博樂市渾德侖切亥爾（水泥用）石灰巖礦地質特征及成因

王星 趙春 文加喜

核工業二一六大隊 新疆烏魯木齊 830000

博樂市及周邊地區擁有豐富的石灰巖資源（邵江民，2013），區域上石灰巖礦床具有良好的成礦地質條件。目前，對博樂一帶石灰巖礦地質特征及成因研究較少，本文基于石灰巖礦應用廣泛、需求量逐漸增大以及博樂石灰巖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）灰巖礦礦體形態、規模、礦石類型、有益有害組分含量、礦石品質評價等宏微觀特征及沉積環境分析入手，介紹了石灰巖礦體地質特征并對礦床成因進行淺析。

1 成礦地質背景

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（左國朝等，2008；）。早石炭世至中石炭世所發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，形成較為復雜的別珍套華力西中期構造帶（薛春紀等，2011）。

礦區出露地層為上石炭統東圖津河組（C2dt）、上石炭統科古琴山組（C2kg）及第四系（圖1），上石炭統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，巖性為灰巖、泥質、鈣質粉砂巖、凝灰巖，巖石出露地表，為該區石灰巖礦賦礦層位；上石炭統科古琴山組（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。礦區南部發育短軸向斜，軸面直立，西翼殘端由東圖津河組第四巖性段構成，東翼由東圖津河組第四巖性段及第五巖性段構成。斷裂構造較發育，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，斷層對兩側礦石質量影響不大。

礦區內巖漿巖不發育，僅在北部灰巖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 礦床地質特征

2.1 礦床地質概況

礦體賦存上石炭統東圖津河組第四段地層（C2dt4）內，呈厚層狀產出，總體呈南北走向斷續出露，傾向270°-340°，傾角一般為25°-45°。礦體由3個丘狀山體組成。根據礦體地貌形態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.上石炭統科古琴山組；3.上石炭統東圖津河組第五段；4.上石炭統東圖津河組第四巖；5.上石炭統東圖津河組第三段；6.上石炭統東圖津河組第二段；7.上石炭統東圖津河組第一段；8.花崗斑巖脈；9.斷層；10.逆斷層；11.推測斷層；12.地質界線；13.產狀；14.勘探線及編號。

2.2 礦體地質特征

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33.32%，屬厚度穩定型礦體，總體產狀為280°∠32°（圖2），礦體內部有脈狀花崗斑巖脈、透鏡狀凝灰巖及硅質灰巖夾石。礦體賦存標高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23.32%，屬厚度穩定型礦體。礦層賦存標高467-320m，估算資源量為4307.39萬噸，礦石質量較好，內部無夾層。

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31.32%，屬厚度穩定型礦層，總體產狀為280°∠32°。礦體賦存標高415-320m，估算資源量為4147.18萬噸。

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

5.灰巖；6.凝灰巖；7.硅質灰巖；8.鉆孔位置及編號；9.槽探及編號；10.取樣位置及編號；11.巖層產狀

2.3 礦石質量

（1）礦石成分。礦石主要由碎屑及基質兩部分構成，碎屑含量15%-75%，基質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%。基質主要由泥晶方解石組成，少量細晶、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-微晶或細粉晶狀。

（2）礦石結構構造。礦區內礦石主要為泥晶灰巖與生物碎屑灰巖。泥晶灰巖呈灰白色-灰色以致密塊狀結構為主，另外可見生物碎屑結構、砂屑結構及層狀構造。泥晶灰巖由碎屑及基質兩部分構成，碎屑主要由生物屑、少量砂屑、球粒、鮞粒組成，基質由泥晶，少量細晶、粉晶、微晶組成，碎屑占15%-40%，由泥晶方解石構成。基質占60%-85%，由泥晶、亮晶方解石構成。生物屑灰巖呈灰色，薄層狀構造，產出部位為礦體上部及底部位置，生物屑灰巖碎屑主要為腕足類、腹足類、海百合少量孔介蟲。基質部分主要由泥晶、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巖，另一個是深灰色薄層生物碎屑灰巖。礦石工業類型為水泥用灰巖，據水泥用石灰質原料礦石化學成分一般要求，礦區礦石主要為Ⅰ級品，僅由于硅質灰巖及凝灰質的影響，偶見少量Ⅱ級品，且厚度及延伸小，呈透鏡狀不連續產出。

2.5 礦石圍巖和夾石特征

礦體頂板為上石炭統東圖津河組第五巖性段的灰綠色凝灰巖、凝灰質砂巖及硅質灰巖，與石灰巖礦體呈整合接觸關系，野外根據顏色易與石灰巖礦石區分，巖層呈薄層-中厚層構造，產狀240°-270°∠40°-50°。礦層底板為下石炭統東圖津河組第三巖性段（C2dt3）的沉凝灰巖、凝灰質砂巖等互層，整合接觸關系，中厚層狀構造。

礦體內部夾石共有3層，主要為花崗斑巖脈、硅質灰巖及凝灰巖，脈狀產出。

3 礦床成因淺析

礦體產狀與地層相一致，產出明顯受上石炭統東圖津河組層位控制，上石炭統東圖津河組為一套淺海相碳酸鹽巖夾陸源碎屑巖沉積，初步認為石灰巖主要是在淺海的環境下形成，為海相化學沉積礦床。

中石炭世地殼開始下降，海水侵入并不斷擴大。最初在低洼區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火山碎屑沉積巖，表明有較強烈的間歇性火山活動參與的陸地邊緣潮間混合坪-陸源砂灘環境。繼之海侵進一步擴大，區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。中部以泥晶灰巖為主，含腕足類、海百合等古生物，表明中部為局限臺地沉積環境；上部為薄層生物屑灰巖，表明海退，沉積環境由局限臺地向潮間混合坪演變。中部泥晶灰巖夾2-3層細火山碎屑巖，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，表明有較強烈的火山活動參與潮間混合坪-陸源砂灘環境。

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，使地殼發生褶皺隆起，結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-陸源砂灘環境形成的淺海相碳酸鹽沉積礦床，后經多期構造運動，形成了本礦床現在的地質特征。

4 結語

（1）渾德侖切亥爾石灰巖礦資源儲量大，礦石質量優良且穩定。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）含量1.62%，SO3含量 0.14%，Cl-含量為 0.005%，達水泥用石灰質原料礦石Ⅰ級品要求。同時礦床內部夾石硅質灰巖在未來礦山開采時，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資源。

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