新疆阿圖什—柯坪一帶螢石成礦地質(zhì)條件與找礦潛力探討

馬金寶

(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)

螢石為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，其廣泛應(yīng)用于新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)及國防、軍事、核工業(yè)、化工、冶金、建材等領(lǐng)域，具有不可替代的戰(zhàn)略地位。我國螢石礦床主要分布于浙江、內(nèi)蒙古、湖南、江西、福建、河南等省區(qū)，大中型螢石礦床集中于我國東部沿海地區(qū)、華中地區(qū)和內(nèi)蒙中東部。新疆螢石礦地質(zhì)勘查時間較晚，20世紀(jì)80年代僅有少量人員在附近采礦，2000年以后隨著基礎(chǔ)地質(zhì)勘查工作的開展，逐漸發(fā)現(xiàn)了一批礦化線索，隨之開展了零星的地質(zhì)勘查工作。近年來在新疆阿圖什—柯坪一帶先后發(fā)現(xiàn)了客拉勒克螢石礦、三岔口紅海螢石礦、玉其布拉克螢石礦等一批中小型螢石礦床，累計探獲資源量約135萬t。獨特的成礦地質(zhì)條件，使該帶可能成為新疆重要的螢石成礦帶。

1 成礦地質(zhì)背景

阿圖什—柯坪一帶螢石成礦預(yù)測區(qū)大地構(gòu)造位置位于柯坪前陸盆地(Ⅲ15)中段[1]。早古生代天山地區(qū)自南華—震旦紀(jì)新元古代超大陸開始裂解，至晚震旦世，因大陸裂谷作用，塔里木板塊與伊犁—中天山板塊之間形成南天山初始洋盆，至奧陶紀(jì)—志留紀(jì)發(fā)展為較寬闊的多島洋盆。在這種構(gòu)造背景下，早古生代為被動陸緣環(huán)境，從中寒武世到晚奧陶世早期連續(xù)沉積，期間因南天山洋的逐步演化，沉積環(huán)境復(fù)雜多變，海水總體由淺逐漸變深，以海相碳酸鹽巖臺地、瀉湖、碳酸鹽混合坪及深水臺盆相沉積為主。晚古生代是南天山地區(qū)構(gòu)造活動十分強烈的時期，期間南天山洋殼完成俯沖消減，南天山洋閉合，晚泥盆世末—早石炭世塔里木板塊與伊犁—中天山板塊發(fā)生碰撞，開始褶皺沖斷形成天山造山帶，進入前陸盆地演化階段。中二疊世末，因地幔柱活動，塔里木板塊北緣發(fā)生了伸展拉張，形成塔里木大火成巖省，基性巖脈侵入較為普遍，柯坪一帶發(fā)育陸相火山巖，庫普庫茲滿組玄武巖同位素測年為290～250Ma[2-3]；普昌輝長巖體U-Pb鋯石測年值為262.6±4.9Ma，基性巖脈U-Pb鋯石測年值為262.8±4.6Ma[4]。中生代繼承了古生代末形成的隆起格局，長期處于陸相環(huán)境，遭受剝蝕，缺失中生代沉積，期間三疊紀(jì)末(印支運動晚期)羌塘地體與塔里木板塊南緣的碰撞，可能加劇了預(yù)測區(qū)的抬升。新生代陸內(nèi)造山階段柯坪陸緣盆地逐漸抬升，形成盆山相間、切割強烈的地形地貌，沉積地層強烈褶皺推覆，形成構(gòu)造裂隙，有利于地下熱液循環(huán)運移。

1.1 地層

出露地層主要為寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、白堊系、古近系—新近系及第四系(圖1)。奧陶系是區(qū)域分布最廣泛的地層，包括下寒武—上奧陶丘里塔格群、奧陶系薩爾干群，主體巖性為石灰?guī)r、白云巖，局部包含燧石條帶灰?guī)r、泥巖、頁巖。區(qū)域與螢石成礦最為密切的地層系下寒武—上奧陶丘里塔格群石灰?guī)r。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要發(fā)育北東和北北西向2組斷裂，均為成礦有關(guān)的斷裂，為礦質(zhì)運移的通道，而與之成“入”字形相交的次級張性和張扭性斷裂控制了礦體的空間定位和產(chǎn)態(tài)。北東向斷裂形成較早，具有沿層間滑動壓性斷裂的特點，為主要的導(dǎo)礦構(gòu)造和儲礦構(gòu)造，北東、東西、北北西向斷裂表現(xiàn)為擠壓應(yīng)力作用下的壓(扭)性斷裂，具有繼承性，斷裂性質(zhì)表現(xiàn)為先張后壓的特點，也是重要的儲礦構(gòu)造。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖

