湘南東風(fēng)礦區(qū)硅灰石礦床地質(zhì)特征及找礦方向

王方有，侯茂松

（湖南省湘南地質(zhì)勘察院，湖南郴州423000）

湘南東風(fēng)礦區(qū)硅灰石礦床地質(zhì)特征及找礦方向

王方有，侯茂松

（湖南省湘南地質(zhì)勘察院，湖南郴州423000）

東風(fēng)硅灰石礦是普查工作新發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)地，其礦物資源量已達(dá)大型規(guī)模。文章通過大量的野外第一手資料，總結(jié)了東風(fēng)硅灰石礦基本地質(zhì)特征，并對(duì)硅灰石礦物含量計(jì)算方法進(jìn)行了較深入的探討，在現(xiàn)有勘查成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦體空間產(chǎn)出特征和礦體賦存狀態(tài)，揭示了大東山巖體接觸帶硅灰石礦的產(chǎn)出特征和成礦規(guī)律，進(jìn)一步明確了湘南地區(qū)硅灰石礦的找礦方向。

東風(fēng)硅灰石礦床；礦物含量計(jì)算方法；礦體特征；找礦方向；湘南地區(qū)

硅灰石是一種陶瓷工業(yè)的節(jié)能原料，也是高性能工程復(fù)合材料的增強(qiáng)填料。我國是硅灰石礦資源較豐富的國家，硅灰石地質(zhì)找礦工作起步雖較晚，但近些年來已取得很大進(jìn)展，保有礦石儲(chǔ)量達(dá)13265萬t，位居世界前列[1-2]。硅灰石按其成因分為接觸熱變質(zhì)型、矽卡巖型（接觸交代變質(zhì)型）和區(qū)域變質(zhì)型三種，以接觸熱變質(zhì)型礦床為主。本區(qū)硅灰石礦床就屬于接觸熱變質(zhì)型和矽卡巖型復(fù)合型礦床。2013年湖南省湘南地質(zhì)勘察院在開展礦產(chǎn)普查工作時(shí)，在湘南發(fā)現(xiàn)了東風(fēng)硅灰石礦床，該礦床位于燕山第一期侵入體大東山巖體北部外接觸帶，通過勘查，新發(fā)現(xiàn)礦體4個(gè)，獲得礦石量191.7萬t，硅灰石礦物量137.78萬t，平均品位72.48%，突破大型規(guī)模。通過充分的調(diào)查研究和資料查閱，證實(shí)在湘南地區(qū)確認(rèn)沒有該類礦床的先例，實(shí)為首次發(fā)現(xiàn)。通過對(duì)礦床地質(zhì)特征和成礦規(guī)律的研究，為湘南地區(qū)硅灰石礦勘查指明了方向，在相鄰地區(qū)尋找同類型的硅灰石礦床大有可為。

1 地質(zhì)背景

圖1 東風(fēng)硅灰石礦床區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)略圖Fig.1 Sketch regional geological map of Dongfeng wollastonite deposit

東風(fēng)硅灰石礦床地處華南褶皺系(Ⅰ)贛湘桂粵褶皺帶（Ⅱ）湘桂粵拗陷（Ⅲ-2）中部，耒陽-臨武南北向構(gòu)造帶與大東山成礦遠(yuǎn)景區(qū)的復(fù)合部位。區(qū)域地層主要有泥盆系和石炭系（圖1）[3-5]。上泥盆統(tǒng)佘田橋組（D3）主要巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，其地球化學(xué)性質(zhì)活潑，易于在巖體接觸帶發(fā)生熱變質(zhì)及接觸交代變質(zhì)，形成接觸變質(zhì)型硅灰石礦床；區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，從加里東期至印支、燕山期都有活動(dòng)，印支-燕山期主要形成近南北向及北東向褶皺帶及斷裂構(gòu)造，受東西向應(yīng)力的影響，印支-燕山期形成的構(gòu)造往往形成弧頂向西的弧形構(gòu)造；燕山運(yùn)動(dòng)造成了大東山侏羅紀(jì)花崗巖的侵位，大東山巖體呈巨大的巖基產(chǎn)出，巖性主要為中粒斑狀或細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖，接觸面傾向圍巖，傾角40°～55°，巖體由內(nèi)向外，可劃分中心相、過渡相、邊緣相三個(gè)相帶；本區(qū)巖石受變質(zhì)作用較強(qiáng)，在大東山巖體外接觸帶，泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)碳酸鹽巖地層有大理巖化、矽卡巖化、硅化、角巖化、褪色化等接觸變質(zhì)作用，并伴隨有不同程度的礦化現(xiàn)象。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)內(nèi)出露的地層均為泥盆系及第四系。泥盆系上統(tǒng)佘田橋組（D3）主要分布于礦區(qū)北部，為主要賦礦層位，其巖性為灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r，灰?guī)r呈灰白色，隱晶結(jié)構(gòu)，塊狀-厚層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，一般含量在90%以上，含少量白云石及其它礦物，未見有生物化石。巖層走向280°～295°，傾向北東，傾角16°～25°。佘田橋組巖石的地球化學(xué)性質(zhì)活潑，易于接觸帶發(fā)生熱變質(zhì)及接觸交代變質(zhì)，形成接觸變質(zhì)型礦床。

