河南省欒川縣脈石英礦特征及找礦遠(yuǎn)景?

謝朝永 韓江偉 巴 燕 郭曉燕

河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南鄭州，450001

河南省欒川縣脈石英礦特征及找礦遠(yuǎn)景?

謝朝永*韓江偉 巴 燕 郭曉燕

河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南鄭州，450001

河南省欒川縣脈石英礦體賦存在長城系熊耳群火山巖地層內(nèi)，總體呈近東西向和北西西向展布，礦石為致密塊狀，主要礦物組成為石英集合體，新鮮面為乳白色、灰白色、白色，半透明狀，SiO2平均含量超過97%。脈石英礦體的分布表明該區(qū)脈石英的形成主要受構(gòu)造和巖漿活動控制，大多數(shù)脈石英礦圍繞構(gòu)造穹隆外緣的裂隙分布，欒川縣這類構(gòu)造穹隆短軸背斜眾多，巖漿活動發(fā)育，因而具有較好的脈石英礦找礦遠(yuǎn)景。

脈石英礦 成因 找礦遠(yuǎn)景 欒川縣

除了作為一種重要類型的金屬礦類型，如石英脈型金礦【1~3】、鉬礦【4】和黑鎢礦【5】等，大型的石英脈本身也是一種重要的礦產(chǎn)。因為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對優(yōu)質(zhì)高純硅質(zhì)原料的需求不斷增大，而天然水晶資源的日趨枯竭【6】，由于脈石英礦相對其他硅石礦（如沉積成因的石英巖和石英砂巖等），具有礦石成分單一，SiO2含量高（一般大于99%）的特點，因而可以作為天然水晶的優(yōu)良替代品。筆者對欒川縣的脈石英礦的特征、分布規(guī)律進(jìn)行了研究，并探討了研究區(qū)脈石英礦的成因，進(jìn)而對該區(qū)脈石英礦的資源前景進(jìn)行了評價。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)行政區(qū)劃屬欒川縣北中部的白土鄉(xiāng)-潭頭鎮(zhèn)，大地構(gòu)造處于華北陸塊南緣，地層具有明顯的地臺型基底和蓋層二元結(jié)構(gòu)，基底由太古宇巖石（太華巖群及古侵入體）構(gòu)成，蓋層由中元古界長城系熊耳群、薊縣系（官道口群、欒川群）組成。其中長城系熊耳群為一套中基性-中酸性火山巖，是本區(qū)金、銀、鉬礦的重要賦礦層位。脈石英礦也廣泛發(fā)育在熊耳群中。

研究區(qū)巖漿活動發(fā)育，可分為中元古代長城紀(jì)、印支期和燕山期三個巖漿活動階段。中元古代長城紀(jì)巖漿活動表現(xiàn)為熊耳群火山巖的強(qiáng)烈噴出，廣泛分布于研究區(qū)中北部，巖石類型主要為玄武巖類、玄武安山巖類、安山巖類、英安巖類、流紋斑巖，具多期噴發(fā)特點。印支期和燕山期巖漿活動表現(xiàn)為正長巖和花崗斑巖侵入，呈脈狀零星出露于研究區(qū)西南部薊縣系中，走向呈北西西或北東延伸，單脈斷續(xù)長600～2600m，寬3m～十余米。本區(qū)深部據(jù)航磁資料推測存在多個隱伏巖體，獅子廟一帶經(jīng)鉆探證實300m左右有隱伏花崗斑巖體存在，圍巖裂隙中石英脈十分發(fā)育，局部形成石英脈型鉬礦體。

研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造形跡以近北西向為主，北東向次之，二者形成斜列格子狀格局。近北西西延伸的區(qū)域性斷裂（馬超營斷裂）及旁側(cè)與之近平行產(chǎn)出的次級張性斷裂為脈石英主要控礦構(gòu)造。而近北東向延伸的斷裂為成礦期后斷裂，對礦體起破壞作用。

2 脈石英礦體特征及礦石質(zhì)量

礦體特征：研究區(qū)脈石英礦主要分布于長城系熊耳群構(gòu)造裂隙中，礦體多呈復(fù)合透鏡狀、脈狀，常成群成組分布，主礦體兩側(cè)見到大量近于平行分布的脈石英細(xì)脈，一般小于50cm，具有分支復(fù)合特征。本次研究包括一定規(guī)模的脈石英礦體共11條，（圖1中的M1-M11），這些脈體呈近東西向和北西西向斷續(xù)橫向延伸，總體上與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。

圖1 欒川縣地質(zhì)簡圖及脈石英礦分布Fig.1 Simplified geology map, showing the distribution of vein quartz ore.

