樂平地區(qū)石英砂礫巖礦床地質(zhì)特征及開發(fā)利用

余仕軍

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心江西總隊，江西 上饒 334000）

樂平地區(qū)石英砂礫巖礦床地質(zhì)特征及開發(fā)利用

余仕軍

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心江西總隊，江西 上饒 334000）

本文介紹了江西樂平地區(qū)石英砂礫巖礦床地質(zhì)特征及開發(fā)利用情況，指出了找礦方向，提出了開發(fā)建議，建議在當(dāng)?shù)嘏d辦相關(guān)企業(yè)進(jìn)行開發(fā)。

石英砂礫巖；礦床特征；開發(fā)利用；江西樂平

石英砂礫巖礦作為優(yōu)質(zhì)硅質(zhì)原料，是繼傳統(tǒng)的石英巖(脈)、石英砂巖、天然石英砂之后的一種新的礦床類型。江西樂平地區(qū)石英砂礫巖礦床的發(fā)現(xiàn)和勘探，拓寬了尋找優(yōu)質(zhì)硅質(zhì)原料的思路和視野。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

該地區(qū)大地構(gòu)造單元屬揚子準(zhǔn)地臺之江南隆起區(qū)的萍(鄉(xiāng))樂(平)拗陷帶北東端。

區(qū)域出露的地層有中元古界雙橋山群、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和第四系。與礦區(qū)有直接接觸關(guān)系的地層為中元古界雙橋山群第五巖組、下石炭統(tǒng)華山嶺組及第四系。

區(qū)域構(gòu)造的主要特征為：晚古生代至中生代形成的萍(鄉(xiāng))—樂(平)拗陷帶，其基底構(gòu)造為近東西向(軸向60～80°)展布的中元古界雙橋山群淺變質(zhì)巖系，而分布最廣、活動最為強(qiáng)烈且具多期性的構(gòu)造則為北東向展布(走向40～60°)的一系列壓性為主的斷裂以及由這些斷裂切割而形成的斷陷帶和斷陷盆地。

區(qū)域巖漿活動不強(qiáng)烈，僅有一些中基性巖脈零星分布于老地層中。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露的主要地層：中元古界雙橋山群第五巖組，其巖性為灰綠、灰黃、淺紫紅等顏色的千枚巖，構(gòu)成礦體底板；石炭系下統(tǒng)華山嶺組，其巖性主要為灰白色厚—巨厚層狀石英礫巖、石英砂礫巖和石英砂巖，為含礦層。

礦區(qū)構(gòu)造簡單。地層呈單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀一般308°∠25°；南端有一條走向逆沖斷層，傾向北西，傾角大于70°。

2 礦體特征

2.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模

礦體呈層狀賦存于下石炭統(tǒng)華山嶺組地層中，由一套灰白色厚—巨厚層狀石英礫巖、石英砂礫巖等陸源碎屑巖組成。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，總體產(chǎn)狀308°∠25°，與底板雙橋山群千枚巖呈角度不整合接觸。

樂平地區(qū)下石炭統(tǒng)華山嶺組地層出露廣泛，資源儲量潛力較大，本文僅以進(jìn)行過勘探工作的虎山礦區(qū)為例說明礦體規(guī)模。虎山礦區(qū)礦體走向控制長度1 000m，控制寬度平均478m，平均厚度167m，資源儲量6 973萬t，其中121b類579萬t、122b類3 162萬t、333類3 232萬t，為大型優(yōu)質(zhì)硅質(zhì)原料礦床。

2.2 礦石物質(zhì)成分

(1) 礦物成分。礦石礦物組成簡單，大部分為粒狀石英，其次為硅質(zhì)、泥質(zhì)和少量鐵質(zhì)等膠結(jié)物，偶見電氣石、金紅石和獨居石。石英呈石英巖巖屑和石英顆料兩種形態(tài)，石英巖巖屑大部分存在于石英礫巖、石英砂礫巖中；石英顆粒大部分存在于石英砂巖中。

