哈密市尾亚—天湖一带白云岩矿地质特征及成因初探

2014-03-17王惠江

中国非金属矿工业导刊 2014年5期

关键词：产状白云岩岩性

王惠江

（中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，新疆乌鲁木齐 830002）

【矿产资源】

哈密市尾亚—天湖一带白云岩矿地质特征及成因初探

王惠江

（中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，新疆乌鲁木齐 830002）

本文从白云岩矿产出的区域地质背景、矿区地质概况、矿体产出特征、矿石化学成分以及矿石类型等方面描述了尾亚—天湖一带白云岩矿床地质特征，并根据其地质特征初步判定矿床为沉积型白云岩矿。

白云岩矿；地质特征；矿床成因；新疆哈密

新疆哈密市尾亚—天湖一带白云岩矿区位于哈密市东南140km处。本文主要介绍该矿床的基本地质特征，并初步探讨其成因类型。

1 区域地质

矿区位于塔里木古板块塔里木北缘古陆缘活动带之库鲁克塔格古活动陆缘的东端(见图1)。

1.1 地层

区内出露的地层自老至新依次有元古界星星峡组(Ptx)和卡瓦布拉克组(Ptk)、中震旦统(Z2)、下寒武统西大山组(∈1x)、下石炭统雅满苏组(C1y)、二叠系红柳河组(P1h)及第四系。

元古界星星峡组中亚组(Ptxb)出露于区域以北，主要岩性为各种片岩和片麻岩夹大理岩层，部分地区已混合岩化；星星峡组上亚组(Ptxc)出露于区域北东部，主要由各种区域性接触变质片岩和贯入片麻岩夹白云质大理岩组成；卡瓦布拉克组(Ptk)出露于区域中部，近东西向延伸，与中震旦统呈断层接触。其岩性主要为含镁或富镁的碳酸盐沉积，岩性比较稳定。

中震旦统(Z2)广泛分布于区域以南，其岩性主要为深灰色硅质灰岩、硅质页岩、白色白云岩、泥质白云岩、白色、灰色大理岩、灰色片岩、片麻岩、白云质大理岩夹层和透镜体，其中泥质白云岩已普遍磷酸盐化。

下寒武统西大山组(∈1x)散布于区域以南，岩性主要为黑色炭质硅质岩、灰绿色硅质页岩、灰白色石英岩、灰色硅质板岩、千枚岩，底部常有角砾状灰岩。

图1 尾亚—天湖一带白云岩矿区域地质图

下石炭统雅满苏组上亚组(C1yb)散布于区域以北，岩性主要为灰色灰岩、长石砂岩、灰绿色、紫色玄武岩、辉绿岩、凝灰岩、斑岩夹凝灰角砾岩。

二叠系红柳河组(P1ha)分布于区域南东角，岩性为绿色、紫色、暗灰色角闪安山玢岩、辉绿玢岩、玄武岩、细碧岩、黄灰色、灰色长石砂岩、复矿砂岩、灰色灰岩、褐红色砾岩；红柳河组中亚组 (P1hb)分布于区域南东角，岩性为为灰色、淡黄色、灰绿色薄层状中粒砂岩、砾岩、变质钙质砂岩夹黑色铁质、碳质、硅质鲕状灰岩的透镜体；红柳河组上亚组(P1hc)分布于区域南东角，岩性为灰色、褐红色砾岩及厚层状长石砂岩和复矿砂岩，夹极少量的粉砂岩透镜体。

第四系中更新统(Q2pl)仅见于区域南部，为未胶结或胶结不良的灰色洪积砾石层夹亚砂土；第四系上更新统—全新统(Q3-4pl)在区域南北均有分布，岩性主要为未胶结的洪积砾石层和淡黄色亚砂土。

1.2 构造

本区褶皱为捷山子褶皱，呈一东宽西窄的带状，长15km，宽约5km左右，轴向东西，具有向西倾状的特征，核部由中天山群星星峡组组成，翼部主要由卡瓦布拉克组组成，两翼倾角60～70°，为次一级褶皱所复杂化。该褶皱北部为华力西花岗岩所破坏，南面为捷山子大断裂所破坏。组成捷山子向斜的岩石主要是各旋回期的侵入岩，其次是元古界各种变质岩，该褶皱由于受到大量的侵入岩的侵入，原来的构造形态遭到了强烈的破坏，一些褶皱已被大量的侵入岩和断裂分割成互不相连的背斜和向斜。

