博乐市浑德仑切亥尔（水泥用）石灰岩矿地质特征及成因

王星 赵春 文加喜

核工业二一六大队 新疆乌鲁木齐 830000

博乐市及周边地区拥有丰富的石灰岩资源（邵江民，2013），区域上石灰岩矿床具有良好的成矿地质条件。目前，对博乐一带石灰岩矿地质特征及成因研究较少，本文基于石灰岩矿应用广泛、需求量逐渐增大以及博乐石灰岩矿研究报道较少这一背景下提出，通过对浑德仑切亥尔（水泥用）灰岩矿矿体形态、规模、矿石类型、有益有害组分含量、矿石品质评价等宏微观特征及沉积环境分析入手，介绍了石灰岩矿体地质特征并对矿床成因进行浅析。

1 成矿地质背景

矿床位于别珍套-汗吉尕中-晚泥盆世陆缘浅海盆，早、中石炭世碳酸盐浅海盆-岛弧带（Ⅰ15）内（左国朝等，2008；）。早石炭世至中石炭世所发育的地层为一组陆源碎屑岩夹碳酸盐岩建造，是一套典型的陆源浅海相沉积，受北天山依连哈比尔尕海沟俯冲造山作用的影响，逐渐褶皱隆起、造山，并伴随中酸性岩浆的侵入，形成较为复杂的别珍套华力西中期构造带（薛春纪等，2011）。

矿区出露地层为上石炭统东图津河组（C2dt）、上石炭统科古琴山组（C2kg）及第四系（图1），上石炭统东图津河组为一套浅海相碳酸盐岩夹陆源碎屑岩沉积建造，划分为5个岩性段，岩性为灰岩、泥质、钙质粉砂岩、凝灰岩，岩石出露地表，为该区石灰岩矿赋矿层位；上石炭统科古琴山组（C2kg）岩性为灰紫色砾岩、火山碎屑岩，并以底砾岩与下伏东图津河组呈角度不整合接触；第四系大面积分布与山脚下及冲沟处，由黄土、砂及砾石组成。矿区南部发育短轴向斜，轴面直立，西翼残端由东图津河组第四岩性段构成，东翼由东图津河组第四岩性段及第五岩性段构成。断裂构造较发育，按其走向可分为近NW向和NE向两组，其中以NW向平移断层为主体，断层对两侧矿石质量影响不大。

矿区内岩浆岩不发育，仅在北部灰岩中有脉状穿插的华力西中期浅成的花岗斑岩脉，脉体厚度约0.5-4m，对矿层未造成较大影响。

2 矿床地质特征

2.1 矿床地质概况

矿体赋存上石炭统东图津河组第四段地层（C2dt4）内，呈厚层状产出，总体呈南北走向断续出露，倾向270°-340°，倾角一般为25°-45°。矿体由3个丘状山体组成。根据矿体地貌形态和矿体分布特征分为北、中、南3个矿段，北1号矿段与中2号矿段被F1错段，错距为500米。

1.第四系；2.上石炭统科古琴山组；3.上石炭统东图津河组第五段；4.上石炭统东图津河组第四岩；5.上石炭统东图津河组第三段；6.上石炭统东图津河组第二段；7.上石炭统东图津河组第一段；8.花岗斑岩脉；9.断层；10.逆断层；11.推测断层；12.地质界线；13.产状；14.勘探线及编号。

2.2 矿体地质特征

北1号矿体出露较好，由5条槽探控制，14个钻孔控制。矿体沿走向控制长度804m，宽150-460m，厚度80-134m，平均103.20m，厚度变化系数33.32%，属厚度稳定型矿体，总体产状为280°∠32°（图2），矿体内部有脉状花岗斑岩脉、透镜状凝灰岩及硅质灰岩夹石。矿体赋存标高448-320m，估算资源量为 3329.33 万吨。

中2号矿体由7条探槽和21个钻孔进行控制，沿走向控制长度 512m，宽 130-500m，厚度 82.17-109.43m，平均 97.23m，厚度变化系数23.32%，属厚度稳定型矿体。矿层赋存标高467-320m，估算资源量为4307.39万吨，矿石质量较好，内部无夹层。

南3号矿体出露一般，由5条槽探控制，11个钻孔控制。矿体受褶皱构造影响，沿走向控制长度857m，宽156-246m，厚度58-99m，平均78.20m，厚度变化系数31.32%，属厚度稳定型矿层，总体产状为280°∠32°。矿体赋存标高415-320m，估算资源量为4147.18万吨。

1.上石炭统东图津河组第五段；2.上石炭统东图津河组第四段；3.上石炭统东图津河组第四段；4.花岗斑岩脉；

5.灰岩；6.凝灰岩；7.硅质灰岩；8.钻孔位置及编号；9.槽探及编号；10.取样位置及编号；11.岩层产状

2.3 矿石质量

（1）矿石成分。矿石主要由碎屑及基质两部分构成，碎屑含量15%-75%，基质25%-85%。碎屑主要由生物屑、砂屑、球粒及鲕粒等组成，偏光显微镜下观察可知碎屑本身主要由泥晶方解石组成，多见他形粒状，粒径在0.3-0.001mm之间，可占99%以上，另见少量的石英、长石，含量＜1%。基质主要由泥晶方解石组成，少量细晶、粉晶方解石。矿石基本上全由方解石组成，方解石褐灰色或无色，为泥晶-微晶或细粉晶状。

