山東峨山玻璃用石英砂巖礦地質(zhì)特征及成因分析

王繼芳，徐然,張紅麗,羅有春,唐洪敏,王娜

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州　272100)

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地質(zhì)與礦產(chǎn)

山東峨山玻璃用石英砂巖礦地質(zhì)特征及成因分析

王繼芳，徐然,張紅麗,羅有春,唐洪敏,王娜

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州272100)

摘要：峨山玻璃用石英砂巖礦床賦存于寒武紀(jì)長清群李官組地層中，呈層狀產(chǎn)出，共1個(gè)礦層，由于區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育和長期的風(fēng)化剝蝕，被分割為5個(gè)礦體。礦石質(zhì)量較好，無夾層；礦床平均組分SiO296.46%，Al2O30.84%，F(xiàn)e2O30.21%，礦石質(zhì)量優(yōu)良。礦床屬層控的濱海陸源碎屑沉積礦床。

關(guān)鍵詞：玻璃用石英砂巖礦;地質(zhì)特征;礦床成因;棗莊峨山

引文格式：王繼芳，徐然,張紅麗,等.山東峨山玻璃用石英砂巖礦地質(zhì)特征及成因分析[J].山東國土資源，2016,32(7)：21-25.WANG Jifang， XU Ran，ZHANG Hongli，etc. Geological Characteristics and Genetic Analysis of Glass Used Quartz Sandstone Deposit in Ershan of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(7)：21-25.

0引言

峨山玻璃用石英砂巖礦位于山東省棗莊市嶧城區(qū)東14km處，屬峨山鎮(zhèn)管轄。已探明資源儲(chǔ)量192.0萬t，為一小型礦床，礦床平均組分SiO296.46%，Al2O30.84%，F(xiàn)e2O30.21%，礦石質(zhì)量優(yōu)良。

1礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)地層比較簡單，基巖出露集中在礦區(qū)中西部，四周為大片的第四系。區(qū)內(nèi)發(fā)育地層主要有：青白口紀(jì)二青山組、震旦紀(jì)佟家莊組、寒武紀(jì)李官組及第四系。其中李官組分布在礦區(qū)中部薄山-前山頭-峨山一帶。該組與下伏土門群佟家莊組呈平行不整合接觸。厚8.00～31.80m。巖性主要有白色―淺紫灰色中厚層中—粗粒石英砂巖組成，局部夾薄層粉―細(xì)粒砂巖，具交錯(cuò)層和波痕，底部見含礫砂巖具底礫巖性質(zhì)，礫石呈棱角狀，成分為頁巖和細(xì)砂巖。直接裸露地表，殘留于褶皺構(gòu)造的向斜部位。為區(qū)內(nèi)石英砂巖礦賦存層位(圖1)[9-11]。

圖1　峨山礦區(qū)玻璃用石英砂巖礦TC3探槽素描圖

礦區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育，僅在Ⅰ礦體北側(cè)發(fā)育一走向85°的F1斷層，為向南傾斜、傾角80°的正斷層，斷層向東西延伸為等四系覆蓋。另外區(qū)位于城前至黃山斷裂以南的復(fù)式向斜中。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，自北向南，向、背斜小型構(gòu)造相間排列，褶皺軸向?yàn)?0°～80°，軸面產(chǎn)狀近直立，向斜軸部巖石為長清群李官組石英砂巖殘留體，兩翼地層為土門群佟家莊組和二青山組。根據(jù)野外觀測，向斜中見有許多小褶皺構(gòu)造控制了區(qū)內(nèi)石英砂巖礦體的展布。由于褶皺構(gòu)造的影響，礦體產(chǎn)狀變化較大，在褶皺軸部產(chǎn)狀較陡，褶皺西翼產(chǎn)狀平緩。由于次一級(jí)小型褶曲發(fā)育，致使區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀較為紊亂，變化較大，一般15°～55°，傾向?yàn)?58°或338°左右。礦區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)巖漿巖。

