新疆托克逊县榆树沟皂土矿床特征与找矿方向

刘秀娟

(中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，新疆 乌鲁木齐 830002)

【矿产资源】

新疆托克逊县榆树沟皂土矿床特征与找矿方向

刘秀娟

(中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，新疆 乌鲁木齐 830002)

新疆榆树沟皂土矿是我国发现的唯一具有工业价值的皂土矿床，矿体规模大，连续性较稳定，矿石质量较好。矿床位于萨阿尔明复背斜的榆树沟单斜构造带中，产于华里西期超基性侵入岩与泥盆系大理岩、硅质灰岩接触带中，为热液蚀变型矿床。依据其地质与成矿特征初步确定了该类型皂土矿的找矿方向和靶区。

皂土矿；地质特征；找矿方向；新疆托克逊

皂土是以皂石为主的粘土。皂石属蒙脱石族矿物，是一种层状结构的硅酸盐，其化学分子式为(1/2Ca，Na)0.33(Mg，Fe2+)3[(Si，Al)4O10](OH)2·4H2O，皂石属单斜晶系，集合体呈条带状、土状的致密皂状块体。可分为锂皂石、铝皂石、铁皂石、镁皂石和锌皂石。皂土在水中膨胀形成包含大量水分的网络结构的凝胶，具有膨胀性、触变性、悬浮性、分散性、增稠性，还有吸附性和相互作用特性。对乳胶和有机胶具有稳定性，对有机质具有吸附性能，不受细菌分解，无毒和无刺激性。因而它是一种优良的分散剂、粘度调节剂、增稠剂、悬浮剂和乳胶稳定剂。

1 区域地质

榆树沟蒙皂石矿区处于萨阿尔明复背斜与阿拉塔格复向斜的交接部位，是构造应力集中和形变枢纽地带。区内岩浆岩活动频繁，地层分布零乱。主要赋矿层位为中泥盆统阿拉塔格组(D2a)，其中下段岩性为灰色绢云母石英片岩、绿泥白云母钠长石英片岩、黑云长石石英变粒岩；上段(岩性为绢云石英千枚岩、粉砂质绢云板岩夹角砾状大理岩及生物碎屑灰岩。上泥盆统破城子组(D3p)岩性主要有变长石石英细砂岩、大理岩化灰岩和变中酸性火山岩，其中下段)为灰色粉砂质板岩、变长石石英粉砂岩夹绿灰色阳起片岩、阳起纳长片岩、绿泥阳起片岩(中基—中酸性火山熔岩)，上段为绢云粉砂质板岩夹绢云千枚岩偶夹灰绿色阳起片岩(基性火山岩)。更新统新疆群(Qp2x)岩性为砾石、砂、粉砂夹砂土等；洪风积层(Qhpal+eol)岩性主要为底部砾、细砂砾、粗砂，上部粉砂、细砂层。

岩浆岩区域内分布广泛，主要为志留纪—泥盆纪斜长花岗岩[γο(S-D)bM]，变橄榄岩、二辉橄榄岩、辉石橄榄岩[σ(S-D)M]；混源型细粒黑云角闪石英闪长岩(δoDH)；壳源型灰色中细粒黑云二长花岗岩(ηγDaQ)；第一期壳源型肉红色中细粒黑云二长花岗岩(ηγDaQ)，第二期壳源型灰白色中粗粒黑云二长花岗岩(ηγDbQ)；石炭系壳源型细粒钾长花岗岩(ζγCcQ)；浅灰—灰白色中粒黑云二长花岗岩(ηγCbQ)；肉红色细粒二长花岗岩(ηγCaQ)。脉岩主要为闪长玢岩脉，侵入于中泥盆统阿拉塔格组和上泥盆统破城子组中。

在构造方面，矿床整体处于萨阿尔明复背斜的榆树沟单斜中，呈北西—南东向展布，长约20km，宽约1.5km，东北与库米什山间凹陷相邻，东南被华里西期岩体所切，整体表现为褶皱不明显，但断裂构造较发育，在区域内发育有三条断层，在这些断层破碎带及与断层有关的构造裂隙发育部位受热液蚀变形成了蒙皂石富集及矿体的最终形成。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区内主要出露中泥盆统阿拉塔格组第一亚组及第四系(图1)。

