洛浦縣阿其克一帶石灰?guī)r礦地質(zhì)特征及成因初探

郭志云（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)　烏魯木齊　830002）

洛浦縣阿其克一帶石灰?guī)r礦地質(zhì)特征及成因初探

郭志云
（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)烏魯木齊830002）

本文從區(qū)域地質(zhì)背景、礦區(qū)地質(zhì)、礦體地質(zhì)及礦石質(zhì)量等方面闡述了洛浦縣阿其克一帶石灰?guī)r礦地質(zhì)特征，并初步確定該石灰?guī)r礦屬于淺海相沉積礦床。

阿其克石灰?guī)r地質(zhì)特征礦體成因

1　區(qū)域地質(zhì)背景

本區(qū)大地構(gòu)造位置位于塔里木-華北板塊（Ⅰ級(jí)）-塔里木微板塊（Ⅱ級(jí)）-鐵克里克陸緣地塊（Ⅲ級(jí)）的東部。

1.1地層

區(qū)內(nèi)出露的地層自老至新依次有寒武系-奧陶系阿其克片巖、泥盆系上統(tǒng)奇自拉夫組、石炭系上統(tǒng)、二疊系、古近系、古-新近系及第四系。

1.1.1寒武系-奧陶系阿其克片巖（∈-O）sch

出露于吐格曼他什塔格南部，巖性主要為灰綠色黑云綠泥石方解石石英片巖、淺綠色斜長石英絹云母片巖、綠泥絹云斜長石英片巖夾綠色綠泥絹云石英片巖、淺灰色長石石英變砂巖、淺灰色絹云母方解石片巖、千枚巖等，厚度大于840.83m。

1.1.2泥盆系上統(tǒng)奇自拉夫組（D3q）

出露于吐格曼他什塔格山北部，與下伏寒武系-奧陶系阿其克片巖為角度不整合接觸。巖性主要以紫紅色厚-巨厚層狀礫巖為主夾灰綠色中-厚層狀細(xì)-粗粒巖屑砂巖、紫紅色薄層狀巖屑雜砂巖、泥巖、砂巖，砂巖、雜砂巖、泥巖多呈透鏡體狀。砂巖中常見鱗木、薄皮木、蘆木莖桿化石，厚963.36m。

1.1.3石炭系上統(tǒng)卡拉烏依組、阿孜干組、塔哈奇組并層（C2k+a+t）

由于卡拉烏依組地層厚度薄、地表出露較窄，圖面無法表示，因此與阿孜干組、塔哈奇組統(tǒng)一用（C2k+a+t）代號(hào)表示。

（1）卡拉烏依組（C2k）：出露于吐格曼他什塔格西北部，與下伏上泥盆統(tǒng)奇自拉夫組為角度不整合接觸。巖性可劃分為上、中、下三段，下段巖性主要為淺灰綠色中-粗礫礫巖、黑色薄層狀含炭粉砂質(zhì)泥巖夾煤線，礫巖中礫石磨圓度中等、分選性差，呈次棱角、次圓狀為主，大小混雜堆積，成分以白色石英巖為主，綠色片巖次之；中段巖性主要以淺灰白色石英質(zhì)細(xì)礫巖、石英質(zhì)粗砂巖、石英質(zhì)細(xì)砂巖、巖屑長石細(xì)砂巖為主夾棕紅色石英質(zhì)粗砂巖；上段巖性主要為灰色薄層狀泥灰?guī)r、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層，發(fā)育平行層理，薄層狀構(gòu)造、疙瘩狀構(gòu)造發(fā)育，單層厚3～9cm。含腕足、珊瑚、蜓等化石，厚209.7m。

（2）阿孜干組（C2a）：出露于吐格曼他什塔格西部，與下伏卡拉烏依組為整合接觸。下部主要為灰白色、土黃色、深灰色薄層狀、中層狀泥晶灰?guī)r夾灰色薄層狀鈣質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖，基本層序一般厚10～25cm，底部灰?guī)r為泥-微晶結(jié)構(gòu)、薄-中層狀構(gòu)造；上部主要為紫紅色、灰色、灰白色泥晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r，灰?guī)r為微晶結(jié)構(gòu)、泥晶結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，灰?guī)r中方解石含量大于95％，純度極高。含蜓、珊瑚、碗足、牙形石等化石，厚度156.1m。該組地層為本次工作的石灰?guī)r礦體的賦存層位。