区内断裂构造为捷山子大断裂，东西走向，断层面北倾，较陡。为中震旦统内部断层。断层面两盘地层走向相交，沿断层伟晶岩及石英脉发育，西盘有小型的花岗岩侵入体。

1.3 岩浆岩

区域内岩浆岩为华力西期和加里东期侵入岩，侵入岩分布广，种类多，岩性复杂。加里东期侵入岩(γ3)分布在区域的中、南部，岩体绝大部分呈宽窄不一的长条带复合岩体，少数呈小侵入体，岩体分布基本上与区域构造线方向一致，岩石为片麻状花岗岩、眼球状片麻状花岗岩及片麻状斜长花岗岩。华力西早期第一次侵入岩(γ41a)仅见于区域北部，岩石类型有闪长岩、辉石闪长岩、英云闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩；华力西早期第二次侵入岩分布于区域北部，岩石类型有灰白色、淡红色斑状黑云母花岗岩，眼球状、片麻状花岗岩。华力西中期第一次侵入岩在区域内零星出露，岩石类型为绿色、暗绿色闪长岩、辉石闪长岩、绿色石英闪长岩、花岗岩，蚀变较发育，与围岩界线较清晰，围岩蚀变有矽卡岩化、绿泥石化；华力西中期第二次侵入岩(γ42b)在区域南、北部均有分布，岩石类型有黑云母花岗岩、钾质花岗岩、花岗闪长岩和石英角闪正长岩。华力西晚期侵入岩(γ43)仅出露于区域北部，岩石主要为黑云母花岗岩，其次为角闪石黑云母花岗岩及石英角闪二长岩、黑云母斜长花岗岩。华力西期次火山岩(λπ42)仅出露于区域中部的石燕车站的东侧，岩石主要为浅肉红色石英斑岩，其次为霏细斑岩。

2 矿区地质

(1) 地层。

矿区出露地层较简单，主要为元古界蓟县系卡瓦布拉克岩组衡山岩组的地层(见图2)。

图2 尾亚—天湖一带白云岩矿矿区地质图

元古界蓟县系卡瓦布拉克岩组衡山岩组(Ptkhs)是矿区主要地层，分布于矿区中部及南部的大部分地区，地层总体倾向北，倾角陡。由灰色石灰岩、硅质灰岩、白云岩、白云质灰岩及页岩组成。为矿体的赋存层位，产状为307～360°∠47～80°。元古界蓟县系卡瓦布拉克岩组衡山岩组石英片岩层(Ptkhssch)分布在矿区的北西部。灰黑色石英片岩，鳞片状变晶结构，片状—板状构造。岩石经变质作用后，由变质矿物石英、长石和黑云母组成。岩石还含有少量的碳酸盐及绿泥石。

(2) 构造。

矿区未见断裂构造，矿体呈陡倾斜的单斜构造。地层总体产状基本稳定，为307～360°∠47～80°，构造形态简单。

(3) 岩浆岩。

分布在矿区的东部和北部。侵入时代为下石炭统雅满苏组(C1yb)上亚组，岩性为中细粒角闪石英正长岩，灰白色，半自形—他形中细粒粒状结构，块状构造。经对与岩浆岩接触的矿石取样，发现岩浆岩对矿石质量影响不大。

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质

通过不同比例尺的路线地质调查、地质填图、地质剖面测量等工作手段，在整个矿区(A区块和B区块)范围内初步圈定了9个矿体。其中，Ⅱ号和Ⅴ号矿体位于矿区A区块，均呈单斜层状产于元古界卡瓦布拉克组衡山岩组白色大理岩中。矿体总体为近东西向延伸，总体产状312～25°∠49～75°。Ⅷ号、Ⅸ号、Ⅹ号、Ⅺ号、Ⅻ号、ⅩⅢ号、ⅩⅣ号矿体位于矿区B区块。

Ⅱ号矿体位于A区块中偏西部，矿体近东西长约2 740m，平均宽30m，呈正地形出露于地表，总体产状312～350°∠50～75°；Ⅴ号矿体位于A区块中偏北部，长约2 440m，平均宽约170m，由5个小矿层组成(⑤-1出露长90m，平均宽15m；⑤-2出露长600m，平均宽40m；⑤-3出露长800m，平均宽80m；⑤-4出露长210m，平均宽150m，平面上呈现为东宽西窄；⑤-5出露长220m，平均宽40m)，由于第四系覆盖较多，没有系统地揭露，故无法对矿体进行准确的圈连，只能依据地表出露情况对矿体圈连，总体产状325～25°∠49～78°。

