西南天山下志留統(tǒng)柯坪塔格組（S1k）沉積環(huán)境分析

李培樹 梁東 趙德懷 吳浩 王海鴻

（中國冶金地質(zhì)總局新疆地質(zhì)勘查院 烏魯木齊83000）

0 引言

下志留統(tǒng)柯坪塔格組分布于西南天山喀爾塔格-喀拉喬喀-烏塘庫勒套南麓、南中部喀什噶爾山-克孜塔依-也臺庫勒-開勒品塔格一帶及庫木塔格幅瓊布拉克喬喀北麓一帶，呈近東西向、北東-南西向展布。區(qū)域上成礦作用以沉積成礦為主，較為重要的是伽師銅礦、察爾其銅礦，均為沉積成因的砂巖型銅礦。作為區(qū)域上重要的地質(zhì)體，研究柯坪塔格組沉積環(huán)境，對區(qū)域銅礦床形成的沉積環(huán)境具有重要的參考意義。

1 地層劃分沿革

張日東（1959）在《新疆天山南麓古生代地層》里介紹，西尼村（1943-1945）創(chuàng)名柯坪塔格巖系，創(chuàng)名地柯坪塔格地區(qū)。地質(zhì)部十三大隊（1956）在柯坪地區(qū)進行1：20 萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，將一套以綠色為主的一套碎屑巖系劃為柯坪塔格巖系；新疆科學分院詹士高（1964）在柯坪地區(qū)進行專題地層研究，在該組中采到大量筆石，時代改為早志留世稱柯坪塔格組。新疆區(qū)測隊喬新東、張?zhí)珮s（1973），西北石油局（1985）分別在該區(qū)內(nèi)進行專題地層研究，結(jié)論與詹士高所提交成果基本相同?！段鞅钡貐^(qū)區(qū)域地層表·新疆維吾爾自治區(qū)分冊》、《新疆古生界》、《新疆維吾爾自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志》及《新疆維吾爾自治區(qū)巖石地層》（1999）均沿用柯坪塔格組。

現(xiàn)在定義：為指一套綠色砂頁巖，含筆石等化石，下與印干組平行不整合接觸，上與塔塔埃爾塔格組呈整合接觸。

2 剖面描述

柯坪塔格組為一套正常沉積的碎屑巖，上段以灰綠色砂巖為主，下段以褐紅色泥質(zhì)粉砂巖、砂巖為主。巴楚一道班幅PⅩⅦ剖面特征如圖1：

3 頂?shù)捉缇€特征

柯坪塔格組在研究區(qū)西部與下伏上寒武-下奧陶統(tǒng)丘里塔格組呈平行不整合接觸，在調(diào)查區(qū)東部與下伏中奧陶統(tǒng)其浪組呈平行不整合接觸；柯坪塔格組與二者在巖性上截然不同，其下伏地層均為碳酸鹽巖，界線易于識別。其與上覆中-頂志留統(tǒng)塔塔埃爾塔格組產(chǎn)狀基本一致，呈整合接觸，柯坪塔格組上部地層以灰綠色粉砂巖為主，而塔塔埃爾塔格組下部地層以褐紅色鈣質(zhì)巖屑砂巖為主，顏色及粒度變化明顯，接觸界線標志明顯。

4 基本層序特征

柯坪塔格組為一套碎屑巖系，巖性較單一。在其上下段各測一個基本層序（圖2），基本層序特征如下：

基本層序A 構(gòu)成了柯坪塔格組上段的主體，由二個單層組成，構(gòu)成粗砂巖-細砂巖的旋回性韻律。下部為灰綠色粗砂巖，層厚約20-30 厘米，碎屑物為石英、長石及巖屑等；上部為深灰綠色細砂巖，層厚約2-10厘米，碎屑成分主要為石英、長石。