（3）塔哈奇組（C2t）：出露于吐格曼他什塔格西部，與下伏阿孜干組為整合接觸。巖性為灰色中-薄層狀鈣質(zhì)長石石英細(xì)砂巖，中-粗粒石英砂巖、薄層狀泥質(zhì)粉砂巖夾灰黑色薄層狀砂質(zhì)灰?guī)r，頂部為薄層狀白云巖，含豐富蜓、珊瑚、碗足、腹足類、牙行石類化石。厚度131.1m。

1.1.4二疊系普司格組（P1-2p）

出露于吐格曼他什塔格山西部，與下伏塔哈奇組為平行不整合接觸。巖石組合以深棕色、紫灰色碎屑巖為主，可劃分為上、下兩個(gè)巖性段。下段巖性主要為紫灰色巖屑長石粗粒砂巖、深棕色巖屑長石中粒雜砂巖、含礫砂巖夾棕色鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖，局部夾少量的粉晶灰?guī)r；上段巖石為棕色薄層狀鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖夾灰色中-薄層狀巖屑長石砂巖、砂質(zhì)灰?guī)r，產(chǎn)雙殼類及植物化石，厚度1 003.9m。

1.1.5古近系喀什群（Ek）

出露于吐格曼他什塔格山西北部和南部，出露面積較小，與下伏普司格組為平行不整合接觸。根據(jù)其巖性組合該群可分為上、中、下三部分。下部巖性主要為白色厚層-塊狀細(xì)晶石膏層、棕紅色灰綠色薄層狀鈣質(zhì)泥巖、膏泥巖，底部為3～5 m的淺棕色石英質(zhì)細(xì)-中礫巖；中部為灰色中層狀砂質(zhì)白云巖；上部主要為棕紅色夾灰綠色薄層狀鈣質(zhì)泥巖、棕紅色長石石英細(xì)砂巖夾膏泥巖，厚度211.2m。

1.1.6古-新近系烏恰群（E3N1W）

烏恰群以陸相相碎屑巖為主的一套沉積序列，并自下而上分為：克孜洛依組、安居安組和帕卡布拉克組。

（1）克孜洛依組（E3N1k）：出露于吐格曼他什塔格山北部，與下伏普司格組為平行不整合接觸。巖性為深灰色薄層狀鈣質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)粉砂巖不等厚互層夾薄層狀巖屑長石細(xì)砂巖，底部為2～3 m厚的石英質(zhì)中-細(xì)礫巖、含礫粗砂巖，厚度831.58m。

（2）安居安組（N1a）：在吐格曼他什塔格山北部零星出露，與下伏克孜洛依組為整合接觸。巖性為磚紅色中-厚層狀鈣質(zhì)長石石英細(xì)砂巖、中-厚層狀鈣質(zhì)巖屑長石中-細(xì)粒砂巖夾棕紅色薄層狀鈣質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖，厚度330.31m。

（3）帕卡布拉克組（N1p）：在吐格曼他什塔格山北部零星出露，與下伏安居安組為整合接觸。巖性為磚紅色中-厚層狀鈣質(zhì)細(xì)粒巖屑長石砂巖與磚紅色薄層狀粉砂巖或褐紅色泥巖不等厚互層，厚度727.83m。

1.1.7古-新近系阿圖什組（N2a）

出露于吐格曼他什塔格山西北部，與下伏帕卡布拉克組為平行不整合接觸。巖性主要為棕紅色中-粗粒巖屑長石砂巖、砂礫巖夾褐紅色薄層狀鈣質(zhì)泥巖，厚度1535.28m。

1.1.8第四系

（1）下更新統(tǒng)西域組（N2Qp1x）：在吐格曼他什塔格山東、西部大面積出露。巖性主要為青灰色塊狀礫巖、中-厚層狀中-細(xì)礫礫巖、含礫砂巖，含礫砂巖夾土黃色透鏡狀細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，厚度919.66m。

（2）中-上更新統(tǒng)沖積層（QP2-3al）：出露于區(qū)域的西北角，主要為半固-固結(jié)狀厚層狀砂礫巖、礫巖夾褐紅色薄層狀鈣質(zhì)泥巖。

（3）上更新統(tǒng)沖洪積層（QP3apl）：在區(qū)域內(nèi)大面積分布于山前傾斜平原及洪積扇前緣，由灰黃色松散狀礫石、砂礫石、砂土、粉砂土等組成。

