新疆布尔津冲乎尔盆地南缘蓝晶石矿床特征及找矿前景分析

师旺强

(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)

蓝晶石是一种耐火度高、高温体积膨胀不可逆的高铝矿物，具有良好的化学稳定性，抗化学腐蚀、抗磨、热导率高等特性。蓝晶石主要作为高级耐火材料和冶金原料，被广泛应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力、军工等多个领域。

冲乎尔盆地南缘经历了华力西期变质作用，下泥盆统康布铁堡组(D1k)、中泥盆统阿勒泰组(D2a)均遭受区域动力热流变质作用，但变质作用对后者地层的改造更为明显，盆地南缘的中泥盆统阿勒泰组(D2a)地层从南往北形成了以铁铝榴石、蓝晶石、蓝晶石十字石带为主的中压型的巴洛式递增变质带，而蓝晶石、蓝晶石十字石带均发育在阿克苏断裂(F2)以北，显示断层对蓝晶石矿床有明显的控矿作用。2003年，新疆布尔津县冲乎尔一带开展了1∶50000区域地质矿产调查工作，在阿克苏断裂(F2)以北的蓝晶石、蓝晶石十字石带内发现了2个蓝晶石矿点，并对矿点进行了初步评价。

近年来，在以往地质勘查的基础上，开展了“新疆布尔津县库须根一带蓝晶石矿调查评价”项目，在喀拉莫尤勒一带发现了2条蓝晶石矿化带，带内共圈定9个矿体，矿体规模较大，蓝晶石含矿率较高，求得蓝晶石矿物的推断资源量540.08万t，为大型矿床。本文通过系统对比研究、分析，总结本次勘查成果，盆地南缘成矿地质条件较好，有望在盆地南缘实现超大型蓝晶石矿床的找矿突破，同时对进一步地质勘查具有指导意义。

1 地质背景

冲乎尔盆地大地构造位置处于西伯利亚板块之南阿尔泰晚古生代弧后裂陷盆地西段，盆地北缘为近东西向的库根断裂(F1)，南缘以阿克苏断裂(F2)为界。盆地南缘出露地层主要为下泥盆统康布铁堡组(D1k)和中泥盆统阿勒泰组(D2a)(图1)，以浅海相碎屑岩—碳酸盐岩建造、中基性火山岩建造为主。康布铁堡组岩性以流纹质及英安质火山岩为主，阿勒泰组为一套浅海相碎屑岩组合，含矿岩性为绢云母化蓝晶石片岩、含十字石蓝晶石片岩、蓝晶石黑云母片岩。盆地南缘侵入岩较发育，岩体侵位于中泥盆统阿勒泰组中，为成矿提供了热液。盆地南缘火山岩较发育，主要分布在下泥盆统康布铁堡组中，岩性主要是酸性、中酸性火山碎屑岩及相应的火山熔岩。盆地南缘变质岩分布广泛，变质程度中等，主要分布在中泥盆统阿勒泰组，岩性为片岩、变粒岩及大理岩，华力西期区域动力热流变质作用产生的变质热液初步形成蓝晶石片岩，后期经多次变质叠加，变质矿物再次重结晶，形成品位富、质量高的蓝晶石矿。冲乎尔盆地南缘目前发现蓝晶石矿点2处。

2 成矿地质条件

2.1 地层

冲乎尔盆地南缘属北疆地层区阿尔泰地层分区，相继经历了早—中泥盆世前陆盆地沉积—构造演化—区域变质。下泥盆统康布铁堡组(D1k)地层形成一套酸性火山岩、火山碎屑岩、熔岩组合，受原始喷发层序和后期变质作用的控制，横向上岩性略有变化；中泥盆统阿勒泰组(D2a)地层形成一套变粒岩、黑云母石英片岩、含十字石蓝晶石片岩、蓝晶石黑云母片岩、绢云母化蓝晶石片岩及大理岩组合，其中阿勒泰组第一段(D2a1)为赋矿地层(图2)，岩性在横向上有一定变化，主要受控于原岩岩性和华力西期区域动力热流变质作用过程中的递增变质带发育特点。研究区在中泥盆世产生地壳拉张，在浅海—次深海环境中沉积了阿勒泰组(D2a)以碎屑岩为主，局部含火山岩的沉积体，原沉积岩中的碎屑岩为成矿提供了物质来源。