基本層序B 構(gòu)成了柯坪塔格組下段的主體，由二個單層組成，地層層系界面清晰。下部為磚紅色薄-中厚層狀砂巖，單層厚約10-30厘米碎屑物為石英、長石，鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)；上部為紫紅色薄層狀粉砂巖，巖石質(zhì)地堅硬層理清晰。二者構(gòu)成砂巖-粉砂巖旋回性層序。

圖1 下志留統(tǒng)柯坪塔格組PⅩⅦ地質(zhì)剖面圖

圖2 柯坪塔格組基本層序

5 沉積環(huán)境分析

5.1 物源區(qū)構(gòu)造背景

部分學者對本組砂巖碎屑物骨架成分研究。在砂巖物源區(qū)構(gòu)造背景判別圖中，樣點落入再旋回造山帶物源區(qū)，由此推斷柯坪塔格組砂巖物源區(qū)構(gòu)造背景為造山帶。而研究區(qū)北部南天山洋在中、晚奧陶世至泥盆紀晚期向北側(cè)中天山-哈薩克斯坦板塊俯沖，直至最后發(fā)生碰撞，形成早古生代俯沖碰撞造山帶。推斷本組砂巖成分可能來源于研究區(qū)北部南天山早古生代俯沖碰撞造山帶。

在砂巖、粉砂巖常量元素源區(qū)構(gòu)造背景判別時，樣品均落入被動大陸邊緣區(qū)；1件落入火成巖區(qū)，3件落入沉積巖區(qū)，說明碎屑巖沉積時物源主要來自沉積巖區(qū)。

由微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖（圖3）：在Th-Co-Zr 圖中，4 件落入活動大陸邊緣區(qū)，1 件落入大洋島??；在Th-Sc-Zr圖中，2件落入大陸島弧，2件落入被動大陸邊緣；在La-Th-Sc 圖中，均落于區(qū)外，反映微量元素在后期變質(zhì)變形作用過程中發(fā)生了活化遷移；進一步說明柯坪塔格組沉積時物質(zhì)來源具有多源性的特征，既有大陸島弧環(huán)境又有大洋島弧及大陸邊緣環(huán)境，表明物質(zhì)來源于構(gòu)造活動較強的區(qū)域。

5.2 碎屑巖的粒度特征

（1）概率累積曲線特征

柯坪塔格組粒度概率曲線見圖4?？缕核窠M下段粒度概率曲線主要由懸浮總體、跳躍總體和牽引總體組成，懸浮總體較少，牽引總體含量較大。跳躍總體斜度約為50°，分選較好，粗端截點φ 為1.75-2.25，細端截點φ為4；個別樣品在躍移總體中間有截斷現(xiàn)象，形成的原因可能與波浪的沖刷和回流作用有關(guān)。柯坪塔格組上段粒度概率曲線主要由懸浮總體、跳躍總體和牽引總體組成；牽引總體含量較大，牽引總體斜度約為70°，分選較好。跳躍總體粗端截點φ為1.25-2.25，細端截點φ為2.75-4。

綜合柯坪塔格組上下段的粒度概率曲線特征，多數(shù)樣品曲線特征與淺海環(huán)境碎浪帶曲線特征相似，少量樣品曲線特征與海灘的前濱及沖刷帶砂巖粒度曲線特征相似。

均值（ME）：主要粒度集中在1.82-3.81Φ 之間，屬中細砂巖。

標準偏差（σ）：弗里德曼（1962）用粒度分布的標準偏差將碎屑巖分選程度劃分為7個等級，本組砂巖標準偏差多為0.35-0.63，屬于分選性好-較好，僅有1 個樣品為0.91 屬于分選中等。按照弗里德曼（1962）標準偏差與沉積環(huán)境理論，本組沉積物中以海濱砂最多，少量河流砂。

圖3 柯坪塔格組Th-Co-Zr Th-Sc-Zr La-Th-Sc微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖

