隆 云

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000)

玄武巖是天然硅酸鹽礦物，屬基性火山巖，具有較高的耐化學(xué)腐蝕性、耐酸性能、較大的硬度和機(jī)械強(qiáng)度，廣泛用于化工、冶金、電力、煤炭、建材、紡織和輕工等工業(yè)部門。玄武巖是生產(chǎn)玄武巖紙、石灰火山巖無(wú)熟料水泥、裝飾板材、人造纖維的原料，還是陶瓷工業(yè)中的節(jié)能原料。

阿克蘇市沙井子一帶玄武巖礦產(chǎn)資源豐富，2020 年我單位通過(guò)實(shí)施新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目，開展了新疆阿克蘇市沙井子一帶玄武巖礦預(yù)普查工作。通過(guò)1 ∶1 萬(wàn)地質(zhì)填圖、1 ∶2 千地質(zhì)填圖及鉆探查證等工作方法手段，基本查明下二疊統(tǒng)庫(kù)普庫(kù)茲滿組、開派茲雷克組地層為賦礦地層，圈定3 個(gè)玄武巖礦體，礦石質(zhì)量較好，總結(jié)了玄武巖礦床特征及成因，對(duì)該區(qū)尋找玄武巖礦產(chǎn)資源具有一定指導(dǎo)意義[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域大地構(gòu)造位置地處塔里木陸塊區(qū)(Ⅲ)、塔里木陸塊(Ⅲ-1)、柯坪陸緣盆地(Ⅲ-1-3)的東緣。出露地層主要為古生代及新生代地層，區(qū)域巖漿活動(dòng)較強(qiáng)，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

區(qū)域地層主要有上寒武—下奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、新近系，含礦層位于下二疊統(tǒng)庫(kù)普庫(kù)茲滿組(P1kp) 、開派茲雷克組(P1kpz)(圖1)，前者為碎屑巖夾互火山巖沉積，巖性為鈣質(zhì)砂巖和玄武巖等為主；后者為雜色碎屑巖和玄武巖，巖性為灰黑色玄武巖、泥質(zhì)粉砂巖、石英砂巖、巖屑砂巖等，玄武巖柱狀節(jié)理發(fā)育，顯示陸相火山巖特征。

圖1 新疆阿克蘇沙井子一帶區(qū)域地質(zhì)圖

區(qū)域斷裂構(gòu)造較發(fā)育，構(gòu)造線方向北東向，庫(kù)如克吾組木斷裂(F5)是具有繼承性的一條大斷裂，有深斷裂性質(zhì)，為區(qū)域重要的控礦斷裂構(gòu)造，從二疊紀(jì)末到現(xiàn)今仍處于活動(dòng)中。

區(qū)域侵入巖不發(fā)育，火山巖較發(fā)育，火山活動(dòng)主要發(fā)生在早二疊世早期及晚期，早二疊世早期火山巖為庫(kù)普庫(kù)茲滿組火山巖，巖性為玄武巖和凝灰?guī)r為主，早二疊世晚期火山巖為開派茲雷克組火山巖，巖性為玄武巖和氣孔狀玄武巖組成，二疊紀(jì)火山巖活動(dòng)時(shí)限較長(zhǎng)、出露面積較大，并且在橫向上穩(wěn)定延伸，火山巖以陸相溢流、噴發(fā)為產(chǎn)出相[2]，具一定規(guī)模噴發(fā)狀的玄武巖柱。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要有下二疊統(tǒng)開派茲雷克組(P1kpz)、上新統(tǒng)庫(kù)車組(N2k)。

下二疊統(tǒng)開派茲雷克組根據(jù)巖石組合特征劃分為上、下兩段[3]。下段(P1kpz1)分布于礦區(qū)北部，巖石組合為長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，產(chǎn)狀130°～160°∠27°～29°，與上覆的下二疊統(tǒng)開派茲雷克組上段呈整合接觸；上段(P1kpz2)分布于礦區(qū)中部，為一套基性玄武巖夾碎屑巖建造，該段是本區(qū)玄武巖礦的賦礦地層，按火山噴發(fā)韻律劃分為三個(gè)噴發(fā)韻律。第一噴發(fā)韻律巖性為淺紫紅色中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖、灰黑色玄武巖、灰綠色中厚層狀鈣質(zhì)細(xì)粒巖屑砂巖等組成；第二、第三噴發(fā)韻律巖性組合與第一噴發(fā)韻律一致，在巖石顏色上存在較小的區(qū)別。產(chǎn)狀130°～168°∠23°～46°，與上覆第四系西域組呈角度不整合接觸。

