劉秀娟

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

【礦產(chǎn)資源】

新疆托克遜縣榆樹溝皂土礦床特征與找礦方向

劉秀娟

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

新疆榆樹溝皂土礦是我國發(fā)現(xiàn)的唯一具有工業(yè)價值的皂土礦床，礦體規(guī)模大，連續(xù)性較穩(wěn)定，礦石質(zhì)量較好。礦床位于薩阿爾明復(fù)背斜的榆樹溝單斜構(gòu)造帶中，產(chǎn)于華里西期超基性侵入巖與泥盆系大理巖、硅質(zhì)灰?guī)r接觸帶中，為熱液蝕變型礦床。依據(jù)其地質(zhì)與成礦特征初步確定了該類型皂土礦的找礦方向和靶區(qū)。

皂土礦；地質(zhì)特征；找礦方向；新疆托克遜

皂土是以皂石為主的粘土。皂石屬蒙脫石族礦物，是一種層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽，其化學(xué)分子式為(1/2Ca，Na)0.33(Mg，F(xiàn)e2+)3[(Si，Al)4O10](OH)2·4H2O，皂石屬單斜晶系，集合體呈條帶狀、土狀的致密皂狀塊體。可分為鋰皂石、鋁皂石、鐵皂石、鎂皂石和鋅皂石。皂土在水中膨脹形成包含大量水分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，具有膨脹性、觸變性、懸浮性、分散性、增稠性，還有吸附性和相互作用特性。對乳膠和有機膠具有穩(wěn)定性，對有機質(zhì)具有吸附性能，不受細菌分解，無毒和無刺激性。因而它是一種優(yōu)良的分散劑、粘度調(diào)節(jié)劑、增稠劑、懸浮劑和乳膠穩(wěn)定劑。

1 區(qū)域地質(zhì)

榆樹溝蒙皂石礦區(qū)處于薩阿爾明復(fù)背斜與阿拉塔格復(fù)向斜的交接部位，是構(gòu)造應(yīng)力集中和形變樞紐地帶。區(qū)內(nèi)巖漿巖活動頻繁，地層分布零亂。主要賦礦層位為中泥盆統(tǒng)阿拉塔格組(D2a)，其中下段巖性為灰色絹云母石英片巖、綠泥白云母鈉長石英片巖、黑云長石石英變粒巖；上段(巖性為絹云石英千枚巖、粉砂質(zhì)絹云板巖夾角礫狀大理巖及生物碎屑灰?guī)r。上泥盆統(tǒng)破城子組(D3p)巖性主要有變長石石英細砂巖、大理巖化灰?guī)r和變中酸性火山巖，其中下段)為灰色粉砂質(zhì)板巖、變長石石英粉砂巖夾綠灰色陽起片巖、陽起納長片巖、綠泥陽起片巖(中基—中酸性火山熔巖)，上段為絹云粉砂質(zhì)板巖夾絹云千枚巖偶夾灰綠色陽起片巖(基性火山巖)。更新統(tǒng)新疆群(Qp2x)巖性為礫石、砂、粉砂夾砂土等；洪風(fēng)積層(Qhpal+eol)巖性主要為底部礫、細砂礫、粗砂，上部粉砂、細砂層。

巖漿巖區(qū)域內(nèi)分布廣泛，主要為志留紀—泥盆紀斜長花崗巖[γο(S-D)bM]，變橄欖巖、二輝橄欖巖、輝石橄欖巖[σ(S-D)M]；混源型細粒黑云角閃石英閃長巖(δoDH)；殼源型灰色中細粒黑云二長花崗巖(ηγDaQ)；第一期殼源型肉紅色中細粒黑云二長花崗巖(ηγDaQ)，第二期殼源型灰白色中粗粒黑云二長花崗巖(ηγDbQ)；石炭系殼源型細粒鉀長花崗巖(ζγCcQ)；淺灰—灰白色中粒黑云二長花崗巖(ηγCbQ)；肉紅色細粒二長花崗巖(ηγCaQ)。脈巖主要為閃長玢巖脈，侵入于中泥盆統(tǒng)阿拉塔格組和上泥盆統(tǒng)破城子組中。

在構(gòu)造方面，礦床整體處于薩阿爾明復(fù)背斜的榆樹溝單斜中，呈北西—南東向展布，長約20km，寬約1.5km，東北與庫米什山間凹陷相鄰，東南被華里西期巖體所切，整體表現(xiàn)為褶皺不明顯，但斷裂構(gòu)造較發(fā)育，在區(qū)域內(nèi)發(fā)育有三條斷層，在這些斷層破碎帶及與斷層有關(guān)的構(gòu)造裂隙發(fā)育部位受熱液蝕變形成了蒙皂石富集及礦體的最終形成。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)主要出露中泥盆統(tǒng)阿拉塔格組第一亞組及第四系(圖1)。

