新疆阿图什—柯坪一带萤石成矿地质条件与找矿潜力探讨

马金宝

(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)

萤石为战略性矿产资源，其广泛应用于新能源、新材料等战略性新兴产业及国防、军事、核工业、化工、冶金、建材等领域，具有不可替代的战略地位。我国萤石矿床主要分布于浙江、内蒙古、湖南、江西、福建、河南等省区，大中型萤石矿床集中于我国东部沿海地区、华中地区和内蒙中东部。新疆萤石矿地质勘查时间较晚，20世纪80年代仅有少量人员在附近采矿，2000年以后随着基础地质勘查工作的开展，逐渐发现了一批矿化线索，随之开展了零星的地质勘查工作。近年来在新疆阿图什—柯坪一带先后发现了客拉勒克萤石矿、三岔口红海萤石矿、玉其布拉克萤石矿等一批中小型萤石矿床，累计探获资源量约135万t。独特的成矿地质条件，使该带可能成为新疆重要的萤石成矿带。

1 成矿地质背景

阿图什—柯坪一带萤石成矿预测区大地构造位置位于柯坪前陆盆地(Ⅲ15)中段[1]。早古生代天山地区自南华—震旦纪新元古代超大陆开始裂解，至晚震旦世，因大陆裂谷作用，塔里木板块与伊犁—中天山板块之间形成南天山初始洋盆，至奥陶纪—志留纪发展为较宽阔的多岛洋盆。在这种构造背景下，早古生代为被动陆缘环境，从中寒武世到晚奥陶世早期连续沉积，期间因南天山洋的逐步演化，沉积环境复杂多变，海水总体由浅逐渐变深，以海相碳酸盐岩台地、泻湖、碳酸盐混合坪及深水台盆相沉积为主。晚古生代是南天山地区构造活动十分强烈的时期，期间南天山洋壳完成俯冲消减，南天山洋闭合，晚泥盆世末—早石炭世塔里木板块与伊犁—中天山板块发生碰撞，开始褶皱冲断形成天山造山带，进入前陆盆地演化阶段。中二叠世末，因地幔柱活动，塔里木板块北缘发生了伸展拉张，形成塔里木大火成岩省，基性岩脉侵入较为普遍，柯坪一带发育陆相火山岩，库普库兹满组玄武岩同位素测年为290～250Ma[2-3]；普昌辉长岩体U-Pb锆石测年值为262.6±4.9Ma，基性岩脉U-Pb锆石测年值为262.8±4.6Ma[4]。中生代继承了古生代末形成的隆起格局，长期处于陆相环境，遭受剥蚀，缺失中生代沉积，期间三叠纪末(印支运动晚期)羌塘地体与塔里木板块南缘的碰撞，可能加剧了预测区的抬升。新生代陆内造山阶段柯坪陆缘盆地逐渐抬升，形成盆山相间、切割强烈的地形地貌，沉积地层强烈褶皱推覆，形成构造裂隙，有利于地下热液循环运移。

1.1 地层

出露地层主要为寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、白垩系、古近系—新近系及第四系(图1)。奥陶系是区域分布最广泛的地层，包括下寒武—上奥陶丘里塔格群、奥陶系萨尔干群，主体岩性为石灰岩、白云岩，局部包含燧石条带灰岩、泥岩、页岩。区域与萤石成矿最为密切的地层系下寒武—上奥陶丘里塔格群石灰岩。

1.2 构造

区域断裂构造发育，主要发育北东和北北西向2组断裂，均为成矿有关的断裂，为矿质运移的通道，而与之成“入”字形相交的次级张性和张扭性断裂控制了矿体的空间定位和产态。北东向断裂形成较早，具有沿层间滑动压性断裂的特点，为主要的导矿构造和储矿构造，北东、东西、北北西向断裂表现为挤压应力作用下的压(扭)性断裂，具有继承性，断裂性质表现为先张后压的特点，也是重要的储矿构造。

图1 区域地质图

1.3 岩浆岩

该区在中二叠世末期，因地幔柱活动，塔里木板块北缘发生了伸展拉张，形成塔里木大火成岩省，大量的岩浆岩侵入，提供了丰富的热源，使盆地内部的卤水受热，热流体上升过程中萃取F提供了重要的物质条件。

1.4 区域矿产特征

按新疆矿产资源潜力评价Ⅳ级成矿带[5]划分，预测区属于Ⅳ-13-①柯坪塔格(陆缘盆地)Pb-Zn-Cu-Fe-V-Ti Sn-Sr-Hg-U-磷-石墨-煤-盐类-重晶石-宝石矿带，位于该成矿带中南部。区域金属矿产以铅、锌、铜、金、铁、钒、钛、磷为主，非金属矿主要为萤石、石灰岩、白云岩、冰洲石、重晶石。该区目前已发现客拉勒克萤石矿、玉其布拉克、三岔口红海萤石矿等7处萤石矿(床)点，均赋存于丘里塔格组石灰岩地层中，与北东向断裂构造密切相关。根据王吉平等[6]对萤石矿成因划分，将预测区萤石矿划分为1个成矿系列，为沉积改造型—晴隆式(沉积盆地+石灰岩+火山喷发+褶皱断裂型)。

