劉 勇
(新疆維吾爾自治區(qū)地質調查院,新疆 烏魯木齊 830000)
研究區(qū)大地構造位置上處于塔里木古板塊塔北陸緣活動帶紅柳河裂陷槽內,北側與南側分別以紅柳河斷裂玉石山斷裂為界,在西部區(qū)域上兩斷裂收斂,在平面上表現為西合東張扇形特點中震旦統、下寒武統、志留系及二疊系是區(qū)內的主要地層出露。碳酸鹽巖和硅質巖組成的淺海相建造是中震旦統的主要特征,片理化粉砂巖以及片巖泥至白云巖和灰?guī)r是其重要組成,在該帶當中有磷礦化以及錳礦化存在。碳酸鹽、泥巖以及黑色硅質巖建造特征是下寒武統的主要地層特點,有一侵蝕面存在于下伏中震旦統之間,是該區(qū)錳礦的重要成礦位置,在紅柳河斷裂南部分部阿爾特梅什布拉克群(志留系),斷層接觸下寒武統,建造特點為前海濱海相碎屑巖。在紅柳溝河斷裂北側區(qū)域分布二疊系,碎屑沉積巖是其主要特征,而且有中基性火山巖噴發(fā)相互伴生,沉積特點為海陸交互項特點,斷裂帶周圍分布的花崗巖體主要為華力西中、晚期。震旦紀以來,構造運動在區(qū)內歷經多次,由于南北方向擠壓作用,構造應力場,促進東西向為主的斷裂構造體系形成。紅柳河斷裂在該區(qū)展布方向為北東東向,主要表現為逆斷層,形成次級構造單元分界線,非常發(fā)育褶皺構造,屬于近東西向排列的復向斜以及復背斜[1]。
該區(qū)有8處錳礦床點被發(fā)現,主要在陣單系以及寒武系地層當中分布,水溝子錳礦以及塔水錳礦、還有白川錳礦和黃山錳礦等,均在震旦系地層當中產出,苦泉錳礦、花坪錳礦、大水錳礦主要在寒武系中產出。(圖1)。
圖1 東天山錳礦帶地質略圖
中震旦統的砂頁巖系以及灰?guī)r是產出礦體的主要部位,白川錳礦是該區(qū)當中中震旦統出露最為齊全的錳礦,自下而上中震旦統巖系包括:
(1)夾細礫巖透鏡體的灰色變砂巖,千枚狀頁巖分布于頂部。
(2)條帶狀的硅質灰?guī)r以及白云質灰?guī)r,是主要的含錳鹽系,達到80m的厚度,扁豆狀特征的猛礦體分布于上部,殘積淋濾型錳礦化在地表能夠見到。
(3)薄層狀灰色白云巖約為40m厚。
(4)該層是重要的含錳鹽系,達到56.77m的總厚度,具有復雜的巖性特征,粉砂巖、頁巖以及硅質白云巖主要在下部分布,扁豆狀錳礦體主要產出在最下側頁巖部位,夾灰?guī)r的頁巖分布于上部,錳礦化在灰?guī)r當中可見。
(5)夾千枚狀紅色頁巖的深灰色千枚巖,達到190m的厚度。
(6)夾碳質頁巖以及頁巖和硅質巖的白云巖和白云質灰?guī)r等透鏡體,錳礦化在該層硅質巖中可見,菱錳礦在頁巖當中有1.2m的厚度[2-4]。
西大山組(下寒武統)是主要的賦礦層位,通過對比分析苦泉、花坪以及大水等幾個礦區(qū)地層特點,這一地層巖性自上而下表現為:
(1)條帶狀含硅質出來的大理巖以及白云質灰?guī)r和青灰色的薄層灰?guī)r,含錳結核大理巖透鏡體以及粘土質灰?guī)r。猛礦體(殘積淋濾型)分布于地表達到25m的厚度。
(2)泥巖以及粘土質粉砂巖和硅質泥質頁巖,薄層的含錳硅質巖(含錳灰?guī)r),淋積錳礦產出,鐵礦為局部的相變,達到30m~90m的厚厚。
(3)鈣質砂巖以及頁巖粘土質,錳礦體見于地表,達到30m~110m的厚度。
(4)粉砂巖,炭質,硅質巖以及硅質巖互層,灰?guī)r透鏡體在中間加深達到20m的厚度。
(1)近代風化堆積型錳礦?;ㄆ哄i礦28號礦體是重要的代表性礦體,礦體達到85m長,約為15m寬和8m的延伸,平面上礦體主要表現為扁豆狀,分布斷裂破碎帶周圍,后面上呈現鍋底狀的形態(tài),巖土碎屑以及沙土堆積于礦體下部,和礦體保持一致的產狀特征,在粉砂巖以及灰?guī)r之上不整合覆蓋。
