新疆乌什县北山一带铝土矿矿床地质特征及找矿方向

刘伟江 杨镜明

（①中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室 地球科学与信息物理学院 长沙 410083②核工业二一六大队 乌鲁木齐 830011）

新疆乌什县北山一带铝土矿矿床地质特征及找矿方向

刘伟江①杨镜明②

（①中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室 地球科学与信息物理学院 长沙 410083②核工业二一六大队 乌鲁木齐 830011）

新疆乌什北山铝土矿是产于地槽区的硬水铝石型铝土矿。工业铝土矿主要集中于滚滚铁列克、阿依里和卡依切3个矿段，矿床产于中石炭统灰岩的侵蚀面上，赋矿层位为中石炭统卡拉苏组(C2k)、阿依里河组(C2a)地层。本文重点讨论该矿床的地质特征、矿床成因、找矿标志及找矿方向。

矿床地质特征 矿床成因 找矿标志 新疆乌什

1 区域地质概况

乌什北山铝土矿床位于南天山冒地槽褶皱带南缘的库玛力克复向斜与塔里木地台西北缘的托什罕山前坳陷过渡带的结合部位，总体位于冒地槽褶皱带，即处于南天山冒地槽褶皱带(Ⅱ级)之库玛力克复向斜(Ⅲ级)内阿依里褶皱束(Ⅳ级)、别迭里河-英阿特中间凸起(Ⅳ级)与库尔哈克褶皱束(Ⅳ级)接合部。受华力西晚期运动的影响，构造运动频繁，总体形成密集线状褶皱构造。断层极为发育，形成倒转向地台的叠瓦式构造及推覆构造。区内有臻丹苏大断裂和秋木克克别勒大断裂，两者均呈NE-SW向展布，具长期活动性，其次一级断层、裂隙亦较发育，对成矿具破坏作用。

该矿带矿产主要有Pb-Zn-Cu-Fe-REE-U-铝土矿-重晶石-石膏-煤矿等，是新疆最主要的铝土矿成矿带。

2 矿区地质特征

区内主要有铝土矿、金矿和铅锌矿，成型的铝土矿有滚滚铁列克、阿依里和卡依切铝土矿。

2.1 地层

矿床产于中石炭统灰岩的侵蚀面上。赋矿层位为中石炭统卡拉苏组(C2k)、阿依里河组(C2a)地层。

卡拉苏组(C2k):根据岩性和灰岩侵蚀面,可细分为3段。第一段(C2k1)厚5.2～27.6m，底部为灰绿色、灰黑色鲕状、豆状铝土矿或黑色含炭页岩-铝土矿（铝土矿最厚达3m），下部为灰黑色含硅质条带灰岩，上部为灰白色厚层状灰岩；第二段(C2k2)岩性为灰白色中-厚层状灰岩，该段有3层含矿侵蚀面，含矿层最厚达3m；第三段(C2k3)岩性为灰白色块状灰岩，该层与第二段接触侵蚀面上铝土矿层最厚达3m。

阿依里河组(C2a):根据岩性和灰岩侵蚀面，可细分为3段。第一段(C2a1)岩性为灰白色中厚层状灰岩，该段有两层含矿侵蚀面，含矿层最厚达22.5m；第二段(C2a2)岩性为杂色块状灰岩，该层与第一段接触侵蚀面上含矿层最厚达3m；第三段(C2a3)为灰色厚层状灰岩，其底部可见铝土矿层，沿走向延伸不稳定。

2.2 构造

矿带主要位于阿依里褶束带内，其次是巴勒迪尔谷-羊尼阿提中间凸起地段。其间褶皱断裂发育，北部褶皱密集，断裂多为高角度，矿区内新构造运动目前仍在活动。阿依里褶断束位于矿区西北部，其宽度＞11 km，呈北东-南西向展布，长度＞36 km，最新地层为二叠统巴勒迪尔组(P1b),最老地层是中泥盆统托克买提组(D2t)，主要有2个背斜和3个向斜贯穿全区，至背斜核部，大部分为逆掩断层破坏。巴勒迪尔谷-羊尼阿提中间凸起位于阿依里褶断束的东南边，长＞30 km，宽3～4.5 km，出露地层为中-上泥盆统岩层，为一呈向北西倾向的单斜带。

矿区内断裂构造发育，主要以逆断层为主，使矿区呈现带状构造，同时造成地层缺失和重复。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

