哈密市尾亞—天湖一帶白云巖礦地質(zhì)特征及成因初探

王惠江

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830002）

【礦產(chǎn)資源】

哈密市尾亞—天湖一帶白云巖礦地質(zhì)特征及成因初探

王惠江

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830002）

本文從白云巖礦產(chǎn)出的區(qū)域地質(zhì)背景、礦區(qū)地質(zhì)概況、礦體產(chǎn)出特征、礦石化學(xué)成分以及礦石類型等方面描述了尾亞—天湖一帶白云巖礦床地質(zhì)特征，并根據(jù)其地質(zhì)特征初步判定礦床為沉積型白云巖礦。

白云巖礦；地質(zhì)特征；礦床成因；新疆哈密

新疆哈密市尾亞—天湖一帶白云巖礦區(qū)位于哈密市東南140km處。本文主要介紹該礦床的基本地質(zhì)特征，并初步探討其成因類型。

1 區(qū)域地質(zhì)

礦區(qū)位于塔里木古板塊塔里木北緣古陸緣活動(dòng)帶之庫魯克塔格古活動(dòng)陸緣的東端(見圖1)。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露的地層自老至新依次有元古界星星峽組(Ptx)和卡瓦布拉克組(Ptk)、中震旦統(tǒng)(Z2)、下寒武統(tǒng)西大山組(∈1x)、下石炭統(tǒng)雅滿蘇組(C1y)、二疊系紅柳河組(P1h)及第四系。

元古界星星峽組中亞組(Ptxb)出露于區(qū)域以北，主要巖性為各種片巖和片麻巖夾大理巖層，部分地區(qū)已混合巖化；星星峽組上亞組(Ptxc)出露于區(qū)域北東部，主要由各種區(qū)域性接觸變質(zhì)片巖和貫入片麻巖夾白云質(zhì)大理巖組成；卡瓦布拉克組(Ptk)出露于區(qū)域中部，近東西向延伸，與中震旦統(tǒng)呈斷層接觸。其巖性主要為含鎂或富鎂的碳酸鹽沉積，巖性比較穩(wěn)定。

中震旦統(tǒng)(Z2)廣泛分布于區(qū)域以南，其巖性主要為深灰色硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)頁巖、白色白云巖、泥質(zhì)白云巖、白色、灰色大理巖、灰色片巖、片麻巖、白云質(zhì)大理巖夾層和透鏡體，其中泥質(zhì)白云巖已普遍磷酸鹽化。

下寒武統(tǒng)西大山組(∈1x)散布于區(qū)域以南，巖性主要為黑色炭質(zhì)硅質(zhì)巖、灰綠色硅質(zhì)頁巖、灰白色石英巖、灰色硅質(zhì)板巖、千枚巖，底部常有角礫狀灰?guī)r。

圖1 尾亞—天湖一帶白云巖礦區(qū)域地質(zhì)圖

下石炭統(tǒng)雅滿蘇組上亞組(C1yb)散布于區(qū)域以北，巖性主要為灰色灰?guī)r、長石砂巖、灰綠色、紫色玄武巖、輝綠巖、凝灰?guī)r、斑巖夾凝灰角礫巖。

二疊系紅柳河組(P1ha)分布于區(qū)域南東角，巖性為綠色、紫色、暗灰色角閃安山玢巖、輝綠玢巖、玄武巖、細(xì)碧巖、黃灰色、灰色長石砂巖、復(fù)礦砂巖、灰色灰?guī)r、褐紅色礫巖；紅柳河組中亞組 (P1hb)分布于區(qū)域南東角，巖性為為灰色、淡黃色、灰綠色薄層狀中粒砂巖、礫巖、變質(zhì)鈣質(zhì)砂巖夾黑色鐵質(zhì)、碳質(zhì)、硅質(zhì)鮞狀灰?guī)r的透鏡體；紅柳河組上亞組(P1hc)分布于區(qū)域南東角，巖性為灰色、褐紅色礫巖及厚層狀長石砂巖和復(fù)礦砂巖，夾極少量的粉砂巖透鏡體。

第四系中更新統(tǒng)(Q2pl)僅見于區(qū)域南部，為未膠結(jié)或膠結(jié)不良的灰色洪積礫石層夾亞砂土；第四系上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)(Q3-4pl)在區(qū)域南北均有分布，巖性主要為未膠結(jié)的洪積礫石層和淡黃色亞砂土。

