新疆布爾津沖乎爾盆地南緣藍晶石礦床特征及找礦前景分析

師旺強

(中國建筑材料工業地質勘查中心新疆總隊,新疆 烏魯木齊 830000)

藍晶石是一種耐火度高、高溫體積膨脹不可逆的高鋁礦物，具有良好的化學穩定性，抗化學腐蝕、抗磨、熱導率高等特性。藍晶石主要作為高級耐火材料和冶金原料，被廣泛應用于鋼鐵、有色金屬、玻璃、水泥、陶瓷、石化、機械、鍋爐、輕工、電力、軍工等多個領域。

沖乎爾盆地南緣經歷了華力西期變質作用，下泥盆統康布鐵堡組(D1k)、中泥盆統阿勒泰組(D2a)均遭受區域動力熱流變質作用，但變質作用對后者地層的改造更為明顯，盆地南緣的中泥盆統阿勒泰組(D2a)地層從南往北形成了以鐵鋁榴石、藍晶石、藍晶石十字石帶為主的中壓型的巴洛式遞增變質帶，而藍晶石、藍晶石十字石帶均發育在阿克蘇斷裂(F2)以北，顯示斷層對藍晶石礦床有明顯的控礦作用。2003年，新疆布爾津縣沖乎爾一帶開展了1∶50000區域地質礦產調查工作，在阿克蘇斷裂(F2)以北的藍晶石、藍晶石十字石帶內發現了2個藍晶石礦點，并對礦點進行了初步評價。

近年來，在以往地質勘查的基礎上，開展了“新疆布爾津縣庫須根一帶藍晶石礦調查評價”項目，在喀拉莫尤勒一帶發現了2條藍晶石礦化帶，帶內共圈定9個礦體，礦體規模較大，藍晶石含礦率較高，求得藍晶石礦物的推斷資源量540.08萬t，為大型礦床。本文通過系統對比研究、分析，總結本次勘查成果，盆地南緣成礦地質條件較好，有望在盆地南緣實現超大型藍晶石礦床的找礦突破，同時對進一步地質勘查具有指導意義。

1 地質背景

沖乎爾盆地大地構造位置處于西伯利亞板塊之南阿爾泰晚古生代弧后裂陷盆地西段，盆地北緣為近東西向的庫根斷裂(F1)，南緣以阿克蘇斷裂(F2)為界。盆地南緣出露地層主要為下泥盆統康布鐵堡組(D1k)和中泥盆統阿勒泰組(D2a)(圖1)，以淺海相碎屑巖—碳酸鹽巖建造、中基性火山巖建造為主?？挡艰F堡組巖性以流紋質及英安質火山巖為主，阿勒泰組為一套淺海相碎屑巖組合，含礦巖性為絹云母化藍晶石片巖、含十字石藍晶石片巖、藍晶石黑云母片巖。盆地南緣侵入巖較發育，巖體侵位于中泥盆統阿勒泰組中，為成礦提供了熱液。盆地南緣火山巖較發育，主要分布在下泥盆統康布鐵堡組中，巖性主要是酸性、中酸性火山碎屑巖及相應的火山熔巖。盆地南緣變質巖分布廣泛，變質程度中等，主要分布在中泥盆統阿勒泰組，巖性為片巖、變粒巖及大理巖，華力西期區域動力熱流變質作用產生的變質熱液初步形成藍晶石片巖，后期經多次變質疊加，變質礦物再次重結晶，形成品位富、質量高的藍晶石礦。沖乎爾盆地南緣目前發現藍晶石礦點2處。

2 成礦地質條件

2.1 地層

沖乎爾盆地南緣屬北疆地層區阿爾泰地層分區，相繼經歷了早—中泥盆世前陸盆地沉積—構造演化—區域變質。下泥盆統康布鐵堡組(D1k)地層形成一套酸性火山巖、火山碎屑巖、熔巖組合，受原始噴發層序和后期變質作用的控制，橫向上巖性略有變化；中泥盆統阿勒泰組(D2a)地層形成一套變粒巖、黑云母石英片巖、含十字石藍晶石片巖、藍晶石黑云母片巖、絹云母化藍晶石片巖及大理巖組合，其中阿勒泰組第一段(D2a1)為賦礦地層(圖2)，巖性在橫向上有一定變化，主要受控于原巖巖性和華力西期區域動力熱流變質作用過程中的遞增變質帶發育特點。研究區在中泥盆世產生地殼拉張，在淺?！紊詈－h境中沉積了阿勒泰組(D2a)以碎屑巖為主，局部含火山巖的沉積體，原沉積巖中的碎屑巖為成礦提供了物質來源。

