博樂市渾德侖切亥爾（水泥用）石灰?guī)r礦地質(zhì)特征及成因

王星 趙春 文加喜

核工業(yè)二一六大隊 新疆烏魯木齊 830000

博樂市及周邊地區(qū)擁有豐富的石灰?guī)r資源（邵江民，2013），區(qū)域上石灰?guī)r礦床具有良好的成礦地質(zhì)條件。目前，對博樂一帶石灰?guī)r礦地質(zhì)特征及成因研究較少，本文基于石灰?guī)r礦應(yīng)用廣泛、需求量逐漸增大以及博樂石灰?guī)r礦研究報道較少這一背景下提出，通過對渾德侖切亥爾（水泥用）灰?guī)r礦礦體形態(tài)、規(guī)模、礦石類型、有益有害組分含量、礦石品質(zhì)評價等宏微觀特征及沉積環(huán)境分析入手，介紹了石灰?guī)r礦體地質(zhì)特征并對礦床成因進(jìn)行淺析。

1 成礦地質(zhì)背景

礦床位于別珍套-汗吉尕中-晚泥盆世陸緣淺海盆，早、中石炭世碳酸鹽淺海盆-島弧帶（Ⅰ15）內(nèi)（左國朝等，2008；）。早石炭世至中石炭世所發(fā)育的地層為一組陸源碎屑巖夾碳酸鹽巖建造，是一套典型的陸源淺海相沉積，受北天山依連哈比爾尕海溝俯沖造山作用的影響，逐漸褶皺隆起、造山，并伴隨中酸性巖漿的侵入，形成較為復(fù)雜的別珍套華力西中期構(gòu)造帶（薛春紀(jì)等，2011）。

礦區(qū)出露地層為上石炭統(tǒng)東圖津河組（C2dt）、上石炭統(tǒng)科古琴山組（C2kg）及第四系（圖1），上石炭統(tǒng)東圖津河組為一套淺海相碳酸鹽巖夾陸源碎屑巖沉積建造，劃分為5個巖性段，巖性為灰?guī)r、泥質(zhì)、鈣質(zhì)粉砂巖、凝灰?guī)r，巖石出露地表，為該區(qū)石灰?guī)r礦賦礦層位；上石炭統(tǒng)科古琴山組（C2kg）巖性為灰紫色礫巖、火山碎屑巖，并以底礫巖與下伏東圖津河組呈角度不整合接觸；第四系大面積分布與山腳下及沖溝處，由黃土、砂及礫石組成。礦區(qū)南部發(fā)育短軸向斜，軸面直立，西翼殘端由東圖津河組第四巖性段構(gòu)成，東翼由東圖津河組第四巖性段及第五巖性段構(gòu)成。斷裂構(gòu)造較發(fā)育，按其走向可分為近NW向和NE向兩組，其中以NW向平移斷層為主體，斷層對兩側(cè)礦石質(zhì)量影響不大。

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，僅在北部灰?guī)r中有脈狀穿插的華力西中期淺成的花崗斑巖脈，脈體厚度約0.5-4m，對礦層未造成較大影響。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦床地質(zhì)概況

礦體賦存上石炭統(tǒng)東圖津河組第四段地層（C2dt4）內(nèi)，呈厚層狀產(chǎn)出，總體呈南北走向斷續(xù)出露，傾向270°-340°，傾角一般為25°-45°。礦體由3個丘狀山體組成。根據(jù)礦體地貌形態(tài)和礦體分布特征分為北、中、南3個礦段，北1號礦段與中2號礦段被F1錯段，錯距為500米。

1.第四系；2.上石炭統(tǒng)科古琴山組；3.上石炭統(tǒng)東圖津河組第五段；4.上石炭統(tǒng)東圖津河組第四巖；5.上石炭統(tǒng)東圖津河組第三段；6.上石炭統(tǒng)東圖津河組第二段；7.上石炭統(tǒng)東圖津河組第一段；8.花崗斑巖脈；9.斷層；10.逆斷層；11.推測斷層；12.地質(zhì)界線；13.產(chǎn)狀；14.勘探線及編號。

