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摘要 ：新疆吐鲁番市是疆内重要的矿产基地，区内各种矿 产资源丰富， 全地区已发现 65 个矿种， 其中钾硝石、钠硝石等储 量居全国之首， 煤、铁、金、铜、湖盐等储量也居新疆前列。本文 结合笔者在白杨河矿山近两年的工作经历，结合以往地质勘查 资料，总结了白杨河矿山矿床地质特征。从构造和古地理条件、 成矿物质来源和沉积韵律等方面论述了白杨河矿山的矿床成因 类型。对吐鲁番盆地内寻找相似成矿条件的矿床具有指导意义。
关键词 ：矿床类型,矿床成因,吐鲁番,地质特征,资源量估算
吐鲁番地区位于天山东段，在漫长的地质历史时期，经历 了强烈的构造运动，频繁的岩浆活动，成矿作用普遍，从而形成 了本地区丰富的矿产资源。白杨河矿山位于觉罗塔格 Cu-Ni-Fe- Mn-Au-Ag-Mo-W - 硅灰石 - 膨润土 - 煤成矿带(Ⅱ -6) 之小热泉 子 Cu-Pb-Zn-Au矿带(Ⅱ -6-1) 之间， 区域内矿产较为丰富， 主要 矿产地有小热泉子铜矿， 石英滩金矿、康古尔金矿、马头滩金矿、 土屋铜矿、延东铜矿等。笔者于2019 年~ 2020 年在托克逊县白 杨河矿山开展大量野外工作，提交了资源储量报告。经详细勘 查，发现托克逊县白杨河2号矿山实际资源储量超过 4000 万吨， 其中探明资源储量达2573.65 万吨，规模达到了大型。本文结合 吐鲁番盆地岩相古地理环境和古气候特征，对白杨河矿山的矿 床类型、矿床成因进行总结分析， 以期为后续工作及周边找矿提 供参考。
1 区域地质背景
白杨河矿山位于吐鲁番盆地西北边缘，南面为觉罗塔格山 复背斜，构成了吐鲁番盆地的南界。北侧为博格达山复背斜，与 准噶尔盆地相隔。后经构造运动使区域褶皱和断裂较发育， 构造 线方向呈近东西向或北西向展布， 断裂性质多为逆断层、平推断 层。区内褶皱、断裂构造比较发育，南北纵向上具有明显的分带 性，北部强烈褶皱带为古生界地层隆起形成的中高山 ;中部挤 压褶皱带，为中生界地层受挤压褶皱形成的紧闭褶皱带 ;南部 相对沉降带， 为新近系形成的低山丘陵宽缓褶皱带。区域出露的 地层有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、新近系和第四系。
区域上出露有两处岩体，分别为2054 高地岩体和白杨河沟 口岩体。前者呈不规则状出露面积约 5km2 ;后者呈长条状，出 露长约4km， 宽约 1km。
区域上矿产主要有小热泉子铜矿，石英滩金矿、康古尔金矿 等。白杨河矿山构造位置位于吐哈盆地北缘，在该区地层中所采 集到的化石标本说明，该矿床为浅湖泊相化学沉积成因类型，从岩石中的碎屑物质成份和对特征元素的分析可以看出， 该区沉积 物的主要物质来源为本区北侧的天山南翼火山岩区的剥蚀物。
2 矿区地质特征
2.1 地层
区内出露的地层简单，仅有新近系中新统桃树园组(N1t)及 第四系全新统冲洪积层(Qhpl+al) 出露，主要岩性为粘土层、泥岩、 粉砂质泥岩及矿体层。
2.2 构造
区内断裂构造不发育。矿区位于白杨河中下游倾伏背斜的 南翼。区内新近系桃树园组岩层基本上呈单斜产出，向南倾，岩 层产状 140°~ 190°∠ 15°~ 35°，矿体局部发育有小揉皱， 对矿体延伸影响不大， 构造形态简单。
2.3 岩浆岩
矿区内未见有岩浆岩出露。
2.4 围岩及夹石