图1 冲乎尔盆地南缘成矿地质背景图

2.2 侵入岩

盆地南缘侵入岩较发育，以华力西中晚期侵入岩为主，主要岩石类型为石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩等。研究区成矿与侵入岩直接相关，岩浆活动为成矿提供了热液，使富含高铝富硅的粘土岩、粉砂岩遭受了动力热流变质作用的叠加形成了蓝晶石。矿产在空间上紧密围绕岩体，特别是岩体呈巷湾状分布区最有利于成矿，远离岩体矿化减弱至消失，在时间上晚期侵位的岩石类型比早期侵位的岩石类型好，尤其是岩浆期后的热液活动更是不可缺少的条件。

2.3 变质作用

盆地南缘地层均已不同程度遭受变质作用的改造，生成相应的变质岩。变质作用类型多样，但主要为区域动力热流变质作用，其次为热接触变质作用。研究区的下泥盆统康布铁堡组(D1k)、中泥盆统阿勒泰组(D2a)主要遭受区域动力热流变质作用，但变质作用对后者地层的改造更为明显，形成了一套石榴石、黑云母、蓝晶石、十字石片岩、变粒岩及大理岩透镜体，根据变质岩中的特征矿物，中泥盆统阿勒泰组(D2a)以阿克苏断裂(F2)为界形成了中压型的巴洛式递增变质带。

阿克苏断裂(F2)以北的阿勒泰组第一段(D2a1)变质带发育较好，尤以蓝晶石、蓝晶石十字石带发育最好，形成蓝晶石非金属矿产。阿克苏断裂(F2)以南的阿勒泰组第二段(D2a2)变质带发育程度不如北部完善，主要以铁铝榴石带为主。

盆地南缘与成矿作用关系最紧密的是华力西期区域动力热流变质作用，变质作用提供了成矿热液，变质岩条件对成矿十分有利，变质作用对蓝晶石矿产起到关键作用。

2.4 构造

盆地南缘构造发育，发育有北西—南东向的阿克苏断裂(F2)及华力西构造层的分划断裂。F2断层贯整个盆地南缘，北西端与库根断裂(F1)相交，在冲乎尔盆地内被掩盖，是冲乎尔盆地的控盆断裂。已发现的喀拉莫尤勒蓝晶石矿床均分布于F2断裂的北部，矿体走向与该断裂走向基本一致，控制了矿体的延伸方向，同时本断裂在华力西期的活动为蓝晶石矿产提供了有利的应力应变环境和热液活动通道。

3 矿床地质特征

3.1 矿化带特征

矿区发现2条蓝晶石矿化带(图2)均赋存于中泥盆统阿勒泰第一段(D2a1)地层中，含矿岩层产状：36～56°∠57～78°。

图2 布尔津县喀拉莫尤勒蓝晶石矿床地质略图

Ⅰ号矿化带出露长5 800m，宽50～150m。岩性为黑云母长英片岩，黑云母十字石石英片岩、蓝晶石黑云母长英片岩、绢云母化蓝晶石片岩，在片岩中石英脉沿片理发育，脉宽0.1～6m，呈断续延伸，蓝晶石多分布在石英脉中。矿化带西段矿化较好，有6个矿体。

Ⅱ号矿化带出露长3 000m，宽30～120m。岩性为黑云母长英片岩，绢云母化含十字石蓝晶石片岩，在黑云母长英片岩中见有石英脉，脉宽0.2～5m，呈断续延伸。矿化带矿化较好，有3个矿体。

3.2 矿体特征

矿区目前共圈定9个蓝晶石矿体(表1)，Ⅰ号矿化带西段6个矿体，Ⅱ号矿化带3个矿体，其中10、11、12-1、12-2及12-3号矿体规模较大，并进行了钻孔验证，控制斜深105～329m，矿体地表至深部延伸稳定，矿石质量较好，蓝晶石含矿率为5.02%～34.48%；其余4个矿体规模较小，仅用单工程控制，在此不作叙述。现将10、12-1号主矿体特征分述如下。