圖1 沖乎爾盆地南緣成礦地質背景圖

2.2 侵入巖

盆地南緣侵入巖較發育，以華力西中晚期侵入巖為主，主要巖石類型為石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、鉀長花崗巖等。研究區成礦與侵入巖直接相關，巖漿活動為成礦提供了熱液，使富含高鋁富硅的粘土巖、粉砂巖遭受了動力熱流變質作用的疊加形成了藍晶石。礦產在空間上緊密圍繞巖體，特別是巖體呈巷灣狀分布區最有利于成礦，遠離巖體礦化減弱至消失，在時間上晚期侵位的巖石類型比早期侵位的巖石類型好，尤其是巖漿期后的熱液活動更是不可缺少的條件。

2.3 變質作用

盆地南緣地層均已不同程度遭受變質作用的改造，生成相應的變質巖。變質作用類型多樣，但主要為區域動力熱流變質作用，其次為熱接觸變質作用。研究區的下泥盆統康布鐵堡組(D1k)、中泥盆統阿勒泰組(D2a)主要遭受區域動力熱流變質作用，但變質作用對后者地層的改造更為明顯，形成了一套石榴石、黑云母、藍晶石、十字石片巖、變粒巖及大理巖透鏡體，根據變質巖中的特征礦物，中泥盆統阿勒泰組(D2a)以阿克蘇斷裂(F2)為界形成了中壓型的巴洛式遞增變質帶。

阿克蘇斷裂(F2)以北的阿勒泰組第一段(D2a1)變質帶發育較好，尤以藍晶石、藍晶石十字石帶發育最好，形成藍晶石非金屬礦產。阿克蘇斷裂(F2)以南的阿勒泰組第二段(D2a2)變質帶發育程度不如北部完善，主要以鐵鋁榴石帶為主。

盆地南緣與成礦作用關系最緊密的是華力西期區域動力熱流變質作用，變質作用提供了成礦熱液，變質巖條件對成礦十分有利，變質作用對藍晶石礦產起到關鍵作用。

2.4 構造

盆地南緣構造發育，發育有北西—南東向的阿克蘇斷裂(F2)及華力西構造層的分劃斷裂。F2斷層貫整個盆地南緣，北西端與庫根斷裂(F1)相交，在沖乎爾盆地內被掩蓋，是沖乎爾盆地的控盆斷裂。已發現的喀拉莫尤勒藍晶石礦床均分布于F2斷裂的北部，礦體走向與該斷裂走向基本一致，控制了礦體的延伸方向，同時本斷裂在華力西期的活動為藍晶石礦產提供了有利的應力應變環境和熱液活動通道。

3 礦床地質特征

3.1 礦化帶特征

礦區發現2條藍晶石礦化帶(圖2)均賦存于中泥盆統阿勒泰第一段(D2a1)地層中，含礦巖層產狀：36～56°∠57～78°。

圖2 布爾津縣喀拉莫尤勒藍晶石礦床地質略圖

Ⅰ號礦化帶出露長5 800m，寬50～150m。巖性為黑云母長英片巖，黑云母十字石石英片巖、藍晶石黑云母長英片巖、絹云母化藍晶石片巖，在片巖中石英脈沿片理發育，脈寬0.1～6m，呈斷續延伸，藍晶石多分布在石英脈中。礦化帶西段礦化較好，有6個礦體。

Ⅱ號礦化帶出露長3 000m，寬30～120m。巖性為黑云母長英片巖，絹云母化含十字石藍晶石片巖，在黑云母長英片巖中見有石英脈，脈寬0.2～5m，呈斷續延伸。礦化帶礦化較好，有3個礦體。

3.2 礦體特征

礦區目前共圈定9個藍晶石礦體(表1)，Ⅰ號礦化帶西段6個礦體，Ⅱ號礦化帶3個礦體，其中10、11、12-1、12-2及12-3號礦體規模較大，并進行了鉆孔驗證，控制斜深105～329m，礦體地表至深部延伸穩定，礦石質量較好，藍晶石含礦率為5.02%～34.48%；其余4個礦體規模較小，僅用單工程控制，在此不作敘述?，F將10、12-1號主礦體特征分述如下。