(1) 围岩。矿体顶板围岩为第四系全新统冲洪积松散砂砾 层及桃树园组第三段(N t13) 泥岩层 ;底板围岩为桃树园组第 一段(N t11) 顶部的褐红色泥岩，由粘土矿物组成。顶板围岩厚 3m ~ 37m，底板围岩厚度大于 30m，未揭露到底。围岩呈泥质 碎屑结构，厚层状 -块状构造，产状与矿体一致。主要成分为粘 土质、白云石或灰质、石英粉砂碎屑物，化学成分为 CaO9.82%、 SO36.86%、H2O+5.02%、SiO24.76%、Al2O312.89%、Fe2O35.32%、 MgO3.22%、K2O1.23%、Na2O1.23%、H2O-5.77%。围岩与矿层界 线清晰， 开采过程中易于剥离， 对矿体完整性影响小。
(2) 夹石。矿体地表基本不含夹石，深部仅在 ZK801 和 ZK401 内见有一层超过最低可采厚度的夹石，编号为j1.夹石产 状和矿体一致。ZK801 揭露 j1 厚度最大， 达 5.40m， ZK401 揭露 j1 厚度为 3.20m， ZK1201 和 ZK001 均未揭露到此层夹石， 故根 据相邻工程控制推测其长度在 500m ~600m， 平均厚度为4.30m。 此层夹石为含矿泥岩， 取样分析其 CaSO4 平均含量为44.70%， 接 近边界品位，SiO2 平均含量 14.16%， MgO 平均含量2.94%， 与矿 体有害组分相差不大， 但开采时仍应注意对其进行剥离， 避免混 入矿石之中， 影响矿石质量。
除 ZK801 和 ZK401 外，ZK001、ZK301 和 ZK1201 均见有厚 度较小的夹石， 主要为含矿泥岩， 品位24.45% ~ 43.44%， 各层 夹石真厚度在 1.12m ~ 1.56m之间， 均未超过夹石剔除厚度。
总体来说，夹石在矿体中所占比例甚微，对矿体完整性影响 小 ;夹石矿石含量均接近边界品位， 夹石与矿体界线清晰， 开采时易于剥离。
3 矿床地质特征
3.1 矿体特征
区内共圈定了一个矿体，赋存于桃树园组(N1t)。矿体出露 于矿区中部， 在矿界范围内呈中间窄两端宽的长条带状， 总体走 向近东西向。矿区内矿体出露长 3100m， 宽 42m ~ 181m， 规模 巨大。矿体往西部延伸出矿区外，往东逐渐尖灭。矿体在中部呈 中央残丘状产出， 往南逐渐为第四系覆盖。
矿体以厚层状为主，矿石类型较单一，矿石质量稳定。矿 体内部结构简单，未见岩溶构造。地表和深部钻探控制的矿体 厚度在 30.09m ~ 83.00m之间，平均厚 60.67m， 厚度变化系数为 26.97%。
矿体单工程平均品位在 61.62% ~ 87.83%，地表矿体平均品 位为 86.07%， 深部矿体平均品位 70.07%， 整体平均品位 79.07%， 品位变化系数为 10.98%， 属于品位均匀的矿体。
矿体 CaSO4 ·2H2O 含量占比 95.56%， CaSO4 含量占 4.44%。 矿石工业类型均可划分为Ⅳ级品及以上，CaSO4 ·H2O 占比总体 变化不大，深部略高于地表，中部高于两端，推测为地表风化脱 水所致， 对矿石质量影响不大。
3.2 矿石特征
(1) 矿石结构、构造及矿物成分。根据矿石外观、物质成分、 结构构造及产出部位，将矿区矿石类型划分为灰白色 -灰绿色层 状矿体和褐红色泥质层状矿体两种自然类型。总体来看， 二者矿 物含量并无显著区别，褐红色泥质矿体的粘土矿物含量略高于 灰白色 -灰绿色矿体。