脈石英礦體單脈形態(tài)呈不規(guī)則的脈狀和透鏡狀，少量呈囊狀，多數(shù)礦體走向和傾向上均具收縮、膨脹、分枝、復(fù)合等特征。脈石英礦體產(chǎn)狀受控于容礦構(gòu)造（如斷裂）產(chǎn)狀，多數(shù)礦脈與斷裂產(chǎn)狀基本一致，大多數(shù)礦脈北東傾，少數(shù)傾向南西，一般傾角40～60°，脈石英礦脈厚度一般2.0～6.0m，最寬27余m，橫向延伸一般150～750m，最長達(dá)1450余m。據(jù)少量采礦硐資料，延深大于80m。

礦石質(zhì)量：研究區(qū)脈石英礦石均為致密塊狀，礦物組成主要為石英集合體，細(xì)晶-微晶結(jié)構(gòu)，表面風(fēng)化受鐵質(zhì)渲染，局部沿裂隙染有紅色或黃褐色水銹斑或鐵質(zhì)浮膜，呈現(xiàn)斑雜狀褐黃色外貌（圖2A-B），新鮮面為乳白色、灰白色、白色，礦石呈半透明—透明狀，油脂光澤，具貝殼狀斷口，性脆，無解理。

圖2 M4號脈石英礦體（A）和M11號脈石英礦體（B）Fig.2 M4 vein quartz ore body（A） and M11 vein quartz ore body（B）

本次調(diào)查控制脈石英礦脈總長度約6000m，利用塊斷法對本次研究的11條脈石英資源量進(jìn)行了估算，總礦石量710萬t（3341），SiO2平均品位97.81%。

通過組合分析樣對脈石英礦中的有害成分進(jìn)行測試（表1）。分析結(jié)果顯示，本次研究所有脈石英礦體的礦石的SiO2平均含量超過97%，其中Fe2O3含量為0.15%～0.47%，P2O5含量為0.002%～0.007%，CaO含量為0.02%～0.16%。原礦石質(zhì)量符合硅磚用Ⅱ級、硅鐵用Ⅱ級、熔劑用標(biāo)準(zhǔn)【7】。為了獲得高純度石英砂可采用篩分、擦洗脫泥、搖床、浮選組合工藝進(jìn)行提純，通過提純工藝，可將該石英砂的SiO2含量提純到99.9%以上（表2），其他雜質(zhì)含量極微，符合高科技用硅原料指標(biāo)要求，實現(xiàn)精制石英砂、高純和超高純石英砂的低成本、大批量工業(yè)化生產(chǎn)，對彌補天然水晶資源的不足，滿足高科技用硅原料需求具有重要的現(xiàn)實意義。

表1 脈石英組合樣分析結(jié)果表Table 1 The analysis result of vein quartz combination sample

表2 脈石英提純工藝精礦檢測結(jié)果Table 2 The test result of vein quartz pure concentrate

3 礦床成因

脈石英的形成必須具備兩個條件，一個是物質(zhì)基礎(chǔ)，即SiO2的供應(yīng)，另一個是容礦空間。SiO2可以來自深部的熱液【8】，也可以通過裂隙周圍的主巖擴(kuò)散運移形成【9~12】。容礦空間可以是裂隙（如斷層），也可以是沉積巖中的層理【13】。

本區(qū)地質(zhì)特點顯示出巖漿活動發(fā)育，尤其中元古代長城紀(jì)巖漿噴出活動強(qiáng)烈，后期的印支期和燕山期巖漿活動雖然地表顯示不那么強(qiáng)烈，但是深部存在隱伏狀態(tài)巖體，反映了與脈石英成礦有關(guān)的部分熱液來源于深部的信息。

馬超營斷裂橫貫東西，與之平行產(chǎn)出的次級張性斷裂十分發(fā)育，這些裂隙控制著脈石英礦體的產(chǎn)出，是主要的容礦場所及熱液運移通道。

從脈石英礦體產(chǎn)出狀態(tài)看，礦體賦存在長城系熊耳群火山巖的構(gòu)造裂隙中，一般與地層層理呈小角度斜切產(chǎn)出，成礦階段應(yīng)在熊耳群群火山巖形成之后。脈石英礦往往與石英脈型鉬礦相伴產(chǎn)出，而石英脈型鉬礦形成時代為燕山期【14】，脈石英礦成礦時代可與之對比，即脈石英礦主要為燕山期巖漿活動的產(chǎn)物。而印支期巖漿活動遠(yuǎn)沒有燕山期強(qiáng)烈，是脈石英礦形成的次要物源。顯而易見，本區(qū)脈石英礦應(yīng)屬熱液充填型。

本區(qū)脈石英礦形成過程如下：巖漿演化過程中分異出的富SiO2的熱液向上運動，順裂隙運移、就位，在縫隙中固化形成脈石英礦體。在相對穩(wěn)定的構(gòu)造中形成的脈石英礦體，形態(tài)簡單，以簡單型脈為主，分異程度高，礦石相對富集；在不穩(wěn)定環(huán)境下形成的脈石英礦體多呈不規(guī)則脈狀，厚數(shù)米至數(shù)十米，不含或少含圍巖捕虜體。

4 找礦標(biāo)志

根據(jù)以上成因模型結(jié)合欒川縣脈石英的分布特征，總結(jié)如下脈石英礦找礦標(biāo)志。

（1）地層標(biāo)志：熊耳群火山巖是本區(qū)脈石英礦賦礦層位，官道口群和欒川群片巖段也是脈石英發(fā)育的有利巖性。

（2）構(gòu)造標(biāo)志：斷裂帶是礦產(chǎn)分布的有利位置，特別是近東西向和北西西向延伸的馬超營斷裂及與之平行產(chǎn)出的次級張性斷裂為脈石英容礦場所，為脈石英找礦指明方向。