Ⅷ号矿体B区块西部并延出B区块外，在B区块内出露长约5 600m，平均宽约180m，总体产状339～354°∠46～85°，平面上呈显东窄西宽；Ⅸ号矿体位于B区块南西部，在B区块内出露长约2700m，平均宽约40m，总体产状345～350°∠60～75°，平面上为一长条带状；Ⅹ号矿体位于B区块南西部，在B区块内出露长约2 600m，平均宽约60m，总体产状345～350°∠54～85°，平面上为一长条带状；Ⅺ号矿体位于B区块中偏南部，在B区块内出露长约940m，平均宽约30m，总体产状339～353°∠54～78°，平面上为一长条带状；Ⅻ号矿体位于B区块中偏南部，在B区块内出露长约4 600m，平均宽约20m，总体产状351～356°∠56～70°，平面上为一长条带状；ⅩⅢ号矿体位于B区块中偏南部，在B区块内出露长约1 040m，平均宽约20m，总体产状351～356°∠56～70°，平面上为一长条带状；ⅩⅣ号矿体位于B区块中偏南部，在B区块内出露长约1 110m，平均宽约20m，总体产状351～356°∠56～70°，平面上为一长条带状。

3.2 矿石质量

为全面了解矿石中的化学组分及含量，对主要矿体采集有代表性样品进行了化学多元素分析，单个矿体的样品分析结果取平均值，5个主要矿体的化学组分及含量(加权平均值)见表1。

表1 尾亚—天湖一带白云岩矿体矿石平均化学组分(%)

从表1可知，矿石的化学组分平均值为(%)：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为1.083。

矿石主要化学组分沿走向、厚度上的变化情况见表2。由表中可以看出：

⑤-1矿体CaO沿走向稳定，变化系数为0.02%～0.03%；沿厚度方向变化小，变化系数为0.02%～0.09%；沿走向两端略高于中部。总体上看CaO含量稳定，无明显变化规律。MgO沿走向稳定，变化系数为0.02%～0.03%；沿厚度方向变化小，变化系数为0.02%～0.12%；沿走向中部略高于两端。总体上看MgO含量稳定，无明显变化规律。

⑤-2矿体CaO沿走向稳定，变化系数为0.05%～0.06%；沿厚度方向变化小，变化系数为0.004%～0.04%；沿走向西部略高于东部。总体上看CaO含量稳定，无明显变化规律。MgO沿走向稳定，变化系数为0.01%～0.03%；沿厚度方向变化小，变化系数为0.02%～0.05%；沿走向中部略高于两端。总体上看MgO含量稳定，无明显变化规律。

⑤-4矿体CaO沿走向稳定，变化系数为0.003%～0.018%；沿厚度方向变化较小，变化系数为0.01%～0.17%；沿走向西部略高于东部。总体上看CaO含量稳定，无明显变化规律。MgO沿走向稳定，变化系数为0.007%～0.014%；沿厚度方向变化较小，变化系数为0.02%～0.48%；沿走向西部略高于东部。总体上看MgO含量稳定，无明显变化规律。

根据⑤-1号矿体和⑤-2号矿体化学分析成果，对其中的主要的各项化学组分进行了数理统计，分析结果见表3。

表2 尾亚—天湖一带白云岩矿体矿石主要化学组分沿走向、厚度变化情况(%)

表3 尾亚—天湖一带白云岩矿石主要化学组分相关系数

由表3可知，⑤-1号矿体各项化学组分相关性较明显，且呈正相关关系的有：CaO与SiO2、MgO与酸不溶物、SiO2与酸不溶物；呈负相关关系的为：CaO与MgO、CaO与酸不溶物、MgO与SiO2。⑤-2号矿体各项化学组分相关性较明显，且呈正相关关系的有：CaO与SiO2、CaO与酸不溶物、SiO2与酸不溶物；呈负相关关系的为：CaO与MgO、MgO与SiO2、MgO与酸不溶物。

3.3 矿石类型

矿区范围内矿石类型单一，为白色、亮白色细粒白云岩，细粒变晶结构，块状构造。矿石主要成分为白云石，含量在90%以上，次要成分为方解石，其次含有少量石英。白云石呈粒状，粒径在0.1～1.0mm之间，颗粒之间呈平直镶嵌状接触，定向分布，局部有细粒化现象。石英呈粒状，粒径在0.2～0.6mm之间，分布不均匀。