新疆乌什县阿克亚钒磷矿控矿因素分析

2022-03-24魏忠

新疆有色金属 2022年6期

魏忠

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质矿产勘查研究院，新疆乌鲁木齐 830000）

1 地质背景

在大地构造位置上，阿克亚钒磷矿床处于塔里木陆块，塔里木北缘隆起之柯坪陆缘盆地。晚震旦纪末的地壳上升运动，使本区震旦纪地层顶部普遍遭受风化剥蚀，形成区域性侵蚀面。早寒武世早期，由于全球的海平面上升，区内广泛接受沉积，早寒武系地层平行不整合于震旦系侵蚀面上。同时，可能受深水洋流上升的作用，海水中含磷较高，形成海相沉积型磷矿。

区域内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，在构造上，该区具有块断区的特征。震旦系和古生界地层不仅形成了褶皱，而且伴生了一系列的断裂构造。这些断裂多具有多期活动的性质。区域内岩浆岩极不发育。

根据新疆矿产预测成果报告，在成矿单元上，该区域隶属于古亚洲成矿域（Ⅰ-1），塔里木成矿省（Ⅱ-4）之柯坪（前陆盆地）成矿带（Ⅳ-13-①）。综合已有矿床及物化探异常特征分析，该带具有铅、锌、铜、铁、钒、钛、锡、磷、石墨等多矿种的较大找矿潜力。其中，磷矿为海相沉积型，代表性矿床有苏盖特布拉克磷矿、阔西塔西钒磷矿和玛札尔维那磷钒矿。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区内地层出露情况较为简单，主要为震旦系和寒武系的一套海相沉积岩，由老至新分别为震旦系下统尤尔美那克组（Z2y）、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）、中统阿瓦组（∈2a）；第四系（Q）。其中，肖尔布拉克组下段（∈1x1）由灰黑色硅质岩薄层与含钒泥质粉砂岩薄层互层构成，底部为含磷层，是矿区主要的含矿地层。

2.2 构造特征

矿区地层总体倾角约5°～12°，层面呈波状起伏，具西-北西倾向的单斜构造特征，组成地层主要为寒武系阿瓦组和肖尔布拉克组。总体看矿区地层褶皱构造不发育，仅局部发育小褶皱或褶曲，发育部位矿层厚度明显增大。

矿区断裂主要有北北东走向（F4、F5）、北西向（F1、F2）和北北西向（F3 等）三组断层。其中，F4 位于矿区西北部，是矿区的主干断裂，使得主矿体的西北段错断抬升；北西、北北西走向断层，多为高角度次级逆断层。总体看断层多为成矿期后的后期断层，对钒磷矿体具有一定的错动，但破坏程度有限。

2.3 含矿岩系地质特征

区内主要含矿层位为肖尔布拉克组下段（∈1x1-1），分布范围较广。含矿层由灰黑色硅质岩薄层与黑褐色、黄褐色泥页岩、泥质岩、粉砂岩互层，发育韵律性层理。

钒矿层顶板为肖尔布拉克组下段（∈1x1-2），为一套含黑色硅质岩条带白云岩。白云岩呈灰白色，其间夹杂黑色条带状硅质岩，硅质岩在该层位中上部较发育，厚约5～15 厘米，往下硅质岩逐渐变薄。硅质岩条带一般长数厘米至数米不等，多在20～50 厘米间，常呈条带状、透镜状或竹叶状，大致呈似层状、不定向分布，多数延续性较差，该含黑色硅质岩条带白云岩同时也是矿区找矿的标志层。

钒矿层由硅质岩薄层与含钒泥质粉砂岩薄层互层构成，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。硅质岩薄层厚度在2～20 厘米、多为3～5 厘米；钒土层单层厚度为0.5～8 厘米不等，多为1～3厘米。钒矿层中常见层间小褶皱，发生褶皱部位矿层相应增厚。钒土层总体厚度为1～4米，一般为2～3米，整体呈层状，形态简单稳定，矿体品位变化较小。