表1 喀拉莫尤勒藍晶石礦床各礦體特征

10號礦體：礦體呈單斜層狀產出，由4條勘查線和兩個鉆孔控制，礦體長1 740m，厚25.76～83.30m。礦 體 厚 度 沿 走 向 變 化 系 數 為53.29%，沿傾向變化系數為21.50%，均為較穩定礦層。礦體地表向深部延深較穩定，礦石質量較好，藍晶石含礦率為7.35%～34.48%，含礦率沿走向變化系數為20.64%，沿傾向變化系數為11.92%，總體藍晶石分布均勻。礦體資源量估算平均斜深為114.83m，平均垂深為108.49m，估算藍晶石礦物的推斷資源量為238.56萬t，為大型礦床。

12-1號礦體：礦體呈似層狀展布，由2條勘查線和一個鉆孔控制，礦體長1 080m，厚27.97～30.78m。礦體厚度沿走向變化系數為6.75%，沿傾向變化系數為48.56%，均為較穩定礦層。礦體地表深較穩定，向深部延呈收縮的特征，礦石質量較好，藍晶石含礦率為7.65%～22.76%，含礦率沿走向變化系數為17.39%，沿傾向變化系數為6.24%，總體藍晶石分布均勻。礦體資源量估算平均斜深為85.54m，平均垂深為84.52m，估算藍晶石礦物的推斷資源量為87.38萬t，為中型礦床。

3.3 礦石特征

3.3.1 礦石自然類型

礦區礦石自然類型為藍晶石片巖型和藍晶石石英脈型，以前者為主(表2)，后者呈透鏡狀零星分布于Ⅱ號礦化帶內。

表2 喀拉莫尤勒藍晶石礦礦石特征

藍晶石片巖型(圖3a)：礦石呈灰綠色、灰黑色、深灰色，具鱗片柱狀變晶結構，片狀構造，礦石礦物主要為藍晶石，脈石礦物視含礦巖石而不同，主要有絹(黑)云母、少量十字石、磷灰石、電氣石、石英、磁鐵礦及微量金紅石等。藍晶石礦物晶體長軸方向沿巖石片理面分布，晶體多呈板柱狀，一般粒徑為(0.5×0.5×2.5)cm，此類型礦石雖然藍晶石晶體小、顏色淺，但藍晶石含礦率高，且巖石中藍晶石分布均勻。

藍晶石石英脈型(圖3b)：礦石呈乳白色，具細中粒結構，塊狀構造，礦石礦物主要為藍晶石，脈石礦物為石英、少量白云母等。藍晶石呈板柱狀、長柱狀鑲嵌式分布于石英脈中，藍晶石晶體粒徑一般為(0.5×1.2×5)cm，最大可達(1×1.5×10)cm。此類型礦石雖然藍晶石晶體大、顏色鮮艷、晶型好且完整，但藍晶石含礦率低、分布極不均勻，僅局部可見藍晶石密集嵌布于石英脈中，藍晶石含礦率(礦石品位)一般為1%～3%。

圖3 藍晶石片巖型(a)和藍晶石石英脈型(b)

3.3.2 礦石品位及變化

礦石采用物相法進行了含礦率測試，Ⅰ號礦化帶內的6個礦體，礦石自然類型為藍晶石片巖型，藍晶石含礦率為5.15%～34.48%，平均含礦率為10.17%～13.52%，含礦率沿走向變化系數為5.60%～20.64%，沿傾向變化系數為11.92%；Ⅱ號礦化內的3個礦體，主要礦石自然類型為藍晶石片巖型，藍晶石石英脈型零星分布，藍晶石含礦率為5.02%～33.48%，平均含礦率為12.80%～13.53%，含礦率沿走向變化系數為7.11%～17.39%，沿傾向變化系數為2.34%～10.12%。從測試結果及變化系數看，礦石質量較好，藍晶石含礦率穩定，藍晶石沿走向、傾向分布均勻，各礦體具體含礦率及變化系數見表2。

3.3.3 藍晶石單礦物化學組分

為了研究和了解礦石化學成分特征，對7、10、11、12-1、12-2號礦體藍晶石單礦物進行了化學分析，分析成果見表3。從表3中看出，單礦物化學組分主要為Al2O3、SiO2，含量較高，Fe2O3、CaO、MgO、K2O、TiO2含量較低。