1.2構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造線為北北西向。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要為阿其克背斜，礦區(qū)位于該背斜的西翼。除此之外，尚未見到較大的構(gòu)造地質(zhì)體。

阿其克背斜為一破背斜（又稱阿其克鼻狀構(gòu)造），卷入了早古生代-新生代的地層。位于鐵克里克北緣斷裂以北阿其克山，背斜長約20km，南部寬為8km，北部寬為5km。背斜東翼地層缺失而成為不對(duì)稱的向西傾的單斜背斜，背斜軸走向?yàn)楸北蔽飨颍倍溯S向北北東，核部為寒武系-奧陶系阿其克片巖、千枚巖，泥盆系奇自拉夫組礫巖。北翼保存完整，由石炭系地層、二疊系普司格組、古近系及古-新近系地層組成，巖層傾向280°～360°，由內(nèi)向外傾角逐漸變緩，由20°～60°變化。古-新近系與二疊系地層之間、石炭系與泥盆系之間的不整合面也卷入褶皺變形。

1.3巖漿巖

區(qū)域內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，未見巖漿巖分布。

2　礦區(qū)地質(zhì)

2.1地層

礦區(qū)出露地層主要有石炭系上統(tǒng)卡拉烏依組、阿孜干組、塔哈奇組及第四系。現(xiàn)將各地層特征敘述如下：

2.1.1上石炭統(tǒng)卡拉烏依組（C2k）

為礦體底板圍巖，分布于礦區(qū)的東部，呈南北走向的單斜層狀產(chǎn)出，巖性為淺灰白色、黃白色厚層狀含礫粗粒石英砂巖，頂部為灰褐色、褐紫色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖夾灰色薄層狀灰?guī)r。地層產(chǎn)狀為256°～269°∠29°～42°。該層與上覆阿孜干組為整合接觸，出露厚度大于123m。

2.1.2上石炭統(tǒng)阿孜干組（C2a）

為石灰?guī)r礦的賦存層位，分布于礦區(qū)的中部，該層與下伏卡拉烏依組為整合接觸。根據(jù)其巖性特征，將其劃分為兩層，從下至上分述如下：

（1）上石炭統(tǒng)阿孜干組第一層（C2a1）：該礦層呈南北走向的單斜層狀產(chǎn)出，巖性為淺灰色、少量土黃色，中-厚層狀微晶灰?guī)r夾灰色薄層狀（單層厚10～20cm）鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖，底部偶見少量的含白云質(zhì)灰?guī)r透鏡體。產(chǎn)狀251°～270°∠29°～44°，厚度21～61m。

（2）上石炭統(tǒng)阿孜干組第二層（C2a2）：該礦層呈南北走向的單斜層狀產(chǎn)出，巖性為紫紅色、灰色、深灰色，薄層狀泥晶灰?guī)r。產(chǎn)狀251°～270°∠31°～44°，厚度37～79m。

2.1.3上石炭統(tǒng)塔哈奇組（C2t）

為礦體頂板地層，分布于礦區(qū)的西部，該層與下伏阿孜干組為整合接觸。根據(jù)其巖性特征，將其劃分為兩層，從下至上分述如下：

（1）上石炭統(tǒng)塔哈奇組第一層（C2t1）：巖性為淺灰、灰白色，厚層狀鈣質(zhì)粗砂巖。產(chǎn)狀254°～269°∠32°～43°。厚度7～39m。

（2）上石炭統(tǒng)塔哈奇組第二層（C2t2）：巖性為灰色中-薄層狀鈣質(zhì)長石石英細(xì)砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖夾灰黑色薄層狀砂質(zhì)灰?guī)r。產(chǎn)狀252～269°∠32～39°，厚度大于186m。

2.1.4第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）

分布于礦區(qū)的溝谷平緩地帶，由松散狀礫石、砂礫石、砂等組成，分選性差，礫石直徑一般1～10cm，最大達(dá)100cm以上，礫石磨圓度一般，多呈次棱角狀、次圓狀。礫石成分復(fù)雜，有砂巖、石英巖、灰?guī)r等。

2.2構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，上石炭統(tǒng)卡拉烏依組、阿孜干組、塔哈奇組是區(qū)內(nèi)出露的主要地層，為一向西傾斜的單斜巖層，地層走向與構(gòu)造線方向一致，呈近南北向展布的單斜構(gòu)造。巖層產(chǎn)狀基本穩(wěn)定，總體產(chǎn)狀為251°～271°∠29°～44°，構(gòu)造形態(tài)簡單，區(qū)內(nèi)未見斷裂構(gòu)造。