1.3 巖漿巖

該區(qū)在中二疊世末期，因地幔柱活動，塔里木板塊北緣發(fā)生了伸展拉張，形成塔里木大火成巖省，大量的巖漿巖侵入，提供了豐富的熱源，使盆地內(nèi)部的鹵水受熱，熱流體上升過程中萃取F提供了重要的物質(zhì)條件。

1.4 區(qū)域礦產(chǎn)特征

按新疆礦產(chǎn)資源潛力評價Ⅳ級成礦帶[5]劃分，預(yù)測區(qū)屬于Ⅳ-13-①柯坪塔格(陸緣盆地)Pb-Zn-Cu-Fe-V-Ti Sn-Sr-Hg-U-磷-石墨-煤-鹽類-重晶石-寶石礦帶，位于該成礦帶中南部。區(qū)域金屬礦產(chǎn)以鉛、鋅、銅、金、鐵、釩、鈦、磷為主，非金屬礦主要為螢石、石灰?guī)r、白云巖、冰洲石、重晶石。該區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)客拉勒克螢石礦、玉其布拉克、三岔口紅海螢石礦等7處螢石礦(床)點，均賦存于丘里塔格組石灰?guī)r地層中，與北東向斷裂構(gòu)造密切相關(guān)。根據(jù)王吉平等[6]對螢石礦成因劃分，將預(yù)測區(qū)螢石礦劃分為1個成礦系列，為沉積改造型—晴隆式(沉積盆地+石灰?guī)r+火山噴發(fā)+褶皺斷裂型)。

2 典型礦床

2.1 客拉勒克螢石礦

礦區(qū)圈定螢石礦體3個，編號自西至東為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中Ⅰ、Ⅱ號礦體分布于西礦區(qū)(圖2)，Ⅲ號礦體分布于東礦區(qū)。西礦區(qū)出露地層為下寒武—上奧陶系丘里塔格組和志留系柯坪塔格組。丘里塔格組是螢石的賦礦層位。礦區(qū)構(gòu)造簡單，呈北傾單斜構(gòu)造。巖漿巖不發(fā)育。

圖2 客拉勒克螢石礦區(qū)Ⅰ、Ⅱ號礦體地質(zhì)簡圖

Ⅰ號礦體：賦存于丘里塔格群灰白色中厚層狀含生物碎屑結(jié)晶灰?guī)r底部。產(chǎn)狀10～20°∠24～31°，呈透鏡體狀。沿走向由4個探槽控制，延伸長223.74m，傾向由19個鉆孔控制，最大延伸170m，厚度在1.0～8.46m，平均厚度3.12m，厚度變化系數(shù)72.22%。礦體CaF2平均品位34.85%，單樣CaF2品位25.32%～54.68%，品位變化系數(shù)27.12%，屬于低品位礦。

Ⅱ號礦體：賦存于丘里塔灰白色中厚層狀含生物碎屑結(jié)晶灰?guī)r底部。產(chǎn)狀10～27°∠16～29°，呈透鏡體狀。沿走向由2個探槽控制，延伸長114.37m，傾向由11個鉆孔控制，最大延伸175.24m，厚度在 1.0 ～ 5.19m，平均厚度 2.12m，厚度變化系數(shù)70.04%，屬于厚度變化很大的類型。礦體CaF2平均品位 33.71%，單樣 CaF2品位 23.58% ～ 49.72%，品位變化系數(shù)23.01%，屬于低品位礦。

礦物成分主要為螢石和方鉛礦、白鉛礦、鉛釩，磷氯鉛礦為少量，閃鋅礦為極少量。脈石礦物主要為方解石、石英、重晶石、褐鐵礦、綠泥石及鈣化生物碎屑等。

礦石結(jié)構(gòu)以半自形—他形晶粒結(jié)構(gòu)不等粒為主，少部分碎裂結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)。主要發(fā)育有團塊狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀、角礫狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造，局部見晶洞晶簇狀構(gòu)造。