1.2 構(gòu)造

本區(qū)褶皺為捷山子褶皺，呈一東寬西窄的帶狀，長15km，寬約5km左右，軸向東西，具有向西傾狀的特征，核部由中天山群星星峽組組成，翼部主要由卡瓦布拉克組組成，兩翼傾角60～70°，為次一級(jí)褶皺所復(fù)雜化。該褶皺北部為華力西花崗巖所破壞，南面為捷山子大斷裂所破壞。組成捷山子向斜的巖石主要是各旋回期的侵入巖，其次是元古界各種變質(zhì)巖，該褶皺由于受到大量的侵入巖的侵入，原來的構(gòu)造形態(tài)遭到了強(qiáng)烈的破壞，一些褶皺已被大量的侵入巖和斷裂分割成互不相連的背斜和向斜。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造為捷山子大斷裂，東西走向，斷層面北傾，較陡。為中震旦統(tǒng)內(nèi)部斷層。斷層面兩盤地層走向相交，沿?cái)鄬觽ゾr及石英脈發(fā)育，西盤有小型的花崗巖侵入體。

1.3 巖漿巖

區(qū)域內(nèi)巖漿巖為華力西期和加里東期侵入巖，侵入巖分布廣，種類多，巖性復(fù)雜。加里東期侵入巖(γ3)分布在區(qū)域的中、南部，巖體絕大部分呈寬窄不一的長條帶復(fù)合巖體，少數(shù)呈小侵入體，巖體分布基本上與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，巖石為片麻狀花崗巖、眼球狀片麻狀花崗巖及片麻狀斜長花崗巖。華力西早期第一次侵入巖(γ41a)僅見于區(qū)域北部，巖石類型有閃長巖、輝石閃長巖、英云閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖；華力西早期第二次侵入巖分布于區(qū)域北部，巖石類型有灰白色、淡紅色斑狀黑云母花崗巖，眼球狀、片麻狀花崗巖。華力西中期第一次侵入巖在區(qū)域內(nèi)零星出露，巖石類型為綠色、暗綠色閃長巖、輝石閃長巖、綠色石英閃長巖、花崗巖，蝕變較發(fā)育，與圍巖界線較清晰，圍巖蝕變有矽卡巖化、綠泥石化；華力西中期第二次侵入巖(γ42b)在區(qū)域南、北部均有分布，巖石類型有黑云母花崗巖、鉀質(zhì)花崗巖、花崗閃長巖和石英角閃正長巖。華力西晚期侵入巖(γ43)僅出露于區(qū)域北部，巖石主要為黑云母花崗巖，其次為角閃石黑云母花崗巖及石英角閃二長巖、黑云母斜長花崗巖。華力西期次火山巖(λπ42)僅出露于區(qū)域中部的石燕車站的東側(cè)，巖石主要為淺肉紅色石英斑巖，其次為霏細(xì)斑巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)

(1) 地層。

礦區(qū)出露地層較簡(jiǎn)單，主要為元古界薊縣系卡瓦布拉克巖組衡山巖組的地層(見圖2)。

圖2 尾亞—天湖一帶白云巖礦礦區(qū)地質(zhì)圖

元古界薊縣系卡瓦布拉克巖組衡山巖組(Ptkhs)是礦區(qū)主要地層，分布于礦區(qū)中部及南部的大部分地區(qū)，地層總體傾向北，傾角陡。由灰色石灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及頁巖組成。為礦體的賦存層位，產(chǎn)狀為307～360°∠47～80°。元古界薊縣系卡瓦布拉克巖組衡山巖組石英片巖層(Ptkhssch)分布在礦區(qū)的北西部。灰黑色石英片巖，鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀—板狀構(gòu)造。巖石經(jīng)變質(zhì)作用后，由變質(zhì)礦物石英、長石和黑云母組成。巖石還含有少量的碳酸鹽及綠泥石。

(2) 構(gòu)造。

礦區(qū)未見斷裂構(gòu)造，礦體呈陡傾斜的單斜構(gòu)造。地層總體產(chǎn)狀基本穩(wěn)定，為307～360°∠47～80°，構(gòu)造形態(tài)簡(jiǎn)單。

(3) 巖漿巖。

分布在礦區(qū)的東部和北部。侵入時(shí)代為下石炭統(tǒng)雅滿蘇組(C1yb)上亞組，巖性為中細(xì)粒角閃石英正長巖，灰白色，半自形—他形中細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。經(jīng)對(duì)與巖漿巖接觸的礦石取樣，發(fā)現(xiàn)巖漿巖對(duì)礦石質(zhì)量影響不大。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)

