新疆東準噶爾扎河壩一帶珍珠巖礦基本特征及成因分析

吳亞倫

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊，新疆 烏魯木齊 830000）

東準噶爾扎河壩烏倫古河流域發(fā)育大范圍的古生代晚期中酸性火山巖，巖性為一套中酸性火山熔巖及火山碎屑巖。區(qū)內(nèi)火山巖廣泛發(fā)育，是珍珠巖礦有利成礦地質(zhì)條件，從本次專項礦產(chǎn)調(diào)查[1]和區(qū)域成礦地質(zhì)條件看，下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)地層是區(qū)內(nèi)珍珠巖礦最為重要的含礦層位，整體受控于烏倫古河大斷裂，層內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，褶皺運動明顯，區(qū)域上在該層位有同類礦產(chǎn)開發(fā)的實例，因此在相似的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和賦礦層位特征明顯的前提下，區(qū)內(nèi)具有較好的珍珠巖礦的找礦前景。本文將探討東準噶爾盆地邊緣扎河壩—卡拉麥里一帶珍珠巖成因及成礦時代。

1 地質(zhì)概況

東準噶爾扎河壩地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)富蘊縣境內(nèi)，大地構(gòu)造區(qū)劃上位于阿爾泰山與準噶爾盆地北部邊緣結(jié)合部位，調(diào)查區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育，褶皺均發(fā)生在下石炭統(tǒng)地層，與上石炭統(tǒng)及泥盆紀地層褶皺構(gòu)成華力西復(fù)背斜。烏倫古河大斷裂北西向穿過調(diào)查區(qū)，北西部發(fā)育次級斷裂，區(qū)內(nèi)巴塔瑪依內(nèi)山組地層酸性流紋巖中廣泛分布珍珠巖礦。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

調(diào)查區(qū)內(nèi)出露地層主要有下石炭統(tǒng)南明水組(C1n)和巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)、上石炭統(tǒng)蘇都庫都克組(C2sd)、新近系昌吉河組(N2c)和第四系(Q)。下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組為區(qū)內(nèi)最重要的珍珠巖含礦層位。其中巴塔瑪依內(nèi)山組出露主要巖性為灰褐—灰紫色玄武玢巖、輝石安山玢巖、杏仁狀安山玢巖、流紋巖，夾酸性熔結(jié)角礫巖、粗面巖、凝灰砂巖(見圖1)[1]。

2.2 褶皺

調(diào)查區(qū)總體位于北西南東向的華力西復(fù)背斜內(nèi)，區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造較為發(fā)育，褶皺運動從泥盆紀—石炭紀整體表現(xiàn)為逐漸減弱的趨勢。

泥盆統(tǒng)褶皺在區(qū)域發(fā)育有長軸狀和長條狀緊密褶皺，軸向北西南東向。在區(qū)域西部表現(xiàn)為背斜，核部巖層產(chǎn)狀普遍陡達70°以上；區(qū)域西南部表現(xiàn)為向斜，核部和翼部的巖層傾角均很陡，一般60～80°；區(qū)域東部復(fù)背斜內(nèi)部坳陷內(nèi)，上泥盆統(tǒng)不整合于中泥盆統(tǒng)之上，呈較為平緩的單斜構(gòu)造，巖層傾角一般30～40°，往東巖層傾角較陡，一般＞60°，次級褶皺不發(fā)育，這種情形可能跟“固化”的基底有關(guān)。

下石炭統(tǒng)褶皺整體位于復(fù)背斜內(nèi)部坳陷內(nèi)，下石炭統(tǒng)地層呈角度不整合于上泥盆統(tǒng)之上，又被上石炭統(tǒng)不整合所覆。在東部基本上是單斜，其中有一些小型的基本對稱的長軸狀、長條狀背斜、向斜，巖層傾角一般45～60°，局部呈陡立狀，傾角＞70°，近下部不整合面地帶較緩，傾角20～40°。在西北部形成長軸狀基本對稱的向斜，兩翼傾角50～65°。

2.3 斷裂

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以北西向斷裂為主，次為近東西向及北東向斷裂。烏倫古河大斷裂和恰烏爾卡—結(jié)爾得嘎拉斷層是區(qū)內(nèi)最為重要的兩條斷層，尤其烏倫古河大斷裂的意義較為重大。

烏倫古河大斷裂呈北西—南東向斜貫全區(qū)，南東端延至區(qū)外，北西端以斷裂束的形式延出區(qū)外，該斷裂與其分支斷裂切割了沿途石炭系—泥盆系的地層，斷裂面向西南傾，傾角60～70°。該斷裂帶北側(cè)，下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)陸相火山熔巖呈狹長帶狀分布，扎河壩一帶沉積了上石炭統(tǒng)蘇都庫都克組湖相煤系地層。西北一帶，酸性淺成巖體沿斷裂分布并掩蓋了斷裂，其下有很強的航磁負異常表現(xiàn)。

