劉偉江 楊鏡明

（①中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測教育部重點實驗室 地球科學(xué)與信息物理學(xué)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(xué)有色金屬成礦預(yù)測教育部重點實驗室 地球科學(xué)與信息物理學(xué)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(biāo)志及找礦方向。

礦床地質(zhì)特征 礦床成因 找礦標(biāo)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(fù)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(fù)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(xì)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?fàn)钿X土礦或黑色含炭頁巖-鋁土礦（鋁土礦最厚達(dá)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(dá)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(dá)3m。

阿依里河組(C2a):根據(jù)巖性和灰?guī)r侵蝕面，可細(xì)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(dá)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(dá)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(fù)。

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(dǎo)致中石炭統(tǒng)地層重復(fù)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?fàn)罱Y(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?fàn)顦?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(fù)相關(guān)關(guān)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(rèn)識，60～80年代認(rèn)為屬淺海相化學(xué)沉積型礦床；90年代以來進(jìn)一步深入研究，多趨向與海相原地沉積有關(guān)的原地堆積型礦床。礦床成因與海相沉積直接有關(guān)，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(dāng)，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(dāng)，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(fù)背斜的北翼。庫瑪力克復(fù)背斜的核部，在泥盆紀(jì)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(fù)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(yán)格受當(dāng)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(biāo)志

（1）地層、巖相標(biāo)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(biāo)志。

（2）地貌標(biāo)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(biāo)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?fàn)罱Y(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(biāo)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(biāo)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(guān)稀土礦等。在該區(qū)尚產(chǎn)有石炭紀(jì)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(yù)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(dá)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(fù)合，斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，形跡復(fù)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(dá)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(jìn)行系統(tǒng)評價，達(dá)到找礦突破。

關(guān)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(xué)找礦方法外，根據(jù)含礦巖系特征，可應(yīng)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(dá),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