表3 喀拉莫尤勒藍晶石礦單晶礦物化學分析成果

3.4 資源量估算

通過資源量估算，Ⅰ號礦化帶西段、Ⅱ號礦化帶圈定的9個藍晶石礦體共求得(原礦)礦石的推斷資源量4 166.04萬t，獲得藍晶石礦物的推斷資源量540.08萬t，其中10號主礦體規模最大，估算藍晶石礦物的推斷資源量為238.56萬t，達大型礦床規模。

4 礦床成因分析

根據喀拉莫尤勒藍晶石礦地質特征，研究區成礦作用過程劃分為沉積巖形成期、沉積變質成礦期和疊加變質成礦期。

(1)沉積巖形成期。

早泥盆世，研究區產生地殼拉張，至中泥盆世拉張更為強烈，在淺?！紊詈－h境中沉積了阿勒泰組以碎屑巖為主，局部含火山巖的沉積體。沉積巖為粘土—白云巖混合物和長石質雜粉砂巖。藍晶石屬高鋁礦物，Al2O3理論含量為62.94%，研究區含礦巖石為絹云母化藍晶石片巖、藍晶石黑云母片巖、含十字石藍晶石片巖，巖石中藍晶石單礦物經能譜電子探針檢測，其結果為：Al2O362.79%、SiO236.61%、FeO 0.60%，藍晶石中Al2O3含量接近理論值，反應原沉積巖呈高Al、富Si的特點，也為成礦提供了必要的物質來源。

(2)沉積變質成礦期。

中泥盆世，隨著古西伯利亞板塊與準噶爾古洋殼碰撞，礦區產生陸殼重熔，引發了區域動力熱流變質，阿勒泰組原高Al、富Si的巖石在高溫、高壓條件下藍晶石開始形成并與石英共生。研究區含礦巖石中除藍晶石、石英外，還分布有黑云母、白云母、十字石等礦物，說明原沉積物中存在K2O、Fe2O3、FeO，雖然K2O平均含量為1.64%，但K2O的存在對藍晶石形成不利，因為K2O首先與Si、Al組成白云母。結合礦區巖石中藍晶石與白云母含量成反消長關系，也反應了K2O對藍晶石成礦的影響；礦區藍晶石多與十字石共生，說明原沉積物中Fe2O3、FeO對形成藍晶石起了主要控制作用，反應了原沉積物中FeO含量高，Fe2O3含量低的特征，導致未形成藍晶石，而形成十字石。

(3)疊加變質成礦期。

石炭紀，礦區再一次產生陸殼重熔，阿勒泰組受到此期變質作用的疊加，成礦作用更加強烈徹底，含礦巖石中云母、十字石分解的產物通過構造裂隙，進一步轉化為藍晶石，藍晶石得以富集，形成品位富、質量高的藍晶石礦產。研究區內脈巖發育地段，藍晶石極富集、晶體粗大、完整，反映后期熱液活動促使了藍晶石的形成與富集。

因此，研究區藍晶石礦床經歷了多期變質作用的改造，成因類型為區域變質為主的疊加變質型。

5 找礦前景分析

(1)Ⅰ號礦化帶西段已發現的6個礦體，規模較大，礦石質量較好，藍晶石含礦率為5.15%～34.48%，目前僅對10、11號礦體進行了稀疏的鉆孔驗證，其他礦體均未開展深部工程控制，從已施工的鉆孔結果看，礦體向深部延深穩定，藍晶石含礦率呈升高的趨勢，即對已發現礦體開展深部工程，擴大深部資源潛力。

(2)沖乎爾盆地南緣中部已發現的藍晶石礦床賦存于中泥盆統阿勒泰組(D2a)中，該地層分布廣泛，向北西延伸至海流灘，向南東延伸至塔爾郎一帶，該地層經歷了華力西期變質作用，同時受阿克蘇斷裂(F2)的控制。通過對比研究認為，盆地南緣賦礦地層、控礦構造與已知礦床極為相似，且盆地南緣僅在中部小面積開展了藍晶石礦產的調查評價工作，其他區域工作程度較低，因此，盆地南緣找礦潛力較大，通過進一步工作，有望在沖乎爾盆地南緣實現超大型藍晶石礦床找礦突破，為藍晶石礦資源基地建設提供可靠依據。