新疆乌什县阿克亚钒磷矿地质特征及成因分析

2021-08-15胡杰

新疆有色金属 2021年5期

胡杰

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质矿产勘查研究院乌鲁木齐 830000）

新疆乌什县阿克亚钒磷矿矿区位于新疆乌什县东南部153°方位，属于塔里木-南疆地层大区、塔北缘-北山地层区、柯坪-库鲁克塔格地层分区之柯坪地层小区。区域内广泛出露地层主要为震旦系、寒武系、奥陶系、志留系地层及第四系。根据新疆矿产资源潜力评价报告，区域成矿单元属塔里木成矿省，位于塔里木陆块北缘隆起（地块）Cu-Ni-Au-Fe-Ti-V-Pb-Zn-RM-REE-蛭石-磷成矿带之柯坪塔格(陆缘隆起)次级Pb-Zn-Cu-Fe-V-Ti-REE-磷矿带中。区域上该带以铅、锌、铜、铁、钒、钛、磷矿为主。铅锌矿主要有热液充填型，如坎岭铅锌矿。磷钒矿为海相沉积型，有阔西塔西钒矿、苏盖特布拉克磷钒矿、卡拉峻磷钒矿等磷钒矿床，是新疆寒武纪磷钒矿分布的主要地区。其它矿产有热液充填型铜多金属矿、汞矿、重晶石矿，砂岩型铜矿，沉积型白云岩矿、石灰岩矿和石膏矿等。

1 矿区地质特征

1.1 地层

矿区内出露地层较为单一，主要有震旦系下统尤尔美那克组（Z2y）、震旦系上统苏盖特布拉克组（Z2s）和奇格布拉克组（Z2q），寒武系下统肖尔布拉克组（∈1x），寒武系中统阿瓦塔格组（∈2a）。在山前及沟谷低洼处出露有第四系冲洪积物与坡积物，综合地层表见表1。

表1 阿克亚钒磷矿区综合地层序列表

寒武系地层在区内大面积出露，为勘查区的赋矿地层，主要有肖尔布拉克组（∈1x）、阿瓦塔格组（∈2a）。其中肖尔布拉克组（∈1x）为矿床的含矿层位。

与上覆的寒武系中统地层阿瓦塔格组及下伏奇格布拉克组均为整合接触。可分为上、下两个岩性段。

（1）肖尔布拉克组下段（∈1x1）：为灰色中厚层状含磷生物碎屑白云岩、瘤状生物碎屑白云岩、炭质泥岩、页岩、含不规则硅质岩条带白云岩，其底部为1-4米厚的含钒、磷矿层，矿层主要出露于地形切割较深的沟谷及陡壁。根据岩性特征划分为两个岩性层，现将该段主要岩石特征描述如下：

①第一岩性层:黑色薄层状、条带状硅质岩与(黄)褐色含钒泥质粉砂岩、泥页岩薄层互层，发育韵律性层理。硅质岩薄层厚2～20厘米，多为3～5厘米，含钒泥质粉砂岩厚度在1～3 厘米间，岩层局部呈波状、褶曲状。黑色薄层状、条带状硅质岩在此层顶部出露略厚，个别层厚达10～20 厘米，但夹有的含钒泥质粉砂岩层较薄，而在此层的中下部，硅质岩薄层较为稳定，厚度变薄至1～3 厘米，与钒土矿薄层互层的韵律性较为清楚。钒土矿赋存于松散的薄层状粉砂质、砂质泥岩中，易剥落，取样后呈泥、沙土状，钒土层单层厚度为0.5～8 厘米不等，多为1～3 厘米。硅质岩与钒土矿互层中常见层间小褶皱，根据褶皱面弯曲形态不同可分为尖棱褶皱、箱状褶皱、圆弧褶皱、扇状褶皱及挠曲，发生褶皱部位矿层相应增厚。该层为钒矿(V2O5)的主要含矿层位，厚度为1～4米，一般为2～3米。