上新統(tǒng)庫(kù)車組(N2k)分布于礦區(qū)東南部，總體呈北東向分布，主要巖石組合為狀粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，局部夾有含礫細(xì)砂巖，產(chǎn)狀130°～150°∠10°～15°。與上覆第四系西域組呈角度不整合接觸。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，為向南傾單斜構(gòu)造，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，未見斷層分布，節(jié)理裂隙為主要構(gòu)造形跡，構(gòu)造對(duì)礦體影響不大。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)侵入巖不發(fā)育，火山巖較發(fā)育。本次對(duì)開派茲雷克組地層中火山巖進(jìn)行了重點(diǎn)研究，火山巖呈似層狀產(chǎn)出[1]，呈1 個(gè)噴發(fā)旋回，3 個(gè)火山噴發(fā)韻律[4]，與圈定的3 個(gè)礦體對(duì)應(yīng)，每個(gè)噴發(fā)韻律以基性火山巖—正常沉積碎屑巖為特征；各個(gè)噴發(fā)韻律的厚度為30.4 ～37.8m、29.0 ～45.6m、43.2 ～120.9m，最大的一個(gè)噴發(fā)旋回產(chǎn)出厚度為120.9m，野外見到柱狀節(jié)理。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

通過(guò)本次工作，在下二疊統(tǒng)開派茲雷克組上段地層中圈定3 個(gè)玄武巖礦體(圖2)。礦體呈單緩傾斜的似層狀產(chǎn)出，Ⅰ號(hào)礦體長(zhǎng)495 ～1 960m，寬30 ～40m；Ⅱ號(hào) 礦 體 長(zhǎng)235 ～1 500m，寬20 ～50m；Ⅲ號(hào)礦體長(zhǎng)620 ～1 210m，寬30 ～110m。產(chǎn)狀142°～175°∠23°～38°，產(chǎn)狀基本穩(wěn)定，地表基巖裸露良好，柱狀節(jié)理發(fā)育。礦體沿走向厚度變化較不穩(wěn)定(表1)，向深部總體延伸穩(wěn)定，礦體頂板圍巖為灰綠色鈣質(zhì)細(xì)粒巖屑砂巖，底板圍巖為紫紅色粉砂質(zhì)泥巖，與礦體呈整合接觸(圖3)。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)剖面簡(jiǎn)圖

表1 礦體基本特征一覽表

圖3 礦區(qū)典型剖面簡(jiǎn)圖

3.2 礦石特征

(1)礦石自然類型及結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

礦石自然類型單一，為灰黑色玄武巖。呈灰黑色，風(fēng)化面呈淺灰黑色[5]，少斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石斑晶為斜長(zhǎng)石，基質(zhì)由斜長(zhǎng)石、輝石和金屬礦物組成。斑晶斜長(zhǎng)石半自形板狀，為中長(zhǎng)石，見簡(jiǎn)單雙晶，未見明顯蝕變，粒度為2.3 ～3.95mm，含量2%?；|(zhì)中斜長(zhǎng)石呈半自形板狀、長(zhǎng)板狀，簡(jiǎn)單雙晶常見，呈格架狀分布，粒度0.05 ～0.5mm，含量60%，在其間分布輝石和金屬礦物，其中輝石為普通輝石，綠泥石化、綠簾石化，部分已完全被蝕變礦物取代，粒度0.06 ～0.3mm，含量33%，金屬礦物半自形—他形粒狀，多呈聚粒狀或連晶狀分布，單晶粒狀者少見，粒度0.01%～0.25%，含量5%(圖4)。

圖4 玄武巖鏡下鑒定照片

(2)礦石化學(xué)成分。

根據(jù)樣品分析成果統(tǒng)計(jì)，礦石化學(xué)成分為：SiO242.98% ～49.44%， 平 均 值46.48%；Al2O310.37%～17.98%，平均值14.32%；CaO 4.68%～10.61%，平 均 值7.67%；MgO 2.83% ～8.39%，平均值5.02%；Fe2O313.07%～16.99%，平均值15.71%；FeO 0.29% ～12.76%，平均值8.17%；K2O 0.80%～2.56%，平均值1.40%；Na2O 1.98%～4.26%，平均值2.81%，礦石質(zhì)量較好[6]。

(3)礦石物理力學(xué)性能。

2 組10 件代表性樣品進(jìn)行了礦石的物理力學(xué)性能測(cè)定，飽和狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度平均值為137.1MPa，干燥狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度平均值為176.0MPa，屬于堅(jiān)硬巖石[6-7]，強(qiáng)度較高。