2 典型矿床

2.1 客拉勒克萤石矿

矿区圈定萤石矿体3个，编号自西至东为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中Ⅰ、Ⅱ号矿体分布于西矿区(图2)，Ⅲ号矿体分布于东矿区。西矿区出露地层为下寒武—上奥陶系丘里塔格组和志留系柯坪塔格组。丘里塔格组是萤石的赋矿层位。矿区构造简单，呈北倾单斜构造。岩浆岩不发育。

图2 客拉勒克萤石矿区Ⅰ、Ⅱ号矿体地质简图

Ⅰ号矿体：赋存于丘里塔格群灰白色中厚层状含生物碎屑结晶灰岩底部。产状10～20°∠24～31°，呈透镜体状。沿走向由4个探槽控制，延伸长223.74m，倾向由19个钻孔控制，最大延伸170m，厚度在1.0～8.46m，平均厚度3.12m，厚度变化系数72.22%。矿体CaF2平均品位34.85%，单样CaF2品位25.32%～54.68%，品位变化系数27.12%，属于低品位矿。

Ⅱ号矿体：赋存于丘里塔灰白色中厚层状含生物碎屑结晶灰岩底部。产状10～27°∠16～29°，呈透镜体状。沿走向由2个探槽控制，延伸长114.37m，倾向由11个钻孔控制，最大延伸175.24m，厚度在 1.0 ～ 5.19m，平均厚度 2.12m，厚度变化系数70.04%，属于厚度变化很大的类型。矿体CaF2平均品位 33.71%，单样 CaF2品位 23.58% ～ 49.72%，品位变化系数23.01%，属于低品位矿。

矿物成分主要为萤石和方铅矿、白铅矿、铅钒，磷氯铅矿为少量，闪锌矿为极少量。脉石矿物主要为方解石、石英、重晶石、褐铁矿、绿泥石及钙化生物碎屑等。

矿石结构以半自形—他形晶粒结构不等粒为主，少部分碎裂结构、包含结构。主要发育有团块状、网脉状、条带状、角砾状构造、浸染状构造，局部见晶洞晶簇状构造。

矿体顶底板围岩主要为含生物碎屑结晶灰岩，局部底板围岩为灰黑色薄层灰岩，矿体与围岩界限清晰。该萤石矿床围岩蚀变类型为一套中—低温热液蚀变矿物组合，主要为方铅矿化、闪锌矿化、重晶石化、孔雀石化、碳酸盐化、硅化、绿泥石化等。硅化为本区最普遍且最强烈的蚀变类型，主要蚀变矿物为石英，从浅部到深部、矿体外围到矿体中心，蚀变强度逐步减弱；高岭土化、绿泥石化也是本区分布较广泛的蚀变类型，多靠近矿体的顶板，而无萤石矿化的地方则少见，可以作为萤石矿的一种重要找矿标志，这一找矿标志在国内其他萤石矿床中亦有明显体现[6-7]。

2.2 玉其布拉克萤石矿

出露地层为下寒武—上奥陶系丘里塔格组和奥陶系萨尔干塔格组，均为萤石赋矿层位。矿区构造简单，呈北倾单斜构造，未见岩浆岩，区内圈定了2个萤石矿体。

Ⅰ号矿体：赋存于丘里塔格组—萨尔干塔格组泥灰岩中。矿体地表出露随地形起伏呈弧形状延伸，从平面上看呈一条顶部向南的扇。矿 体 出 露 长 320m， 宽 度 0.6～ 1.15m， 产 状340～350°∠28～34°，矿体总体垂直埋深不大。矿体 CaF2品位 30.43% ～ 46.80%，平均 37.62%，品位变化系数为34.98%，属低品位矿石。

Ⅱ号矿体：赋存于丘里塔格组—萨尔干塔格组泥灰岩中。出露于山谷陡坡处，长约80m，矿体向东延出矿区外。产状30～35°∠33°。CaF2含量一般为32.38%～41.64%，平均37.12%，品位变化系数为22.24%，属低品位矿石。

矿石矿物为萤石矿，脉石矿物以方解石、石英、粘土矿物为主，少许石膏、滑石等矿物。矿区围岩蚀变常见有重结晶化、方解石化、硅化作用等，萤石矿体中有少许石膏、滑石等矿物。

2.3 三岔口红海萤石矿

出露地层为下寒武—上奥陶系丘里塔格组和第四系全新统。丘里塔格组是萤石的赋矿层位。产状318～330°∠59～63°。区内构造发育，但规模不大，主要为北北东向压性断裂，是主要的导矿构造，未见岩浆岩。区内圈定了2个萤石小矿体。