通過不同比例尺的路線地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)填圖、地質(zhì)剖面測(cè)量等工作手段，在整個(gè)礦區(qū)(A區(qū)塊和B區(qū)塊)范圍內(nèi)初步圈定了9個(gè)礦體。其中，Ⅱ號(hào)和Ⅴ號(hào)礦體位于礦區(qū)A區(qū)塊，均呈單斜層狀產(chǎn)于元古界卡瓦布拉克組衡山巖組白色大理巖中。礦體總體為近東西向延伸，總體產(chǎn)狀312～25°∠49～75°。Ⅷ號(hào)、Ⅸ號(hào)、Ⅹ號(hào)、Ⅺ號(hào)、Ⅻ號(hào)、ⅩⅢ號(hào)、ⅩⅣ號(hào)礦體位于礦區(qū)B區(qū)塊。

Ⅱ號(hào)礦體位于A區(qū)塊中偏西部，礦體近東西長約2 740m，平均寬30m，呈正地形出露于地表，總體產(chǎn)狀312～350°∠50～75°；Ⅴ號(hào)礦體位于A區(qū)塊中偏北部，長約2 440m，平均寬約170m，由5個(gè)小礦層組成(⑤-1出露長90m，平均寬15m；⑤-2出露長600m，平均寬40m；⑤-3出露長800m，平均寬80m；⑤-4出露長210m，平均寬150m，平面上呈現(xiàn)為東寬西窄；⑤-5出露長220m，平均寬40m)，由于第四系覆蓋較多，沒有系統(tǒng)地揭露，故無法對(duì)礦體進(jìn)行準(zhǔn)確的圈連，只能依據(jù)地表出露情況對(duì)礦體圈連，總體產(chǎn)狀325～25°∠49～78°。

Ⅷ號(hào)礦體B區(qū)塊西部并延出B區(qū)塊外，在B區(qū)塊內(nèi)出露長約5 600m，平均寬約180m，總體產(chǎn)狀339～354°∠46～85°，平面上呈顯東窄西寬；Ⅸ號(hào)礦體位于B區(qū)塊南西部，在B區(qū)塊內(nèi)出露長約2700m，平均寬約40m，總體產(chǎn)狀345～350°∠60～75°，平面上為一長條帶狀；Ⅹ號(hào)礦體位于B區(qū)塊南西部，在B區(qū)塊內(nèi)出露長約2 600m，平均寬約60m，總體產(chǎn)狀345～350°∠54～85°，平面上為一長條帶狀；Ⅺ號(hào)礦體位于B區(qū)塊中偏南部，在B區(qū)塊內(nèi)出露長約940m，平均寬約30m，總體產(chǎn)狀339～353°∠54～78°，平面上為一長條帶狀；Ⅻ號(hào)礦體位于B區(qū)塊中偏南部，在B區(qū)塊內(nèi)出露長約4 600m，平均寬約20m，總體產(chǎn)狀351～356°∠56～70°，平面上為一長條帶狀；ⅩⅢ號(hào)礦體位于B區(qū)塊中偏南部，在B區(qū)塊內(nèi)出露長約1 040m，平均寬約20m，總體產(chǎn)狀351～356°∠56～70°，平面上為一長條帶狀；ⅩⅣ號(hào)礦體位于B區(qū)塊中偏南部，在B區(qū)塊內(nèi)出露長約1 110m，平均寬約20m，總體產(chǎn)狀351～356°∠56～70°，平面上為一長條帶狀。

3.2 礦石質(zhì)量

為全面了解礦石中的化學(xué)組分及含量，對(duì)主要礦體采集有代表性樣品進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，單個(gè)礦體的樣品分析結(jié)果取平均值，5個(gè)主要礦體的化學(xué)組分及含量(加權(quán)平均值)見表1。

表1 尾亞—天湖一帶白云巖礦體礦石平均化學(xué)組分(%)

從表1可知，礦石的化學(xué)組分平均值為(%)：CaO 31.67、MgO 20.36、SiO20.76、酸不溶物 0.64、Al2O30.19、Fe2O30.113、K2O 0.029、Na2O 0.118、Mn3O40.020、S 0.173、P 0.033、LOI 46.19，其中Al2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2為1.083。