圖1 新疆富蘊縣扎河壩—恰庫爾特一帶區(qū)域地質(zhì)簡圖

Ⅰ、Ⅱ號礦體地表及深部礦石膨脹倍數(shù)對比

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

通過本次調(diào)查評價工作在扎河壩烏龍古河一帶下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)中發(fā)現(xiàn)73處珍珠巖礦(化)點，通過探槽施工在其中圈定了6處(Ⅰ～Ⅵ見圖1)規(guī)模較大的珍珠巖礦化體。礦體與圍巖接觸界線清晰，頂?shù)装鍑鷰r以石泡流紋巖、斜長流紋巖為主，礦體多呈似層狀、局部小透鏡體狀產(chǎn)出，出露長1 5 0～300m，平均厚20m，原生礦石以珍珠巖為主，松脂巖和黑曜巖次之。地表礦石經(jīng)后期水化作用多形成水解珍珠巖，多發(fā)育在礦體邊緣與圍巖接觸部。在礦體周圍常見呈環(huán)帶狀分布石泡流紋巖，平面寬度約200m，石泡垂向上分布在薄層狀流紋巖表面，呈半球狀至整球狀貼附在具明顯流紋構(gòu)造的層狀流紋巖的表面，平面上呈串珠狀、條帶狀分布，組成較明顯的流動構(gòu)造，直徑從幾毫米至幾厘米，成為扎河壩一帶珍珠巖礦明顯的找礦標志(見圖1-a)。

3.2 礦石特征

3.2.1 扎河壩一帶珍珠巖

原生礦石以珍珠巖為主，礦石呈黃褐、淡綠色，脫?；鬄榧t色，少斑玻基結(jié)構(gòu)，珍珠流動狀構(gòu)造。新鮮面為玻璃光澤，性易脆碎，斷口呈參差狀，部分為貝殼狀，弧形珍珠裂紋發(fā)育，沿裂紋玻璃質(zhì)大部分脫玻化，形成球粒狀玉髓或石英等。主要化學組分：SiO270.12%～71.31%，Al2O311.32%～12.36%，F(xiàn)e2O31.94%～2.18%，Na2O 4.21%～5.09%，K2O 1.25%～1.73%，H2O+2.71%～4.32%。Na2O/K2O 2.4～3.8，膨脹倍數(shù)20左右[1]。其中Ⅰ、Ⅱ號礦體礦石膨脹倍數(shù)見下表。

3.2.2 卡拉麥里一帶珍珠巖

礦石為珍珠巖，呈褐黑色，玻璃光澤，斑狀結(jié)構(gòu)，珍珠狀構(gòu)造，斑晶為透長石(3%～6%)，呈半自形板狀，大小在0.7～2.6mm，鏡下可見卡氏雙晶，裂紋發(fā)育，平行分布，基質(zhì)具玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，均由褐黃色玻璃質(zhì)組成，未見脫玻，珍珠構(gòu)造發(fā)育，一部分玻璃質(zhì)成細條帶平行分布，形成流紋構(gòu)造，可見微量磁鐵礦，0.08～0.2mm微粒，稀疏分布，礦石光澤度高，少量樣品焙燒試驗得其工業(yè)膨脹倍數(shù)在8～10倍，質(zhì)量較好。

4 礦床成因及找礦標志

2014～2015年筆者參加了《新疆富蘊縣扎河壩—恰庫爾特一帶珍珠巖礦調(diào)查評價》及《新疆卡拉麥里山南坡一帶沸石、珍珠巖、花崗巖飾面石材礦調(diào)查評價》兩個項目。通過野外調(diào)查及綜合研究，筆者對東準噶爾盆地邊緣扎河壩至卡拉麥里一帶的珍珠巖礦成因有了幾點新認識。

4.1 成礦時代及構(gòu)造環(huán)境特征

扎河壩及卡拉麥里一帶火山巖均處在新疆準噶爾盆地邊緣洪古勒楞—阿爾曼太早古生代溝弧帶及唐巴勒—卡拉麥里古生代復(fù)合溝弧帶，對比扎河壩一帶與卡拉麥里一帶的酸性火山巖發(fā)現(xiàn)，扎河壩巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖全巖Sm-Nd等時線年齡為275.6.0+2.8Ma[2]，卡拉麥里五彩城東火山巖的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為302.9±4.1Ma[3]，表明其形成于晚石炭世晚期，區(qū)域內(nèi)古生代主要為海相沉積伴隨海相火山巖，到晚石炭世—二疊紀逐漸過渡為海陸過渡相，以陸相沉積為主夾陸相火山巖，其中該區(qū)最老的火山巖地層為下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組，最近在該組地層中先后發(fā)現(xiàn)了一些埃達克巖、富鈮玄武巖和鉀質(zhì)火山巖，顯示出這些火山巖形成于一個與消減帶有關(guān)的環(huán)境，說明早泥盆世東準噶爾就已經(jīng)發(fā)生洋殼消減。這套火山巖不是形成于典型的島弧環(huán)境，而是形成于后碰撞期伸展構(gòu)造背景下[4]。