2.3巖漿巖

區(qū)內(nèi)無巖漿巖分布。

3　礦體地質(zhì)

3.1礦體形態(tài)、規(guī)模與產(chǎn)狀

礦體賦存于上石炭統(tǒng)阿孜干組（C2a）地層中，呈近南北向延伸的單斜層狀產(chǎn)出，基巖裸露良好，基本無覆蓋，礦體地表出露形態(tài)為一長條狀山脊，礦層分上、下兩層，上部為薄層狀泥晶灰?guī)r，下部為中—厚層狀微晶灰?guī)r，中部夾有一層約10cm厚的灰色、灰黃色鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖。

據(jù)基巖露頭、工程控制情況來看，礦區(qū)范圍內(nèi)礦體南北出露長度約3.7km，控制的礦層厚度穩(wěn)定，一般厚58.51～126.07m，平均厚94.47m，厚度變化系數(shù)為20.03％。總體產(chǎn)狀為251°～271°∠29°～44°。礦體內(nèi)部有少量夾石，夾石厚度較小，延伸不大，對(duì)礦石質(zhì)量影響甚微。

頂板圍巖為淺灰、灰白色，厚層狀鈣質(zhì)粗砂巖。底板圍巖為淺灰白色、黃白色厚層狀含礫粗粒石英砂巖，頂部為灰褐色、褐紫色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖夾灰色薄層狀灰?guī)r。礦體規(guī)模為大型。

3.2礦石質(zhì)量

3.2.1礦石的自然類型及礦物成分

按礦石顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同，該石灰?guī)r礦石可劃分為兩個(gè)自然類型。現(xiàn)分述如下：

3.2.1.1薄-中厚層狀泥晶灰?guī)r

分布于礦層上部。肉眼觀察：呈紫紅色、灰色、深灰色，層理清晰，層厚一般小于20cm，加稀酸劇烈起泡。鏡下鑒定：泥晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由泥晶方解石組成。泥晶方解石粒徑＜0.004mm，少量粒徑0.03～0.004mm的微晶，結(jié)構(gòu)較均勻，含量100％；少量生物屑分布，呈碎片狀，粒徑0.1mm左右，還有少量石英、褐鐵礦零星分布，粒徑＜0.1mm。

3.2.1.2厚層狀微晶灰?guī)r

分布于礦層下部。肉眼觀察：淺灰色、少量土黃色，層理清晰，層厚一般大于50cm，加稀酸劇烈起泡。鏡下鑒定：微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要由微晶方解石組成，含少量生物屑、陸源碎屑。微晶方解石粒徑0.03～0.004mm，結(jié)構(gòu)均勻，含量99％；陸源碎屑呈次棱角狀-次圓狀，零星分布，粒徑0.1～0.05mm，成分為石英，少量巖屑，含量1％；生物屑少量分布，粒徑0.4～0.2mm，少量海百合莖、介形蟲，成分為方解石；含少量塵點(diǎn)狀鐵質(zhì)。巖石發(fā)育微裂紋，寬0.8～0.2mm，分布有少量方解石。

3.2.2礦石的化學(xué)組分

（1）礦區(qū)礦石的平均化學(xué)成分

全區(qū)礦石的化學(xué)組分平均值為：CaO 54.26％、MgO 0.32％、SiO21.14％、Al2O30.57％、Fe2O30.30％、K2O 0.07％、Na2O 0.04％、SO30.049％、Cl-0.0048％、燒失量43.01％。

（2）薄-中厚層狀泥晶灰?guī)r礦石化學(xué)組分

薄-中厚層狀泥晶灰?guī)r礦石化學(xué)組含量為：CaO 54.07％；MgO 0.22％；SiO21.51％；Al2O30.72％；Fe2O30.31％；K2O 0.07％；Na2O 0.05％；SO30.054％；Cl-0.0051％；燒失量42.78％。礦石主要化學(xué)組分含量情況見表1。

由表1可知，CaO、燒失量組分的變化系數(shù)為2％～3％，屬變化穩(wěn)定組分；MgO、Al2O3、Fe2O3、K2O、Cl-組分的變化系數(shù)為59％～67％，屬變化較穩(wěn)定組分；只有SiO2、Na2O、SO3組分的變化系數(shù)為80％～134％，屬變化不穩(wěn)定組分，總體評(píng)價(jià)泥晶灰?guī)r礦石質(zhì)量變化較穩(wěn)定。

