共生，褪色化和灰绿色的显色机制与绿泥石化强度有密切关系，强烈绿泥石化蚀变呈现灰绿色特征，较强的绿泥石化和辉铜矿化使矿石和岩石整体呈现灰色—灰绿色特点[图9(a)、(b)]。

2.4辉绿辉长岩脉群蚀变特征与漂白化-褪色化蚀变相

(1)萨热克砂砾岩型铜矿区共有4期古地热事件，其中第三期古地热事件为辉绿辉长岩脉群侵入所形成的构造-岩浆-热事件，古地温场为236 ℃～238 ℃，第四期古地热事件为辉绿岩遭受蚀变的古地热事件，古地温场为121 ℃～185 ℃。以蚀变辉绿辉长岩脉群+褪色化蚀变相+漂白化蚀变相等为深源构造-岩浆-热液叠加成矿热事件的构造岩相学特征不但在萨热克巴依陆内拉分断陷盆地较为强烈，而且广泛出现在托云中—新生代后陆盆地系统中，由典型的晚白垩世—古近纪岩浆热液型盆地流体系统所形成。在萨热克铜矿区南矿带，辉绿辉长岩脉群侵位最高层位为下白垩统克孜勒苏群，在其周边形成了大规模褪色化蚀变带、褪色化-漂白化蚀变带、含铜褪色化蚀变带。在萨热克南矿带漂白化-褪色化蚀变带中，形成了砂岩型铜矿床和铅锌矿体。在萨热克南矿带深部，上侏罗统库孜贡苏组中存在隐伏的辉绿辉长岩脉群侵入构造系统，形成隐伏砂砾岩型铜矿体、铅锌矿体和钼矿体，它们为同体共生或异体共生矿体。

(2)在辉绿辉长岩脉群侵入构造系统中，从内向外的构造岩相学分带为强硅化-绿泥石化-铁锰碳酸盐化蚀变辉绿辉长岩→含铜强硅化-绿泥石化-铁锰碳酸盐化蚀变带→含铜褪色化蚀变带(蚀变含砾砂岩-砂砾岩-中杂砾岩等)→漂白化蚀变砂岩带，漂白化-褪色化蚀变带位于萨热克南高角度厚皮式逆冲推覆构造系统下盘，以侏罗系—下白垩统中强构造变形的断褶带和断层传播褶皱最为发育，富集Cu-Pb-Zn-Ag-As-Sb-Hg组合化探异常，尤其是富集As-Sb-Hg等前缘晕异常，预测其萨热克南矿带深部具有巨大找矿潜力。

(3)经构造岩相学和岩石地球化学研究认为，辉绿辉长岩脉群为碱性玄武岩系列，其侵位时代可划分两期。①第一期为碎裂岩化相含铜蚀变辉绿辉长岩脉群，经历了3期围岩蚀变组合，揭示伴随辉绿辉长岩脉群侵位事件，其曾经有较大规模的岩浆热液作用发生。早期为黑云母化-角闪石化，以交代辉石而保留辉石假象为特征，伴有磁铁矿-钛铁矿-金红石等金属矿物；中期为绿泥石化-硅化-铁镁碳酸盐化蚀变相，伴有稀散星点状和微细脉状闪锌矿-黄铁矿-磁黄铁矿等金属矿化；晚期黏土化蚀变发育，主要以高岭石-蒙脱石为主，黏土化蚀变强度大(体积分数为10%～30%)。其辉绿辉长岩脉群本身和外接触带发育强烈铁碳酸盐化蚀变相，以含辉铜矿-黄铜矿铁白云石脉和铁白云石硅化脉、X型剪节理和挤压片理化带等为构造岩相学典型标志，明显富集Cu(含量高于1 000×10-6)、Pb(高于200×10-6)、Zn(高于200×10-6)和Mo(高于5×10-6)等成矿元素，普遍含有闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿-磁铁矿和少量方铅矿等副矿物，推测形成于晚白垩世。强烈铁锰碳酸盐化蚀变相和周边褪色化蚀变带外围发育沥青化等现象，暗示形成了热液烃类盆地流体和富Fe-Mn-CO2型盆地流体，这种岩浆热液型盆地流体系统不但直接形成了岩浆热液叠加成岩成矿作用，而且辉绿辉长岩脉群侵入构造系统在萨热克巴依陆内拉分断陷盆地中形成了垂向地幔热物质驱动的盆地循环对流型叠加成矿作用。②第二期辉绿辉长岩脉群蚀变较弱，构造变形较弱，且Cu、Pb、Zn等元素含量低，并含有钛铁矿-磁铁矿等副矿物，推测形成于古近纪。在萨热克砂砾岩型铜矿区，晚白垩世—古近纪碱性辉绿辉长岩脉群形成时代与晚白垩世—古近纪碱性橄榄玄武岩类在托云中—新生代后陆盆地大规模侵位事件中具有一致性。

