洛浦縣阿其克一帶石灰巖礦地質特征及成因初探

郭志云（中國建筑材料工業地質勘查中心新疆總隊　烏魯木齊　830002）

洛浦縣阿其克一帶石灰巖礦地質特征及成因初探

郭志云
（中國建筑材料工業地質勘查中心新疆總隊烏魯木齊830002）

本文從區域地質背景、礦區地質、礦體地質及礦石質量等方面闡述了洛浦縣阿其克一帶石灰巖礦地質特征，并初步確定該石灰巖礦屬于淺海相沉積礦床。

阿其克石灰巖地質特征礦體成因

1　區域地質背景

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

1.1地層

區內出露的地層自老至新依次有寒武系-奧陶系阿其克片巖、泥盆系上統奇自拉夫組、石炭系上統、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-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、塔哈奇組統一用（C2k+a+t）代號表示。

（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細礫巖、石英質粗砂巖、石英質細砂巖、巖屑長石細砂巖為主夾棕紅色石英質粗砂巖；上段巖性主要為灰色薄層狀泥灰巖、鈣質粉砂質泥巖不等厚互層，發育平行層理，薄層狀構造、疙瘩狀構造發育，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、中層狀泥晶灰巖夾灰色薄層狀鈣質泥巖、鈣質粉砂質泥巖，基本層序一般厚10～25cm，底部灰巖為泥-微晶結構、薄-中層狀構造；上部主要為紫紅色、灰色、灰白色泥晶灰巖、微晶灰巖，灰巖為微晶結構、泥晶結構，薄層狀構造，灰巖中方解石含量大于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巖礦體的賦存層位。

（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-薄層狀鈣質長石石英細砂巖，中-粗粒石英砂巖、薄層狀泥質粉砂巖夾灰黑色薄層狀砂質灰巖，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粉砂質泥巖，局部夾少量的粉晶灰巖；上段巖石為棕色薄層狀鈣質粉砂質泥巖夾灰色中-薄層狀巖屑長石砂巖、砂質灰巖，產雙殼類及植物化石，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-塊狀細晶石膏層、棕紅色灰綠色薄層狀鈣質泥巖、膏泥巖，底部為3～5 m的淺棕色石英質細-中礫巖；中部為灰色中層狀砂質白云巖；上部主要為棕紅色夾灰綠色薄層狀鈣質泥巖、棕紅色長石石英細砂巖夾膏泥巖，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泥巖、鈣質粉砂巖不等厚互層夾薄層狀巖屑長石細砂巖，底部為2～3 m厚的石英質中-細礫巖、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-厚層狀鈣質長石石英細砂巖、中-厚層狀鈣質巖屑長石中-細粒砂巖夾棕紅色薄層狀鈣質粉砂巖、鈣質泥巖，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-厚層狀鈣質細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泥巖，厚度1535.28m。

1.1.8第四系

（1）下更新統西域組（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-細礫礫巖、含礫砂巖，含礫砂巖夾土黃色透鏡狀細砂巖、泥質粉砂巖，厚度919.66m。

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

（3）上更新統沖洪積層（QP3apl）：在區域內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構造

區域構造線為北北西向。區內褶皺構造主要為阿其克背斜，礦區位于該背斜的西翼。除此之外，尚未見到較大的構造地質體。

阿其克背斜為一破背斜（又稱阿其克鼻狀構造），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稱的向西傾的單斜背斜，背斜軸走向為北北西向，北端軸向北北東，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

區域內巖漿巖不發育，未見巖漿巖分布。

2　礦區地質

2.1地層

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

2.1.1上石炭統卡拉烏依組（C2k）

為礦體底板圍巖，分布于礦區的東部，呈南北走向的單斜層狀產出，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泥巖夾灰色薄層狀灰巖。地層產狀為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上石炭統阿孜干組（C2a）

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

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

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

2.1.3上石炭統塔哈奇組（C2t）

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

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

（2）上石炭統塔哈奇組第二層（C2t2）：巖性為灰色中-薄層狀鈣質長石石英細砂巖、鈣質粉砂巖夾灰黑色薄層狀砂質灰巖。產狀252～269°∠32～39°，厚度大于186m。

2.1.4第四系全新統沖積層（Q4al）

分布于礦區的溝谷平緩地帶，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100cm以上，礫石磨圓度一般，多呈次棱角狀、次圓狀。礫石成分復雜，有砂巖、石英巖、灰巖等。

