新疆烏什縣北山一帶鋁土礦礦床地質(zhì)特征及找礦方向

劉偉江 楊鏡明

（①中南大學有色金屬成礦預測教育部重點實驗室 地球科學與信息物理學院 長沙 410083②核工業(yè)二一六大隊 烏魯木齊 830011）

新疆烏什縣北山一帶鋁土礦礦床地質(zhì)特征及找礦方向

劉偉江①楊鏡明②

（①中南大學有色金屬成礦預測教育部重點實驗室 地球科學與信息物理學院 長沙 410083②核工業(yè)二一六大隊 烏魯木齊 830011）

新疆烏什北山鋁土礦是產(chǎn)于地槽區(qū)的硬水鋁石型鋁土礦。工業(yè)鋁土礦主要集中于滾滾鐵列克、阿依里和卡依切3個礦段，礦床產(chǎn)于中石炭統(tǒng)灰?guī)r的侵蝕面上，賦礦層位為中石炭統(tǒng)卡拉蘇組(C2k)、阿依里河組(C2a)地層。本文重點討論該礦床的地質(zhì)特征、礦床成因、找礦標志及找礦方向。

礦床地質(zhì)特征 礦床成因 找礦標志 新疆烏什

1 區(qū)域地質(zhì)概況

烏什北山鋁土礦床位于南天山冒地槽褶皺帶南緣的庫瑪力克復向斜與塔里木地臺西北緣的托什罕山前坳陷過渡帶的結(jié)合部位，總體位于冒地槽褶皺帶，即處于南天山冒地槽褶皺帶(Ⅱ級)之庫瑪力克復向斜(Ⅲ級)內(nèi)阿依里褶皺束(Ⅳ級)、別迭里河-英阿特中間凸起(Ⅳ級)與庫爾哈克褶皺束(Ⅳ級)接合部。受華力西晚期運動的影響，構(gòu)造運動頻繁，總體形成密集線狀褶皺構(gòu)造。斷層極為發(fā)育，形成倒轉(zhuǎn)向地臺的疊瓦式構(gòu)造及推覆構(gòu)造。區(qū)內(nèi)有臻丹蘇大斷裂和秋木克克別勒大斷裂，兩者均呈NE-SW向展布，具長期活動性，其次一級斷層、裂隙亦較發(fā)育，對成礦具破壞作用。

該礦帶礦產(chǎn)主要有Pb-Zn-Cu-Fe-REE-U-鋁土礦-重晶石-石膏-煤礦等，是新疆最主要的鋁土礦成礦帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)主要有鋁土礦、金礦和鉛鋅礦，成型的鋁土礦有滾滾鐵列克、阿依里和卡依切鋁土礦。

2.1 地層

礦床產(chǎn)于中石炭統(tǒng)灰?guī)r的侵蝕面上。賦礦層位為中石炭統(tǒng)卡拉蘇組(C2k)、阿依里河組(C2a)地層。

卡拉蘇組(C2k):根據(jù)巖性和灰?guī)r侵蝕面,可細分為3段。第一段(C2k1)厚5.2～27.6m，底部為灰綠色、灰黑色鮞狀、豆狀鋁土礦或黑色含炭頁巖-鋁土礦（鋁土礦最厚達3m），下部為灰黑色含硅質(zhì)條帶灰?guī)r，上部為灰白色厚層狀灰?guī)r；第二段(C2k2)巖性為灰白色中-厚層狀灰?guī)r，該段有3層含礦侵蝕面，含礦層最厚達3m；第三段(C2k3)巖性為灰白色塊狀灰?guī)r，該層與第二段接觸侵蝕面上鋁土礦層最厚達3m。

阿依里河組(C2a):根據(jù)巖性和灰?guī)r侵蝕面，可細分為3段。第一段(C2a1)巖性為灰白色中厚層狀灰?guī)r，該段有兩層含礦侵蝕面，含礦層最厚達22.5m；第二段(C2a2)巖性為雜色塊狀灰?guī)r，該層與第一段接觸侵蝕面上含礦層最厚達3m；第三段(C2a3)為灰色厚層狀灰?guī)r，其底部可見鋁土礦層，沿走向延伸不穩(wěn)定。