(2) 化學(xué)成分。礦石原礦平均化學(xué)成分(%)：SiO297.67、Al2O31.20、Fe2O30.113、Cr2O30.000 78、TiO20.08、CaO 0.125、MgO 0.248、K2O 0.077、Na2O 0.01、LOI 0.33。

礦石中的SiO2主要賦存于石英和硅質(zhì)膠結(jié)物中，沿走向和傾向變化均很小，地表和深部差別也不大。

礦石中的Al2O3主要賦存于泥質(zhì)膠結(jié)物中，呈隱晶狀；地表略高于深部，但深部變化比地表大。

礦石中的Fe2O3以兩種形式存在：①呈細(xì)小質(zhì)點狀或團(tuán)塊狀的褐鐵礦；②呈薄膜狀或極細(xì)脈狀浸染于礦石裂隙中。Fe2O3沿走向方向變化不大，延深方向上地表總體略大于深部。但是“裂隙鐵”吸附于裂隙面上，選礦時不易剔除，對礦石質(zhì)量影響較大。

礦石中的Cr2O3、TiO2均賦存于泥質(zhì)膠結(jié)物之電氣石、金紅石等礦物中，地表與深部、走向與傾向上變化均較小。

礦石中CaO、MgO、K2O、Na2O、LOI等有害組分含量均較低。

2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.3.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石主要有以下三種結(jié)構(gòu)類型：

(1) 礫狀結(jié)構(gòu)。礦石大部分由礫石組成，礫石含量一般80%～90%；礫石成分為石英巖巖屑和石英顆粒；礫徑一般2～5cm，大者達(dá)10cm以上；礫石形狀多為次棱角狀。泥質(zhì)、硅質(zhì)和鐵質(zhì)膠結(jié)物充填于石英礫石和砂之中，呈孔隙式膠結(jié)。泥質(zhì)膠結(jié)物為細(xì)小鱗片狀絹云母和近隱晶狀高嶺石集合體；硅質(zhì)膠結(jié)物大多已成為石英砂、礫的再生長大邊；鐵質(zhì)膠結(jié)物為黑褐色質(zhì)點狀和細(xì)小團(tuán)塊狀褐鐵礦，與泥質(zhì)膠結(jié)物混雜在一起。

(2) 砂礫狀結(jié)構(gòu)。礦石大部分由砂粒和礫石組成，砂粒含量比礫石多，一般大于50%。該類礦石的砂礫成分、膠結(jié)物成分及膠結(jié)類型與礫狀結(jié)構(gòu)相同。

(3) 砂狀結(jié)構(gòu)。礦石由石英顆粒、石英巖巖屑和膠結(jié)物組成。石英顆粒大部分呈次滾圓狀、次棱角狀，粒徑一般0.1～1.5mm，含量75%～95%；石英巖巖屑為次棱角狀、次滾圓狀，粒徑一般0.1～3.5mm，含量3%～12%。膠結(jié)物以硅質(zhì)為主，多呈次棱角狀和不規(guī)則粒狀，含量1%～3%，有的已成為砂粒次生長大邊；鐵質(zhì)為質(zhì)點狀、細(xì)小團(tuán)塊狀及霧狀褐鐵礦，含量0.5%～3%。

2.3.2 礦石構(gòu)造

礦石構(gòu)造主要有以下三種：

(1) 厚—巨厚層狀構(gòu)造：礦層厚度一般1～2m。這種構(gòu)造多發(fā)育于石英礫巖型礦石中。

(2) 中—厚層狀構(gòu)造：礦層厚度一般0.5～1m。這種構(gòu)造多發(fā)育于石英砂礫巖型礦石中。

(3) 中—薄層狀構(gòu)造：礦層厚度一般0.2～0.5m。這種構(gòu)造多發(fā)育于石英砂巖型礦石中。

礦區(qū)構(gòu)造呈現(xiàn)顆粒粒徑越大層理越厚的特點。

2.4 礦石自然類型

礦石有三種自然類型：

(1) 石英礫巖型。

灰白色，地表風(fēng)化后呈淺黃、淺褐色，礫狀結(jié)構(gòu)，厚—巨厚層狀構(gòu)造，層理清晰。巖石一般較完整，地表性脆易碎，局部裂隙發(fā)育，裂隙中常見鐵質(zhì)浸染。原礦平均化學(xué)成分：SiO297.73%、Al2O31.147%、Fe2O30.108%。