（3）巖漿巖標(biāo)志：本區(qū)深部據(jù)航磁資料推測存在多個隱伏巖體，印支期和燕山期隱伏巖體就位形成穹窿和裂隙，有利脈石英成礦，在預(yù)測隱伏巖體及地表巖體（脈）附近是找礦有利部位。

（4）露頭和滾石標(biāo)志：礦體露頭及近源殘坡積中的滾石是最直接的找礦標(biāo)志。

（5）人工標(biāo)志：舊礦硐、廢礦堆等是脈石英礦找礦的可靠標(biāo)志。

（6）地名標(biāo)志：白石崖、白尖石為當(dāng)?shù)貙γ}石英礦的俗稱，往往以此命名溝谷和山地名稱。

（7）遙感標(biāo)志：在大比例尺、高分辨率遙感圖像上，脈石英礦石散布在圖像上形成色調(diào)異常，為找礦指明方向。

5 找礦遠(yuǎn)景

本次研究的11條脈石英礦體僅為露頭點，其地表出露情況顯示已初具規(guī)模，但是沿礦體延伸方向因殘坡積松散層掩蓋，尚需工程揭露控制，深部延深也只有極少量采礦硐資料可以利用，最大可見延深為80m左右，多數(shù)礦體三維規(guī)模有待進(jìn)一步工作控制。

根據(jù)研究區(qū)脈石英的成礦地質(zhì)條件來看，本區(qū)脈石英礦形成所需要的地質(zhì)構(gòu)造非常發(fā)育：在由長城系熊耳群火山巖地層組成的一系列北西西向復(fù)式褶皺上，疊加發(fā)育了南北向重皺，在其疊加復(fù)合部位往往形成了構(gòu)造穹隆，這些構(gòu)造穹窿深部往往也是巖體隱伏位置，構(gòu)造穹隆外緣分布的裂隙為脈石英礦的形成提供了良好的空間。區(qū)內(nèi)的馬超營斷裂為區(qū)域性斷裂，影響寬度幾公里至數(shù)十公里，并產(chǎn)生一系列密集發(fā)育的次級張性斷層，是脈石英礦賦存的有利構(gòu)造；另外區(qū)內(nèi)巖漿活動發(fā)育，特別是隱伏狀態(tài)存在燕山期巖體，為脈石英形成提供了豐富的物質(zhì)供應(yīng)。因此，本區(qū)具脈石英成礦的優(yōu)越地質(zhì)條件。

在本次研究區(qū)外圍尚有大面積區(qū)域具相似成礦地質(zhì)條件，本次對研究區(qū)之外的脈石英礦只是進(jìn)行了踏勘了解，研究區(qū)之外和研究區(qū)尚有大量同類型脈石英礦未進(jìn)行控制，踏勘結(jié)果表明，具同樣成礦地質(zhì)條件的區(qū)域仍有規(guī)模不等的脈石英礦發(fā)育，另外，薊縣系（官道口群、欒川群）片巖中也有具工業(yè)價值的脈石英礦體零星分布。因此，欒川地區(qū)脈石英礦產(chǎn)仍有較好的找礦遠(yuǎn)景，資源潛力可觀。

綜上所述，欒川地區(qū)脈石英礦質(zhì)量優(yōu)良，有很好的利用價值，建議對具相似成礦條件的區(qū)域開展脈石英調(diào)查工作，擴(kuò)大脈石英礦產(chǎn)的資源量，并通過工程揭露手段對脈石英礦體進(jìn)行控制，對該地區(qū)脈石英礦的開發(fā)前景進(jìn)行總體評價。

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MECHANISM AND PROSECTS OF VEIN QUARTZ DEPOSITS IN LUANCHUAN COUNTY, HENAN

Xie Chaoyong Han Jiangwei Ba Yan Guo Xiaoyan
Henan Institute of Geological Survey, Zhengzhou，Henan, 450001,China

Vein quartz deposits in Luanchuan County, Henan, hosted in Changchengian Xiong’er Group volcanic rock are dominated by east-west trending with minor south-north trending.The ore shows dense massive texture and dominant minerals is quartz aggregate.Fresh ore is milk white,grey and translucent. The average SiO2content of ore excess 97%. The distribution of vein quartz deposits in Luanchuan County suggests that they are controlled by tectonic and hydrothermal activities in this region. Most deposits occurred along the ringed steep-dipping fractures surrounding the outer margin of structural vaults,so well-developed vault brachy-anticline structures in Luanchuan pridicts good propects for vein quartz deposits in Luanchuan.

vein quartz deposits，mechanism，propect，Luanchuan

P619.233

A

1006–5296（2011）03–0161–05

?中國地質(zhì)調(diào)查局項目（編碼；1212010881001）資助

* 第一作者簡介：謝朝永（1970～），男，資源勘查工程專業(yè)，在讀碩士研究生

2011-05-06；改回日期：2011-06-10