2.2 構(gòu)造

礦帶主要位于阿依里褶束帶內(nèi)，其次是巴勒迪爾谷-羊尼阿提中間凸起地段。其間褶皺斷裂發(fā)育，北部褶皺密集，斷裂多為高角度，礦區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動目前仍在活動。阿依里褶斷束位于礦區(qū)西北部，其寬度＞11 km，呈北東-南西向展布，長度＞36 km，最新地層為二疊統(tǒng)巴勒迪爾組(P1b),最老地層是中泥盆統(tǒng)托克買提組(D2t)，主要有2個背斜和3個向斜貫穿全區(qū)，至背斜核部，大部分為逆掩斷層破壞。巴勒迪爾谷-羊尼阿提中間凸起位于阿依里褶斷束的東南邊，長＞30 km，寬3～4.5 km，出露地層為中-上泥盆統(tǒng)巖層，為一呈向北西傾向的單斜帶。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要以逆斷層為主，使礦區(qū)呈現(xiàn)帶狀構(gòu)造，同時造成地層缺失和重復。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

鋁土礦主要產(chǎn)于中石炭統(tǒng)卡拉蘇組(C2k)、阿依里河組(C2a)灰?guī)r侵蝕面上。由于褶皺及高角度逆斷層作用導致中石炭統(tǒng)地層重復出現(xiàn)，形成6個含鋁土礦帶，含礦帶總體呈南西-北東展布。Ⅰ含礦帶長30 km，寬100～200 m;Ⅱ含礦帶長＞22 km，寬150～400m;Ⅲ含礦帶斷續(xù)長32 km，寬200～1 800m;Ⅳ含礦帶斷續(xù)長13.5 km，寬70～600 m;Ⅴ含礦帶長＞33 km，寬200～300m;Ⅵ含礦帶斷續(xù)長13.9 km，寬100～600m。在6個含礦帶中共發(fā)現(xiàn)大小鋁土礦礦體45個，相對以 GⅣ-7/K2、GⅣ-8/K3、ANⅣ-15/K2礦體規(guī)模較大，其余礦體長31.6～162.5m，厚0.8～6.43m，推深8～44m，礦體形態(tài)呈似層狀、似層狀-鋸齒狀、鋸齒狀、透鏡狀，走向南西-北東，傾向、傾角與頂、底板圍巖產(chǎn)狀基本一致。2號礦體位于Ⅴ含礦帶西段，產(chǎn)于賦礦層位C2灰?guī)r侵蝕面上，礦(化)體呈似層狀，其頂?shù)装鍘r性為灰?guī)r。礦體出露長556m，厚0.2～2.27m，平均厚1m，走向55°～235°，傾向54°。礦體沿傾向最大推深50m(深部無工程控制)。1號礦體位于2號礦體北55 m處的Ⅴ含礦帶西段,產(chǎn)于賦礦層位C2灰?guī)r侵蝕面上,礦體呈似層狀,其頂?shù)装鍘r性為灰?guī)r。礦體出露長867m,厚 0.2～2.9m,平均厚 1.12m,走向 57°～237°,傾向47°,礦體沿傾向最大推深50m(深部無工程控制）。9號礦(化)體位于Ⅲ含礦帶中段，產(chǎn)于賦礦層位C2灰?guī)r侵蝕面上，礦(化)體長1 393m，厚0.8m，走向40°～220°，傾角54°～76°，由于礦體厚度、品位在走向上不穩(wěn)定，圈定出3個工業(yè)礦體(9-1、9-2、9-3),長分別為 29m、155.5m、196m，平均厚3.88m、1.12m、1.63m，礦體沿傾向最大推深47m。

3.2 礦石特征

礦石結(jié)構(gòu)主要為鮞狀結(jié)構(gòu)，次為豆狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)、角礫狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造主要為層狀構(gòu)造、鱗片變晶構(gòu)造、扁豆狀構(gòu)造。

礦石自然類型主要為一水硬鋁石，次為三水鋁石；礦石工業(yè)類型有一水硬鋁石型富鋁土礦、一水硬鋁石高鐵低硫型鋁土礦、一水硬鋁石低鐵低硫型鋁土礦。

礦石中金屬礦物主要為一水硬鋁石(50%～80%），次為少量三水鋁石、褐鐵礦、菱鐵礦、鏡鐵礦等；脈石礦物主要為硅質(zhì)、泥質(zhì)、高嶺土，次為綠泥石、方解石等。