礦體頂?shù)装鍑鷰r主要為含生物碎屑結(jié)晶灰?guī)r，局部底板圍巖為灰黑色薄層灰?guī)r，礦體與圍巖界限清晰。該螢石礦床圍巖蝕變類型為一套中—低溫?zé)嵋何g變礦物組合，主要為方鉛礦化、閃鋅礦化、重晶石化、孔雀石化、碳酸鹽化、硅化、綠泥石化等。硅化為本區(qū)最普遍且最強烈的蝕變類型，主要蝕變礦物為石英，從淺部到深部、礦體外圍到礦體中心，蝕變強度逐步減弱；高嶺土化、綠泥石化也是本區(qū)分布較廣泛的蝕變類型，多靠近礦體的頂板，而無螢石礦化的地方則少見，可以作為螢石礦的一種重要找礦標(biāo)志，這一找礦標(biāo)志在國內(nèi)其他螢石礦床中亦有明顯體現(xiàn)[6-7]。

2.2 玉其布拉克螢石礦

出露地層為下寒武—上奧陶系丘里塔格組和奧陶系薩爾干塔格組，均為螢石賦礦層位。礦區(qū)構(gòu)造簡單，呈北傾單斜構(gòu)造，未見巖漿巖，區(qū)內(nèi)圈定了2個螢石礦體。

Ⅰ號礦體：賦存于丘里塔格組—薩爾干塔格組泥灰?guī)r中。礦體地表出露隨地形起伏呈弧形狀延伸，從平面上看呈一條頂部向南的扇。礦 體 出 露 長 320m， 寬 度 0.6～ 1.15m， 產(chǎn) 狀340～350°∠28～34°，礦體總體垂直埋深不大。礦體 CaF2品位 30.43% ～ 46.80%，平均 37.62%，品位變化系數(shù)為34.98%，屬低品位礦石。

Ⅱ號礦體：賦存于丘里塔格組—薩爾干塔格組泥灰?guī)r中。出露于山谷陡坡處，長約80m，礦體向東延出礦區(qū)外。產(chǎn)狀30～35°∠33°。CaF2含量一般為32.38%～41.64%，平均37.12%，品位變化系數(shù)為22.24%，屬低品位礦石。

礦石礦物為螢石礦，脈石礦物以方解石、石英、粘土礦物為主，少許石膏、滑石等礦物。礦區(qū)圍巖蝕變常見有重結(jié)晶化、方解石化、硅化作用等，螢石礦體中有少許石膏、滑石等礦物。

2.3 三岔口紅海螢石礦

出露地層為下寒武—上奧陶系丘里塔格組和第四系全新統(tǒng)。丘里塔格組是螢石的賦礦層位。產(chǎn)狀318～330°∠59～63°。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，但規(guī)模不大，主要為北北東向壓性斷裂，是主要的導(dǎo)礦構(gòu)造，未見巖漿巖。區(qū)內(nèi)圈定了2個螢石小礦體。

Ⅰ號礦體：呈單斜層狀產(chǎn)出，賦存于丘里塔格組地層內(nèi)北北東向斷裂破碎帶中。礦體呈北北東走向透鏡狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀 276°∠63°。礦體長120m，寬1.8～3.0m，平均厚度2.17m。礦體CaF2平均品位43.11%。礦體內(nèi)部非礦夾層和其他雜質(zhì)較少，僅為局部石英含量偏高，屬低品位礦石。

Ⅱ號礦體與Ⅰ號礦體基本相同。礦體呈透鏡狀，產(chǎn)狀 276°∠62°。礦體長40m，寬3.1m左右。礦體CaF2平均品位38.84%。

礦石礦物為螢石礦，脈石礦物以方解石、石英、粘土礦物為主。礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變，主要為方解石化、硅化、高嶺土化作用等。局部可見孔雀石化。

3 礦床成因

我國螢石礦床劃分為沉積改造型、熱液充填型和伴生型3種。其中沉積改造型進一步劃分出蘇莫查干式和晴隆式2個亞類型—礦床式[6-7]。從我國螢石礦床分布特征看[8]，沉積改造型螢石礦床的形成與石灰?guī)r和火山巖有密切關(guān)系，這種與淺海相石灰?guī)r有關(guān)的螢石礦床多形成大型、特大型螢石礦床。