(2) 石英砂礫巖型。

灰白色、灰黃色，風(fēng)化后呈淺黃褐色，砂礫狀結(jié)構(gòu)，中—厚層狀構(gòu)造，單層厚一般0.5～1m。巖石松脆易碎，偶見鐵質(zhì)順裂隙浸染。原礦平均化學(xué)成分：SiO297.96%、Al2O30.908%、Fe2O30.118%。

(3) 石英砂巖型。

灰白色，風(fēng)化后呈淺褐色、淡黃色，砂狀結(jié)構(gòu)，中—薄層狀構(gòu)造。石英砂粒含量大于80%。該類礦石常呈透鏡狀產(chǎn)出，走向上不穩(wěn)定。原礦平均化學(xué)成分：SiO297.89%、Al2O30.924%、Fe2O30.138%。

2.5 礦體圍巖與夾石

2.5.1 礦體圍巖

(1) 底板。礦體底板圍巖為雙橋山群第五巖組的灰黃、灰綠色粉砂千枚巖、粉砂凝灰質(zhì)絹云母千枚巖。礦層與底板圍巖呈角度不整合接觸，接觸面產(chǎn)狀平緩，傾角一般0～25°。在接觸面上常見一層厚約0.17～1.56m的石英礫巖，呈紫紅色，巖石破碎，Al2O3和Fe2O3含量嚴(yán)重超標(biāo)。

(2) 頂板。礦體頂板圍巖大部分地段與底板相同，即為雙橋山群第五巖組的粉砂質(zhì)千枚巖，與礦體呈斷層接觸。逆沖斷層將雙橋山群第五巖組推覆于礦體之上，形成礦體頂板。部分地段頂板圍巖與礦體同為下石炭統(tǒng)華山嶺組石英砂礫巖，只是因鐵、鋁等有害組分含量高而將其劃分為圍巖。

2.5.2 夾石

礦層中的夾石分三大類：

(1) 泥質(zhì)夾層。巖性主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖，多呈透鏡狀，似層狀產(chǎn)出，厚度一般0.5～2m，特征明顯，容易剔除。

(2) 鐵質(zhì)夾層。鐵質(zhì)夾層大多為裂隙鐵染所致。這類夾層往往SiO2和Al2O3能夠達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求，F(xiàn)e2O3含量超標(biāo)。鐵質(zhì)夾層常呈帶狀延伸，走向長度可達(dá)400m，但延深不大，一般深度在7～12m以內(nèi)，與風(fēng)化裂隙發(fā)育程度密切相關(guān)。

(3) 泥質(zhì)、鐵質(zhì)混合夾層。這類夾層巖性較復(fù)雜，但主要為含泥質(zhì)砂巖、含鐵質(zhì)石英礫巖和含鐵質(zhì)細(xì)砂巖，多以似層狀和長透鏡狀產(chǎn)出，其主要特點為SiO2含量低、Fe2O3含量高。

3 礦床成因及找礦標(biāo)志

3.1 礦床成因

本區(qū)礦層上、下部粒度較粗，以石英礫巖為主，其中最大礫徑可達(dá)10cm以上，＞2cm的礫石占78.18%；礫石磨圓度中等，分選性差，成分單一，偶見大型板狀層理，反映了河流沉積特點。礦體中的泥鐵質(zhì)夾層多呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出，與河心灘、河漫灘沉積相似。