礦區(qū)Al2O3平均品位57.11%,一般品位46.85%～71.18%；其中GⅣ-7/K2礦體礦石平均品位56.8%，其鋁土礦儲量占探明儲量的9.08%，品位、厚度沿走向延伸較穩(wěn)定。GⅣ-8/K3礦體礦石平均品位57.63%,其鋁土礦儲量占探明儲量的11.99%。ANⅣ-15/K2礦體礦石平均品位55.71%,其鋁土礦儲量占探明儲量的10.03%。

礦石中成礦元素為Al2O3,且與SiO2、TiO2、Fe2O3共生,其中Al2O3與SiO2呈負相關關系,礦石中Al2O3含量增高,則SiO2含量減低。礦石中還含有Ca、S、P、Mg、Mn、U、V、Zr、Be、Ga、Ge Li、Tn、Yb、Nb等伴生元素。

4 礦床成因

該礦床成因有幾種認識，60～80年代認為屬淺海相化學沉積型礦床；90年代以來進一步深入研究，多趨向與海相原地沉積有關的原地堆積型礦床。礦床成因與海相沉積直接有關，其成礦機制是在中石炭統(tǒng)地層中可見12個含礦侵蝕面，每個侵蝕面代表一次海退結(jié)束，每個含礦層又代表海侵的開始，說明在中石炭統(tǒng)期間，形成了12次垂直升降過程。在早石炭統(tǒng)末期，海水中Al2O3溶液已經(jīng)飽和，在中石炭統(tǒng)海侵過程中，Al2O3沉積在灰?guī)r侵蝕面上，其沉積速度與含礦層沉降速度相當，且同步時間較長，在灰?guī)r侵蝕面上形成了鋁土礦礦體，如Al2O3沉積速度比含礦層沉降速度過慢，在灰?guī)r侵蝕面就不能成礦或礦層較薄。因此該區(qū)礦床成因為原地堆積型鋁土礦床。

5 成礦規(guī)律

烏什北山鋁土礦，主要產(chǎn)于中石炭統(tǒng)，且在早石炭統(tǒng)末期，該區(qū)海水中已飽和了含Al2O3溶液，中石炭統(tǒng)，該區(qū)南部褶皺上升剝蝕時，北部低海域沉積了鋁土礦，中石炭統(tǒng)時有12個成礦期，但其中有K0、K2、K3、K3C、K4等5層位遭受剝蝕時，在該區(qū)部分地區(qū)有鋁土礦沉積。說明中石炭統(tǒng)時，也只有5個層位的沉降速度與Al2O3的沉降速度相當，且同步的時間較長，所以形成了部分礦體。而其它侵蝕面沉降速度過快，Al2O3還來不及沉淀，海水中的Al2O3已被沖淡。所以侵蝕面上未能成礦或礦層極薄。

烏什北山鋁土礦的礦石均是一水硬鋁土-低硫型鋁土礦。K3、K3C及部分K4的礦石含F(xiàn)e2O3＞10%,為一水硬鋁土石-高鐵低硫型鋁土礦；而K0、K2及部分K4礦石為一水硬鋁石低硫型鋁土礦。前者礦石多為紅色，后者礦石以灰黑色為主，部分為灰綠色。說明中石炭統(tǒng)中期海水中鐵質(zhì)含量最高。

烏什北山鋁土礦，產(chǎn)于卡依切褶斷束中，卡依切褶斷束，在巴勒迪爾谷-羊尼阿提中間凸起的北邊，也就是在庫瑪力克復背斜的北翼。庫瑪力克復背斜的核部，在泥盆紀中晚期就已形成了雛形，即褶皺上升出海面，開始接受剝蝕。晚石炭世，阿依里褶斷束所在區(qū)域，是處于庫瑪力克復向斜和闊克沙勒背斜間的凹槽，接受沉積，并形成鋁土礦。

礦帶鋁土礦均賦存在灰?guī)r的侵蝕面上，礦體的形態(tài)嚴格受當時灰?guī)r侵蝕面的地貌控制，即鋁土礦沉積于灰?guī)r的侵蝕凹地的底部。所以礦的形態(tài)多呈似層狀、透鏡狀、壟崗狀、漏斗狀、犬牙狀。

6 找礦標志

（1）地層、巖相標志：礦層產(chǎn)于中石炭統(tǒng)地層中，呈多層產(chǎn)出，含礦層與下伏巖層呈假整合或角度部整合接觸，圍巖均為海相灰?guī)r，凡是上石炭統(tǒng)海相巖層侵蝕面均是找礦的層位標志。