大東山巖體分布于本區(qū)南部，該巖體為燕山第一期侵入體。呈近東西向展布，圍巖為泥盆紀(jì)灰?guī)r，侵入時(shí)代為燕山早期，巖體由內(nèi)向外，可劃分中心相、過渡相、邊緣相三個(gè)相帶。普查區(qū)內(nèi)以邊緣相巖體為主，為細(xì)中粒斑狀黑云母花崗巖。

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育，所見地層整體上為宜章-梅田復(fù)式向斜之北東翼；區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造，但層間裂隙破碎帶較發(fā)育，層間裂隙及破碎帶也成為了硅灰石礦化的重要生成條件，為礦化提供了便利的導(dǎo)礦通道及賦礦空間。

區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖受大東山巖體影響，蝕變程度較高，區(qū)內(nèi)圍巖蝕變類型有：大理巖化、矽卡巖化、硅化及綠泥石化等。其中大理巖化在區(qū)內(nèi)分布最為普遍，主要分布于花崗巖體接觸帶外側(cè)泥盆紀(jì)碳酸鹽巖中，以方解石大理巖、硅灰石大理巖最為發(fā)育，寬度不一，一般在300～800 m，主要巖性為大理巖化灰?guī)r、大理巖、白云質(zhì)大理巖，因受熱變質(zhì)普遍具重結(jié)晶，大理巖局部有退色現(xiàn)象。大理巖一般呈純白色，粗?；蚣?xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，靠近接觸帶位置粒徑較粗大，以3～8 mm為主，離接觸帶位置越遠(yuǎn)，其粒徑明顯變小，以1～2 mm為主。該類型蝕變與區(qū)內(nèi)硅灰石成礦關(guān)系密切。

圖2 東風(fēng)硅灰石礦區(qū)地質(zhì)略圖Fig.2 Geological map of Dongfeng wollastonite mining area

3 礦體特征

3.1 礦體形態(tài)和產(chǎn)狀

東風(fēng)硅灰石礦床由一組大致平行的硅灰石礦脈帶組成，空間上受大東山巖體接觸帶和地層走向控制（圖2、3）[1]。礦體主要呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)于大東山巖體與泥盆系接觸外帶的大理巖或大理巖化灰?guī)r層間破碎帶或裂隙之中。礦體呈大致平行分布，走向北西，傾向北東，傾角一般為15°～33°。礦體間相距90～200 m，礦體走向長(zhǎng)620～790 m，礦體平均厚1.94～3.93 m。單樣硅灰石礦物量最高98.16%，最低40.63%，礦體平均硅灰石礦物量66.73%～85.90%。礦體特征如表1所示。

3.2 礦石特征及成因

礦石礦物組合較簡(jiǎn)單，為中-高溫礦物組合。根據(jù)野外觀察和鏡下鑒定，礦石礦物為硅灰石；脈石礦物主要有方解石、石英、長(zhǎng)石、透輝石、符山石、石榴石、綠簾石、鈣鐵輝石及褐鐵礦等。

圖3 東風(fēng)硅灰石礦區(qū)36線地質(zhì)剖面圖Fig.3 Dongfeng wollastonite mining area geological section of line 36

表1 東風(fēng)硅灰石礦床主要礦體特征表Table 1 Main orebody characteristics of Dongfeng wollastonite deposit

礦石的多項(xiàng)化學(xué)分析結(jié)果詳見表2，表2中化合物含量及礦石質(zhì)量參數(shù)系礦區(qū)組合樣分析結(jié)果平均值。從表2中可看出，2號(hào)礦體礦石品質(zhì)最好，3號(hào)礦體礦石品質(zhì)較差，而1、5號(hào)礦體礦石品質(zhì)介于兩者之間。2號(hào)礦體SiO2和CaO總量超過90%，說明了礦石品質(zhì)較純，從礦粉白度上也反映了這一點(diǎn)；3號(hào)礦體Fe2O3和Al2O3含量偏高，以及4、5號(hào)礦體MgO含量偏高，都說明了礦體中含較多的矽卡巖礦物，從而影響了礦石質(zhì)量。