2礦床地質(zhì)特征

2.1礦床地質(zhì)概況

該礦床礦體賦存于寒武紀(jì)長清群李官組地層中，礦體呈層狀產(chǎn)出，由于區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，在遭受長期的風(fēng)化剝蝕后，殘存的石英砂巖礦體多賦存在向斜構(gòu)造的核部，自北向南總體上被分割為5個(gè)(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ)呈近E向的帶狀礦體。礦層總體走向68°，傾向158°或338°，傾角一般10°～55°。礦床平均品位SiO296.46%，Al2O30.84%，F(xiàn)e2O30.21%，礦體品位變化系數(shù)SiO21.43%，Al2O357.60%，F(xiàn)e2O329.59%，礦體沿走向最長760m，最短200m，礦體厚度3.35～18.00m，平均10.91m，厚度變化系數(shù)34.4%。其中Ⅲ礦體為區(qū)內(nèi)主礦體，其資源儲(chǔ)量占總資源儲(chǔ)量的41%。各礦體呈近EW向

帶狀展布，沿SN向多平行排列，礦體直接裸露地表，位于浸蝕基準(zhǔn)面以上。各礦體均位于向斜構(gòu)造的核部，為風(fēng)化剝蝕殘留體，向深部尖滅(圖2、圖3)。各礦體特征見表1、表2。

圖2　峨山礦區(qū)玻璃用石英砂巖礦礦床地質(zhì)略圖

圖3　峨山礦區(qū)玻璃用石英砂巖礦第0勘探線地質(zhì)剖面圖

2.2Ⅲ礦體特征

Ⅲ礦體位于礦區(qū)中部，為區(qū)內(nèi)最高位置，Ⅲ礦體為區(qū)內(nèi)主礦體，有0,1,2勘探線的工程TC3,TC4,TC9,TC10,QJ1,QJ2控制。礦體賦存在兩向夾一背的構(gòu)造殘留部位，賦存標(biāo)高+133～+205m。礦體呈層狀，褶曲狀，走向68°，傾向158°或338°，傾角10°～46°。沿走向礦體長550m，寬200～230m，厚度3.35～12.0m，平均8.40m，厚度變化系數(shù)27.82%，屬厚度穩(wěn)定型礦層。礦體單樣品位最高品位SiO298.16%，Al2O32.57%，F(xiàn)e2O30.31%，最小SiO293.22%，Al2O30.34%，F(xiàn)e2O30.14%，平均SiO295.74%，Al2O31.01%，F(xiàn)e2O30.22%，品位變化系數(shù)SiO21.58%，Al2O365.10%，F(xiàn)e2O326.50%，屬組分均勻型礦層。

2.3礦石質(zhì)量

2.3.1礦物成分

礦石呈灰褐色—淺灰色，主要礦物成分為石英，含有少量的硅質(zhì)巖屑及微量的長石、白云母、氧化鐵質(zhì)等，石英含量一般在91%～98%之間。石英呈次圓狀、次棱角狀，單偏光下無色透明，正交偏光下最

表1　礦體特征

表2　各礦體厚度品位特征

高干涉色一級(jí)黃，波狀消光明顯，以單晶為主，少數(shù)復(fù)晶，顆粒間呈線接觸為主，次為鑲嵌接觸，粒徑0.05～1.35mm，一般0.25～0.50mm，含量91%～98%。硅質(zhì)巖屑呈次棱角狀、次圓狀，主要由硅質(zhì)成分玉髓和細(xì)粒石英組成，粒徑0.15～0.60mm，不均勻分布于石英碎屑之間，含量占1%～3%。長石呈次棱角狀、次圓狀為主，粒徑0.15～0.3mm，一級(jí)灰干涉色，主要為斜長石。具聚片雙晶。局部出現(xiàn)于碎屑之間。在礦石中偶見斜長石具絹云母化現(xiàn)象。白云母呈片狀，無色透明，片徑0.05～0.3mm，二級(jí)鮮艷干涉色，偶見于碎屑間。膠結(jié)物主要為硅質(zhì)成分石英和玉髓，含微量的氧化鐵質(zhì)，膠結(jié)類型主要為鑲嵌式，含量1%～4%。

礦石化學(xué)成分主要為SiO2，含有少量的Al2O3,Fe2O3;微量的TiO2,Cr2O3,CaO,MgO,K2O和Na2O。其中SiO2含量在91.51%～98.16%之間，平均96.46%，Al2O3含量在0.27%～2.57%之間，平均0.84%，F(xiàn)e2O3一般為0.11%～0.33%，平均0.21%。TiO2含量較小，在0.08%～0.1%之間。Cr2O3含量低，一般為0.00003%～0.0004%之間。CaO含量為0.13%～0.40%，MgO為0.11～0.17%，K2O為0.15%～0.35%，Na2O為0.076%～0.081%(表3)。