Ⅰ号矿体：呈单斜层状产出，赋存于丘里塔格组地层内北北东向断裂破碎带中。矿体呈北北东走向透镜状产出，产状 276°∠63°。矿体长120m，宽1.8～3.0m，平均厚度2.17m。矿体CaF2平均品位43.11%。矿体内部非矿夹层和其他杂质较少，仅为局部石英含量偏高，属低品位矿石。

Ⅱ号矿体与Ⅰ号矿体基本相同。矿体呈透镜状，产状 276°∠62°。矿体长40m，宽3.1m左右。矿体CaF2平均品位38.84%。

矿石矿物为萤石矿，脉石矿物以方解石、石英、粘土矿物为主。矿区内围岩蚀变，主要为方解石化、硅化、高岭土化作用等。局部可见孔雀石化。

3 矿床成因

我国萤石矿床划分为沉积改造型、热液充填型和伴生型3种。其中沉积改造型进一步划分出苏莫查干式和晴隆式2个亚类型—矿床式[6-7]。从我国萤石矿床分布特征看[8]，沉积改造型萤石矿床的形成与石灰岩和火山岩有密切关系，这种与浅海相石灰岩有关的萤石矿床多形成大型、特大型萤石矿床。

预测区萤石矿均属于沉积改造型。萤石矿床产于碳酸盐岩中，含矿岩性为石灰岩，顶底板岩性均为石灰岩。饶红娟等[8]通过稀土分析认为阿图什一带的萤石中的F物质来源可能为下寒武统黑色页岩和磷块岩。当岩石中具有丰富的Mg时，F倾向于在白云岩等富Mg岩层中富集。由此可见F的浅部富集以致成矿，与所在岩层或其底部的富镁性是相联系的，这可以用F在地下热水溶液中的迁移形式来解释[9-10]。刘显风等[11]通过稀土分析认为阿图什一带萤石矿含氟热流体可能与盆地早二叠世岩浆热液作用有关。这与中二叠世末，因地幔柱活动，塔里木板块北缘发生了伸展拉张，形成塔里木大火成岩省，基性岩脉侵入较为普遍，密切相关。新生代陆内造山阶段柯坪陆缘盆地逐渐抬升，形成盆山相间、切割强烈的地形地貌，沉积地层强烈褶皱推覆，形成构造裂隙，有利于地下热液循环运移，提供了重要的导矿通道。这与中国主要萤石成矿期是一致的[6-7]。

4 找矿潜力分析

根据以往资料和矿点分布规律，将预测区分为2个萤石矿预测区，即南侧柯坪塔格山一带萤石成矿预测区和北侧皮羌—喀拉塔格山一带萤石成矿预测区。

4.1 柯坪塔格山一带萤石成矿预测区

该预测区为于三岔口以北，已发现萤石矿床(点)6处，分别为吉格达布拉克萤石矿、喀拉勒克萤石—铅锌矿、客拉勒克萤石矿、玉其布拉克萤石矿、三岔口红海萤石矿、三水玉其布拉克萤石矿，探获(332+333)矿物资源量83.7万t。柯坪塔格山一带萤石成矿预测区成矿强度①成矿强度：矿床数量与成矿带面积(每万平方千米)之比。为17.86，成矿时代为燕山期。其中客拉勒克萤石矿通过钻探施工，沿倾向控制最大延伸175m，预测远景矿物资源量160万t，达到大型规模。

4.2 皮羌—喀拉塔格山一带萤石成矿预测区

该预测区位于皮羌村以南，已发现矿点1处为阿布拉衣布拉克萤石矿，该矿床预测矿物资源量51.67万t。该矿仅开展了预查工作，仅有少量槽探和样品控制。皮羌—喀拉塔格山一带萤石成矿预测区成矿强度①成矿强度：矿床数量与成矿带面积(每万平方千米)之比。为4.35，成矿时代为燕山期。预测远景矿物资源量75万t，达到中型规模。

4.3 F元素异常特征

根据西北地区氟元素异常图(1∶150万)，阿图什—柯坪一带具有较好的氟异常，异常形态大致和下寒武—上奥陶系丘里塔格组地层分布一致，异常值528～3 233μg/g，尚有大量的异常未进行查证，推测该区具有较大的找矿潜力和良好的找矿远景。

5 结论

新疆阿图什—柯坪县一带以往萤石找矿工作多以预查和普查为主，地质研究程度较低。从区域萤石赋矿地层、构造特征、F元素异常特征、已发现矿体形态、规模、矿石质量及矿床成因类型等地质条件分析，预测区具有较大的找矿潜力。因此建议加大勘查力度，有望在该带实现新疆萤石矿找矿新突破。