圖4 柯坪塔格組粒度概率分布圖

偏度（SK）：是用來表示粒度分布的正態(tài)分布特征，判別其對稱程度，從而表明均值與中位數(shù)的相對位置，根據(jù)福克、沃德對偏度的劃分，本組樣品的偏度多數(shù)在0.00-0.20 之間，4 件樣品為近對稱，7 件為正偏，僅有2 件為負偏，說明碎屑物粒度集中在粗粒部分。沉積物成因多為海灘砂，少量沙丘砂及風坪砂。

峰態(tài)（KG）：峰態(tài)是用來衡量粒度分布曲線的陡峭程度，也是反映粒度分布的分散程度。本組碎屑巖中5 件樣品為0.78-0.88 寬峰態(tài)，5 件樣品為0.91-1.09的中等峰態(tài)，3件樣品為1.12-1.39的窄峰態(tài)。說明該沉積物多數(shù)為未經(jīng)改造就進入新環(huán)境，而新環(huán)境對沉積物的改造不是很明顯，代表幾個物質(zhì)（或總體）直接混合而成；少量為有某些組分在早先分選能力較強的沉積環(huán)境中得到了很好的分選，然后搬運到現(xiàn)在的沉積環(huán)境中，與這里的另外沉積物相混合。

（2）據(jù)薩胡環(huán)境判別公式判別如下：

Y 風和海灘：9 件樣品＜-2.7411，為風成的；4 件樣品＞-2.7411，為海灘沉積環(huán)境。

Y海灘淺海：10件樣品＞65.3650，為淺海沉積環(huán)境；3件＜65.3650，為海灘沉積環(huán)境。

Y淺海河流：13件樣品均＞-7.4190，為淺海沉積環(huán)境；

Y河流濁流：12件樣品均＜9.8433，為濁流沉積；1件樣品＞9.8433，為河流（三角洲）沉積。

綜合上述分析結(jié)果，柯坪塔格組應(yīng)為淺海沉積環(huán)境。

5.3 沉積環(huán)境

柯坪塔格組上段為淺灰綠色細粒巖屑砂巖、粉砂巖、含鈣泥質(zhì)粉砂巖，夾少量含礫石英砂巖，均呈薄層狀產(chǎn)出。巖層中可見鐵質(zhì)結(jié)核，表現(xiàn)為閉塞的淺海相還原環(huán)境；在上段采集大量腹足類生物化石，此類生物生長環(huán)境需要堅硬的底層加以固著，主要生長于正常淺海環(huán)境中?？缕核窠M上段其沉積環(huán)境為淺海濱岸-陸棚環(huán)境。

柯坪塔格組下段為褐紅色、磚紅色鈣質(zhì)細粒巖屑砂巖、（鐵）泥質(zhì)粉砂巖，夾少量灰綠色薄層狀細砂巖。顏色呈褐紅色、磚紅色，其代表一種較為封閉或是半封閉并且氧化環(huán)境下的沉積。柯坪塔格組下段沉積環(huán)境為潮坪沉積環(huán)境。

柯坪塔格組沉積環(huán)境由潮坪相向淺海濱岸-陸棚相轉(zhuǎn)化，說明海水深度由淺到深，海平面上升。

6 結(jié)論

（1）柯坪塔格組為一套正常沉積的碎屑巖，上段以灰綠色砂巖為主，下段以褐紅色泥質(zhì)粉砂巖、砂巖為主?；緦有駻 表現(xiàn)為粗砂巖-細砂巖的旋回性韻律，基本層序B構(gòu)成砂巖-粉砂巖旋回性層序。

（2）組砂巖碎屑物骨架成分研究中，樣點落入再旋回造山帶物源區(qū)，由此推斷柯坪塔格組砂巖物源區(qū)構(gòu)造背景為造山帶，砂巖成分可能來源于研究區(qū)北部南天山早古生代俯沖碰撞造山帶。

（3）柯坪塔格組上段其沉積環(huán)境為淺海濱岸-陸棚環(huán)境，下段沉積環(huán)境為潮坪沉積環(huán)境。該組沉積環(huán)境由潮坪相向淺海濱岸-陸棚相轉(zhuǎn)化，說明海水深度由淺到深，海平面上升。