2.2 礦體地質(zhì)特征

北1號礦體出露較好，由5條槽探控制，14個鉆孔控制。礦體沿走向控制長度804m，寬150-460m，厚度80-134m，平均103.20m，厚度變化系數(shù)33.32%，屬厚度穩(wěn)定型礦體，總體產(chǎn)狀為280°∠32°（圖2），礦體內(nèi)部有脈狀花崗斑巖脈、透鏡狀凝灰?guī)r及硅質(zhì)灰?guī)r夾石。礦體賦存標(biāo)高448-320m，估算資源量為 3329.33 萬噸。

中2號礦體由7條探槽和21個鉆孔進(jìn)行控制，沿走向控制長度 512m，寬 130-500m，厚度 82.17-109.43m，平均 97.23m，厚度變化系數(shù)23.32%，屬厚度穩(wěn)定型礦體。礦層賦存標(biāo)高467-320m，估算資源量為4307.39萬噸，礦石質(zhì)量較好，內(nèi)部無夾層。

南3號礦體出露一般，由5條槽探控制，11個鉆孔控制。礦體受褶皺構(gòu)造影響，沿走向控制長度857m，寬156-246m，厚度58-99m，平均78.20m，厚度變化系數(shù)31.32%，屬厚度穩(wěn)定型礦層，總體產(chǎn)狀為280°∠32°。礦體賦存標(biāo)高415-320m，估算資源量為4147.18萬噸。

1.上石炭統(tǒng)東圖津河組第五段；2.上石炭統(tǒng)東圖津河組第四段；3.上石炭統(tǒng)東圖津河組第四段；4.花崗斑巖脈；

5.灰?guī)r；6.凝灰?guī)r；7.硅質(zhì)灰?guī)r；8.鉆孔位置及編號；9.槽探及編號；10.取樣位置及編號；11.巖層產(chǎn)狀

2.3 礦石質(zhì)量

（1）礦石成分。礦石主要由碎屑及基質(zhì)兩部分構(gòu)成，碎屑含量15%-75%，基質(zhì)25%-85%。碎屑主要由生物屑、砂屑、球粒及鮞粒等組成，偏光顯微鏡下觀察可知碎屑本身主要由泥晶方解石組成，多見他形粒狀，粒徑在0.3-0.001mm之間，可占99%以上，另見少量的石英、長石，含量＜1%?；|(zhì)主要由泥晶方解石組成，少量細(xì)晶、粉晶方解石。礦石基本上全由方解石組成，方解石褐灰色或無色，為泥晶-微晶或細(xì)粉晶狀。

（2）礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)礦石主要為泥晶灰?guī)r與生物碎屑灰?guī)r。泥晶灰?guī)r呈灰白色-灰色以致密塊狀結(jié)構(gòu)為主，另外可見生物碎屑結(jié)構(gòu)、砂屑結(jié)構(gòu)及層狀構(gòu)造。泥晶灰?guī)r由碎屑及基質(zhì)兩部分構(gòu)成，碎屑主要由生物屑、少量砂屑、球粒、鮞粒組成，基質(zhì)由泥晶，少量細(xì)晶、粉晶、微晶組成，碎屑占15%-40%，由泥晶方解石構(gòu)成。基質(zhì)占60%-85%，由泥晶、亮晶方解石構(gòu)成。生物屑灰?guī)r呈灰色，薄層狀構(gòu)造，產(chǎn)出部位為礦體上部及底部位置，生物屑灰?guī)r碎屑主要為腕足類、腹足類、海百合少量孔介蟲?；|(zhì)部分主要由泥晶、亮晶方解石組成。生物屑占75%-89%，少量陸屑，占1%，泥晶、亮晶方解石占10%-25%。

（3）礦石化學(xué)成分。礦石有益組分CaO含量一般52%-54%，最高55.92%，最低46.09%，CaO變化系數(shù)2.52%，屬均勻型。礦石中MgO含量相對偏低，一般為0.30%-0.60%，最高3.49%，最低為0.19%，MgO變化系數(shù)45.41%，屬較均勻型。

2.4 礦石自然類型和品級

礦石自然類型有兩種，一個是灰色厚層泥晶灰?guī)r，另一個是深灰色薄層生物碎屑灰?guī)r。礦石工業(yè)類型為水泥用灰?guī)r，據(jù)水泥用石灰質(zhì)原料礦石化學(xué)成分一般要求，礦區(qū)礦石主要為Ⅰ級品，僅由于硅質(zhì)灰?guī)r及凝灰質(zhì)的影響，偶見少量Ⅱ級品，且厚度及延伸小，呈透鏡狀不連續(xù)產(chǎn)出。