(2)受構造裂隙控制的風化淋濾型錳礦。錳礦在大水地區(qū)產出的這種類型比較普遍,每個礦區(qū)均可看到,大水25號礦體是典型代表,礦體約有42.7m長,達到21m的寬度以及10m的延伸。Mn品位在25.89%的平均水平,礦體產出特點為巢狀,在殘積層與基巖之間產出,夾結晶灰?guī)r的泥質粉砂巖是其主要的圍巖特點,巖石在地表呈現強烈的風化破碎特征,發(fā)育裂隙,在構造裂隙帶內產出猛礦體,礦體在地表部位具有較大的面積分布,向深部區(qū)域呈現不斷變小的范圍特點。
這種類型的礦體具有的特征主要表現為:在產狀方面礦體和含礦巖性層位呈現不一致的產狀特征,構造裂隙對其起著明顯的控制作用,一些礦體和巖層斜交,有的隨著層間裂隙進行充填。在規(guī)模上礦體較小,主要表現為不規(guī)則的形態(tài)特征,有的為透鏡狀,有的為扁豆狀,還有的為巢狀。在品味方面礦體都不是很高,呈現不均勻的分布特點。礦石多呈現變膠狀特征、同時還有葡萄狀、角粒狀等構造特點。軟錳礦以及應錳礦,是高價態(tài)氧化錳礦物主要礦石礦物,于其分布形態(tài)充分結合,顯示氧化錳礦為次生特征。
(3)細碎屑巖中的沉積型錳礦。在白川,花坪,大水等錳礦區(qū)能夠見到這一類礦體,花坪35號礦體是重要的代表性礦體,該礦體是在下寒武統產出的塊狀、扁豆狀礦體,粉砂質泥巖以及泥質粉砂巖(下寒武統)是礦體主要產出部位,扁豆狀是地表的主要形態(tài),有似層狀空間形態(tài)特征,產狀和圍巖非常類似,地表有約40m的長度,達到3m寬。
與其他類型礦體相比,這種類型的礦體具有的特征主要為:①在產狀方面,礦體和圍巖具有一致性的特征,地表存在脈狀以及扁豆狀的特征,空間上的形態(tài)多表現為似層狀,具有非常大的延伸,在品位方面比較富,礦體在品位以及厚度上呈現穩(wěn)定的變化特征。白泉,苦泉、水溝子等錳礦點,風化的地表礦體,延伸向下轉變成薄層狀的含錳巖石,可能也是此類沉積型錳礦。②夾灰?guī)r透鏡體的粉砂巖、頁巖(下寒武統)主要分布在白川錳礦點,氧化錳礦以及灰?guī)r構成條帶,錳礦具有似層狀的特點。褐鐵礦、赤鐵礦以及硬錳礦是花瓶錳礦22號礦體的主要特征,構造特點主要表現為揉皺,研究分析原生錳礦在區(qū)內有極大的尋找可能性。
(4)熱接觸變質型錳礦在花崗巖接觸帶中產出。這種錳礦在區(qū)內具有較少的分布,只在花坪錳礦以及沿灘錳礦一些礦體當中能夠見到,黑云母花崗巖(華力西期)與震旦系接觸帶中產出礦體,在花崗巖體當中個別產出,礦體在規(guī)模上相對較小,沒有規(guī)則的形態(tài),很多都表現為巢狀,主要處于10m~20m的長度范圍,寬在2m~3m范圍,礦體有著較為富的品位特點,最富的能夠達到60%以上,礦石表現為致密塊狀,具有十分堅硬的特征,軟錳礦以及硬錳礦,是主要的含錳礦物,具有很好的結晶程度。石膏以及石英是其主要的脈石礦物。
錳礦石在區(qū)內具有比較簡單的結構類型,有的表現為粉末狀,有的表現為細粒狀,還有的為變膠狀和自行粒狀,同時還有葉片狀、乳濁狀等結構。礦石具有比較多樣的構造特點有的為煙灰狀,有的為土狀還有的為同心環(huán)帶狀,角礫狀,蜂窩狀,多孔狀。磁鐵礦、水針鐵礦、軟錳礦、硬錳礦是其主要的礦石礦物,磁黃鐵礦以及黃鐵礦相對較少,絹云母、方解石、石英等是其主要的脈石礦物。