礦石結(jié)構(gòu)分為纖狀變晶結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等。其中纖狀變晶結(jié)構(gòu)為礦區(qū)礦石基本結(jié)構(gòu)。礦石的構(gòu)造主要有條帶狀構(gòu)造、透鏡狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造及塊狀構(gòu)造等。

東風(fēng)礦區(qū)硅灰石礦主要有兩種礦石類型：大理巖型硅灰石礦石和矽卡巖型硅灰石礦石。兩種礦石類型在同一礦體乃至同一工程中可同時(shí)出現(xiàn)，這說明該區(qū)內(nèi)硅灰石礦是多期次成礦作用的產(chǎn)物。大理巖型硅灰石礦石分布廣泛，為區(qū)內(nèi)最主要的礦石類型，礦石礦物主要為硅灰石，脈石礦物主要為方解石，次為石英，透輝石等；矽卡巖硅灰石礦石分布在離巖體接觸帶較近的位置，礦石礦物主要為硅灰石，脈石礦物主要為透輝石、符山石、石榴石、鈣鐵輝石等，該類礦石中硅灰石含量較低，礦石品質(zhì)相對(duì)稍差。

礦床成因是屬于熱力變質(zhì)交代型礦床。在巖漿的熱力作用下，富含硅質(zhì)的D3灰?guī)r變質(zhì)而成，其化學(xué)反應(yīng)式為：

故礦床成因類型為接觸熱變質(zhì)碳酸鹽巖型硅灰石礦床。

4 礦床儲(chǔ)量

4.1 計(jì)算方法

本次資源量估算方法采用地質(zhì)塊段法，在資源量估算水平投影圖上進(jìn)行礦體的圈定及資源量估算，其依據(jù)是：①硅灰石礦體呈似層狀產(chǎn)出，形態(tài)較簡(jiǎn)單，沿走向及傾向延伸較穩(wěn)定。②硅灰石礦產(chǎn)于大理巖化灰?guī)r層間破碎帶，與地層產(chǎn)狀基本一致，傾角緩，一般在15°～33°之間變化。③礦石類型較簡(jiǎn)單，有益組分較單一。

在計(jì)算硅灰石儲(chǔ)量時(shí)，牽涉到礦石中硅灰石礦物含量的計(jì)算[6]，根據(jù)《玻璃硅質(zhì)原料、飾面石材、石膏、溫石棉、硅灰石、滑石、石墨礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0207-2002）中硅灰石礦物含量計(jì)算方法的要求，當(dāng)?shù)V石中 SiO2+1.3CaO的總量大于 CaO+ 1.6MgO的總量時(shí)，采用公式A：

ω(Wo)=1.933ω(SiO2*)................A

當(dāng)?shù)V石中 SiO2+1.3CaO的總量小于 CaO+ 1.6MgO的總量時(shí)，采用公式B：

ω(Wo)=2.071ω(CaO*).................B

上式中，ω(Wo)為硅灰石礦物含量，ω(SiO2*)、ω(CaO*)分別為硅灰石所耗用的SiO2和CaO的量。

礦區(qū)硅灰石主要類型為大理巖型，根據(jù)礦區(qū)礦石化學(xué)成份統(tǒng)計(jì)結(jié)果，大理巖型硅灰石礦物含量用A公式計(jì)算，矽卡型硅灰石礦物含量用B公式計(jì)算。結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況，初擬如下方法計(jì)算。

（1）大理巖型硅灰石礦物含量的計(jì)算：

該類型硅灰石礦石產(chǎn)于大理巖化灰?guī)r或大理巖中，礦石中的SiO2幾乎全部來源于硅灰石，僅有少量的SiO2來自礦石中微量的透輝石和石英[7-10]。因此，該類型硅灰石礦物含量（%）的計(jì)算公式為：

CaSiO3=1.933×SiO2-7

（2）矽卡巖型硅灰石礦物含量的計(jì)算：

該類型硅灰石礦石產(chǎn)于石榴石鈣鐵輝石矽卡巖或符山石矽卡巖中[2，7-9]，礦石中的CaO除了來源于硅灰石外，還來自矽卡巖礦物。據(jù)巖礦鑒定，礦石中主要礦物為硅灰石，次要礦物有方解石、石英、符山石、鈣鐵榴石、鈣鋁榴石、透輝石，微量礦物有綠簾石、黃鐵礦等，微量礦物占礦物總量的1%～2%，CaO可能來源于方解石、鈣鋁榴石及透輝石。因此，該類型硅灰石礦物含量（%）的計(jì)算公式采用：

