新疆东准噶尔扎河坝一带珍珠岩矿基本特征及成因分析

吴亚伦

（中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，新疆 乌鲁木齐 830000）

东准噶尔扎河坝乌伦古河流域发育大范围的古生代晚期中酸性火山岩，岩性为一套中酸性火山熔岩及火山碎屑岩。区内火山岩广泛发育，是珍珠岩矿有利成矿地质条件，从本次专项矿产调查[1]和区域成矿地质条件看，下石炭统巴塔玛依内山组(C1b)地层是区内珍珠岩矿最为重要的含矿层位，整体受控于乌伦古河大断裂，层内断裂构造发育，褶皱运动明显，区域上在该层位有同类矿产开发的实例，因此在相似的地质构造环境和赋矿层位特征明显的前提下，区内具有较好的珍珠岩矿的找矿前景。本文将探讨东准噶尔盆地边缘扎河坝—卡拉麦里一带珍珠岩成因及成矿时代。

1 地质概况

东准噶尔扎河坝地区位于新疆维吾尔自治区富蕴县境内，大地构造区划上位于阿尔泰山与准噶尔盆地北部边缘结合部位，调查区内褶皱构造和断裂构造均较发育，褶皱均发生在下石炭统地层，与上石炭统及泥盆纪地层褶皱构成华力西复背斜。乌伦古河大断裂北西向穿过调查区，北西部发育次级断裂，区内巴塔玛依内山组地层酸性流纹岩中广泛分布珍珠岩矿。

2 矿区地质特征

2.1 地层

调查区内出露地层主要有下石炭统南明水组(C1n)和巴塔玛依内山组(C1b)、上石炭统苏都库都克组(C2sd)、新近系昌吉河组(N2c)和第四系(Q)。下石炭统巴塔玛依内山组为区内最重要的珍珠岩含矿层位。其中巴塔玛依内山组出露主要岩性为灰褐—灰紫色玄武玢岩、辉石安山玢岩、杏仁状安山玢岩、流纹岩，夹酸性熔结角砾岩、粗面岩、凝灰砂岩(见图1)[1]。

2.2 褶皱

调查区总体位于北西南东向的华力西复背斜内，区内褶皱构造较为发育，褶皱运动从泥盆纪—石炭纪整体表现为逐渐减弱的趋势。

泥盆统褶皱在区域发育有长轴状和长条状紧密褶皱，轴向北西南东向。在区域西部表现为背斜，核部岩层产状普遍陡达70°以上；区域西南部表现为向斜，核部和翼部的岩层倾角均很陡，一般60～80°；区域东部复背斜内部坳陷内，上泥盆统不整合于中泥盆统之上，呈较为平缓的单斜构造，岩层倾角一般30～40°，往东岩层倾角较陡，一般＞60°，次级褶皱不发育，这种情形可能跟“固化”的基底有关。

下石炭统褶皱整体位于复背斜内部坳陷内，下石炭统地层呈角度不整合于上泥盆统之上，又被上石炭统不整合所覆。在东部基本上是单斜，其中有一些小型的基本对称的长轴状、长条状背斜、向斜，岩层倾角一般45～60°，局部呈陡立状，倾角＞70°，近下部不整合面地带较缓，倾角20～40°。在西北部形成长轴状基本对称的向斜，两翼倾角50～65°。

2.3 断裂

区内断裂构造以北西向断裂为主，次为近东西向及北东向断裂。乌伦古河大断裂和恰乌尔卡—结尔得嘎拉断层是区内最为重要的两条断层，尤其乌伦古河大断裂的意义较为重大。

乌伦古河大断裂呈北西—南东向斜贯全区，南东端延至区外，北西端以断裂束的形式延出区外，该断裂与其分支断裂切割了沿途石炭系—泥盆系的地层，断裂面向西南倾，倾角60～70°。该断裂带北侧，下石炭统巴塔玛依内山组(C1b)陆相火山熔岩呈狭长带状分布，扎河坝一带沉积了上石炭统苏都库都克组湖相煤系地层。西北一带，酸性浅成岩体沿断裂分布并掩盖了断裂，其下有很强的航磁负异常表现。

