新疆库车县胡同布拉克矿区石灰岩地质特征及成因初探

2017-03-27刘秀娟

中国非金属矿工业导刊 2017年1期

关键词：布拉克石灰岩碎屑

刘秀娟

(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)

新疆库车县胡同布拉克矿区石灰岩地质特征及成因初探

刘秀娟

(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)

本文从石灰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库车县胡同布拉克矿区石灰岩矿床地质特征，并根据其地质特征初步判定矿床为冰川推运作用形成的冰川堆积型石灰岩矿床。

石灰岩矿；地质特征；矿床成因；新疆库车

新疆库车县胡同布拉克矿区石灰岩矿位于库车县城36°方位，直线距离56km。前人在该地区做过一些基础地质工作，取得了一些认识，但缺乏对矿床地质特征和具体成因的系统描述。针对上述问题，本文主要介绍该石灰岩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—华北板块的西北缘，处于新疆西南天山，包括比依克山、哈尔克山及库车山前盆地是哈萨克斯坦—准噶尔板块与华北—塔里木板块接壤部位(见图1)[1]。

1.1 地层

区域内出露地层由老到新主要有：长城系阿克苏岩群(ChA)钠长白云石英片岩、二云母石英片岩。下石炭统野云沟组(C1yy)灰岩、砂岩、凝灰岩。上石炭统阿依里河组(C2a)生物屑灰岩。上二叠统比尤勒包谷孜组(P3b)砂岩。早三叠统俄霍布拉克组(T1e)砾岩、砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩。中上三叠统克拉玛依组(T2-3k)砾岩及含砾岩屑砂岩。晚三叠统黄山街组(T3h)碎屑岩。晚三叠统塔里奇克组(T3t)碎屑岩夹煤层。下侏罗统阿合组(J1a)砂岩并含植物化石。下侏罗统阳霞组(J1y)粉砂岩、泥岩、炭质页岩，含化石。中侏罗统克孜勒努尔组(J2k)粉砂岩、炭质页岩、石英岩及少量煤层。上侏罗统齐古组(J3q+J3k)泥岩。下白垩统舒善河组(K1s)岩屑砂岩。第四系(Q)上更新统新疆群(Q P3x)砾石、碎石、砂、亚砂土，冲洪积层(Qhal+pl)砂土、砂、砾石等。

1.2 构造

该区域属南部哈尔克晚加里东变形带，形成东西向延伸、轴西北倾的复式褶皱构造。并因处塔里木板块北部活动边缘，板块之间分离与碰撞导致了区内的断裂构造极为发育，主要分布于提克塔格以北羊布拉克一带，由数条规模不大的断裂组成。这些断裂向东至南东方向撒开，向提克塔格北麓地带收拢，断层多具逆冲推覆性质，围绕提克塔格西部、南部和东南部分布，形态呈不规则弯曲状，呈舌状向南推覆。

图1 新疆库车县胡同布拉克矿区石灰岩矿区域地质图

区域内无岩浆活动，也未见岩浆岩出露。

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内出露的地层较简单，主要为上石炭统阿依里河组(C2a)、上二叠统比尤勒包谷孜组(P3b)和第四系(Q)(见图2)。

图2 新疆库车县胡同布拉克石灰岩矿矿区地质图

(1) 上石炭统阿依里河组(C2a)。

该组地层大面积分布于矿区北东部，岩层产状293～343°∠28～45°，倾角呈西部陡而东部缓之势。按岩性将该组细分为三个岩性段。钙质砂岩段(C2a1)：岩性为暗灰色细粒钙质砂岩，分布于矿区东南角，出露产状293～343°∠28～36°；硅质灰岩段(C2a2)：岩性为深灰薄层状硅质灰岩，分布于矿区东南角，出露产状298°∠36°；灰岩段(C2a3)：为灰白色厚—巨厚层状泥晶碎屑灰岩，泥晶碎屑结构，块状构造，矿物以泥晶方解石为主，占60%～74%以上，生物碎屑占20%左右，少量泥质，出露产状294～312°∠32～45°。