表3　多元素分析結(jié)果

2.3.2礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)為粗—中粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，膠結(jié)類型主要為鑲嵌式膠結(jié)，次為接觸式膠結(jié)。

2.3.3礦石顆粒度

通過對(duì)礦石顆粒度分析，將有用礦物粒度分為6個(gè)級(jí)別。其中有用礦物顆粒度小于0.10mm的占0.705%，0.100～0.300mm的占42.795%，0.300～0.500mm的占49.425%，0.50～0.70mm的占5.32%(表4)。從表4中可以看出，礦石顆粒度在0.50～0.300mm之間的顆粒出現(xiàn)的頻率最高，其次為0.300～0.100m之間的顆粒，粒級(jí)大于0.800mm的平均含量為0.05%，含量較低。礦石粒度組成平均符合一至四級(jí)玻璃用石英砂巖要求，其中2號(hào)樣>0.5mm的粒級(jí)含量為5.46%，<5.5%，達(dá)優(yōu)等品。

表4　礦石顆粒度分級(jí)含量

2.4礦石品級(jí)和類型

根據(jù)樣品分析結(jié)果，區(qū)內(nèi)礦石中SiO2含量多數(shù)達(dá)到二、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，少數(shù)樣品為一、四級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，SiO2含量平均為96.46%，達(dá)到二級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，Ⅲ礦體平均為三級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。Al2O3含量最高為2.57%，均在三級(jí)以上，平均為0.84，符合一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，其中Ⅲ礦體平均為1.01%，達(dá)到二級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。Fe2O3含量平均為0.21%，為三級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，其中Ⅱ礦體平均為0.19%，為二級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，少數(shù)樣品為四級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。綜合各分析指標(biāo)，依據(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》中玻璃硅質(zhì)原料礦一般工業(yè)要求，將區(qū)內(nèi)礦石分為二、三、四3個(gè)品級(jí)，其中二級(jí)品礦石占18%，三級(jí)品礦石占60%，四級(jí)品礦石占22%。

礦石的自然類型為中粒石英砂巖，工業(yè)類型為玻璃用石英砂巖。石英砂巖礦床為沉積型礦產(chǎn)，礦石類型單一，其分選性好，磨圓度高，純度大，適合露天開采。

2.5礦體圍巖和夾石

礦層直接裸露地表，無頂板，底板為佟家莊組頁巖。與礦層呈平行不整合接觸。礦層連續(xù)性好，質(zhì)量穩(wěn)定無夾石。

3礦床成因

該礦床為海相沉積礦床，是由地層控礦。其成因與本區(qū)的古地理環(huán)境有關(guān)，根據(jù)礦石類型、礦層厚度及區(qū)域沉積韻律分析，該區(qū)在新元古代末期地殼抬升，海水退卻，古陸遭受長期的風(fēng)化剝蝕，為石英砂巖沉積提供了物源條件。古生代早期，該區(qū)地殼緩慢平隱下降，海侵由南向北漸漸推進(jìn)。海陸界線大致在棗莊—蒙陰桃墟、岱崮—沂源水山—昌樂一線，該線以西為古陸剝蝕區(qū)，以東至鄌鄔—葛溝斷裂為淺海。區(qū)內(nèi)接受了來自西部的變質(zhì)巖風(fēng)化剝蝕后經(jīng)過長距離搬運(yùn)的陸源碎屑，由于海水的強(qiáng)烈篩選作用，使砂屑進(jìn)一步凈化，沉積了李官組地層。也從而形成了本區(qū)的石英砂巖沉積礦層。李官組沉積自東而西超覆在新元古代上門群及太古代變質(zhì)巖系之上。其形成環(huán)境為濱海陸屑灘相。李官細(xì)石英砂巖地層形成后，又經(jīng)過了漫長的地質(zhì)歷史年代，經(jīng)過了多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，以及沉積作用，風(fēng)化剝蝕作用后，逐漸形成了今日之地貌特征和礦床特征。因此該礦床為古生代早期濱海陸源碎屑沉積礦床[1,2]。

本礦床與沂水崔家峪玻璃用石英砂巖礦、臨沂市下峪南山玻璃用石英砂巖礦、嶧城區(qū)岳城玻璃石英砂巖礦屬同一礦石類型，賦存在同一層位-古生代寒武紀(jì)長清群李官組，其底部多為佟家莊組土黃色頁巖，二者呈平行不整合接觸。其上部地層為朱砂洞組灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等，多為正地形。因此李官組石英砂巖也是該類型礦床的良好找礦標(biāo)志[3-5]。