(4)萨热克南矿带钼矿体、铅锌矿体和铜铅锌矿体等与深源碱性辉绿辉长岩脉群的构造-岩浆-热事件关系密切，为岩浆热液叠加成岩成矿作用中心位置的构造岩相学标志。在辉绿辉长岩脉群附近褪色化蚀变带中，在萨热克南矿带形成了较为典型岩浆热液成因的金属矿化分带和岩浆热液叠加成矿中心，也是萨热克砂砾岩型铜多金属矿床中铜矿体和铅锌矿体为异体共生或同体共生等成矿规律所在：①中心相为辉钼矿化-金矿化型，见于ZK001孔；②过渡相为方铅矿-闪锌矿型铅锌矿体，见于ZK3001孔；③边缘相为黄铜矿-黄铁矿型铜矿体，见于ZK405孔和ZK3001孔；④与深源碱性辉绿辉长岩脉群有关的构造-岩浆-热事件不但驱动盆地基底构造层中烃源岩发生生烃-排烃事件，而且本身发生铁锰碳酸盐化蚀变相，揭示有可能携带了深源热液烃参与岩浆热液叠加成矿作用。深源碱性辉绿辉长岩脉群不但出露在地表，并且形成了大规模褪色化蚀变带和萨热克南矿带下白垩统中砂岩型铜矿体，而且多处呈隐伏辉绿辉长岩脉群。这种多点式辉绿辉长岩脉群侵位和有关的构造-岩浆-热事件有待于今后进一步深入研究。

3 讨 论

(1)塔西陆内红层盆地中盆地流体可划分为天然气型、油气型、卤水型、热水沉积型、富烃类强还原型、富CO2非烃类流体型、构造流体型、岩浆热液型和层间水-承压水型等9种。在9种不同类型盆地流体中，与砂砾岩型铜铅锌-铀矿床有关的成矿流体类型主要有低温热卤水型(如乌拉根式含铅锌石膏天青石岩)、含铜高盐度卤水型(滴水式含铜砂岩-含铜泥灰岩型)、富烃类还原型(强沥青化蚀变相中富铜银钼铀型矿石)、富CO2-H2S非烃类流体型(黄铁矿铁锰碳酸盐化蚀变相)、岩浆热液型(热液烃)(含铜蚀变辉绿辉长岩型)等5种主要类型。在陆内红层盆地中，这些类型的成矿流体对砂砾岩型铜矿床和铀矿床形成十分有利，在岩石物理性破裂面(构造片理化、劈理化、角砾岩化、断裂和显微裂隙等)和碎裂岩化相结构面上，岩石-流体耦合方式为物理性耦合，这些结构面为盆地流体提供了运移通道和储集物性层。盆地流体储集层型运移构造岩相学通道包括高渗透率型、高孔隙度型、高裂隙型、强碎裂岩化相型、层间断裂-裂隙型、切层断裂-裂隙型等高渗透率-高孔隙度构造岩相层，在垂向上被低渗透率-低孔隙度型岩性封闭。萨热克砂砾岩型铜矿床，滴水、花园和杨叶等砂岩型铜矿床等发育氯铜矿、蓝铜矿、赤铜矿、久辉铜矿和自然铜等典型铜次生低温铜矿物，说明这些铜矿床具有显著次生富集成矿作用，尤其是滴水铜矿床中，铜品位较高的铜氧化矿较多分布在“次生红化蚀变带”。在乌拉根砂砾岩型铅锌矿床中，铅锌矿体的氧化带发育，深度超过180 m，铅锌矿石矿物以白铅矿和菱锌矿为主，因伴有黄钾铁矾化而呈浅褐黄蚀变带。因此，今后需加强砂砾岩型铜铅锌矿床的表生成矿作用和表生成矿流体研究。