该层位底部见有含磷层，厚度0.05～1.4 米，一般出露厚度10～30厘米，且多处缺失。主要为灰黑色磷块岩：胶状结构，微层状构造，岩石由胶磷矿、方解石、莹石等组成。胶磷矿含量60%，黄褐-灰黑色，呈胶状、竹叶状、团状、条带状，显均质性，团粒大小0.25～0.2毫米。方解石含量32%，呈亮晶分布于胶磷矿之间，粒径为0.8～0.5 毫米之间。萤石含量3%，呈紫色，它形粒状、团块状，微层均匀分布，粒径为0.6～0.1毫米之间。陆源碎屑含量5%，以单晶石英为主，呈六棱角状，似层状均匀分布，粒径为0.2～0.03 毫米之间。该层为磷矿(P2O5)的主要含矿层位。

②第二岩性层为含黑色硅质岩条带白云岩：白云岩呈灰白色，质地较纯。黑色条带状硅质岩中上部较厚，为5～15 厘米，底部较薄，为0.5～1.5 厘米，硅质岩条带长50-100 厘米不等，常呈条带状、矩形状、弯曲状和透镜状及竹叶状，大致呈似层状、部分具定向分布，多数延续性较差，并且性脆，厚度3-5米。

（2）肖尔布拉克组上段（∈1x2）：此段可分为上下两个岩性层。

①第一岩性层：该层主要为薄层状白云岩与灰黑色薄层状硅质岩互层并夹1-3 层泥质白云岩。泥质白云岩20-40厘米厚，易风化，使崖壁呈现凹槽，见有溶洞出露，厚度约40米。

②第二岩性层：灰、灰白色、深灰色厚-巨厚层状细-中晶白云岩，白云岩质地较纯，偶见含有角砾，裂隙中偶见灰黑色条带硅质岩。风化色为浅灰褐色、灰黄色。岩石风化后呈皮壳状、刀砍状、网格状，楔形张节理较发育，岩层中常见与层理平行的缝合线构造，厚度约265米。

1.2 构造

矿区位于奇格布拉克单斜构造的南西部，赋矿围岩寒武系下统肖尔布拉克组地层与其下部的震旦系奇格布拉克组平行不整合接触，近东西走向的奇格布拉克断裂控制了矿区赋矿地层的展布，矿区褶皱构造和断裂构造不发育。矿区地层具有倾向西、北西的单斜构造特征，矿区断裂构造有三组：北西向断层（F1、F2）、北东向断层（F4、F5）、以及北北西向次级断层（F3、F6），主要分布于矿区西北部及南部外围矿区。

单斜构造：矿区位于奇格布拉克单斜构造的西南延伸部分，地层总体倾向290°～330°，倾角较缓5°～12°，具有倾向西-北西的单斜构造特征，且层面呈弱波状起伏，构成单斜构造的地层主要为寒武系阿瓦塔格组、肖尔布拉克组地层，矿区北东部下寒武统肖尔布拉克组含钒磷矿地层被北西向的断层F2 错断，出露下伏的震旦系地层奇格布拉克组地层。总体看矿区内钒磷矿层及上下盘围岩地层褶皱构造均不发育，仅在钒矿层局部发育小褶皱或揉皱构造，致使矿层厚度在局部明显变大。

矿区范围内矿体及其上下盘围岩的裂隙较发育，断裂构造不发育，断层构造对矿体的完整性和连续性影响较小。

2 钒（磷）矿体特征

阿克亚钒磷矿矿区共圈出1个钒矿体、3个磷矿体，编号分别为阿克亚Ⅰ号钒矿体、阿克亚Ⅰ-Ⅲ号磷矿体。其中阿克亚Ⅰ号钒矿体为主矿体。

2.1 钒矿体特征

（1）矿体赋矿岩石及空间位置

钒矿体赋矿岩性由灰黑色硅质岩薄层与黄褐色、黑褐色砂质泥岩、粉砂岩薄层互层构成，钒矿赋存于松散的薄层状粉砂质、砂质泥岩、粘土类矿物中。硅质岩薄层厚度在2-20厘米、多为3-5厘米；含钒砂质泥岩、粉砂岩层厚0.5-8 厘米不等，多为1-3厘米。二者交替出现发育韵律性层理，整体构成区内钒矿的赋矿岩石。