（2）矿石结构构造。矿区内矿石主要为泥晶灰岩与生物碎屑灰岩。泥晶灰岩呈灰白色-灰色以致密块状结构为主，另外可见生物碎屑结构、砂屑结构及层状构造。泥晶灰岩由碎屑及基质两部分构成，碎屑主要由生物屑、少量砂屑、球粒、鲕粒组成，基质由泥晶，少量细晶、粉晶、微晶组成，碎屑占15%-40%，由泥晶方解石构成。基质占60%-85%，由泥晶、亮晶方解石构成。生物屑灰岩呈灰色，薄层状构造，产出部位为矿体上部及底部位置，生物屑灰岩碎屑主要为腕足类、腹足类、海百合少量孔介虫。基质部分主要由泥晶、亮晶方解石组成。生物屑占75%-89%，少量陆屑，占1%，泥晶、亮晶方解石占10%-25%。

（3）矿石化学成分。矿石有益组分CaO含量一般52%-54%，最高55.92%，最低46.09%，CaO变化系数2.52%，属均匀型。矿石中MgO含量相对偏低，一般为0.30%-0.60%，最高3.49%，最低为0.19%，MgO变化系数45.41%，属较均匀型。

2.4 矿石自然类型和品级

矿石自然类型有两种，一个是灰色厚层泥晶灰岩，另一个是深灰色薄层生物碎屑灰岩。矿石工业类型为水泥用灰岩，据水泥用石灰质原料矿石化学成分一般要求，矿区矿石主要为Ⅰ级品，仅由于硅质灰岩及凝灰质的影响，偶见少量Ⅱ级品，且厚度及延伸小，呈透镜状不连续产出。

2.5 矿石围岩和夹石特征

矿体顶板为上石炭统东图津河组第五岩性段的灰绿色凝灰岩、凝灰质砂岩及硅质灰岩，与石灰岩矿体呈整合接触关系，野外根据颜色易与石灰岩矿石区分，岩层呈薄层-中厚层构造，产状240°-270°∠40°-50°。矿层底板为下石炭统东图津河组第三岩性段（C2dt3）的沉凝灰岩、凝灰质砂岩等互层，整合接触关系，中厚层状构造。

矿体内部夹石共有3层，主要为花岗斑岩脉、硅质灰岩及凝灰岩，脉状产出。

3 矿床成因浅析

矿体产状与地层相一致，产出明显受上石炭统东图津河组层位控制，上石炭统东图津河组为一套浅海相碳酸盐岩夹陆源碎屑岩沉积，初步认为石灰岩主要是在浅海的环境下形成，为海相化学沉积矿床。

中石炭世地壳开始下降，海水侵入并不断扩大。最初在低洼区形成东图津河组第一段至第三段火山碎屑岩及正常陆源碎屑岩，其上部夹碳酸盐岩及细火山碎屑沉积岩，表明有较强烈的间歇性火山活动参与的陆地边缘潮间混合坪-陆源砂滩环境。继之海侵进一步扩大，区域均处于一片汪洋大海之中，形成东图津河组第四段厚约200-300m的典型浅海相碳酸盐岩沉积。中部以泥晶灰岩为主，含腕足类、海百合等古生物，表明中部为局限台地沉积环境；上部为薄层生物屑灰岩，表明海退，沉积环境由局限台地向潮间混合坪演变。中部泥晶灰岩夹2-3层细火山碎屑岩，表明在浅海碳酸盐岩沉积盆地中还有间歇性火山喷发活动。东图津河组第五段为火山熔岩及粗火山碎屑岩夹少量正常陆源碎屑岩，表明有较强烈的火山活动参与潮间混合坪-陆源砂滩环境。

晚石炭世末，受北天山依连哈比尔尕海沟俯冲造山作用的影响，使地壳发生褶皱隆起，结束了早石炭世的沉积，造成科古琴山组与东图津河组之间的不整合及中酸性岩浆岩的侵位。

因此本矿床属局限台地-潮间混合坪-陆源砂滩环境形成的浅海相碳酸盐沉积矿床，后经多期构造运动，形成了本矿床现在的地质特征。

4 结语

（1）浑德仑切亥尔石灰岩矿资源储量大，矿石质量优良且稳定。矿床CaO平均含量53.43%，MgO平均含量0.67%，K2O+Na2O含量0.11%，含碱量低，有害组分低，fSiO2（石英质）含量1.62%，SO3含量 0.14%，Cl-含量为 0.005%，达水泥用石灰质原料矿石Ⅰ级品要求。同时矿床内部夹石硅质灰岩在未来矿山开采时，可以与Ⅰ级品矿石合理搭配使用，以充分合理有效地利用矿产资源。

（2）通过岩石组分、组构及古生物碎屑及沉积相分析，认为矿床属局限台地-潮间混合坪-陆源砂滩环境形成的浅海相碳酸盐沉积矿床。