2.5 礦石圍巖和夾石特征

礦體頂板為上石炭統(tǒng)東圖津河組第五巖性段的灰綠色凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖及硅質(zhì)灰?guī)r，與石灰?guī)r礦體呈整合接觸關(guān)系，野外根據(jù)顏色易與石灰?guī)r礦石區(qū)分，巖層呈薄層-中厚層構(gòu)造，產(chǎn)狀240°-270°∠40°-50°。礦層底板為下石炭統(tǒng)東圖津河組第三巖性段（C2dt3）的沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖等互層，整合接觸關(guān)系，中厚層狀構(gòu)造。

礦體內(nèi)部夾石共有3層，主要為花崗斑巖脈、硅質(zhì)灰?guī)r及凝灰?guī)r，脈狀產(chǎn)出。

3 礦床成因淺析

礦體產(chǎn)狀與地層相一致，產(chǎn)出明顯受上石炭統(tǒng)東圖津河組層位控制，上石炭統(tǒng)東圖津河組為一套淺海相碳酸鹽巖夾陸源碎屑巖沉積，初步認(rèn)為石灰?guī)r主要是在淺海的環(huán)境下形成，為海相化學(xué)沉積礦床。

中石炭世地殼開始下降，海水侵入并不斷擴(kuò)大。最初在低洼區(qū)形成東圖津河組第一段至第三段火山碎屑巖及正常陸源碎屑巖，其上部夾碳酸鹽巖及細(xì)火山碎屑沉積巖，表明有較強(qiáng)烈的間歇性火山活動參與的陸地邊緣潮間混合坪-陸源砂灘環(huán)境。繼之海侵進(jìn)一步擴(kuò)大，區(qū)域均處于一片汪洋大海之中，形成東圖津河組第四段厚約200-300m的典型淺海相碳酸鹽巖沉積。中部以泥晶灰?guī)r為主，含腕足類、海百合等古生物，表明中部為局限臺地沉積環(huán)境；上部為薄層生物屑灰?guī)r，表明海退，沉積環(huán)境由局限臺地向潮間混合坪演變。中部泥晶灰?guī)r夾2-3層細(xì)火山碎屑巖，表明在淺海碳酸鹽巖沉積盆地中還有間歇性火山噴發(fā)活動。東圖津河組第五段為火山熔巖及粗火山碎屑巖夾少量正常陸源碎屑巖，表明有較強(qiáng)烈的火山活動參與潮間混合坪-陸源砂灘環(huán)境。

晚石炭世末，受北天山依連哈比爾尕海溝俯沖造山作用的影響，使地殼發(fā)生褶皺隆起，結(jié)束了早石炭世的沉積，造成科古琴山組與東圖津河組之間的不整合及中酸性巖漿巖的侵位。

因此本礦床屬局限臺地-潮間混合坪-陸源砂灘環(huán)境形成的淺海相碳酸鹽沉積礦床，后經(jīng)多期構(gòu)造運動，形成了本礦床現(xiàn)在的地質(zhì)特征。

4 結(jié)語

（1）渾德侖切亥爾石灰?guī)r礦資源儲量大，礦石質(zhì)量優(yōu)良且穩(wěn)定。礦床CaO平均含量53.43%，MgO平均含量0.67%，K2O+Na2O含量0.11%，含堿量低，有害組分低，fSiO2（石英質(zhì)）含量1.62%，SO3含量 0.14%，Cl-含量為 0.005%，達(dá)水泥用石灰質(zhì)原料礦石Ⅰ級品要求。同時礦床內(nèi)部夾石硅質(zhì)灰?guī)r在未來礦山開采時，可以與Ⅰ級品礦石合理搭配使用，以充分合理有效地利用礦產(chǎn)資源。

（2）通過巖石組分、組構(gòu)及古生物碎屑及沉積相分析，認(rèn)為礦床屬局限臺地-潮間混合坪-陸源砂灘環(huán)境形成的淺海相碳酸鹽沉積礦床。