（2）地貌標志：含礦巖層常組成懸崖陡壁中的緩坡或淺溝。

（3）顏色、結(jié)構(gòu)標志：鋁土礦為褐紅色、紫紅色、綠褐色、灰黑色、灰色、灰綠色、黃綠色等，與灰?guī)r有明顯不同，具鮞狀、豆狀結(jié)構(gòu)，易與其它巖石區(qū)分，鋁土礦礦層露頭及礦石轉(zhuǎn)石易于發(fā)現(xiàn)。

（4） 鐵染標志：礦石富含鐵質(zhì)，礦石及圍巖為紅色、黃褐色，較為醒目。

（5）放射性標志：鋁土礦含放射性元素Th、U、Ra，致使含礦層與圍巖伽瑪強度有明顯區(qū)別。調(diào)查區(qū)內(nèi)鋁土礦放射性強度一般為30～65γ，圍巖在15γ以下。

7 找礦方向

北山一帶鋁土礦礦床位于塔里木成礦省(IV)闊克沙勒嶺(陸緣盆地)Fe-Cu-Pb-Zn-Sn-鋁土礦礦帶(IV-1-⑦)內(nèi)。該帶以鉛、鋅、銅、金、錫、鋁土礦為主，并有鐵、錳、稀有、稀土、銻、鈾、螢石等多種礦產(chǎn)。鉛鋅礦以層控砂頁巖型為主；銅礦多為沉積型；金礦為破碎蝕變巖型，如卡恰金礦、布隆金礦；錫礦為花崗巖型和矽卡巖型；有堿性花崗巖類有關稀土礦等。在該區(qū)尚產(chǎn)有石炭紀海相沉積型鋁土礦(烏什滾滾鐵列克、阿依里、卡依切鋁土礦)，為新疆主要鋁土礦礦產(chǎn)地。

區(qū)內(nèi)最重要的含鋁土礦建造是石炭世淺海相碳酸鹽巖建造，滾滾鐵列克、阿依里、卡依切鋁土礦都產(chǎn)于其中，目前3個礦區(qū)預測資源量將超過3 000萬噸，但從前人勘查工作看，很多鋁土礦礦點(床)無深部工程控制,存在礦體延深不詳?shù)膯栴}；調(diào)查區(qū)內(nèi)上石炭統(tǒng)阿依里河組(區(qū)域最重要的含鋁土礦建造)地層分布面積達466 km2，約占調(diào)查區(qū)總面積的40%，規(guī)?？捎^；該區(qū)地形切割大，山勢險峻，前人地質(zhì)工作程度低，很多地段沒有深入開展地質(zhì)工作，空白區(qū)較多，區(qū)內(nèi)鋁土礦找礦潛力巨大。

區(qū)內(nèi)的構(gòu)造活動多期、疊加、復合，斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，形跡復雜。這些斷裂對晚古生代的沉積環(huán)境產(chǎn)生重要的影響。沙日君、卡恰金礦出現(xiàn)在由這些斷裂控制的有利巖相序列中，而這些位置又是后期繼承性活動斷裂帶通過的地方，是后期熱液循環(huán)的良好通道和賦礦場所，是形成構(gòu)造蝕變巖型金礦的有利場所。

地質(zhì)工作中對鋁土礦礦體分析，伴生有Nb、Ta稀有金屬，部分樣品鈮、鉭含量達到邊界品位，經(jīng)研究對比鈮、鉭礦屬于海相沉積巖型鋁土礦伴生有益組分，下一步工作對鈮、鉭礦進行系統(tǒng)評價，達到找礦突破。

關于找礦方法問題，采用已被實踐證實是行之有效的傳統(tǒng)地質(zhì)學找礦方法外，根據(jù)含礦巖系特征，可應用地球物理探礦如放射性、電法、地震等測量方法，結(jié)合地質(zhì)工程成果對深部成礦地質(zhì)體的推測與判斷提供信息和依據(jù)。

[1]夏明毅，田新文，等.新疆烏什縣滾滾鐵列克鋁土礦詳查報告[R].阿克蘇市:新疆地礦局第八地質(zhì)大隊，2012.

[2]夏明毅，田新文，等.新疆烏什縣阿依里鋁土礦普查報告[R].阿克蘇市:新疆地礦局第八地質(zhì)大隊，2012.

[3]劉雨達,劉海洋，等.新疆烏什縣卡依切鋁土礦普查報告[R].阿克蘇市:新疆地礦局第八地質(zhì)大隊，2011.

收稿：2013-09-25