4綜合評(píng)價(jià)

該礦床為優(yōu)質(zhì)玻璃硅質(zhì)原料礦床，礦石質(zhì)量優(yōu)良，礦石類型單一，礦體連續(xù)。礦床位于山體正地形之上，開采地質(zhì)條件簡單，為I類型，易于露天開采。礦石中的Fe2O3少量來自沉積成巖過程中的鐵質(zhì)膠結(jié)物和雜基中鐵質(zhì)物，大部分為成巖后的巖石裂隙中以填隙物分布的鐵質(zhì)薄膜。試驗(yàn)證明，礦石經(jīng)過破碎、研磨、水洗、磁選后，F(xiàn)e2O3能夠比較容易地分選出來。該區(qū)石英砂巖礦石中的SiO2含量均在91%以上，Al2O3在0.27%～2.57%之間，F(xiàn)e2O3在0.11%～0.33%之間，達(dá)到二、三、四級(jí)品礦石的質(zhì)量要求，產(chǎn)砂率平均在75%以上。該礦床石英砂巖礦石的加工生產(chǎn)工藝流程簡單。石英砂巖用途廣泛，市場前景十分看好。該礦床交通便利，水、電充足，外部開發(fā)的條件優(yōu)越。因此開采后會(huì)取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[6-8]。

5結(jié)論

該礦床為優(yōu)質(zhì)玻璃硅質(zhì)原料礦床，屬海相沉積的層狀礦床。礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，礦體為寒武紀(jì)長清群李官組石英砂巖風(fēng)化剝蝕后的殘留體，分為5個(gè)呈近E向的帶狀礦體。礦石質(zhì)量優(yōu)良，礦石類型單一，礦體連續(xù)。礦床位于山體正地形之上，開采地質(zhì)條件簡單，為Ⅰ類型，易于露天開采。礦石中的Fe2O3少量來自沉積成巖過程中的鐵質(zhì)膠結(jié)物和雜基中鐵質(zhì)物，大部分為成巖后的巖石裂隙中以填隙物分布的鐵質(zhì)薄膜，試驗(yàn)證明，礦石經(jīng)過破碎、研磨、水洗、磁選后，F(xiàn)e2O3能夠比較容易地分選出來。該區(qū)石英砂巖礦石中的SiO2含量均在91%以上，Al2O3在0.27%～2.57%之間，F(xiàn)e2O3在0.11%～0.33%之間，達(dá)到Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ級(jí)品礦石的質(zhì)量要求，產(chǎn)砂率平均在75%以上。礦床石英砂巖礦石的加工生產(chǎn)工藝流程簡單。石英砂巖用途廣泛，市場前景十分看好。本礦床交通便利，水、電充足，外部開發(fā)的條件優(yōu)越。因此開采后會(huì)取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[9-11]。

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[11]常志達(dá)，李曉燕，玻璃用硅石選礦工藝流程研究[J].建材世界，2012，(4)：28-29.

收稿日期：2015-09-08；

修訂日期：2015-10-13；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

作者簡介：王繼芳(1969—),男，山東成武人，工程師，主要從事礦產(chǎn)勘查工作;E-mail：2006_wjf@163.com

中圖分類號(hào)：P619.233

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Geological Characteristics and Genetic Analysis of Glass Used Quartz Sandstone Deposit in Ershan of Shandong Province

WANG Jifang， XU Ran，ZHANG Hongli，LUO Youchun，TANG Hongmin， WANG Na

(Shandong Lunan Geo-engineering Exploration Institute， Shandong Yanzhou 272100, China)

Abstract:Glass used quartz sandstone in Ershan area occurred in Liguan group of Cambrian Changqing group with layer type. It has one layer. Due to the folding structure development and long-term weathering and denudation, it has been divided into 5 ore bodies. Ore quality is good without interlayer. Its average components are as follows: SiO2 is 96.46%, Al2O3 is 0.84% and Fe2O3 is 0.21%. Ore quality is good. The deposit belongs to stratabound littoral terrigenous clastic sedimentary deposit.

Key words:Glass used quartz sandstone; geological characteristics; genesis; Ershan in Zaozhuang city