2.2構造

礦區內構造簡單，上石炭統卡拉烏依組、阿孜干組、塔哈奇組是區內出露的主要地層，為一向西傾斜的單斜巖層，地層走向與構造線方向一致，呈近南北向展布的單斜構造。巖層產狀基本穩定，總體產狀為251°～271°∠29°～44°，構造形態簡單，區內未見斷裂構造。

2.3巖漿巖

區內無巖漿巖分布。

3　礦體地質

3.1礦體形態、規模與產狀

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

據基巖露頭、工程控制情況來看，礦區范圍內礦體南北出露長度約3.7km，控制的礦層厚度穩定，一般厚58.51～126.07m，平均厚94.47m，厚度變化系數為20.03％。總體產狀為251°～271°∠29°～44°。礦體內部有少量夾石，夾石厚度較小，延伸不大，對礦石質量影響甚微。

頂板圍巖為淺灰、灰白色，厚層狀鈣質粗砂巖。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泥巖夾灰色薄層狀灰巖。礦體規模為大型。

3.2礦石質量

3.2.1礦石的自然類型及礦物成分

按礦石顏色、結構構造不同，該石灰巖礦石可劃分為兩個自然類型。現分述如下：

3.2.1.1薄-中厚層狀泥晶灰巖

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：泥晶結構，塊狀構造，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，結構較均勻，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厚層狀微晶灰巖

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：微晶結構，塊狀構造，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，結構均勻，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；含少量塵點狀鐵質。巖石發育微裂紋，寬0.8～0.2mm，分布有少量方解石。

3.2.2礦石的化學組分

（1）礦區礦石的平均化學成分

全區礦石的化學組分平均值為：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-中厚層狀泥晶灰巖礦石化學組分

薄-中厚層狀泥晶灰巖礦石化學組含量為：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為2％～3％，屬變化穩定組分；MgO、Al2O3、Fe2O3、K2O、Cl-組分的變化系數為59％～67％，屬變化較穩定組分；只有SiO2、Na2O、SO3組分的變化系數為80％～134％，屬變化不穩定組分，總體評價泥晶灰巖礦石質量變化較穩定。

表1　泥晶灰巖礦石主要化學組分含量統計表　％

（3）厚層狀微晶灰巖礦石化學組分

厚層狀微晶灰巖礦石化學組含量為：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％。礦石主要化學組分含量情況見表2。

表2　微晶灰巖礦石主要化學組分含量統計表　％

由表2可知，CaO、燒失量組分的變化系數為2％～3％，屬變化穩定組分；Fe2O3、Na2O、Cl-組分的變化系數為53％～61％，屬變化較穩定組分；而MgO、SiO2、Al2O3、K2O、SO3組分的變化系數為78％～155％，屬變化不穩定組分，總體評價微晶灰巖礦石質量變化較大。

3.2.3礦石主要化學組分的相關性分析

礦石主要化學組分的相關系數見表3。

表3　礦石主要化學組分相關系數表

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-為負相關關系，即當CaO含量增大時，MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、SO3、Cl-含量有減小的趨勢；與燒失量為正相關關系。

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

3.2.4礦石的其它化學組分

化學多元素分析結果：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

根據中華人民共和國地質礦產行業標準《冶金、化工石灰巖及白云巖、水泥原料礦產地質勘查規范》（DZ/T 0213-2002）附錄D.6表中水泥用石灰質原料礦石化學成分一般要求，礦區內的石灰巖礦石主要化學組分的平均值為：CaO 54.26％、MgO 0.32％、K2O+Na2O 0.11％、SO30.049％、Cl-0.0048％。礦石品級均達到了Ⅰ級品的要求。

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泥巖夾灰色薄層狀灰巖。與礦體呈整合接觸。頂板圍巖為上石炭統塔哈奇組第一層（C2t1）地層中的淺灰、灰白色，厚層狀鈣質粗砂巖。與礦體呈整合接觸。

3.4.2夾 層

礦體內部夾層較少，厚度一般都小于10m，夾層延伸不長，對礦體的影響不大。夾層有兩種類型：一種為含礦夾層，即礦石主要化學組分低于工業指標要求的石灰巖；另一種為礦層中間夾雜少量的鈣質砂巖和粉砂質泥巖。

4　礦床成因初探

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

收稿：2016-06-05

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