铝土矿主要产于中石炭统卡拉苏组(C2k)、阿依里河组(C2a)灰岩侵蚀面上。由于褶皱及高角度逆断层作用导致中石炭统地层重复出现，形成6个含铝土矿带，含矿带总体呈南西-北东展布。Ⅰ含矿带长30 km，宽100～200 m;Ⅱ含矿带长＞22 km，宽150～400m;Ⅲ含矿带断续长32 km，宽200～1 800m;Ⅳ含矿带断续长13.5 km，宽70～600 m;Ⅴ含矿带长＞33 km，宽200～300m;Ⅵ含矿带断续长13.9 km，宽100～600m。在6个含矿带中共发现大小铝土矿矿体45个，相对以 GⅣ-7/K2、GⅣ-8/K3、ANⅣ-15/K2矿体规模较大，其余矿体长31.6～162.5m，厚0.8～6.43m，推深8～44m，矿体形态呈似层状、似层状-锯齿状、锯齿状、透镜状，走向南西-北东，倾向、倾角与顶、底板围岩产状基本一致。2号矿体位于Ⅴ含矿带西段，产于赋矿层位C2灰岩侵蚀面上，矿(化)体呈似层状，其顶底板岩性为灰岩。矿体出露长556m，厚0.2～2.27m，平均厚1m，走向55°～235°，倾向54°。矿体沿倾向最大推深50m(深部无工程控制)。1号矿体位于2号矿体北55 m处的Ⅴ含矿带西段,产于赋矿层位C2灰岩侵蚀面上,矿体呈似层状,其顶底板岩性为灰岩。矿体出露长867m,厚 0.2～2.9m,平均厚 1.12m,走向 57°～237°,倾向47°,矿体沿倾向最大推深50m(深部无工程控制）。9号矿(化)体位于Ⅲ含矿带中段，产于赋矿层位C2灰岩侵蚀面上，矿(化)体长1 393m，厚0.8m，走向40°～220°，倾角54°～76°，由于矿体厚度、品位在走向上不稳定，圈定出3个工业矿体(9-1、9-2、9-3),长分别为 29m、155.5m、196m，平均厚3.88m、1.12m、1.63m，矿体沿倾向最大推深47m。

3.2 矿石特征

矿石结构主要为鲕状结构，次为豆状结构、块状结构、胶状结构、角砾状结构；矿石构造主要为层状构造、鳞片变晶构造、扁豆状构造。

矿石自然类型主要为一水硬铝石，次为三水铝石；矿石工业类型有一水硬铝石型富铝土矿、一水硬铝石高铁低硫型铝土矿、一水硬铝石低铁低硫型铝土矿。

矿石中金属矿物主要为一水硬铝石(50%～80%），次为少量三水铝石、褐铁矿、菱铁矿、镜铁矿等；脉石矿物主要为硅质、泥质、高岭土，次为绿泥石、方解石等。

矿区Al2O3平均品位57.11%,一般品位46.85%～71.18%；其中GⅣ-7/K2矿体矿石平均品位56.8%，其铝土矿储量占探明储量的9.08%，品位、厚度沿走向延伸较稳定。GⅣ-8/K3矿体矿石平均品位57.63%,其铝土矿储量占探明储量的11.99%。ANⅣ-15/K2矿体矿石平均品位55.71%,其铝土矿储量占探明储量的10.03%。

矿石中成矿元素为Al2O3,且与SiO2、TiO2、Fe2O3共生,其中Al2O3与SiO2呈负相关关系,矿石中Al2O3含量增高,则SiO2含量减低。矿石中还含有Ca、S、P、Mg、Mn、U、V、Zr、Be、Ga、Ge Li、Tn、Yb、Nb等伴生元素。

4 矿床成因

该矿床成因有几种认识，60～80年代认为属浅海相化学沉积型矿床；90年代以来进一步深入研究，多趋向与海相原地沉积有关的原地堆积型矿床。矿床成因与海相沉积直接有关，其成矿机制是在中石炭统地层中可见12个含矿侵蚀面，每个侵蚀面代表一次海退结束，每个含矿层又代表海侵的开始，说明在中石炭统期间，形成了12次垂直升降过程。在早石炭统末期，海水中Al2O3溶液已经饱和，在中石炭统海侵过程中，Al2O3沉积在灰岩侵蚀面上，其沉积速度与含矿层沉降速度相当，且同步时间较长，在灰岩侵蚀面上形成了铝土矿矿体，如Al2O3沉积速度比含矿层沉降速度过慢，在灰岩侵蚀面就不能成矿或矿层较薄。因此该区矿床成因为原地堆积型铝土矿床。

5 成矿规律

乌什北山铝土矿，主要产于中石炭统，且在早石炭统末期，该区海水中已饱和了含Al2O3溶液，中石炭统，该区南部褶皱上升剥蚀时，北部低海域沉积了铝土矿，中石炭统时有12个成矿期，但其中有K0、K2、K3、K3C、K4等5层位遭受剥蚀时，在该区部分地区有铝土矿沉积。说明中石炭统时，也只有5个层位的沉降速度与Al2O3的沉降速度相当，且同步的时间较长，所以形成了部分矿体。而其它侵蚀面沉降速度过快，Al2O3还来不及沉淀，海水中的Al2O3已被冲淡。所以侵蚀面上未能成矿或矿层极薄。