钒矿层底部为含磷层。通过系统的工程揭露后发现，磷矿层大都见出露于钒矿层边部露头处一定范围内，矿区中部仅在个别钻孔中出露。磷矿层厚度0.05～1.1米，一般为0.20米左右，呈层状、鸡窝状分布，延伸不稳定，多处缺失；磷矿体由灰黑色磷块岩、胶磷矿及细粒岩屑砂岩互层构成，赋矿层位厚度较稳定，矿体品位变化较小。

磷矿层底板为震旦系奇格布拉克组（Z2q），为一套灰白色中-厚层细晶-中晶白云岩。二者呈平行整合接触，接触界线较为清晰。

3 控矿因素探讨

塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组主要表现为西高东低、南高北低的构造古地貌格局。根据矿床地质特征及沉积环境的综合分析，区内成矿地质条件主要受地层、构造-岩相古地理及古气候等多种因素的控制。

3.1 地层岩性

新元古代末-下古生世初期是全球性的巨型成磷旋回。磷矿床的形成与含磷岩系的沉积演化密切相关，柯坪地区在此期间属海相沉积，故具备了磷矿形成的先决条件。在早寒武世早期经历了大规模海侵后，不整合面上沉积了分布广泛的黑色页岩、含磷硅质岩和磷块岩，形成了碳酸盐缓坡，当磷质高度富集时，便形成了磷矿层。

下寒武统肖尔布拉克组黑色岩系控制着区域钒磷矿床的空间分布特征，表明地层是钒矿床形成的基本条件。阿克亚钒磷矿属典型的海相同生沉积矿床，地层是控制矿床形成的时间因素。

3.2 构造-岩相古地理控矿

柯坪地区在古构造上处于塔里木板块北缘隆起地带。在早寒武世早期，该区为滨浅海相陆棚边缘且处于局部拉张环境，期间经历了多旋回构造运动。受前寒武纪裂陷槽构造古地貌和玉尔吐斯组沉积补偿的双重控制，肖尔布拉克组古地貌呈现出南高北低、西高东低的沉积格局。在逐渐演化过程中。因古气候以及海平面多期变化，肖尔布拉克地区发育了不同性质的沉积盆地。主要表现为：东部呈盆地相沉积，西部为碳酸盐岩台地相沉积。

晚震旦纪，海侵作用在柯坪地区在冰碛砾岩、砂岩及粉砂质之上沉积了一套以细晶白云岩为主，夹有少量薄层状的砂岩、粉砂岩的岩层组合，内部水平层理、透镜体层理发育，说明海侵初期水体环境为较低能。早寒武世海侵规模进一步扩大，区域上继承了震旦纪的古地理面貌，水动力条件较强，磷质供应充足，大量富磷海水在浅滩聚集，沉积物由白云岩向磷块岩转变，形成了品位高、厚度大的矿层。随着时间的演变，海退的到来导致海平面下降，浅部海水磷质供应不足，硅化作用强烈，局部相变为硅质岩。因此，磷质沉淀作用与沉积环境的物化条件关系密切，古地理的沉积环境及岩相直接控制了磷矿床的形成和分布。

3.3 古气候控矿

震旦纪-寒武世时期，柯坪地区古气候属干燥、炎热环境，海平面频繁升降变化。在早寒武世初期，容磷海水在上翻洋流的驱动下，不断涌入浅滩。随着海水温度的升高，C02大量逸出并被藻类吸取，有利于菌藻类生物活动和繁殖。同时藻类的生物作用使海水pH 值增大，磷酸盐溶解度逐渐降低，当达到饱和状态时，磷质逐渐析出并沉淀，同时磷酸盐对钒起着吸附和富集作用。可见，适宜的古气候条件改变了浅滩内海水的物化环境，从而为磷质聚集、浓缩与富集创造了有利的成矿条件。因此，古气候也是阿克亚钒磷矿形成的必要条件。