(2) 上二叠统比尤勒包谷孜组(P3b)。

该层分布于矿区的西南边缘，岩层产状170～265°∠15～45°。岩性为暗红色厚层块状砾岩夹砂泥岩条带；中部为黄绿色砂岩、砂砾岩为主夹少量灰—灰绿色砂泥岩；上部为灰绿—灰黑色薄层状，板状炭质页岩、粉砂岩互层夹砂岩及薄层石灰岩。

(3) 全新统冰积层(Qhgl)。

广泛分布于矿区南中部宽阔的谷地中，直接覆盖在上石炭统阿依里河组与上二叠统比尤勒包谷孜组接触部位，主要岩性为冰积石灰岩。冰积石灰岩主要由灰白色石灰岩漂砾(砾径＞2.5m约占20%)、砾石(砾径2.5～0.01m约占40%)及岩屑、岩粉(砾径＜0.01m占40%)等组成。漂砾、砾石呈棱角状或次棱角状，与岩屑、岩粉杂乱堆积，无分选性、无层序。

(4) 全新统风积堆积(Qheol)、冲积洪积物(Qhal+pl)。

主要由土黄色或浅黄色未胶结分选良好的粉砂土、石灰岩岩块、角砾及砂土构成。

2.2 构造

矿区构造简单，只见一些小的柔皱。基岩型石灰岩矿整体呈向北西方向倾斜的单斜中厚层状产出，总体产状294～312°∠32～45°，其倾角呈西部陡而东部缓之势。构造形态简单。

本次矿区内无岩浆活动，也未见岩浆岩出露。

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质

根据矿体的产出特征圈定了①、②号两个矿体，①号矿体是呈基岩产出的石灰岩矿体；②号矿体是呈冰积堆积产出的石灰岩矿体(图3)。

图3 ①、②号矿体及基岩石灰岩与冰积石灰岩接触关系

(1) ①号矿体。

石灰岩出露于上石炭统阿依里河组(C2a)第三岩性段中，呈单斜巨厚层状产出。矿体呈北东东—南西西向连续带状产出，矿区内出露2.2km，出露宽度1～2km。

矿区内矿石自然类型单一，为微泥晶碎屑灰岩，灰白—灰色，泥晶砂屑、碎屑结构，块状构造。矿石由生物碎屑、内碎屑和胶结物组成。生物碎屑以海百合茎为主，少量腕足类。粒径一般在0.10～0.60mm之间，其分布不均匀，占7%～25%；内碎屑由泥晶方解石组成，呈次圆状，粒径0.06～0.50mm，占45%～75%；胶结物由粒径＜0.03mm的泥晶方解石和少量亮晶组成，均匀分布于生物碎屑、内碎屑之间，占25%。

矿石的化学组分平均值(%)为：CaO 54.637、MgO 0.41、SiO20.82、Al2O30.25、Fe2O30.13、K2O 0.059、Na2O 0.040、SO30.033、Cl-0.003 9、烧失量42.10。

(2) ②号矿体。

该冰积层石灰岩呈北西—南东向带状展布，位于该冰积层的北西部，分布于矿区南部宽阔的谷地中，地表出露形似“枫叶”，长约2.6km，宽约2.2km，控制厚度＞400m。

矿体由石灰岩的漂砾、砾石、岩屑、岩粉杂乱堆积而成，无分选性，因此无层序概念。矿石原岩自然类型较为单一，主要为泥晶—微晶—亮晶石灰岩。矿石由生物碎屑、内碎屑、鲕粒及填隙物组成。生物碎屑有海百荷茎、苔藓虫、腕足等，粒径大小不等，一般在0.4～0.32mm，少量不均匀分布，含量为15%；内碎屑呈次圆状、次棱角状，粒径一般0.2～1.5mm，内部由泥晶方解石组成，分布不均匀，含量为15%；鲕粒呈圆状，粒径一般0.2～0.6mm，不均匀分布，含量为45%；填隙物是由粒径＜0.03mm的泥晶(22%)，少量亮晶(3%)组成，均匀分布于生物碎屑、内碎屑。在接触的地方由浅褐色方解石、褐铁矿组成(方解石为铁染)，褐铁矿呈浑圆粒状，粒度0.03～0.20mm，多分布亮晶方解石中，为铁的氧化物，呈孔隙—接触式胶结。