表1　泥晶灰?guī)r礦石主要化學(xué)組分含量統(tǒng)計(jì)表　％

（3）厚層狀微晶灰?guī)r礦石化學(xué)組分

厚層狀微晶灰?guī)r礦石化學(xué)組含量為：CaO 54.52％、MgO 0.44％、SiO20.71％、Al2O30.38％、Fe2O30.29％、K2O 0.07％、Na2O 0.03％、SO30.042％、Cl-0.0044％、燒失量43.28％。礦石主要化學(xué)組分含量情況見表2。

表2　微晶灰?guī)r礦石主要化學(xué)組分含量統(tǒng)計(jì)表　％

由表2可知，CaO、燒失量組分的變化系數(shù)為2％～3％，屬變化穩(wěn)定組分；Fe2O3、Na2O、Cl-組分的變化系數(shù)為53％～61％，屬變化較穩(wěn)定組分；而MgO、SiO2、Al2O3、K2O、SO3組分的變化系數(shù)為78％～155％，屬變化不穩(wěn)定組分，總體評(píng)價(jià)微晶灰?guī)r礦石質(zhì)量變化較大。

3.2.3礦石主要化學(xué)組分的相關(guān)性分析

礦石主要化學(xué)組分的相關(guān)系數(shù)見表3。

表3　礦石主要化學(xué)組分相關(guān)系數(shù)表

從表3可以看出：

（1）有益組分CaO與有害組分MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、SO3、Cl-為負(fù)相關(guān)關(guān)系，即當(dāng)CaO含量增大時(shí)，MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、SO3、Cl-含量有減小的趨勢；與燒失量為正相關(guān)關(guān)系。

（2） 有害組分MgO與SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、SO3、Cl-為正相關(guān)關(guān)系，即當(dāng)MgO含量增大時(shí)，SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、SO3、Cl-含量有增大的趨勢；而MgO與燒失量為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3.2.4礦石的其它化學(xué)組分

化學(xué)多元素分析結(jié)果：CaO 55.51％～53.97％、mgO 0.28％～0.14％、SiO21.60％～0.26％、Al2O30.65％～0.19％、Fe2O30.30％～0.10％、K2O 0.06％～0.02％、Na2O 0.06％～0.02％、SO30.099％～0.033％、TiO20.063％～0.043％、P2O50.0110％～0.0064％、Mn3O40.110％～0.063％、Cl-0.0056％～0.0035％、燒失量43.67％～42.91％。

3.3礦石品級(jí)

根據(jù)中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T 0213-2002）附錄D.6表中水泥用石灰質(zhì)原料礦石化學(xué)成分一般要求，礦區(qū)內(nèi)的石灰?guī)r礦石主要化學(xué)組分的平均值為：CaO 54.26％、MgO 0.32％、K2O+Na2O 0.11％、SO30.049％、Cl-0.0048％。礦石品級(jí)均達(dá)到了Ⅰ級(jí)品的要求。

3.4礦體圍巖及夾層

3.4.1礦體圍巖

底板圍巖為上石炭統(tǒng)卡拉烏依組（C2k）地層中的淺灰白色、黃白色厚層狀含礫粗粒石英砂巖，頂部為灰褐色、褐紫色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖夾灰色薄層狀灰?guī)r。與礦體呈整合接觸。頂板圍巖為上石炭統(tǒng)塔哈奇組第一層（C2t1）地層中的淺灰、灰白色，厚層狀鈣質(zhì)粗砂巖。與礦體呈整合接觸。

3.4.2夾 層

礦體內(nèi)部夾層較少，厚度一般都小于10m，夾層延伸不長，對(duì)礦體的影響不大。夾層有兩種類型：一種為含礦夾層，即礦石主要化學(xué)組分低于工業(yè)指標(biāo)要求的石灰?guī)r；另一種為礦層中間夾雜少量的鈣質(zhì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖。

4　礦床成因初探

本石灰?guī)r礦床賦存于上石炭統(tǒng)阿孜干組（C2a）地層中，為一套碳酸鹽建造，一般在水能量較低的淺海環(huán)境中較發(fā)育，屬于淺海相沉積礦床。其物質(zhì)來源一是由于海水中CaCO3飽和而產(chǎn)生化學(xué)沉淀；二是生物遺體的分解或粒屑機(jī)械磨蝕而成。

收稿：2016-06-05

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.06.016