表1 喀拉莫尤勒蓝晶石矿床各矿体特征

10号矿体：矿体呈单斜层状产出，由4条勘查线和两个钻孔控制，矿体长1 740m，厚25.76～83.30m。矿 体 厚 度 沿 走 向 变 化 系 数 为53.29%，沿倾向变化系数为21.50%，均为较稳定矿层。矿体地表向深部延深较稳定，矿石质量较好，蓝晶石含矿率为7.35%～34.48%，含矿率沿走向变化系数为20.64%，沿倾向变化系数为11.92%，总体蓝晶石分布均匀。矿体资源量估算平均斜深为114.83m，平均垂深为108.49m，估算蓝晶石矿物的推断资源量为238.56万t，为大型矿床。

12-1号矿体：矿体呈似层状展布，由2条勘查线和一个钻孔控制，矿体长1 080m，厚27.97～30.78m。矿体厚度沿走向变化系数为6.75%，沿倾向变化系数为48.56%，均为较稳定矿层。矿体地表深较稳定，向深部延呈收缩的特征，矿石质量较好，蓝晶石含矿率为7.65%～22.76%，含矿率沿走向变化系数为17.39%，沿倾向变化系数为6.24%，总体蓝晶石分布均匀。矿体资源量估算平均斜深为85.54m，平均垂深为84.52m，估算蓝晶石矿物的推断资源量为87.38万t，为中型矿床。

3.3 矿石特征

3.3.1 矿石自然类型

矿区矿石自然类型为蓝晶石片岩型和蓝晶石石英脉型，以前者为主(表2)，后者呈透镜状零星分布于Ⅱ号矿化带内。

表2 喀拉莫尤勒蓝晶石矿矿石特征

蓝晶石片岩型(图3a)：矿石呈灰绿色、灰黑色、深灰色，具鳞片柱状变晶结构，片状构造，矿石矿物主要为蓝晶石，脉石矿物视含矿岩石而不同，主要有绢(黑)云母、少量十字石、磷灰石、电气石、石英、磁铁矿及微量金红石等。蓝晶石矿物晶体长轴方向沿岩石片理面分布，晶体多呈板柱状，一般粒径为(0.5×0.5×2.5)cm，此类型矿石虽然蓝晶石晶体小、颜色浅，但蓝晶石含矿率高，且岩石中蓝晶石分布均匀。

蓝晶石石英脉型(图3b)：矿石呈乳白色，具细中粒结构，块状构造，矿石矿物主要为蓝晶石，脉石矿物为石英、少量白云母等。蓝晶石呈板柱状、长柱状镶嵌式分布于石英脉中，蓝晶石晶体粒径一般为(0.5×1.2×5)cm，最大可达(1×1.5×10)cm。此类型矿石虽然蓝晶石晶体大、颜色鲜艳、晶型好且完整，但蓝晶石含矿率低、分布极不均匀，仅局部可见蓝晶石密集嵌布于石英脉中，蓝晶石含矿率(矿石品位)一般为1%～3%。

图3 蓝晶石片岩型(a)和蓝晶石石英脉型(b)

3.3.2 矿石品位及变化

矿石采用物相法进行了含矿率测试，Ⅰ号矿化带内的6个矿体，矿石自然类型为蓝晶石片岩型，蓝晶石含矿率为5.15%～34.48%，平均含矿率为10.17%～13.52%，含矿率沿走向变化系数为5.60%～20.64%，沿倾向变化系数为11.92%；Ⅱ号矿化内的3个矿体，主要矿石自然类型为蓝晶石片岩型，蓝晶石石英脉型零星分布，蓝晶石含矿率为5.02%～33.48%，平均含矿率为12.80%～13.53%，含矿率沿走向变化系数为7.11%～17.39%，沿倾向变化系数为2.34%～10.12%。从测试结果及变化系数看，矿石质量较好，蓝晶石含矿率稳定，蓝晶石沿走向、倾向分布均匀，各矿体具体含矿率及变化系数见表2。

3.3.3 蓝晶石单矿物化学组分

为了研究和了解矿石化学成分特征，对7、10、11、12-1、12-2号矿体蓝晶石单矿物进行了化学分析，分析成果见表3。从表3中看出，单矿物化学组分主要为Al2O3、SiO2，含量较高，Fe2O3、CaO、MgO、K2O、TiO2含量较低。