根据岩石组合特征，中泥盆统阿拉塔格组第一亚组又分为三个亚段。第一亚段：由乳白色、灰绿色大理岩、灰色硅质灰岩组成。第二亚段由条纹状大理岩、条带状硅质大理岩及条带状硅质灰岩组成。下部以条带状硅质灰岩为主，局部有蒙皂石化。上部和中部以条纹状大理岩、条带状硅质大理岩为主，均有不同程度的蒙皂石化，是蒙皂石矿的容矿母岩。第三亚段岩性为灰白、黄灰色结晶灰岩。

2.2 构造

区内褶皱构造单一，主要是榆树沟单斜构造。受断裂构造的揉皱、牵引、以及岩浆侵入体的挤压，形成局部小的牵引构造、局部隆起构造等。

图1 托克逊县榆树沟皂土矿区地质图

区内断裂构造较为发育。主要发育有三条断层。F1断层：该断层呈近南北向延伸，切穿Ⅲ矿化带，向南延伸至华里西晚期花岗岩体中。断层对蒙皂石矿体无破坏作用，在与断层有关的构造裂隙发育部位蒙皂石化尚有富集现象。F2、F3断层：这两个断层呈弧形出露地表，均延伸不到百米。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩发育，岩石种类繁多，从超基性岩到酸性岩类均有分布。其中斜方辉石橄榄岩主要出露于测区中部和北部，岩体呈带状或不规则状，侵入于中泥盆统地层中。花岗岩类主要出露有富碱质花岗岩，岩体呈岩基、岩株、岩脉侵入于中泥盆统(D2al4)地层中。脉岩侵入体比较多，以富碱质花岗岩岩脉为主。

2.4 变质作用

矿区内的变质作用以大理岩化最为普遍，同时受超基性岩体和酸性岩体侵入的影响，局部出现透辉石化大理岩、透闪阳起石化大理岩等；还有与矿化有关的蒙皂石化、蛇纹石化等。蒙皂石化主要发生在矿区中部暗灰色条带状硅质大理岩、条纹状大理岩及硅质灰岩中，部分沿辉杆岩外接触带和断裂裂隙蒙皂石化强烈，从而形成蒙皂石矿。

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质

蒙皂石矿赋存在矿区内中泥盆统阿拉塔格组第一亚组第四段第二亚段地层中。其形成与区内的富碱质花岗岩、斜辉石橄榄岩岩体密切相关，根据地表出露共圈出了三个工业矿体，各矿体特征见表1。

可以看出Ⅲ矿体厚度巨大，连续性好，矿体结构简单，除有花岗岩脉及石英细脉沿裂隙穿入矿体外，矿体中基本没有夹层出现，胶体率含量有高有低，矿化不够均匀，总的来看靠近矿体顶板斜辉橄榄岩体一侧矿体品位普遍偏高，反之，远离岩体，矿化程度就低一些。属较稳定矿体。

3.2 矿石类型及矿物共生组合

根据区内见到的蒙皂石矿按其自然类型可划分为条纹状皂石矿和松散皂土矿。

表1 矿体特征

(1) 条纹状皂石矿：灰白色纹层状及块状结构，粒状变晶结构。矿石矿物主要为皂石、镁皂石、蒙脱石及少量锂蒙石、铁皂石。在电子显微镜下皂石矿物呈板条状、叶片状或放射状、不规则状形态出现。其含量一般为10%～20%。脉石矿物主要为方解石，多呈他形粒状，其含量一般为60%左右，其他还有透辉石、透闪石、阳起石、绿帘石、石英等矿物，含量约占20%左右，个别处透辉石含量可达50%以上。

(2) 松散状皂土矿：这类矿石主要产于较宽大的裂隙内，或节理、裂隙发育的破碎带中。呈白、黄白或稍带锈红色，土状、壳状、饼状松散块体。矿石矿物与脉石矿物与条纹状皂石矿大致相同；所不同的是矿石中的有益组分含量明显增加，脉石矿物含量明显下降，胶体率可高达30%以上。