(2)富烃类还原型成矿流体、非烃类还原型成矿流体与岩石之间水岩多重耦合反应的地球化学岩相学机制。从有机质烷烃类、烃类和CO2类等不混溶的矿物包裹体一系列现象来看，这种还原型成矿流体具有较强的气洗蚀变作用，以沥青化蚀变相、蚀变分带及地球化学岩相学作用过程和形成机制为特征。①含烃盐水与气烃、液烃和气液烃等矿物包裹体共存，揭示曾明显存在有烃类-H2O不混溶作用，这种富烃类还原型成矿流体不混溶作用可能是成矿物质沉淀富集的成矿机制。一般来说，天然气烃类组成为C1～7，凝析油为C1～14，轻质油为C1～25，中质油为C1～38，重质油为C12～38。碳数越少，蒸发温度越低，因此，无论是烃源岩排烃作用，还是油气藏被破坏而形成3次以上烃类运移，均具有原地烃类分馏柱效应；经分馏后，晚期为残留的地沥青(C17～29)，或经过强烈构造挤压驱动而被挤出，并沿断裂垂向运移到矿体内。在萨热克铜矿区内，含烃盐水、气烃、液烃、气液烃和轻质油揭示，富烃类还原型成矿流体主要为C1～25。②烷烃类分析结果表明，在萨热克砂砾岩型铜多金属矿床内沥青化蚀变相中，黑色强沥青化蚀变带富集。

从有机质成熟度角度来看，镜质体反射率(Ro)低于0.5%，有机质为不成熟，以不成熟油和生物化学气为主；镜质体反射率在0.5%～1.2%之间，有机质为成熟，以热催化生油阶段为主；镜质体反射率在1.20%～2.00%之间，有机质为过成熟，以热裂解生凝析油阶段为主；镜质体反射率高于2.0%，有机质处于变质期，为高温甲烷到破坏阶段为主。在萨热克砂砾岩型铜多金属矿区，下侏罗统康苏组含煤碎屑岩系的镜质体反射率平均值为0.856%～0.980%，片理化煤岩(构造煤岩)为1.034%～1.068%，均已超过了生油门限而进入热催化生油阶段，康苏组煤岩能够提供富烃类还原型盆地流体(油气类流体)[16]。本文测试康苏组片理化含煤砂岩(构造煤岩)镜质体反射率分别为1.04%±0.02%～1.18%±0.08%，断裂带中片理化褶曲状煤岩(构造煤岩)为1.30%±0.07%。由此可以看出，随着煤岩构造变形程度增高，镜质体反射率不断升高，在断裂带中构造煤岩为过成熟而进入热裂解生凝析油阶段。在萨热克砂砾岩型铜多金属矿区，受萨热克南、北两侧对冲式厚皮式逆冲推覆构造系统显著控制[16]，推测这种构造应力场驱动康苏组含煤碎屑岩系发生了强烈构造变形，构造驱动生烃作用较为明显，可以为萨热克砂砾岩型铜多金属矿床提供大量的富烃类还原型成矿流体。