根據(jù)巖石組合特征，中泥盆統(tǒng)阿拉塔格組第一亞組又分為三個亞段。第一亞段：由乳白色、灰綠色大理巖、灰色硅質(zhì)灰?guī)r組成。第二亞段由條紋狀大理巖、條帶狀硅質(zhì)大理巖及條帶狀硅質(zhì)灰?guī)r組成。下部以條帶狀硅質(zhì)灰?guī)r為主，局部有蒙皂石化。上部和中部以條紋狀大理巖、條帶狀硅質(zhì)大理巖為主，均有不同程度的蒙皂石化，是蒙皂石礦的容礦母巖。第三亞段巖性為灰白、黃灰色結(jié)晶灰?guī)r。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造單一，主要是榆樹溝單斜構(gòu)造。受斷裂構(gòu)造的揉皺、牽引、以及巖漿侵入體的擠壓，形成局部小的牽引構(gòu)造、局部隆起構(gòu)造等。

圖1 托克遜縣榆樹溝皂土礦區(qū)地質(zhì)圖

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育。主要發(fā)育有三條斷層。F1斷層：該斷層呈近南北向延伸，切穿Ⅲ礦化帶，向南延伸至華里西晚期花崗巖體中。斷層對蒙皂石礦體無破壞作用，在與斷層有關(guān)的構(gòu)造裂隙發(fā)育部位蒙皂石化尚有富集現(xiàn)象。F2、F3斷層：這兩個斷層呈弧形出露地表，均延伸不到百米。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，巖石種類繁多，從超基性巖到酸性巖類均有分布。其中斜方輝石橄欖巖主要出露于測區(qū)中部和北部，巖體呈帶狀或不規(guī)則狀，侵入于中泥盆統(tǒng)地層中?；◢弾r類主要出露有富堿質(zhì)花崗巖，巖體呈巖基、巖株、巖脈侵入于中泥盆統(tǒng)(D2al4)地層中。脈巖侵入體比較多，以富堿質(zhì)花崗巖巖脈為主。

2.4 變質(zhì)作用

礦區(qū)內(nèi)的變質(zhì)作用以大理巖化最為普遍，同時受超基性巖體和酸性巖體侵入的影響，局部出現(xiàn)透輝石化大理巖、透閃陽起石化大理巖等；還有與礦化有關(guān)的蒙皂石化、蛇紋石化等。蒙皂石化主要發(fā)生在礦區(qū)中部暗灰色條帶狀硅質(zhì)大理巖、條紋狀大理巖及硅質(zhì)灰?guī)r中，部分沿輝桿巖外接觸帶和斷裂裂隙蒙皂石化強烈，從而形成蒙皂石礦。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)

蒙皂石礦賦存在礦區(qū)內(nèi)中泥盆統(tǒng)阿拉塔格組第一亞組第四段第二亞段地層中。其形成與區(qū)內(nèi)的富堿質(zhì)花崗巖、斜輝石橄欖巖巖體密切相關(guān)，根據(jù)地表出露共圈出了三個工業(yè)礦體，各礦體特征見表1。

可以看出Ⅲ礦體厚度巨大，連續(xù)性好，礦體結(jié)構(gòu)簡單，除有花崗巖脈及石英細脈沿裂隙穿入礦體外，礦體中基本沒有夾層出現(xiàn)，膠體率含量有高有低，礦化不夠均勻，總的來看靠近礦體頂板斜輝橄欖巖體一側(cè)礦體品位普遍偏高，反之，遠離巖體，礦化程度就低一些。屬較穩(wěn)定礦體。

3.2 礦石類型及礦物共生組合

根據(jù)區(qū)內(nèi)見到的蒙皂石礦按其自然類型可劃分為條紋狀皂石礦和松散皂土礦。

表1 礦體特征

(1) 條紋狀皂石礦：灰白色紋層狀及塊狀結(jié)構(gòu)，粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石礦物主要為皂石、鎂皂石、蒙脫石及少量鋰蒙石、鐵皂石。在電子顯微鏡下皂石礦物呈板條狀、葉片狀或放射狀、不規(guī)則狀形態(tài)出現(xiàn)。其含量一般為10%～20%。脈石礦物主要為方解石，多呈他形粒狀，其含量一般為60%左右，其他還有透輝石、透閃石、陽起石、綠簾石、石英等礦物，含量約占20%左右，個別處透輝石含量可達50%以上。

(2) 松散狀皂土礦：這類礦石主要產(chǎn)于較寬大的裂隙內(nèi)，或節(jié)理、裂隙發(fā)育的破碎帶中。呈白、黃白或稍帶銹紅色，土狀、殼狀、餅狀松散塊體。礦石礦物與脈石礦物與條紋狀皂石礦大致相同；所不同的是礦石中的有益組分含量明顯增加，脈石礦物含量明顯下降，膠體率可高達30%以上。