CaSiO3=

2.071 ×(CaO-1.054Fe2O-1.392MgO-1.650Al2O3-1.275CO2)

4.2 計(jì)算結(jié)果

（1）礦石量估算公式：Q＝V×D

式中：Q-礦石量；V-礦石體積；D-礦石體重。

（2）礦物量估算公式：P＝Q×C

式中：P-礦物量；Q-礦石量；C-平均品位。

本次共估算333硅灰石礦物量74.87萬t，礦石量105.8萬t；334硅灰石礦物量62.91萬t，礦石量85.9萬t。合計(jì)333+334硅灰石礦物量137.78萬t，礦石量 191.7萬 t。333資源量占總資源量的54.34%。

5 找礦方向

區(qū)域上看該區(qū)位于耒陽-臨武南北向構(gòu)造帶與大東山成礦遠(yuǎn)景區(qū)的復(fù)合部位。礦區(qū)南部為燕山期大東山黑云母花崗巖巖體，北部的泥盆系佘田橋組巖性以碳酸鹽巖為主。較好的成礦環(huán)境為該區(qū)提供了足夠的成礦背景，而區(qū)內(nèi)化學(xué)性質(zhì)活躍和含成礦物質(zhì)的碳酸鹽巖和黑云母花崗巖體也形成了相當(dāng)有利的成礦內(nèi)部條件，加上地層內(nèi)層間裂隙及小破碎帶的存在，又為成礦提供了運(yùn)礦通道及容礦空間，因此可在該區(qū)形成具相當(dāng)規(guī)模的硅灰石礦床。

該區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，本次普查對(duì)區(qū)內(nèi)的4條礦脈控制程度雖然較低，但從目前所施工的工程見礦情況看，深部見礦情況良好。根據(jù)工程見礦情況及礦床成因分析，礦體走向上應(yīng)當(dāng)還有更加大的找礦潛力，因此該區(qū)找礦前景還是可觀的。其找礦方向主要是尋找接觸熱變質(zhì)碳酸鹽巖型硅灰石礦床，本區(qū)大東山巖體接觸帶外帶及其與富含硅質(zhì)的灰?guī)r區(qū)域是重要的找礦區(qū)段。

6 結(jié)論

（1）東風(fēng)硅灰石礦床由一組大致平行的硅灰石礦脈帶組成，空間上受大東山巖體接觸帶和泥盆紀(jì)地層層間破碎帶雙重控制，并與大理巖化、矽卡巖化蝕變密切相關(guān)。目前已發(fā)現(xiàn)礦脈5條，根據(jù)礦體空間展布規(guī)律、礦石礦物組合、控礦因素及圍巖系統(tǒng)差異，將其劃分為大理巖型硅灰石礦石和矽卡巖型硅灰石礦石。初步估算其規(guī)模達(dá)大型。

（2）闡明了礦區(qū)成礦地質(zhì)背景及礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、礦石質(zhì)量等；針對(duì)礦區(qū)實(shí)際情況，推出了適合本礦區(qū)硅灰石含量的計(jì)算公式；并提出了該類型礦床的找礦方向。

（3）首次在湘南地區(qū)尋找到大型硅灰石礦床，實(shí)現(xiàn)了硅灰石找礦新的突破。

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WANG Fang-You，HOU Mao-Song

(South Hunan Institute of Geological Survey,Chenzhou 423000,Hunan)

Wang F Y and Hou M S.Geological characteristics and prospecting direction of Dongfeng wollastonite deposit in Southern Hunan Province., 2015,31(3):268-273.

Dongfeng wollastonite deposit of Southern Hunan Province is a newly discovered one,its mineral resources has reached a large scale.Through a large number of field data,we summarizes the basic geological characteristics of Dongfeng wollastonite deposit,and the computing method of wollastonite mineral content is discussed deeply.On the basis of the existing prospecting results,combined with ore body occurrence and ore body occurrence state,revealing the the wollastonite ore bodies are mainly occurred in contact zone of Dadongshan pluton,which is the most prospecting potential area in Southern Hunan Province.

Dongfeng wollastonite deposit;Mineral content calculation method;ore body characteristics; prospecting direction;Southern Hunan Province

P619.23+9

A

1007-3701（2015）03-268-06

10.3969/j.issn.1007-3701.2015.03.006

2015-04-17；

2015-06-30.

王方有(1963—)，男，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事一線地質(zhì)找礦及科研工作，E-mail：598061079@qq.com.