(1)控礦地層。有8處礦床點在該區(qū)當中被發(fā)現,主要在寒武系以及震旦系當中分布,賦存的巖石層位具有特定性,對成礦元素背景值進行分析研究,硅質巖以及碳酸鹽巖(震旦統、下寒武統)錳背景值具有較高的特點。錳含量在含錳灰?guī)r當中達到0.5%~2%,最高的在5.78%,不僅有含錳灰?guī)r存在之外,剩下的碳酸鹽巖,含錳量在1~3倍克拉克值的達到30%左右,3~10倍克拉克值的約為29.73%。區(qū)內其他的沉積巖系也有錳質。所以砂頁巖以及砂質巖和碳酸鹽巖震旦系與下寒武統,為錳礦成礦提供了豐富的物質來源,是該區(qū)當中,最為重要的含礦層位。
(2)控礦構造,構造活動在后期階段十分的強烈,發(fā)育斷裂構造以及褶皺構造,地表出露含錳地層,發(fā)育破碎帶,裂隙,節(jié)理等,巖石十分的破碎,具有很強的滲透性,地形有利于風化,同時利于水文地質條件和構造的形成,紅柳河斷裂在的南部邊界區(qū)域是礦化帶的主要分布地帶,在一定地層當中賦存礦體,裂隙、節(jié)理、斷裂控制著形態(tài),較大的礦體主要形成在構造交匯膨大位置上,次級斷裂在斷裂帶中非常發(fā)育,特別是東西向一組非常的突出。
(3)表生作用。錳質富集富集過程當中受表生風化淋濾作用非常突出,二疊紀之后,不是風化對地表造成嚴重影響,逐漸的夷平地形,潮濕的氣候逐漸轉變成干燥氣候,出現了非常強烈的化學風化以及物理風化因素影響,創(chuàng)造的條件有利于風化淋濾型錳礦的形成。
(4)巖相古地理條件。結合前人研究基礎,并對各個礦床點地質資料進行分析研究,分析該區(qū)的巖相古地理特征,至震旦紀到早寒武世階段。處于拉張條件下的塔里木板塊北陸緣,淺海沉積環(huán)境非常的穩(wěn)定,對沉積分異作用起到了非常好的效果,具有較長的沉積時間,而且具有非常大的沉積物厚度,淺海相的硅質巖沉積碎屑巖以及碳酸鹽建造表現為穩(wěn)定的厚度特征,由于地史當中,垂向運動的地殼長期存在,導致海平面出現不斷升降,巨厚的沉積物在中震旦世海侵階段逐漸的形成。海退階段主要發(fā)生在晚震旦,同時遭受強烈的剝蝕作用,有沉積間斷形成,顯示中震旦世與早寒武世接觸關系主要表現為不整合的特征。大的海侵在早寒武世階段又一次形成,沉積序列十分的穩(wěn)定,沉積型錳礦在這一階段形成于不整合面上。地殼活動在二疊紀之后非常的活躍,進入到改造階段,由于后期改造因素影響,造成這套巖系褶皺向地表部位上升,由于部里化學等風化作用強烈影響,童聲錳礦,逐漸的被淋濾,風化與遷移,風化淋濾型錳礦以及堆積錳礦形成在構造裂隙以及地表洼地地帶,熱液活動在后期階段,又一次的改造含錳巖系,對其起到了很好的富集作用。綜合研究分析的錳礦主要以殘積淋濾錳礦為主,同時還有沉積型錳礦以及堆積錳礦。
淺海環(huán)境是該區(qū)當中的主要成礦古地理環(huán)境,震旦紀、寒武紀是該區(qū)當中主要的成礦時代,也是我國錳礦形成的重要時期,不純碳酸鹽巖以及黑色硅質砂頁巖具有非常多的含礦層位,而且具有穩(wěn)定的厚度與延伸,深部具有非常大的找礦潛力,很多錳礦床點主要分布在成礦帶周圍,能夠共同組成一個大的礦田,找礦前景十分的優(yōu)越,通過深入的開展地質研究工作。還能使資源儲量不斷擴大,有新礦產地被發(fā)現的可能。
通過分析礦區(qū)當中的地質條件與礦化特征,沉積型錳礦在深部區(qū)域上具有很大的可能性,花坪地區(qū)以及大水地區(qū)沉積特征的錳礦體有著非常穩(wěn)定的延伸與厚度,所以其深度具有非常大的找礦潛力,今后在找礦工作當中,應當把花坪礦區(qū)作為重要的突破口,以沉積型錳礦為主攻目標,在含錳巖系深部進行找礦。