矿石的化学组分平均值(%)为：CaO 54.66、MgO 0.45、SiO20.87、Al2O30.30、Fe2O30.13、K2O 0.078、Na2O 0.033；SO30.041；Cl-0.004 0、烧失量43.15。

4 矿床成因

1∶20万区域地质调查显示区内可见三期冰川活动。第一期分布于海拔2 000～2 650m，在库勒湖及羊布拉克可见大量冰渍物；第二期分布在海拔2 900～3 600m之间，冰渍物在河谷上游两侧及山坡上均可见到；第三期分布在海拔4 000m左右。在提克塔格南坡有中石炭统第一亚组(C2ha)以石灰岩主要组分的冰川堆积物(Q1-2gl)分布。岩性为灰—灰白色灰岩组成的巨大冰川漂砾(直径最大达10～30m或更大)，由钙质泥质和砂质胶结[2]。

1∶25万区域地质调查显示在提克塔格为中石炭统阿依里河组碎屑岩夹灰岩。它与东部羊布拉克下石炭统野云沟组和南部中新生代地层均为断层接触，特别是南西部形成明显的推覆体。在印支期至燕山期受塔里木板块和准噶尔板块相互作用，区内下部陆壳仰冲，上部逆冲推覆造山，部分地层发生褶皱，在晚二叠—三叠世主体向西南推覆。三叠纪末到侏罗纪、白垩纪推覆体改变方向变为向南逆冲推覆。中新生代地壳发生伸展，区内已形成的推覆体产生伸展滑脱，局部可能伴随有重力下滑。该推覆构造约8～10条逆冲断裂控制，将地层分割成大小不等的推覆岩块(片)体[3]。

冰渍物纯为碎屑堆积，无分选性，岩块无定向排列，无明显层理，碎屑多具棱状，冰渍砾石、岩块、漂砾表面上可见擦痕，大多为粗粒级碎屑，冰渍物内部保存的孢子花粉为寒冷型[4]。

本矿床处于海拔2 200～2 700m，①②号矿体矿石自然类型及矿石质量表明，冰积石灰岩矿体原岩与基岩石灰岩矿体的矿石自然类型相同，矿石的化学组分基本一致，只是赋存状态不同。且冰积石灰岩矿体主要由石灰岩漂砾(砾径＞2.5m约占20%)、砾石(砾径2.5～0.01m约占40%)及岩屑、岩粉(砾径＜0.01m占40%)等组成，漂砾、砾石呈棱角状或次棱角状，杂乱堆积，无分选性，无胶结、无层序，具有冰渍物5～6个特征(见图4、图5)。因此，该冰积型石灰岩矿床为先属晚石炭世浅海相沉积巨型基岩型石灰岩矿床，后因提克塔格推覆体推覆作用在西南部形成巨大岩块崩塌垮落，并经各种地质作用(破碎堆积冰川推运作用)而形成的冰川堆积型石灰岩矿床。

[1]成守德，张湘江.新疆大地构造基本格架[J].新疆地质，2000，18 (4)：293-296.

[2]新疆地质局地质测量大队.区域地质调查报告1∶20万库勒幅(K-44-ⅩⅧ)[R].1975.

[3]新疆维吾尔自治区地质调查院.新疆1∶25万喀赞其幅(K44C 002004)区域地质调查成果报告[R].2005.

[4]李叔达.动力地质学原理[M].北京：地质出版社，1982：191-206.[5]任杰，王立帅，苏长青，等.新疆库车县胡同布拉克矿区(水泥用)石灰岩矿北段详查报告[R].2013.