灰白色 - 灰绿色层状矿体 ：矿石呈半自形晶粒状结构， 致密块状构造。矿石具玻璃光泽，层理面清晰。矿石成分以 CaSO4 ·H2O 为主， 含量约 74%， 晶体细小， 呈半自形板状， 粒度 < 0.4mm ~ 2.6mm， 紧密互嵌分布 ;CaSO4 呈半自形板状，含量 约 15%， 粒度 0.2mm ~ 1mm， 呈较均匀分布 ;粘土矿物， 含量 约 10%， 含氧化铁呈红褐色， 呈脉状充填在裂隙中。
褐红色泥质层状矿体 ：颜色灰、浅褐红色，粒状结构，块 状构造。成分 以 CaSO4 ·H2O 为主， 含 少量 CaSO4、粘土和粉 砂。CaSO4 ·H2O 含 量 约 57% ~ 74%，半 自 形 晶 粒 状，粒 度 0.2mm ~ 1.0mm， 紧密互嵌，局部分布 ;CaSO4 含量 0% ~ 20%， 呈半自形板状，粒度 0.4mm ~ 2.6mm，紧密接触，较均匀分布 ; 粘土含量 10% ~ 20%，因含氧化铁呈褐红色，呈交代充填，或呈 脉状充填在岩石破碎裂隙中。
(2) 矿石有益有害元素及变化规律。根据组合分析成果，全 区矿石的化学组分为 ：SiO28.50% ~ 15.29%， 平均值 12.85% ; Al2O31.69% ~ 3.36%， 平 均 值 2.31% ;FeO0.10% ~ 0.24%， 平 均 值 0.19% ;Fe2O30.72% ~ 1.39%， 平 均 值 0.95% ; CaO25.34% ~ 29.28%， 平 均 值 27.47% ;MgO0.49% ~ 1.03%， 平 均 值 0.67% ;K2O0.39% ~ 0.77%， 平 均 值 0.52% ; Na2O0.19% ~ 1.26%， 平 均 值 0.35% ;Sr0.13% ~ 0.28%， 平 均 值 0.19% ;H2O+14.99% ~ 18.16%， 平 均 值 17.04% ;H2O-0.22% ~0.53%，平均值0.34% ;CO20.78% ~1.34%，平均值0.97% ;SO333.13% ~ 39.75%， 平均值 37.30%。
矿石有益组分为 CaO、SO3 、H2O+，有害杂质组分主要为 SiO2、MgO。矿石主要有益有害组分沿走向变化规律 ：
CaO ：沿走向稳定， 变化系数为4.41%， 无明显变化规律。
SO3 ：沿走向稳定， 变化系数为 5.02%， 无明显变化规律。
H2O+ ：沿走向稳定， 变化系数为 5.01%， 无明显变化规律。
SiO2 ：沿走向稳定， 变化系数为 16.20%， 无明显变化规律。
MgO ：沿走向较稳定，变化系数为24.13%，呈现中间低，两 头高的特点。
矿石主要有益有害组分沿倾向变化规律 ：
CaO ：沿倾向稳定，变化系数为 6.99%，由浅至深呈变低的 趋势。
SO3 ：沿倾向稳定，变化系数为 9.22%，由浅至深呈变低的 趋势。
H2O+ ：沿倾向稳定，变化系数为 9.63%，由浅至深呈变低的 趋势。
SiO2 ：沿倾向稳定，变化系数为26.21%，由浅至深呈变低的 趋势。
MgO ：沿倾向较稳定，变化系数为 37.06%，由浅至深呈变 高的趋势。
总体看，区内矿体矿石主要有益、有害组分的分布基本稳定 且无明显变化规律，并且矿石的各项化学成分均达到规范一般 工业指标中水泥缓凝剂用矿石(Ⅳ级品) 的要求。有害组分未超 出规范一般工业指标的要求， 且变化区间不大， 对矿石质量无影 响，故矿体的矿石质量稳定。
(3) 矿石主要化学组分的相关性。对本次核实采取的 1045 件基本分析样品和 10 件组合分析样品进行了相关性分析，矿区 内矿石各化学组分的相关性如下 ：