4.2 成礦巖性特征

對比卡拉麥里酸性火山巖，可發(fā)現(xiàn)珍珠巖主要產(chǎn)在斜長流紋巖中，流紋斑巖中很難形成珍珠巖。通過對扎河壩一帶部分珍珠巖圍巖的巖礦石定名，發(fā)現(xiàn)珍珠巖圍巖為黃褐色斜長流紋巖及灰黃色褐鐵礦化強硅化斜長流紋巖；對卡拉麥里一帶珍珠巖圍巖的巖礦石定名，發(fā)現(xiàn)珍珠巖圍巖為淺褐紅色斜長流紋巖。

4.3 成因分析

巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖形成于晚石炭世晚期，區(qū)內(nèi)酸性火山巖多具有多期次、間歇性噴發(fā)的特征[5]。巴塔瑪依內(nèi)山組陸相噴發(fā)火山巖的多期次，間歇性特征對珍珠巖的成礦極為有利，早期的火山爆發(fā)之后形成了低洼的積水凹地，在積水中混雜了大量的火山灰和細小的火山碎屑，將水變?yōu)榛鞚釥顟B(tài)。在隨后而來的流紋巖的噴溢期，少量的酸性巖漿先行溢流出火山口；由于火山的間歇性噴溢，每次巖漿量較少，水量較多，而且?guī)r漿中含有大量的揮發(fā)物質(zhì)，所以發(fā)生了劇烈的反應(yīng)；在酸性巖漿遇水迅速冷凝形成具有明顯弧形珍珠裂紋構(gòu)造珍珠巖的同時，部分淬碎的巖漿因球體的表面張力最小，是一種最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)態(tài)，所以很容易形成球形體，形成獨特石泡構(gòu)造。在巖漿遇水過程中，大的炸裂會形成小的球體；另外，當冷卻作用反應(yīng)較強烈時，這些漿屑會被炸裂成極其細小的碎屑。

4.4 找礦標志認識

(1) 地層標志：礦床形成于晚古生代火山盆地之下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)火山巖建造中。該地層是區(qū)內(nèi)珍珠巖礦最為重要的含礦層位。珍珠巖的成因與酸性及中酸性火山巖，特別是酸性流紋巖有明顯的關(guān)系，表現(xiàn)為嚴格的層控性。同時，盆地的發(fā)展和火山活動的特征對礦層的產(chǎn)出具有很強的控制作用，因此，下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組酸性及中酸性火山巖是珍珠巖礦的重要找礦對象。

(2) 構(gòu)造標志：調(diào)查區(qū)唐巴勒—卡拉麥里古生代復(fù)合溝弧帶及東準噶爾晚古生代陸緣盆地接觸帶的陸相火山盆地內(nèi)，北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育，在火山盆地邊緣部位及大斷裂附近是珍珠巖礦產(chǎn)出的重要部位。

(3) 圍巖標志：珍珠巖(酸性玻璃熔巖)容易與石泡流紋巖、氣孔流紋巖、凝灰角礫巖緊密共生，是良好的找礦標志。

(4) 地貌標志：從地形上，堅硬性脆的酸性玻璃熔巖連同頂?shù)装逯骷y質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖，常形成陡峻的崖壁。

(5) 其他標志：珍珠巖礦床常與膨潤土礦及沸石礦共生。

【參考文獻】

[1]文旭東，吳亞倫，等.新疆富蘊縣扎河壩—恰庫爾特一帶珍珠巖礦調(diào)查評價報告[R].中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊，2016.

[2]張峰，徐濤，范俊杰，等.東準噶爾石炭系巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖全巖Sm-Nd等時線年齡及其構(gòu)造意義[J].地球化學，2014，43(3)：301-316.

[3]田健，廖群安，吳魏偉，等.東準噶爾卡拉麥里五彩城地區(qū)酸性巖脈巖石成因及找礦意義[J].新疆地質(zhì)，2014，32(3)：301-309.

[4]吳小奇，劉德良，魏國齊，等.準噶爾盆地陸東—五彩灣地區(qū)石炭系火山巖地球化學特征及其構(gòu)造背景[J].巖石學報，2009，25(1)：55-66.

[5]譚佳奕，吳潤江，張元元，等.東準噶爾卡拉麥里地區(qū)巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖特征和年代確定[J].巖石學報，2009，25(3)：539-546.