3.3 礦石物化性能

皂土礦石物化性能見表2。

表2 皂土礦石物化性能

3.4 礦石礦物屬性

根據(jù)礦石X粉晶衍射(表3)表明：本蒙皂石礦物的晶層間距與標準皂石、鎂皂石相比具有相同的特征；紅外光譜(圖2)結(jié)果表明：本蒙皂石礦物中鋰含量較低，鋰鎂皂石普遍存在，與標準皂石對比具有皂石—鎂皂石—鋰鎂皂石的特征；差熱分析等(圖3)結(jié)果表明：本蒙皂石礦物和標準皂石的脫水結(jié)構(gòu)吸熱谷溫度具有相同的位置。因此本礦床礦石礦物成分、物性特征與標準皂石、鎂皂石的屬性特征十分相似，且礦物含有少量蒙脫石礦物，礦床礦石礦物成分為皂石—鎂皂石—鋰鎂皂石的集合體。

表3 榆樹溝蒙皂石X粉晶衍射分析結(jié)果與標準皂石、鎂皂石對照

圖2 榆樹溝皂土礦紅外光譜

圖3 榆樹溝皂土礦差熱分析

4 礦床成因

該礦床整體處于薩阿爾明復(fù)背斜的榆樹溝單斜構(gòu)造帶中，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，華里西期富堿質(zhì)花崗巖、鎂質(zhì)超基性侵入巖活動頻繁，中泥盆統(tǒng)阿拉塔格組的硅質(zhì)灰?guī)r、大理巖、硅質(zhì)大理巖及結(jié)晶灰?guī)r是形成鋰鎂皂石的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，在這些斷層破碎帶或與斷層有關(guān)的構(gòu)造裂隙發(fā)育部位受熱液蝕變形成了蒙皂石富集及礦體的最終形成。同時根據(jù)礦石中的礦物含有透輝石、透閃石、陽起石、綠簾石、蛇紋石等熱液變質(zhì)礦物，也說明榆樹溝蒙皂石礦床是在華力西晚期富堿質(zhì)花崗巖侵入到中泥盆統(tǒng)阿拉塔格組第一亞組地層中，大量的熱液與早期的斜輝橄欖巖、碳酸鹽巖發(fā)生了變質(zhì)交代作用，從而在構(gòu)造薄弱帶和巖體接觸帶外邊緣附近形成水質(zhì)弱循環(huán)，水介質(zhì)在弱堿性環(huán)境下硅、鎂、鋁、鈣等物質(zhì)重新組合，先后形成蒙脫石或皂石及透輝石等礦物，再由蒙脫石或皂石轉(zhuǎn)變成鎂皂石或鋰鎂皂石。因此，該礦床成因為熱液蝕變型。

5 找礦方向和靶區(qū)

5.1 找礦方向

由榆樹溝皂石礦所確定的成礦模型可知，其找礦方向主要有：

(1) 超基性巖、富堿質(zhì)花崗巖和碳酸鹽巖接觸帶是尋找皂石礦的有利地區(qū)。

(2) 在上述巖體和地層接觸帶的構(gòu)造交匯部位和張性裂隙發(fā)育部位有利成礦。

(3) 野外找礦標志：在礦體裂隙中和地表因雨水等作用，常出現(xiàn)棉花絮狀或爆米花狀的外觀特征。5.2 重點靶區(qū)

在托克遜縣榆樹溝、托克遜縣庫米什鎮(zhèn)南喀拉克孜勒山、西準噶爾界山艾比湖北岸西部為1187高地及東準噶爾界山—卡拉麥里山奧什克山等四處超基性巖體，其巖性主要為以純橄欖巖、含輝石純橄巖及斜輝橄欖巖，巖體內(nèi)富堿質(zhì)花崗巖穿插切割較多，斷裂構(gòu)造也較為發(fā)育，圍巖主要為泥盆系的大理巖，生物灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r、硅質(zhì)板巖、凝灰?guī)r等，因此，在超基性巖體與地層接觸部位及構(gòu)造發(fā)育部位為皂石礦成礦的最有利區(qū)段。

[1]李留安,潘克耀,李強.新疆托克遜縣榆樹溝蒙皂石礦詳查地質(zhì)報告[R].2000.

[2]成守德,張湘江.新疆大地構(gòu)造基本格架[J].新疆地質(zhì),2000,18 (4):293-296.

[3]成守德,徐新.新疆及鄰區(qū)大地構(gòu)造編圖研究[J].新疆地質(zhì), 2001,19(1):33-37.

[4]任偉,汪立今,張春江,等.新疆皂土資源開發(fā)應(yīng)用探討[J].金屬礦山,2009,(3):73-76.

[5]丁兆明,趙興森.鋰鎂皂土——一種稀缺礦種的形成機理和用途[J].地質(zhì)與勘探,2000,(4):41-44.

[6]邵厥年,陶維平.礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊[M].北京:地質(zhì)出版社, 2010:442-444.

[7]新疆維吾爾自治區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項目管理辦公室.新疆1∶5萬K45E011016(黃水渠幅)地質(zhì)圖說明書[R].2010.

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2016-06-23