新疆和静县哈勒哈特菱镁矿矿区变质作用特征及其与成矿作用关系

摘 要：新疆哈勒哈特菱镁矿产于南天山中泥盆统萨阿尔明组第五岩性层中，赋矿围岩主要为高镁质白云岩。矿区变质作用以区域变质作用为主，次为动力变质作用和气水—热液蚀变作用。矿区变质岩属低压绿片岩相。区域变质作用产生的变质水运移中不断萃取白云岩中的镁质，形成镁质含量较高的溶液，在有利的部位交代白云岩形成菱镁矿。动力变质作用使早期形成的含矿变质热液向应力集中的地带运移集中，并在有利的开放体系中沉淀，形成菱镁矿体。

关键词：哈勒哈特；菱镁矿；变质作用特征；矿床成因

一、区域地质背景

研究区位于伊犁-哈萨克斯坦板块和塔里木-卡拉库姆板块之间的南天山造山带。该造山带主要由古生代的岛弧杂岩和增生碰撞杂岩组成（朱志新等，2013），是古南天山洋盆消减-闭合后中天山岛弧与塔里木板块碰撞过程中所形成的一条造山带。经历了古生代南天山洋演化阶段，早石炭世开始碰撞造山，石炭纪末-二叠纪初进入后碰撞演化阶段（高俊等，2009）。该区区域成矿系列的分布受区域构造-岩浆演化制约，随时间推移，呈由北向南推进趋势，具古生代成矿作用特点（胡秀军等，2011）。

二、矿区地质特征

（一）矿区地层

矿区内出露的地层主要为泥盆系和少量第四纪冲残坡积物及冰川堆积物。

1.下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组中段（D1a2）

该段地层主要分布于矿区北侧，产状15°∠65°，由一套中基性正常火山碎屑岩组成，岩性主要为安山质晶屑、岩屑凝灰岩夹火山质砾岩。属典型的海陆过渡环境下，形成的火山爆发—沉积相。该段与上覆地层萨阿尔明组下段在本区呈断层接触。

2.中泥盆统萨阿尔明组下段（D2S1）

萨阿尔明组下段在矿区中部及南部大面积分布，呈近东西向展布，为一套海相碳酸盐岩建造，平行层理极为发育，地层出露厚度2000米。该段岩性组合为厚层白云岩、薄层粒屑灰岩、薄层粉晶泥灰岩、细晶灰岩、生物碎屑灰岩等。根据岩性特征将其划分为五个岩性层，其中第五岩性层（D2S1-5）为含矿层，岩性主要为厚层白云岩夹菱镁矿透镜体、矿化白云岩及少量生物碎屑灰岩。

（二）矿区构造特征

矿区位于胡尔哈提向斜北翼，构造简单，主要为F2断裂，主体构造线呈近东西向。断裂南测为阿尔彼什麦布拉克组，北侧为萨阿尔明组，为由北向南逆冲推覆系的前缘断裂。在区域上F2断裂的延伸方向与胡尔哈提向斜轴部平行。该断裂在区内呈北西西向展布，主体倾向北、北北东，倾角70°左右。

三、变质作用特征

哈勒哈特菱镁矿矿区内变质作用弱、程度低，从变质程度和变质矿物组合看，属低压绿片岩相。矿区变质作用主要有区域变质作用、次为动力变质作用和气水—热液蚀变作用。

（一）区域变质作用

区域变质作用表现为下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组的陆源碎屑岩出现葡萄石、绿泥石、绢云母、绿帘石为特征，中泥盆统萨阿尔明组下段则主要表现为白云石、方解石的重结晶。

变质带内水云母已基本转变为绢（白）云母。其变质程度相对较浅，矿物排列略具定向，原岩成分、结构构造部分或基本保留。常见的变质矿物有长石、石英、绢（白）云母、方解石、菱铁矿、绿泥石、绿帘石和黝帘石等；典型矿物共生组合为：石英+绿泥石+绢云母+长石（+方解石）。

泥质、凝灰质岩类变质岩石中矿物共生组合主要为：石英+绢（白）云母+绿泥石，石英+绿泥石+绢云母+钠长石；长英质、中酸性火山碎屑岩类变质岩石中矿物共生组合主要为：长石+石英+绢（白）云母+（绿帘石），石英+长石+绢（白）云母+绿泥石；碳酸盐岩类变质岩石矿物共生组合主要为：方解石+白云石+（石英），方解石+白云石+（斜长石）。