(3)富烃类还原型成矿流体改造作用为主成矿期。富烃类还原型盆地流体可能沿切层断裂上升运移到复式向斜构造之中，成矿流体沿层间滑动构造带和扇中亚相杂砾岩层，形成了层状运移并不断下渗流动，造成了砂砾岩型铜多金属矿层下盘围岩蚀变发育。顶板围岩以泥质粉砂岩为主，这种低渗透率围岩对于富烃类还原型盆地流体形成了岩性封闭层，因此，顶板围岩不发育，仅在局部碎裂岩化相中沿裂隙形成了网脉状和脉状褪色化蚀变和黑色沥青化蚀变。典型砂岩型铜矿床为“辉-斑-黄-黄-赤”，如云南大姚铜矿床中，从铜矿体中心向外矿物分带为辉铜矿→斑铜矿→黄铜矿→黄铁矿→赤铁矿，主要矿石矿物为辉铜矿+黄铜矿，为沉积-改造型铜矿床。萨热克砂砾岩型铜矿床以辉铜矿为主，在北矿带地表为孔雀石-氯铜矿-蓝铜矿±辉铜矿，显示了干旱中高山区铜矿床氧化带矿物组合特征。从地表和浅部坑道到深部坑道和钻孔，矿物垂向分带为孔雀石+氯铜矿+辉铜矿→辉铜矿→辉铜矿+斑铜矿±黄铜矿→辉铜矿±黄铜矿±黄铁矿→黄铁矿+铁碳酸盐矿物(铁白云石+含铁白云石+铁方解石)，即可简化归纳为“氯-辉-斑-黄-黄-碳”。蓝铜矿分布不稳定，多呈明显的后期细脉，或常沿碎裂状矿石的裂隙充填，显示后期表生成矿作用或次生富集作用。辉铜矿型矿石主要分布于浅部(如北矿带)，氯铜矿-蓝铜矿-久辉铜矿等铜次生富集成矿作用明显。而黄铜矿型矿石分布于向斜深部，靠近南矿带。在2 800 m水平以上，铜矿物全部为辉铜矿和久辉铜矿，及少量蓝铜矿、氯铜矿和孔雀石。在2 600 m水平附近，以斑铜矿-辉铜矿矿石为主，出现少量斑铜矿和富铁斑铜矿。在2 600 m水平以下，仍以辉铜矿为主，黄铜矿-黄铁矿分布在复式向斜核部更深部位。以上特征暗示地下水(大气降水)在久辉铜矿、辉铜矿和斑铜矿形成过程中的贡献需要深入研究。在矿体纵向上，矿物分带受层位岩相和盆地内古构造洼地、斜坡构造岩相带复合因素控制。萨热克北矿带从古构造洼地→斜坡构造岩相带→盆地基底隆断带→斜坡构造带，矿物分带为辉铜矿+斑铜矿±方铅矿+闪锌矿→辉铜矿+斑铜矿→辉铜矿→辉铜矿+黄铁矿→辉铜矿+赤铁矿→赤铁矿，即可归纳为“方闪辉→辉斑→辉黄→辉赤→赤”。