(4)礦石放射性。

2 件代表性樣品進(jìn)行了礦石的放射性核素的比活度測(cè)定，礦石內(nèi)照射指數(shù)(IRa)平均值為2.00Bq/kg，礦石的外照射指數(shù)(Iγ)平均值為1.38Bq/kg，使用范圍只可用于建筑物的外飾面及室外其他用途[8]。

4 成因探討

阿克蘇市沙井子一帶玄武巖的空間分布及其巖石學(xué)礦物學(xué)特征，揭示了該區(qū)巖漿活動(dòng)的演化形成過(guò)程[9]。早二疊世早期—晚期塔里木板塊來(lái)自地球深部的地幔柱源的巖漿開始上升，并導(dǎo)致塔里木板塊的地殼抬升，海水向西退出，逐漸過(guò)渡為陸相沉積[10-11]，形成如庫(kù)普庫(kù)茲曼組陸相碎屑巖。當(dāng)熱熔體狀態(tài)的巖漿上浮力超過(guò)上覆巖石圈的擾曲強(qiáng)度時(shí)，巖石圈發(fā)生破裂，深部積聚的巖漿快速沿破裂帶上升，在地表噴發(fā)并成溢流狀玄武巖[12]。隨著巖漿房?jī)?nèi)巖漿的不斷消耗，噴發(fā)作用逐漸消退，巖漿通道附近的圍巖在失去支撐后垮塌破裂，并在后期被殘余巖漿帶出，形成角礫熔巖、火山角礫巖。隨后巖漿作用停止，高密度的熔巖造成地表沉降，接受陸相沉積。同時(shí)巖漿房重新積聚來(lái)自源區(qū)部分熔融產(chǎn)生的巖漿，等待新一輪噴發(fā)，如此反復(fù)。

阿克蘇市沙井子一帶玄武巖是多期噴發(fā)作用的結(jié)果，每次噴發(fā)可以來(lái)自不同的巖漿房或火山通道，但巖漿源區(qū)基本一致，因?yàn)樯舷赂鲗有鋷r的巖石礦物學(xué)特征相似。每期噴發(fā)作用都具有一定的序列，先是穩(wěn)定的熔巖流，由于受沉積地層的冷卻作用，在近沉積地層的上部形成柱狀節(jié)理，往上則為致密塊狀玄武巖。在噴發(fā)結(jié)束時(shí)多發(fā)育火山角礫巖或凝灰?guī)r，而在噴發(fā)停止后的沉積作用階段，則可以發(fā)育凝灰質(zhì)的細(xì)粒碎屑沉積巖。多期玄武巖漿的噴發(fā)作用，指示了該區(qū)二疊紀(jì)玄武巖的巖漿房經(jīng)歷了“積聚—噴發(fā)—再積聚—再噴發(fā)”的過(guò)程，而熔融巖漿的源區(qū)則經(jīng)歷了不斷“部分熔融”和“巖漿抽提”的過(guò)程。根據(jù)礦區(qū)玄武巖礦床巖石、礦物組合特征及礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、礦石質(zhì)量特征，礦區(qū)玄武巖礦床為典型的火山巖型玄武巖礦床。

5 結(jié)論

(1)阿克蘇市沙井子一帶玄武巖礦體賦存于下二疊統(tǒng)開派茲雷克組地層中，為一套基性玄武巖夾碎屑巖建造，產(chǎn)出受地層控制，呈似層狀。火山巖呈1 個(gè)噴發(fā)旋回，3 個(gè)火山噴發(fā)韻律，每個(gè)噴發(fā)韻律以基性火山巖—正常沉積碎屑巖為特征；噴發(fā)形式顯示為噴發(fā)—噴溢—間歇—再噴發(fā)，圈定的3 個(gè)礦體，與3 個(gè)火山噴發(fā)韻律對(duì)應(yīng)。

(2)礦石自然類型為灰黑色玄武巖，呈少斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石質(zhì)量較好，礦石成分平均值：SiO246.48%、Al2O314.32%、CaO 7.67%、MgO 5.02%，可用于巖棉，屬大型礦床，開采技術(shù)條件良好，外部建設(shè)條件優(yōu)越，開發(fā)利用前景較廣。

(3)早二疊世南天山與塔里木接合部發(fā)生上二疊紀(jì)裂谷事件，沿構(gòu)造線大量的堿性玄武巖噴發(fā)，并在橫向上穩(wěn)定延伸，火山巖以陸相溢流、噴發(fā)為產(chǎn)出相，具有較好的找礦潛力。