上述矿物共生组合与绿泥石绢云母带ACF和AˊKF矿物共生图解相吻合。该变质反应的温压条件大致在0.8-1.5GP，350-450℃，地热梯度在25-35℃/Km之间，属中低压变质相系。

碳酸盐类岩石，白云石、方解石以出现重结晶为特征，泥质成份蚀变为绢云母、绿泥石、绿帘石为特征，岩石具细粒变晶结构、块状构造、重结晶白云石呈它形粒状，粒径一般0.1mm左右，重结晶方解石呈它形不等粒状，粒径在0.2mm左右，主要出现在D2S1-1至D2S1-5等层位。

（二）动力变质作用

主要分布于矿区断裂F2两侧的薄层粒屑灰岩、中—厚层粗砂岩岩石中，变质建造由角砾岩、碎裂岩、碎粒岩等组成。

灰质糜棱岩：岩石具糜棱结构、块状构造，岩石由方解石（99%）组成，原岩为粒屑灰岩，由于受应力作用，岩石发生强烈的塑性变形，均为糜棱状碎粒，碎粉集合体，其中少量残碎斑晶具定向排列，方解石碎粒、亦呈定向排列，构成假流动构造。

碎裂粗砂岩：岩石具碎裂结构，块状构造，岩石主要由斜长石（30%）、岩屑（10%）、石英（10%）、杂基由砂质组成，岩石受应力作用，发生脆性变形，以破裂为主，沿裂纹破裂处有少量铁锰质分布。

（三）气水—热液蚀变

矿区气水—热液蚀变有白云石化、菱镁矿化、蛇纹石化。

白云石化：在原岩白云岩中重结晶现象发生较普遍，微细白云岩经重结晶而成细晶白云岩，白云岩呈它形粒状，粒径一般0.1mm左右，其中有一些 0.3mm左右中晶团块，菱镁矿的围岩白云岩都经过重结晶作用。

菱镁矿化：在开放有利体系中，交代作用有选择进行不十分完全，其中夹有白云石，菱镁矿呈粗粒状，一般5～10mm，含有较多炭质包体，其间夹有纤维状蛇纹石。

蛇纹石化：在区内发育较少，蛇纹石呈纤维状，分布于菱镁矿粒状矿物间。

四、矿床成因

哈勒哈特菱镁矿矿体形态、产状受构造节理控制，呈不规则囊状、透镜状、扁豆状，似板状。菱镁矿中常见交代残留的围岩（白云岩）。F2断裂的延伸方向与胡尔哈提向斜轴部平行，F2断裂控制着菱镁矿床的分布和矿体产出，这种构造的组合，正是热液矿床成矿的有利部位。

综上所述，矿床表现为低温热液交代型矿床的特点。而研究区内并未发现岩浆岩体，故成矿热液应为区域变质作用形成的区域变质水，因而哈勒哈特菱镁矿床为低温热液变质矿床。

五、变质作用与菱镁矿的关系

在区域变质作用过程中，由于脱水，脱碳酸等变质作用，使原岩中原生水、矿物中的结构水、挥发份等从岩石、矿物中析出，形成变质水，随温度压力增高，变质水溶解镁的能力增强，交代中泥盆统萨阿尔明组富镁白云质岩石，使岩石中的镁元素活化转移，并加入到溶液中。通过F2断层及次级断裂的运移通道，在运移中不断萃取白云岩中的镁质，形成镁质含量较高的溶液，沿向斜张裂隙进入白云岩裂隙、解理面及层间破碎带，带走白云岩中的钙离子，带进溶液中的镁离子，在有利的部位交代白云岩形成菱镁矿。

动力变质作用使早期形成的含矿变质热液向应力集中的地带运移集中，并在有利的开放体系中沉淀，形成菱镁矿体。晚期地下深部含矿热液，在沿断裂上升过程中交代早期形成的矿体，使早期矿石进一步变富。

参考文献

[1] 胡秀军，张海军，杜金花，易习正.和静县哈勒哈特菱镁矿地质特征与找矿方向[J].新疆地质，2011，29（4）.

[2] 高俊，龙灵利，钱青，黄德志，苏文，Reiner KLEMD.南天山：晚古生代还是三叠纪碰撞造山带？[J].岩石学报，2006，22（05）.

[3] 朱志新，董连慧，王克卓，赵同阳，徐仕琪，陈邦学，李平，靳留圆.西天山造山带构造单元划分与构造演化[J].地质通报，2013，32（2-3）.

作者简介：陈建中，新疆地质矿产开发局第三地质大队。

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