(5)在烃源岩大规模生烃-排烃机制和驱动机制上，三叠系—侏罗系含煤碎屑岩系和古生代地层为双重烃源岩系；前陆盆地和后陆盆地在中生代末—新生代构造挤压收缩体制下，在前陆冲断褶皱带中形成了对冲式薄皮型+盲冲式厚皮型逆冲推覆构造系统，为侏罗系含煤岩系等组成的烃源岩大规模生烃-排烃提供了构造驱动应力场，如乌鲁—乌拉前陆盆地系统等；在托云中—新生代后陆盆地系统中，对冲式厚皮型逆冲推覆构造系统为主要构造应力驱动系统，但晚白垩世—古近纪地幔热物质(碱性玄武岩系列)上涌驱动和热液烃叠加等构造-岩浆-热事件组成了地幔→地壳→陆壳浅部(托云中—新生代后陆盆地)垂向驱动动力学系统；盆地流体和成矿流体大规模运移的构造通道类型包括冲断褶皱带型、切层断裂带型、不整合面型、岩浆侵入构造系统型等；盆地流体圈闭构造包括裙边式复式向斜构造系统+对冲式厚皮型逆冲推覆构造系统+辉绿辉长岩脉群侵入构造系统(萨热克砂砾岩型铜多金属矿床)、倒转复式向斜构造系统(乌拉根砂砾岩型铅锌矿床)、盐底劈-断褶构造系统(滴水砂岩型铜矿床)、冲断褶皱带型构造系统(巴什布拉克铀矿床)、岩浆侵入构造系统等；在砂砾岩型铜铅锌-铀矿床的储集层内，盆地流体侧向运移构造通道的构造-岩相-岩性标志为高渗透率-高孔隙度-强碎裂岩化相等多重因素耦合控制，其上盘围岩为低渗透率-低孔隙度的砂泥岩-含膏泥岩相，局部因构造破碎可形成盆地流体渗透上涌，从而形成构造破碎蚀变相带；因富烃类还原型盆地流体向下渗流循环作用，底盘围岩蚀变发育，而矿体上盘围岩发育断裂-裂隙带控制的富烃类还原型成矿流体的构造渗漏带和沥青化-褪色化带、烃类异常等，为寻找隐伏矿体提供了线索。

4 结 语

(1)塔西陆内红层盆地中盆地流体可划分为天然气型、油气型、卤水型、热水沉积型、富烃类还原型、富CO2非烃类流体型、构造流体型、岩浆热液型和层间水-承压水型等9种。其热水沉积型、高盐度卤水型、富Fe-Mn-CO2流体型、岩浆热液型和富烃类还原型等5种成矿流体在盆地后期变形过程与碎裂岩化相之间，发生了强烈的构造-岩相-岩性物理性多重耦合作用和大规模水岩耦合反应。

(2)在地球化学岩相学机制上，大规模低温围岩蚀变机制为强烈的成矿流体蚀变作用，地球化学岩相学标志为“一黑(沥青化蚀变相)二白(碳酸盐化蚀变相)三褪色(褪色化-绿泥石化蚀变相)”。沥青化蚀变相可划分为黑色强沥青化蚀变带、灰黑色中沥青化蚀变带和灰色弱沥青化-褪色化蚀变带；碳酸盐化蚀变相可划分为强碳酸盐化蚀变带、中碳酸盐化蚀变带和弱碳酸盐化蚀变带，这些围岩蚀变作用将大量Fe3+还原为Fe2+而使紫红色铁质碎屑岩类发生了褪色化-变色化蚀变作用，而且形成了砂砾岩型-砂岩型铜铅锌-铀矿床。碳酸盐化蚀变相在滴水、花园和杨叶等砂岩型矿床中较为发育，不但形成区域性褪色化蚀变作用，也是导致砂岩型铜矿床中铜富集成矿的机制。

(3)在上述多重耦合机制过程中，含烃盐水-液烃-气烃-气相CO2、含烃盐水-气烃-液烃-气液烃-轻质油-沥青等多相态流体不混溶作用导致矿质沉淀富集；气相CO2逃逸与热水解作用导致带状碳酸盐化蚀变带形成和矿质沉淀富集，富烃类还原型成矿流体和Ca-Mg-Fe-Mn-CO3酸性还原型成矿流体以赤铁矿-铁辉铜矿为标志的地球化学氧化-还原相作用界面导致矿质沉淀；强酸性氧化相Ca-Sr-Ba-SO4型低温热卤水沉积作用形成了含铅锌石膏天青石岩等，为砂砾岩型铜铅锌-铀矿床矿质大规模沉淀富集成矿机制。