钒矿体顶板为含灰黑色硅质岩条带的白云岩—为区内找矿标志层，底部为薄层状、鸡窝状分布的含磷层。矿层顶板地层为肖尔布拉克组灰白色白云岩，底板地层为震旦系奇格布拉克组灰白色白云岩，顶底板接触界线较为清楚，呈整合接触关系。

（2）矿体规模、形态及空间分布

阿克亚矿区Ⅰ号钒矿体露头呈环带状围绕山体分布。勘查区内Ⅰ号钒矿体地表矿体露头由KXTC57、KXTC59、KXTC6、KTC14、KTC24、KTC69 等17 个探槽控制。通过地表槽探工程，控制勘查区内地表钒矿体露头沿倾向（北西-南东向）长约2400m、沿走向（北东-南西向）宽约200～450m；地表钒矿体露头出露厚度整体在1～2.90米。

2.2 磷矿体特征

矿区内磷矿根据磷矿最小可采厚度和夹石剔除厚度≥0.70 米、P2O5的最低工业品位15.0%的工业指标，矿区共圈连出互不相连的3 个磷矿体，编号分别为Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号磷矿体。

2.3 矿石特征

通过镜下鉴定、电镜扫描分析和XRD 矿物分析综合分析表明，矿石中矿物主要为：钒云母、钡钒钛石、含钒金红石等；石英、玉髓、高岭石、伊利石、绢云母、铬云母、绿泥石、重晶石、方解石、赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿及少量的长石类矿物。

磷矿石中矿物主要为胶磷矿、白云石、方解石、石英、重晶石、褐铁矿及少量炭质成分。

3 矿床成因

3.1 钒磷矿层特征

（1）赋矿地层为寒武系下统，且处于偏下部层位。

（2）沉积建造为碳酸盐岩-磷块岩（条带状硅质岩-炭泥质砂岩互层）-碳酸盐岩建造。沉积环境为滨-浅海相陆棚区。含钒岩系夹于白云岩间，这是本区钒矿层较明显的特征。

（3）矿体呈层状，规模较大，品位、厚度沿走向及倾向变化不大。

（4）矿石成分主要为含钒云母、胶磷矿、玉髓、炭泥质、重晶石、水云母、方解石、白云石、石英等。其矿石类型以层状炭泥质页岩、磷块岩为主。

3.2 矿床成因

下寒武统肖尔布拉克组黑色岩系控制着区域钒矿床的分布，表明肖尔布拉克组地层是钒矿床形成的基本条件。早寒武世早期该区为滨浅海相陆棚、陆坡的强还原滞流及海盆缓慢沉降环境，这是钒矿床发生沉积成矿作用的古地理环境和古构造条件。黑色岩系中特定的含碳、磷、硅的岩性组合序列是钒矿床形成所必须具备的条件。区内钒矿的成矿期，正是早寒武世“成磷期”。当时气候温暖，水体营养度高，有大量低等生物出现。生物活动对磷质的富集起着至关重要的作用，同时磷酸盐对钒起着吸附（富集）作用。

综上所述，下寒武统肖尔布拉克组黑色岩系中钒的富集与有机质、菌藻类生物及磷质的关系极为密切，成矿受地层、岩性、有机质、古构造和古地理条件控制，是在有机质(生物化学)参与下发生的成矿作用。

矿床具有微生物成矿与滨海-浅海相海底沉积的双重特征，属生物化学沉积矿床成因。