新疆陈家山石灰岩矿地质特征及矿床成因分析

李 明，邓如军，王 博

（新疆地矿局第二区调大队，新疆 昌吉 831100)

1 区域地质背景及成矿条件分析

详查区地处准噶尔盆地东部南缘，地层区划属北疆-兴安地层大区（Ⅰ），北疆地层区（Ⅰ1），南准噶尔-北天山地层分区（），博格达地层小区（）。区域出露地层主要有：上石炭统柳树沟组（C2l）、下侏罗统八道湾组（J1b）、第三系独山子组（N2d）、第四系上更新统—全新统（图1）。

图1 区域岩石地层区划图

（1）石炭系。石炭系是区域内出露的主要地层，为上石炭统柳树沟组（C2l），横贯博格达山区。区域内广泛分布，呈近东西方向延伸，为一套浅海相中酸性-中性火山碎屑岩夹火山熔岩。岩性主要以灰绿色安山质火山角砾岩、集块岩、凝灰岩、沉凝灰岩为主，次见安山玢岩沉积、霏细斑岩、英安质凝灰岩、玄武玢岩，夹灰岩透镜体。未见下覆地层，与上覆祁家沟组整合接触，可见厚度2196m。在博格达山区东部，岩性为灰绿色晶屑凝灰岩、火山角砾岩、安山质岩屑凝灰岩，灰绿色-紫红色火山角砾岩与凝灰岩互层，夹安山玢岩及灰岩透镜体，可见厚度2219m。与下侏罗统八道湾组（J1b）为不整合接触，与上第三系上新统独山子组（N2d）为为不整合接触[1]。

（2）侏罗系。仅见有下侏罗统八道湾组（J1b），零星出露于区域西南部的中葛根河上游的洞洞沟、黑松凹一带。大部分呈条带状或不规则状分布在中-高山区。上部岩性为灰色黄绿色砂岩，夹泥岩，砾岩和薄层状[2]、鸡窝状煤层煤线；下部为褐色砾岩相变为褐黄灰色长石岩屑砂岩夹泥岩。可见厚度为350m。

（3）第三系。仅见上第三系上新统，大部分呈椭圆状分布在山麓地带，统称为独山子组（N2d）。岩性为砖红色、黄红色、灰色砾岩、砂砾岩，夹红色泥岩、含砾泥岩，有时为砾岩和泥岩互层。砾岩成分复杂，主要是来自南部山区的各种火山岩砾石，呈棱角状和次棱角状，分选性较差，砾径一般为10cm以下，个别达1m以上，钙质泥质胶结。可见厚度为441m。少量分布于山区拗陷中，以砖红色橘红色泥岩为主，夹有砾岩，较薄，厚度不明。

（4）第四系。主要分布在山前地带，组成冲积—洪积扇及洪积平原，山麓地带有风成堆积，山区内部有很局限的冲积物和冰积物。根据物质成分和地貌特征，将第四系划分以下成因类型。

2 区域地质构造

（1）褶皱构造。区域大地构造主体位于北天山褶皱带博格达复背斜北翼，由上石炭统柳树沟（C2l）组成博格达复背斜。复背斜内的褶皱比较发育，普遍为长条状平行排列，背斜、向斜发育，轴线呈波曲形东西向延伸，脊线多有起伏，褶皱构造线方向与山脉走向一致，构造形态较为完整。柳树沟（C2l）下部为地槽沉降时期的火山岩建造，褶皱形态较简单，次级褶曲不发育，多形成较大的背斜，核部较紧闭，两翼常不对称，两翼倾角60°～75°；上部为地槽回返阶段的上部陆源碎屑岩建造，褶皱形态较开阔，多为复式向斜，褶曲发育，形态复杂、多样，倾角40°～60°。受褶皱构造影响，地层产状变化较大，部分地段产状倒转[3]。

（2）断裂构造。博格达复背斜内发育两条区域性的东西向高角度逆断层，呈弧形或波曲形东西向延伸，断层面多为南倾，切割上、下构造层。可见糜棱岩化、片理化和派生褶曲等现象。详查区南侧发育一条北东—南西走向、延长数十—数百千米的高角度逆断层构造，断层面倾向东南，倾角65°～70°，断裂带在平面上呈波状弯曲，切割了柳树沟组地层。此外，还见有一些规模较小的平推断层和性质不明断层。

（3）岩浆岩。区域岩浆岩不发育，仅在区域东南部、中南部分布少量辉长辉绿岩、辉绿玢岩、辉绿岩。呈岩脉、透镜状产出。生成时代为上石炭统，岩石中细粒结构，块状构造，矿物成分以辉石、长石为主。