根據(jù)區(qū)域資料，在賦存礦體的下石炭統(tǒng)華山嶺組地層中，未發(fā)現(xiàn)海相生物化石，僅見陸源植物碎片。華山嶺組地層與基底地層——雙橋山群第五巖組的沉積接觸呈角度不整合接觸，在該接觸面上，常見波狀沖刷面。

綜合上述特點，本礦床應(yīng)屬山區(qū)河流相陸源碎屑沉積的層狀礦床。

3.2 找礦標(biāo)志

根據(jù)前述成礦特點，本區(qū)的找礦標(biāo)志主要為下石炭統(tǒng)華山嶺組地層中的石英礫巖、石英砂礫巖。本區(qū)外圍的程家灣、虎爪形、桃樹尖等地出露大范圍下石炭統(tǒng)華山嶺組石英礫巖、石英砂礫巖，可以做為今后的找礦方向。

4 開發(fā)利用

4.1 選礦試驗

(1) 淘洗試驗。

在試驗室進(jìn)行簡單人工淘洗試驗，把淘洗后的樣品烘干用磁鐵人工除鐵。結(jié)果表明：淘洗可以提高SiO2含量，降低Al2O3和Fe2O3含量，但下降幅度與原礦關(guān)系很大，對于較差的原礦，淘洗除鐵，難以達(dá)到要求。

(2) 試驗室流程試驗。

試驗流程為：破碎—磨礦—磁選—分級。試驗結(jié)果表明：SiO2含量提高不明顯，平均為0.777%；Al2O3和Fe2O3含量明顯降低，平均降低幅度分別達(dá)62.70%和52.44%。選礦產(chǎn)出的精砂能夠滿足浮法玻璃用砂的質(zhì)量要求，精砂產(chǎn)率可達(dá)到64.53%～71.83%。

(3) 半工業(yè)試驗。

半工業(yè)試驗流程見右圖，半工業(yè)試驗結(jié)果見右表(精砂粒度為0.71～0.125mm，其中+0.71mm為0、0.71～0.125mm占96.76%～96.57%、-0.125mm占3.24%～3.43%)。

從表中可以看出，通過選礦可以大幅度降低Al2O3和Fe2O3及其他有害元素含量，提高石英砂品質(zhì)，使精砂達(dá)到優(yōu)質(zhì)浮法玻璃用砂甚至特種石英砂的質(zhì)量要求。

半工業(yè)試驗流程圖

半工業(yè)試驗結(jié)果對照表

4.2 開發(fā)利用

樂平地區(qū)石英砂礫巖礦分布廣泛，資源儲量巨大，除已經(jīng)勘探的虎山礦區(qū)達(dá)到大型規(guī)模外，還擁有陳家灣、虎爪形、桃樹尖等多個資源潛力較大的礦點，是優(yōu)質(zhì)硅質(zhì)原料較為集中的地區(qū)。

樂平地區(qū)石英砂礫巖礦易采易選，選礦基本為物理過程，對環(huán)境影響小，選礦產(chǎn)生的細(xì)砂尾礦經(jīng)過分類分級，大部分可就近銷往景德鎮(zhèn)作為陶瓷原料或用于本地水泥企業(yè)做硅質(zhì)校正原料。

樂平地區(qū)石英砂礫巖礦，當(dāng)?shù)匾延行∫?guī)模開采，主要供本地小型企業(yè)生產(chǎn)瓶罐玻璃、無機(jī)膠水和焦化煤氣過濾劑，也有部分銷往福建生產(chǎn)白碳黑、銷往上海和南京等地生產(chǎn)液晶顯示屏以及其他電子玻璃產(chǎn)品、銷往常州生產(chǎn)玻璃纖維制品等。

樂平地處江西省東北部，皖贛鐵路和德興銅礦鐵路專用線在此交匯，交通條件較好。但是，做為大宗建材原料，長途運輸成本很高。因此，建議就地興辦相關(guān)企業(yè)進(jìn)行開發(fā)。

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1007-9386(2011)06-0040-03

2011-10-13