(4)在今后研究中需结合微观、中观与宏观尺度进行烃源岩类型和生烃-排烃能力、构造-热事件生烃-排烃能力、构造-岩石-烃类流体-成矿流体之间的时间-空间-物质场多重耦合结构研究，重视与碱性玄武岩岩浆侵位事件有关的深部热液烃和深源地幔流体作用，后陆盆地构造反转、富烃类还原型盆地流体耦合方式与金属成矿机制，前陆盆地构造变形样式、构造组合与金属富集成矿的地球化学岩相学机制等的研究。

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TypesofBasinFluids,MechanismofDiscoloredAlterationsandMetalMineralizationsofGlutenite-typeCu-Pb-Zu-UDepositsinIntercontinentalRed-bedBasinoftheWesternTarimBasin

FANG Wei-xuan, JIA Run-xing, WANG Lei

(China Non-ferrous Metals Resource Geological Survey, Beijing 100012, China)

Co-enrichment of Cu-Pb-Zn-coal-oil-gas deposits in the basin exhibits in Mesozoic-Cenozoic intercontinental redbed basin of the northwestern Tarim Basin. Based on the methods of tectonic lithofacies and geochemical facies, the relationships among the types of basin fluids, discolored mechanism and metal mineralization were studied. Basin fluids may be classified into the nine types of gas, oil-gas, brine, hydrothermal sedimentary, hydrocarbon-rich with extensive reductibility, CO2-rich nonhydrocarbon fluid, tectonic fluid, magmatic hydrotherm and interlayer to confined-water. Five types of hydrothermal sedimentary, high-salinity brine, Fe-Mn-CO2-rich fluid, magmatic hydrotherm and hydrocarbon-rich with extensive reductibility, undergo the extensive physical coupling among tectonics-lithofacies-lithology during the late cataclastic lithification phase and basin deformations. At the same time, the chemical coupling reactions are taken place. “Black-first, white-second, and discolored-third” is named for extensive alterations of the basin fluid in the mechanism of the geochemical lithofacies, resulting in most of Fe3+into Fe2+for the discolored alterations in the amaranthine irony conglomerate. Bituminization alteration facies may be classified into the extensive black bituminization zone, the middle gray-black bituminization zone and the weak bituminization-discolour zone; carbonatization alteration facies may be classified into the extensive, the middle, and the weak carbonatization zones. Nonmiscibility of hydrocarbon-bearing brine, liquid hydrocarbon, gas hydrocarbon and gas-phase CO2, and multiple phases of nonmisciblity for hydrocarbon-bearing brine, gas hydrocarbon, liquid hydrocarbon, gas-liquid hydrocarbon, light oil and asphalt, might have resulted in enrichments and depositing of minerals. The escape of gas-phase CO2could be pyrohydrolysized in carbonatization alteration facies and enrichments and depositing of minerals. Geochemical redox interfaces resulted in mineralizations may be indicated by hydrocarbon-rich with extensive reductibility, Ca-Mg-Fe-Mn-CO3acid reducing metallogenic fluid, and intergrowth of hematite and Fe-chalcocite. However, Pb-Zn-bearing gypsum celestine ores might have been formed by Ca-Sr-Ba-SO4-type hydrothermal sediment with strongly acidic and oxidizing. All of these mechanisms of the geochemical lithofacies could be assumed that the discolored alterations at the large-scale are not only for the amaranthine irony conglomerates to sandstones, but also for glutenite-type Cu-Pb-Zn-U and sandstone-type Cu metallogenic belt in Mesozoic-Cenozoic continental red-bed basin of the western Tarim Basin.

basin fluid; mechanism of geochemical lithofacies; discolored; bituminization; carbonatization; redox interface; Cu-Pb-Zn-U deposit; Tarim Basin

P595；P618；P619.14

A

2017-09-03

国土资源部公益性行业科研专项项目(201511016-1)；中国地质调查局地质调查项目(12120114081501)

方维萱(1961-),男,陕西蓝田人,研究员,博士研究生导师,理学博士,E-mail:569026971@qq.com。

1672-6561(2017)05-0585-35