礦石主要化學(xué)組分沿走向、厚度上的變化情況見表2。由表中可以看出：

⑤-1礦體CaO沿走向穩(wěn)定，變化系數(shù)為0.02%～0.03%；沿厚度方向變化小，變化系數(shù)為0.02%～0.09%；沿走向兩端略高于中部?？傮w上看CaO含量穩(wěn)定，無明顯變化規(guī)律。MgO沿走向穩(wěn)定，變化系數(shù)為0.02%～0.03%；沿厚度方向變化小，變化系數(shù)為0.02%～0.12%；沿走向中部略高于兩端?？傮w上看MgO含量穩(wěn)定，無明顯變化規(guī)律。

⑤-2礦體CaO沿走向穩(wěn)定，變化系數(shù)為0.05%～0.06%；沿厚度方向變化小，變化系數(shù)為0.004%～0.04%；沿走向西部略高于東部?？傮w上看CaO含量穩(wěn)定，無明顯變化規(guī)律。MgO沿走向穩(wěn)定，變化系數(shù)為0.01%～0.03%；沿厚度方向變化小，變化系數(shù)為0.02%～0.05%；沿走向中部略高于兩端。總體上看MgO含量穩(wěn)定，無明顯變化規(guī)律。

⑤-4礦體CaO沿走向穩(wěn)定，變化系數(shù)為0.003%～0.018%；沿厚度方向變化較小，變化系數(shù)為0.01%～0.17%；沿走向西部略高于東部?？傮w上看CaO含量穩(wěn)定，無明顯變化規(guī)律。MgO沿走向穩(wěn)定，變化系數(shù)為0.007%～0.014%；沿厚度方向變化較小，變化系數(shù)為0.02%～0.48%；沿走向西部略高于東部?？傮w上看MgO含量穩(wěn)定，無明顯變化規(guī)律。

根據(jù)⑤-1號(hào)礦體和⑤-2號(hào)礦體化學(xué)分析成果，對(duì)其中的主要的各項(xiàng)化學(xué)組分進(jìn)行了數(shù)理統(tǒng)計(jì)，分析結(jié)果見表3。

表2 尾亞—天湖一帶白云巖礦體礦石主要化學(xué)組分沿走向、厚度變化情況(%)

表3 尾亞—天湖一帶白云巖礦石主要化學(xué)組分相關(guān)系數(shù)

由表3可知，⑤-1號(hào)礦體各項(xiàng)化學(xué)組分相關(guān)性較明顯，且呈正相關(guān)關(guān)系的有：CaO與SiO2、MgO與酸不溶物、SiO2與酸不溶物；呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的為：CaO與MgO、CaO與酸不溶物、MgO與SiO2。⑤-2號(hào)礦體各項(xiàng)化學(xué)組分相關(guān)性較明顯，且呈正相關(guān)關(guān)系的有：CaO與SiO2、CaO與酸不溶物、SiO2與酸不溶物；呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的為：CaO與MgO、MgO與SiO2、MgO與酸不溶物。

3.3 礦石類型

礦區(qū)范圍內(nèi)礦石類型單一，為白色、亮白色細(xì)粒白云巖，細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石主要成分為白云石，含量在90%以上，次要成分為方解石，其次含有少量石英。白云石呈粒狀，粒徑在0.1～1.0mm之間，顆粒之間呈平直鑲嵌狀接觸，定向分布，局部有細(xì)?；F(xiàn)象。石英呈粒狀，粒徑在0.2～0.6mm之間，分布不均勻。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

(1) 礦床成因。

礦體礦區(qū)位于塔里木古板塊塔里木北緣古陸緣活動(dòng)帶庫魯克塔格古活動(dòng)陸緣的東端。含礦層為一套碳酸鹽建造，礦體產(chǎn)狀和礦物組分較穩(wěn)定，礦體與底板圍巖界線清晰，礦石類型簡(jiǎn)單，礦體的分布與地質(zhì)構(gòu)造沒有明顯的依存關(guān)系，但與地層關(guān)系密切，嚴(yán)格受地層的控制。

根據(jù)礦體地質(zhì)特征，礦床為沉積型白云巖礦。

(2) 找礦標(biāo)志。

該礦床在地表并無明顯的找礦標(biāo)志，由于礦體嚴(yán)格受地層的控制，應(yīng)在同一巖性段尋找同類型礦床。

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2014-04-22