①地表矿石中的 SO3 、H2O+ 相关性一般， 相关系数为 0.530 ; 钻孔内样品 SO3 、H2O+ 基本呈正相关关系，相关系数 0.774 ;钻 孔内矿石样品根据当量换算H2O+ 普遍有剩余，说明地表矿石存 在一定程度的风化脱水。
② CaO 和 SO3 相 关 系 数 为 0.86.CaO 和 H2O+ 相关系数为 0.84.三者之间正相关关系密切， 主要是共同生成 CaSO4 ·H2O。
③ SiO2 、Al2O3、Fe2O3 三者之间正相关关系密切，相关系数 达 0.78.说明它们均形成粘土矿物。
④ MgO 与Al2O3、Fe2O3 呈正相关，相关系数达 0.98.说明矿 床沉积过程中MgO含量与带入水盆地的碎屑物中含有部分粘土 矿物有较大关系。
⑤ SO3 和 Fe2O3 相关系数 -0.185.相关性较弱，说明本矿床 中不存在Fe 的硫化物和硫酸盐。
4 矿床成因浅析
矿床成因类型为浅湖相沉积型矿床。古生代的海西期构造 运动使中天山的华力西期构造层始终处于地背斜隆起性质，分 隔了南天山地向斜和北天山地向斜，此时的北天山喷发活动极为普遍。燕山运动使原来的构造形态进一步活动， 在山间发育了 东西向的山间盆地。吐鲁番盆地此时已经形成雏形。燕山运动 末期至喜山运动开始前的稳定阶段，吐鲁番盆地局部微浅水湖 泊，水体由浅变深，在此沉积了巴坎组的球状矿石和钙质粘土 岩。喜山运动开始后，天山构造带表现为强烈的上升状态，形成 了现代的高山峻岭， 并在山前发育同沉积的断裂构造。吐鲁番盆 地相对于升起的天山急剧下降，初期为剥蚀、充填、补充阶段， 快速堆积了大量碎屑岩 ;当盆地进入稳定发展阶段，沉积了泥 岩，在长期稳定的沉积过程中，退覆萎缩，又堆积了大量剥蚀碎 屑物质， 并使新的地层产生褶皱和断裂。具体表现为桃树园组自 下而上为砂砾岩、砂质泥岩、泥岩、矿体层与泥岩交互出现，其 上为葡萄沟组泥岩所覆盖。
成矿物质的来源为盆地四周的古火成岩系地层，它们的风 化、剥蚀、搬运、迁移为盆地提供了大量的成矿物质。含矿建造 反映了一套较完整的沉积旋回，红色碎屑岩系 - 红、灰绿色、灰 白色交互出现的碎屑岩系 - 红色碎屑岩系 -矿体层均赋存于不同 颜色交互出现的碎屑岩系中，具波痕构造。在此岩系中，红色泥 岩呈纹层出现， 含膏性较差， 而灰白色、灰绿色层的矿化度较高。 含矿建造特征清楚地反应了矿体是在氧化 -还原交替，以还原为 主的介质条件下，盆地水体不断蒸发咸化，沉积范围逐渐扩大， 在持续沉降过程中大量沉积的。矿体的形成是在一种干旱封闭 的条件， 吐鲁番盆地为断陷盆地， 小草湖断凹则是在其中的断裂 中产生的， 成矿物质在这种断凹沉积， 而相对隆起地带则阻隔了 淡水的补充， 使凹陷里的卤水能够长期保持沉积浓度， 最终形成 工业矿体。
5 资源储量估算方法研究
5.1 资源储量估算方法选择的依据及合理性
本次核实工作，布置的勘查线基本垂直矿体走向并相互平 行，矿体出露地表，开采方式为露天开采，故选用垂直平行断面 法估算矿区保有资源储量和累计动用资源储量。
5.2 资源量估算参数的确定
剖面上矿体面积 S1、S2 ：在用MAPGIS软件编制的资源 /储 量估算剖面图的数据文件中直接读取。
块段(或采空区) 断面平均面积(S平 ) ：是依据块段的形态 的不同，选用不同的计算公式而确定。块段长度(L) ：在资源储 量估算平面图上直接量取。
矿石体重(d) ：矿石小体重分干体重和湿体重两种。