3.3 矿石物化性能

皂土矿石物化性能见表2。

表2 皂土矿石物化性能

3.4 矿石矿物属性

根据矿石X粉晶衍射(表3)表明：本蒙皂石矿物的晶层间距与标准皂石、镁皂石相比具有相同的特征；红外光谱(图2)结果表明：本蒙皂石矿物中锂含量较低，锂镁皂石普遍存在，与标准皂石对比具有皂石—镁皂石—锂镁皂石的特征；差热分析等(图3)结果表明：本蒙皂石矿物和标准皂石的脱水结构吸热谷温度具有相同的位置。因此本矿床矿石矿物成分、物性特征与标准皂石、镁皂石的属性特征十分相似，且矿物含有少量蒙脱石矿物，矿床矿石矿物成分为皂石—镁皂石—锂镁皂石的集合体。

表3 榆树沟蒙皂石X粉晶衍射分析结果与标准皂石、镁皂石对照

图2 榆树沟皂土矿红外光谱

图3 榆树沟皂土矿差热分析

4 矿床成因

该矿床整体处于萨阿尔明复背斜的榆树沟单斜构造带中，区内断裂构造较发育，华里西期富碱质花岗岩、镁质超基性侵入岩活动频繁，中泥盆统阿拉塔格组的硅质灰岩、大理岩、硅质大理岩及结晶灰岩是形成锂镁皂石的主要物质基础，在这些断层破碎带或与断层有关的构造裂隙发育部位受热液蚀变形成了蒙皂石富集及矿体的最终形成。同时根据矿石中的矿物含有透辉石、透闪石、阳起石、绿帘石、蛇纹石等热液变质矿物，也说明榆树沟蒙皂石矿床是在华力西晚期富碱质花岗岩侵入到中泥盆统阿拉塔格组第一亚组地层中，大量的热液与早期的斜辉橄榄岩、碳酸盐岩发生了变质交代作用，从而在构造薄弱带和岩体接触带外边缘附近形成水质弱循环，水介质在弱碱性环境下硅、镁、铝、钙等物质重新组合，先后形成蒙脱石或皂石及透辉石等矿物，再由蒙脱石或皂石转变成镁皂石或锂镁皂石。因此，该矿床成因为热液蚀变型。

5 找矿方向和靶区

5.1 找矿方向

由榆树沟皂石矿所确定的成矿模型可知，其找矿方向主要有：

(1) 超基性岩、富碱质花岗岩和碳酸盐岩接触带是寻找皂石矿的有利地区。

(2) 在上述岩体和地层接触带的构造交汇部位和张性裂隙发育部位有利成矿。

(3) 野外找矿标志：在矿体裂隙中和地表因雨水等作用，常出现棉花絮状或爆米花状的外观特征。5.2 重点靶区

在托克逊县榆树沟、托克逊县库米什镇南喀拉克孜勒山、西准噶尔界山艾比湖北岸西部为1187高地及东准噶尔界山—卡拉麦里山奥什克山等四处超基性岩体，其岩性主要为以纯橄榄岩、含辉石纯橄岩及斜辉橄榄岩，岩体内富碱质花岗岩穿插切割较多，断裂构造也较为发育，围岩主要为泥盆系的大理岩，生物灰岩、结晶灰岩、大理岩化灰岩、硅质板岩、凝灰岩等，因此，在超基性岩体与地层接触部位及构造发育部位为皂石矿成矿的最有利区段。

[1]李留安,潘克耀,李强.新疆托克逊县榆树沟蒙皂石矿详查地质报告[R].2000.

[2]成守德,张湘江.新疆大地构造基本格架[J].新疆地质,2000,18 (4):293-296.

[3]成守德,徐新.新疆及邻区大地构造编图研究[J].新疆地质, 2001,19(1):33-37.

[4]任伟,汪立今,张春江,等.新疆皂土资源开发应用探讨[J].金属矿山,2009,(3):73-76.

[5]丁兆明,赵兴森.锂镁皂土——一种稀缺矿种的形成机理和用途[J].地质与勘探,2000,(4):41-44.

[6]邵厥年,陶维平.矿产资源工业要求手册[M].北京:地质出版社, 2010:442-444.

[7]新疆维吾尔自治区1∶5万区域地质矿产调查项目管理办公室.新疆1∶5万K45E011016(黄水渠幅)地质图说明书[R].2010.

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2016-06-23