（4）区域矿产。区域矿产主要为石灰岩矿，正在开采的和详查区毗邻的石灰岩矿有屯河水泥有限责任公司石灰岩矿、玖顺矿业碱沟石灰岩矿、新疆大唐鼎旺水泥有限公司奇台七户乡中梁子东石灰岩矿、木垒县水泥厂石灰岩矿、木垒县东沟鑫瑞石灰岩矿。以上石灰岩矿山均为小型，矿石为赋存于上石炭统柳树沟组（C2l）中海相沉积的灰岩，白色、灰白色微晶灰岩为找矿标志。

（5）成矿条件分析。根据区域成矿地质条件分析，详查区内上石炭统柳树沟组（C2l）广泛分布，多组成向斜，呈东西向展布，为一套浅海相沉积。柳树沟组（C2l）中海相沉积的灰岩透镜体在局部区域大面积分布。海相沉积的碳酸岩地层分布面积广，岩性单一，火山岩夹层少，灰岩厚度大、稳定延伸，成矿条件极为有利，找矿前景良好。

3 矿区地质特征分析

3.1 矿区地层

详查区出露地层主要为上石炭统柳树沟组（C2l），遍布于全矿区；其次是第四系风积黄土。

（1）上石炭统柳树沟组（C2l）。经过详查地质工作，柳树沟组（C2l）在详查区主要地层组合为：①上部为灰安山绿色玄武质岩屑凝灰岩（tf），岩屑凝灰质结构，斑杂构造。岩石主要由成分十分单一的火山碎屑、岩屑构成。粒度大小不一，呈不规则状、凹圆角状、次角状。由安山岩、玄武岩、安山玄武岩组成，并不同程度的被绿泥石所替代绢云母化，而岩屑之间的间隙由梳状绿泥石所胶结。主要分布在详查区的东部，在详查区内出露长度460m左右，宽度最大100m左右，走向近南-北，倾向南南东。石灰岩矿体的底部基本均出露该地层，与中部石灰岩矿体呈整合接触关系。②中部为灰黑色、灰色层状含砂微晶粉晶灰岩（sLs），含砂生物屑碎屑微晶粉晶结构，块状构造。岩石主要由方解石构成，含有少量细砂屑、粉砂屑、生物碎屑。细砂屑、粉砂屑呈次圆状、次棱角状、棱角状，磨圆不好，不均匀分布，数量不多，占5%。生物碎屑呈圆状、棒状、弓状、块状、椭圆状，粒径0.25mm～1mm，分布不均匀，占岩石20%～25%。微晶粉晶方解石粒度细小，粒径0.02mm～0.06mm，多数粒径0.1～0.3mm，呈团块状分布。该类岩石主要分布于详查区的中偏东部区域，出露长度约460m，宽度约240m～340m，走向北-南，倾向南南东。③下部为灰色、灰白色层状生物碎屑灰岩（Ls），生物碎屑结构，块状构造。岩石主要由碳酸盐矿物方解石构成，其中生物碎屑呈圆状、块状、棒状，粒度0.15mm～7mm，少数呈生物结构，主要由生物碎屑构成，占60%～70%，而生物碎屑之间由透明度较差的泥晶以及大小不一的亮晶所充填，分布不均匀。分布于详查区的中部偏西的所有区域，出露长度约660m，宽度约460m，走向北-南，倾向南南东。

（2）上更新统风积（Qp3eol）层。分布于详查区所有区域，地表表现为农田、牧草地和树林，表层为根植土或腐植土，下部为土黄色粉土或粉质粘土，厚度0.8m～17.55m。农田覆盖区较厚，牧草地较薄；阳坡相对较薄。

3.2 构造特征

（1）褶皱构造。矿区位于博格达复背斜(东端)北翼的次一级褶皱杨家山背斜的南翼，总体呈北东—南西向延伸的单斜构造，倾向南东。产状100°∠28～38°，整体为南东东倾。

（2）其他构造。断裂构造、岩浆岩、变质岩等在矿区内均未发育和出露。

4 矿床成因及找矿标志分析

（1）矿床成因。新疆奇台县陈家山石灰岩矿区矿床属浅海相碳酸盐岩沉积建造。根据详查区内岩石结构、构造、古生物等特征，可将其确定为上石炭统柳树沟组（C2l）浅海相沉积环境，并以化学沉积为主。

（2）成矿控制因素。矿床属浅海相碳酸盐岩沉积建造浅海相化学沉积成因，矿体呈层状“楔形”产出，矿体沿倾向方向逐渐变化为含砂灰岩，厚度上百米～几米，表明矿床是在不太稳定的浅海边缘环境中形成。长期稳定的地层、良好的气候环境及浅海地理特征是该矿床形成的控制因素。从矿石中的海百合茎、介形虫及腕足类等化石和矿区南东部含砂灰岩也可反应出矿床形成于不稳定浅海边缘环境。

（3）找矿标志。详查区石灰岩矿床属浅海相碳酸盐岩化学沉积矿床，区域范围内发育较广，上石炭统柳树沟组（C2l）微晶灰岩及凝灰岩可作为区域找矿靶区，具有良好的找矿前景。