表3 喀拉莫尤勒蓝晶石矿单晶矿物化学分析成果

3.4 资源量估算

通过资源量估算，Ⅰ号矿化带西段、Ⅱ号矿化带圈定的9个蓝晶石矿体共求得(原矿)矿石的推断资源量4 166.04万t，获得蓝晶石矿物的推断资源量540.08万t，其中10号主矿体规模最大，估算蓝晶石矿物的推断资源量为238.56万t，达大型矿床规模。

4 矿床成因分析

根据喀拉莫尤勒蓝晶石矿地质特征，研究区成矿作用过程划分为沉积岩形成期、沉积变质成矿期和叠加变质成矿期。

(1)沉积岩形成期。

早泥盆世，研究区产生地壳拉张，至中泥盆世拉张更为强烈，在浅海—次深海环境中沉积了阿勒泰组以碎屑岩为主，局部含火山岩的沉积体。沉积岩为粘土—白云岩混合物和长石质杂粉砂岩。蓝晶石属高铝矿物，Al2O3理论含量为62.94%，研究区含矿岩石为绢云母化蓝晶石片岩、蓝晶石黑云母片岩、含十字石蓝晶石片岩，岩石中蓝晶石单矿物经能谱电子探针检测，其结果为：Al2O362.79%、SiO236.61%、FeO 0.60%，蓝晶石中Al2O3含量接近理论值，反应原沉积岩呈高Al、富Si的特点，也为成矿提供了必要的物质来源。

(2)沉积变质成矿期。

中泥盆世，随着古西伯利亚板块与准噶尔古洋壳碰撞，矿区产生陆壳重熔，引发了区域动力热流变质，阿勒泰组原高Al、富Si的岩石在高温、高压条件下蓝晶石开始形成并与石英共生。研究区含矿岩石中除蓝晶石、石英外，还分布有黑云母、白云母、十字石等矿物，说明原沉积物中存在K2O、Fe2O3、FeO，虽然K2O平均含量为1.64%，但K2O的存在对蓝晶石形成不利，因为K2O首先与Si、Al组成白云母。结合矿区岩石中蓝晶石与白云母含量成反消长关系，也反应了K2O对蓝晶石成矿的影响；矿区蓝晶石多与十字石共生，说明原沉积物中Fe2O3、FeO对形成蓝晶石起了主要控制作用，反应了原沉积物中FeO含量高，Fe2O3含量低的特征，导致未形成蓝晶石，而形成十字石。

(3)叠加变质成矿期。

石炭纪，矿区再一次产生陆壳重熔，阿勒泰组受到此期变质作用的叠加，成矿作用更加强烈彻底，含矿岩石中云母、十字石分解的产物通过构造裂隙，进一步转化为蓝晶石，蓝晶石得以富集，形成品位富、质量高的蓝晶石矿产。研究区内脉岩发育地段，蓝晶石极富集、晶体粗大、完整，反映后期热液活动促使了蓝晶石的形成与富集。

因此，研究区蓝晶石矿床经历了多期变质作用的改造，成因类型为区域变质为主的叠加变质型。

5 找矿前景分析

(1)Ⅰ号矿化带西段已发现的6个矿体，规模较大，矿石质量较好，蓝晶石含矿率为5.15%～34.48%，目前仅对10、11号矿体进行了稀疏的钻孔验证，其他矿体均未开展深部工程控制，从已施工的钻孔结果看，矿体向深部延深稳定，蓝晶石含矿率呈升高的趋势，即对已发现矿体开展深部工程，扩大深部资源潜力。

(2)冲乎尔盆地南缘中部已发现的蓝晶石矿床赋存于中泥盆统阿勒泰组(D2a)中，该地层分布广泛，向北西延伸至海流滩，向南东延伸至塔尔郎一带，该地层经历了华力西期变质作用，同时受阿克苏断裂(F2)的控制。通过对比研究认为，盆地南缘赋矿地层、控矿构造与已知矿床极为相似，且盆地南缘仅在中部小面积开展了蓝晶石矿产的调查评价工作，其他区域工作程度较低，因此，盆地南缘找矿潜力较大，通过进一步工作，有望在冲乎尔盆地南缘实现超大型蓝晶石矿床找矿突破，为蓝晶石矿资源基地建设提供可靠依据。