預(yù)測區(qū)螢石礦均屬于沉積改造型。螢石礦床產(chǎn)于碳酸鹽巖中，含礦巖性為石灰?guī)r，頂?shù)装鍘r性均為石灰?guī)r。饒紅娟等[8]通過稀土分析認(rèn)為阿圖什一帶的螢石中的F物質(zhì)來源可能為下寒武統(tǒng)黑色頁巖和磷塊巖。當(dāng)巖石中具有豐富的Mg時，F(xiàn)傾向于在白云巖等富Mg巖層中富集。由此可見F的淺部富集以致成礦，與所在巖層或其底部的富鎂性是相聯(lián)系的，這可以用F在地下熱水溶液中的遷移形式來解釋[9-10]。劉顯風(fēng)等[11]通過稀土分析認(rèn)為阿圖什一帶螢石礦含氟熱流體可能與盆地早二疊世巖漿熱液作用有關(guān)。這與中二疊世末，因地幔柱活動，塔里木板塊北緣發(fā)生了伸展拉張，形成塔里木大火成巖省，基性巖脈侵入較為普遍，密切相關(guān)。新生代陸內(nèi)造山階段柯坪陸緣盆地逐漸抬升，形成盆山相間、切割強烈的地形地貌，沉積地層強烈褶皺推覆，形成構(gòu)造裂隙，有利于地下熱液循環(huán)運移，提供了重要的導(dǎo)礦通道。這與中國主要螢石成礦期是一致的[6-7]。

4 找礦潛力分析

根據(jù)以往資料和礦點分布規(guī)律，將預(yù)測區(qū)分為2個螢石礦預(yù)測區(qū)，即南側(cè)柯坪塔格山一帶螢石成礦預(yù)測區(qū)和北側(cè)皮羌—喀拉塔格山一帶螢石成礦預(yù)測區(qū)。

4.1 柯坪塔格山一帶螢石成礦預(yù)測區(qū)

該預(yù)測區(qū)為于三岔口以北，已發(fā)現(xiàn)螢石礦床(點)6處，分別為吉格達布拉克螢石礦、喀拉勒克螢石—鉛鋅礦、客拉勒克螢石礦、玉其布拉克螢石礦、三岔口紅海螢石礦、三水玉其布拉克螢石礦，探獲(332+333)礦物資源量83.7萬t?？缕核裆揭粠炇傻V預(yù)測區(qū)成礦強度①成礦強度：礦床數(shù)量與成礦帶面積(每萬平方千米)之比。為17.86，成礦時代為燕山期。其中客拉勒克螢石礦通過鉆探施工，沿傾向控制最大延伸175m，預(yù)測遠景礦物資源量160萬t，達到大型規(guī)模。

4.2 皮羌—喀拉塔格山一帶螢石成礦預(yù)測區(qū)

該預(yù)測區(qū)位于皮羌村以南，已發(fā)現(xiàn)礦點1處為阿布拉衣布拉克螢石礦，該礦床預(yù)測礦物資源量51.67萬t。該礦僅開展了預(yù)查工作，僅有少量槽探和樣品控制。皮羌—喀拉塔格山一帶螢石成礦預(yù)測區(qū)成礦強度①成礦強度：礦床數(shù)量與成礦帶面積(每萬平方千米)之比。為4.35，成礦時代為燕山期。預(yù)測遠景礦物資源量75萬t，達到中型規(guī)模。

4.3 F元素異常特征

根據(jù)西北地區(qū)氟元素異常圖(1∶150萬)，阿圖什—柯坪一帶具有較好的氟異常，異常形態(tài)大致和下寒武—上奧陶系丘里塔格組地層分布一致，異常值528～3 233μg/g，尚有大量的異常未進行查證，推測該區(qū)具有較大的找礦潛力和良好的找礦遠景。

5 結(jié)論

新疆阿圖什—柯坪縣一帶以往螢石找礦工作多以預(yù)查和普查為主，地質(zhì)研究程度較低。從區(qū)域螢石賦礦地層、構(gòu)造特征、F元素異常特征、已發(fā)現(xiàn)礦體形態(tài)、規(guī)模、礦石質(zhì)量及礦床成因類型等地質(zhì)條件分析，預(yù)測區(qū)具有較大的找礦潛力。因此建議加大勘查力度，有望在該帶實現(xiàn)新疆螢石礦找礦新突破。