图1 新疆富蕴县扎河坝—恰库尔特一带区域地质简图

Ⅰ、Ⅱ号矿体地表及深部矿石膨胀倍数对比

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

通过本次调查评价工作在扎河坝乌龙古河一带下石炭统巴塔玛依内山组(C1b)中发现73处珍珠岩矿(化)点，通过探槽施工在其中圈定了6处(Ⅰ～Ⅵ见图1)规模较大的珍珠岩矿化体。矿体与围岩接触界线清晰，顶底板围岩以石泡流纹岩、斜长流纹岩为主，矿体多呈似层状、局部小透镜体状产出，出露长1 5 0～300m，平均厚20m，原生矿石以珍珠岩为主，松脂岩和黑曜岩次之。地表矿石经后期水化作用多形成水解珍珠岩，多发育在矿体边缘与围岩接触部。在矿体周围常见呈环带状分布石泡流纹岩，平面宽度约200m，石泡垂向上分布在薄层状流纹岩表面，呈半球状至整球状贴附在具明显流纹构造的层状流纹岩的表面，平面上呈串珠状、条带状分布，组成较明显的流动构造，直径从几毫米至几厘米，成为扎河坝一带珍珠岩矿明显的找矿标志(见图1-a)。

3.2 矿石特征

3.2.1 扎河坝一带珍珠岩

原生矿石以珍珠岩为主，矿石呈黄褐、淡绿色，脱玻化后为红色，少斑玻基结构，珍珠流动状构造。新鲜面为玻璃光泽，性易脆碎，断口呈参差状，部分为贝壳状，弧形珍珠裂纹发育，沿裂纹玻璃质大部分脱玻化，形成球粒状玉髓或石英等。主要化学组分：SiO270.12%～71.31%，Al2O311.32%～12.36%，Fe2O31.94%～2.18%，Na2O 4.21%～5.09%，K2O 1.25%～1.73%，H2O+2.71%～4.32%。Na2O/K2O 2.4～3.8，膨胀倍数20左右[1]。其中Ⅰ、Ⅱ号矿体矿石膨胀倍数见下表。

3.2.2 卡拉麦里一带珍珠岩

矿石为珍珠岩，呈褐黑色，玻璃光泽，斑状结构，珍珠状构造，斑晶为透长石(3%～6%)，呈半自形板状，大小在0.7～2.6mm，镜下可见卡氏双晶，裂纹发育，平行分布，基质具玻璃质结构，均由褐黄色玻璃质组成，未见脱玻，珍珠构造发育，一部分玻璃质成细条带平行分布，形成流纹构造，可见微量磁铁矿，0.08～0.2mm微粒，稀疏分布，矿石光泽度高，少量样品焙烧试验得其工业膨胀倍数在8～10倍，质量较好。

4 矿床成因及找矿标志

2014～2015年笔者参加了《新疆富蕴县扎河坝—恰库尔特一带珍珠岩矿调查评价》及《新疆卡拉麦里山南坡一带沸石、珍珠岩、花岗岩饰面石材矿调查评价》两个项目。通过野外调查及综合研究，笔者对东准噶尔盆地边缘扎河坝至卡拉麦里一带的珍珠岩矿成因有了几点新认识。

4.1 成矿时代及构造环境特征

扎河坝及卡拉麦里一带火山岩均处在新疆准噶尔盆地边缘洪古勒楞—阿尔曼太早古生代沟弧带及唐巴勒—卡拉麦里古生代复合沟弧带，对比扎河坝一带与卡拉麦里一带的酸性火山岩发现，扎河坝巴塔玛依内山组火山岩全岩Sm-Nd等时线年龄为275.6.0+2.8Ma[2]，卡拉麦里五彩城东火山岩的206Pb/238U加权平均年龄为302.9±4.1Ma[3]，表明其形成于晚石炭世晚期，区域内古生代主要为海相沉积伴随海相火山岩，到晚石炭世—二叠纪逐渐过渡为海陆过渡相，以陆相沉积为主夹陆相火山岩，其中该区最老的火山岩地层为下泥盆统托让格库都克组，最近在该组地层中先后发现了一些埃达克岩、富铌玄武岩和钾质火山岩，显示出这些火山岩形成于一个与消减带有关的环境，说明早泥盆世东准噶尔就已经发生洋壳消减。这套火山岩不是形成于典型的岛弧环境，而是形成于后碰撞期伸展构造背景下[4]。