乌什北山铝土矿的矿石均是一水硬铝土-低硫型铝土矿。K3、K3C及部分K4的矿石含Fe2O3＞10%,为一水硬铝土石-高铁低硫型铝土矿；而K0、K2及部分K4矿石为一水硬铝石低硫型铝土矿。前者矿石多为红色，后者矿石以灰黑色为主，部分为灰绿色。说明中石炭统中期海水中铁质含量最高。

乌什北山铝土矿，产于卡依切褶断束中，卡依切褶断束，在巴勒迪尔谷-羊尼阿提中间凸起的北边，也就是在库玛力克复背斜的北翼。库玛力克复背斜的核部，在泥盆纪中晚期就已形成了雏形，即褶皱上升出海面，开始接受剥蚀。晚石炭世，阿依里褶断束所在区域，是处于库玛力克复向斜和阔克沙勒背斜间的凹槽，接受沉积，并形成铝土矿。

矿带铝土矿均赋存在灰岩的侵蚀面上，矿体的形态严格受当时灰岩侵蚀面的地貌控制，即铝土矿沉积于灰岩的侵蚀凹地的底部。所以矿的形态多呈似层状、透镜状、垄岗状、漏斗状、犬牙状。

6 找矿标志

（1）地层、岩相标志：矿层产于中石炭统地层中，呈多层产出，含矿层与下伏岩层呈假整合或角度部整合接触，围岩均为海相灰岩，凡是上石炭统海相岩层侵蚀面均是找矿的层位标志。

（2）地貌标志：含矿岩层常组成悬崖陡壁中的缓坡或浅沟。

（3）颜色、结构标志：铝土矿为褐红色、紫红色、绿褐色、灰黑色、灰色、灰绿色、黄绿色等，与灰岩有明显不同，具鲕状、豆状结构，易与其它岩石区分，铝土矿矿层露头及矿石转石易于发现。

（4） 铁染标志：矿石富含铁质，矿石及围岩为红色、黄褐色，较为醒目。

（5）放射性标志：铝土矿含放射性元素Th、U、Ra，致使含矿层与围岩伽玛强度有明显区别。调查区内铝土矿放射性强度一般为30～65γ，围岩在15γ以下。

7 找矿方向

北山一带铝土矿矿床位于塔里木成矿省(IV)阔克沙勒岭(陆缘盆地)Fe-Cu-Pb-Zn-Sn-铝土矿矿带(IV-1-⑦)内。该带以铅、锌、铜、金、锡、铝土矿为主，并有铁、锰、稀有、稀土、锑、铀、萤石等多种矿产。铅锌矿以层控砂页岩型为主；铜矿多为沉积型；金矿为破碎蚀变岩型，如卡恰金矿、布隆金矿；锡矿为花岗岩型和矽卡岩型；有碱性花岗岩类有关稀土矿等。在该区尚产有石炭纪海相沉积型铝土矿(乌什滚滚铁列克、阿依里、卡依切铝土矿)，为新疆主要铝土矿矿产地。

区内最重要的含铝土矿建造是石炭世浅海相碳酸盐岩建造，滚滚铁列克、阿依里、卡依切铝土矿都产于其中，目前3个矿区预测资源量将超过3 000万吨，但从前人勘查工作看，很多铝土矿矿点(床)无深部工程控制,存在矿体延深不详的问题；调查区内上石炭统阿依里河组(区域最重要的含铝土矿建造)地层分布面积达466 km2，约占调查区总面积的40%，规模可观；该区地形切割大，山势险峻，前人地质工作程度低，很多地段没有深入开展地质工作，空白区较多，区内铝土矿找矿潜力巨大。

区内的构造活动多期、叠加、复合，断裂构造十分发育，形迹复杂。这些断裂对晚古生代的沉积环境产生重要的影响。沙日君、卡恰金矿出现在由这些断裂控制的有利岩相序列中，而这些位置又是后期继承性活动断裂带通过的地方，是后期热液循环的良好通道和赋矿场所，是形成构造蚀变岩型金矿的有利场所。

地质工作中对铝土矿矿体分析，伴生有Nb、Ta稀有金属，部分样品铌、钽含量达到边界品位，经研究对比铌、钽矿属于海相沉积岩型铝土矿伴生有益组分，下一步工作对铌、钽矿进行系统评价，达到找矿突破。

关于找矿方法问题，采用已被实践证实是行之有效的传统地质学找矿方法外，根据含矿岩系特征，可应用地球物理探矿如放射性、电法、地震等测量方法，结合地质工程成果对深部成矿地质体的推测与判断提供信息和依据。

[1]夏明毅，田新文，等.新疆乌什县滚滚铁列克铝土矿详查报告[R].阿克苏市:新疆地矿局第八地质大队，2012.

[2]夏明毅，田新文，等.新疆乌什县阿依里铝土矿普查报告[R].阿克苏市:新疆地矿局第八地质大队，2012.

[3]刘雨达,刘海洋，等.新疆乌什县卡依切铝土矿普查报告[R].阿克苏市:新疆地矿局第八地质大队，2011.

收稿：2013-09-25