本次核实共采取 43 件小体重样，分别测试了矿石干密度和 天然密度， 样品数量大， 具有代表性。
经统计计算，矿石干密度2.34t/m3.天然密度平均值为2.35t/m3. 因本次核实矿石湿度在0.10% ~ 0.72%，均远小于3%，故本次选取 天然密度2.35t/m3 进行资源量估算。
5.3 各类资源储量估算方法
(1) 动用资源储量估算方法。动用块段分布面积较大，产状 平缓。矿区内动用块段采用RTK野外实测标注到图件上，动用 块段面积为野外实测的动用面积。在各采坑补充测量了辅助剖面，利用原分割核实报告地形， 一定程度上恢复了原矿体地表形 态，计算了剖面上矿体开采面积， 在此基础上采用平行断面法计 算动用的资源储量。
(2) 压覆资源储量估算方法。矿区内需要压覆分割的块段为 8-12线块段和 15-23线块段，8-15线之间资源储量不需分割可直 接扣除。辅 G-12 线分割为两梯形体，15-23 线分割为两截锥体。 故 8-12 线按照平行断面内插计算断面面积后估算分割块段体 积 ;15-23线按照截锥体公式估算分割块段体积。
内插法估算参数计算方法 ：将高压线外推的压覆范围投影 到资源储量估算图上后，压覆线在两勘查线之间的采用内插法 计算压覆线所在剖面面积。计算出压覆各块段面积后， 采用垂直 平行断面法估算矿区压覆资源储量。
矿体开采边坡角为 50°，压覆线处地表平均高程为 980m， 最低开采标高 905m，按照地表沿矿体西部走向方向倾斜开采。 则分割位置距 8线距离(L1) 应取地表压覆距离(L0) 加上沿边坡 角外推距离。
分割块段体积校正 ：块段体积分割完成后，分别按照规定 的各项公式进行块段体积估算，估算完成后与原块段体积进行 对比， 求出计算误差， 再将体积误差按分割块段体积比例分配到 各块段进行体积校正。块段体积分割完成后， 再按照原块段小体 重值计算出压覆块段矿石量。Ⅰ -6块段和Ⅰ -15块段分割计算后 均和原块段体积相差不大， 误差均在2% 以内;Ⅰ -7块段和Ⅰ -14 块段分割后和原块段体积误差达到了 30%，原因是原块段体积 为梯形体， 经分割后为两个截锥体， 采用截锥体公式计算人为地 缩减了原块段体积， 对原块段体积进行误差校正后， 能够满足资 源储量估算要求。
(3) 保有资源储量估算方法。保有资源储量为块段垂直断面 平均面积、块段长度和矿石体重按照相邻剖面不同的面积差采 用相应的计算公式得出。
(4) 累计查明资源储量估算方法。累计查明资源储量为保有 资源储量与累计动用资源储量之和。
6 结论
(1) 区内矿体延伸长、厚度大，走向呈长条状分布，倾向 延伸连续，厚度及品位变化稳定。矿石主要由 CaSO4 ·2H2O和 CaSO4 组成， 质量较好， 成矿环境为浅湖相蒸发沉积型 ;
(2) 剖面法估算矿体资源储量时，对压覆及分割矿体有一定 的局限性， 由于分割公式的偏保守估算， 会导致分割后两段矿体 资源量之和小于分割前的资源储量，故应按照原有资源储量对 分割后的矿体资源储量进行误差校正，以保证资源储量估算的 准确性 ;
(3) 托克逊县白杨河矿山有较大资源潜力，选矿工艺较简 单，矿石利用及各项指标均已达到要求。开采技术条件好，外部 条件均具备。开发对本区经济发展也将起促进作用。该项目的 开发不但具有显著的经济效益， 而且社会效益十分明显， 对于提 高当地居民收入， 使之脱贫致富具有重要意义。
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