4.2 成矿岩性特征

对比卡拉麦里酸性火山岩，可发现珍珠岩主要产在斜长流纹岩中，流纹斑岩中很难形成珍珠岩。通过对扎河坝一带部分珍珠岩围岩的岩矿石定名，发现珍珠岩围岩为黄褐色斜长流纹岩及灰黄色褐铁矿化强硅化斜长流纹岩；对卡拉麦里一带珍珠岩围岩的岩矿石定名，发现珍珠岩围岩为浅褐红色斜长流纹岩。

4.3 成因分析

巴塔玛依内山组火山岩形成于晚石炭世晚期，区内酸性火山岩多具有多期次、间歇性喷发的特征[5]。巴塔玛依内山组陆相喷发火山岩的多期次，间歇性特征对珍珠岩的成矿极为有利，早期的火山爆发之后形成了低洼的积水凹地，在积水中混杂了大量的火山灰和细小的火山碎屑，将水变为混浊状态。在随后而来的流纹岩的喷溢期，少量的酸性岩浆先行溢流出火山口；由于火山的间歇性喷溢，每次岩浆量较少，水量较多，而且岩浆中含有大量的挥发物质，所以发生了剧烈的反应；在酸性岩浆遇水迅速冷凝形成具有明显弧形珍珠裂纹构造珍珠岩的同时，部分淬碎的岩浆因球体的表面张力最小，是一种最稳定的结构态，所以很容易形成球形体，形成独特石泡构造。在岩浆遇水过程中，大的炸裂会形成小的球体；另外，当冷却作用反应较强烈时，这些浆屑会被炸裂成极其细小的碎屑。

4.4 找矿标志认识

(1) 地层标志：矿床形成于晚古生代火山盆地之下石炭统巴塔玛依内山组(C1b)火山岩建造中。该地层是区内珍珠岩矿最为重要的含矿层位。珍珠岩的成因与酸性及中酸性火山岩，特别是酸性流纹岩有明显的关系，表现为严格的层控性。同时，盆地的发展和火山活动的特征对矿层的产出具有很强的控制作用，因此，下石炭统巴塔玛依内山组酸性及中酸性火山岩是珍珠岩矿的重要找矿对象。

(2) 构造标志：调查区唐巴勒—卡拉麦里古生代复合沟弧带及东准噶尔晚古生代陆缘盆地接触带的陆相火山盆地内，北西向断裂构造发育，在火山盆地边缘部位及大断裂附近是珍珠岩矿产出的重要部位。

(3) 围岩标志：珍珠岩(酸性玻璃熔岩)容易与石泡流纹岩、气孔流纹岩、凝灰角砾岩紧密共生，是良好的找矿标志。

(4) 地貌标志：从地形上，坚硬性脆的酸性玻璃熔岩连同顶底板之流纹质凝灰岩、流纹岩，常形成陡峻的崖壁。

(5) 其他标志：珍珠岩矿床常与膨润土矿及沸石矿共生。

【参考文献】

[1]文旭东，吴亚伦，等.新疆富蕴县扎河坝—恰库尔特一带珍珠岩矿调查评价报告[R].中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，2016.

[2]张峰，徐涛，范俊杰，等.东准噶尔石炭系巴塔玛依内山组火山岩全岩Sm-Nd等时线年龄及其构造意义[J].地球化学，2014，43(3)：301-316.

[3]田健，廖群安，吴魏伟，等.东准噶尔卡拉麦里五彩城地区酸性岩脉岩石成因及找矿意义[J].新疆地质，2014，32(3)：301-309.

[4]吴小奇，刘德良，魏国齐，等.准噶尔盆地陆东—五彩湾地区石炭系火山岩地球化学特征及其构造背景[J].岩石学报，2009，25(1)：55-66.

[5]谭佳奕，吴润江，张元元，等.东准噶尔卡拉麦里地区巴塔玛依内山组火山岩特征和年代确定[J].岩石学报，2009，25(3)：539-546.