霍山某石英質(zhì)玉礦成因及開采技術(shù)條件分析

沈 華，吳躍東，柳丙全

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥 230001)

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霍山某石英質(zhì)玉礦成因及開采技術(shù)條件分析

沈 華，吳躍東，柳丙全

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥 230001)

研究區(qū)石英質(zhì)玉石受區(qū)域構(gòu)造及巖漿巖作用，多產(chǎn)出于二長花崗巖與片麻巖接觸帶附近的構(gòu)造硅化破碎帶中，在巖漿作用及后期孔隙水、裂隙水的氧化淋濾作用下形成各種品質(zhì)的石英質(zhì)玉石。結(jié)合研究區(qū)石英質(zhì)玉礦礦床成因，對該礦床的開采技術(shù)條件進行分析，并提出了相應(yīng)的建議。

石英質(zhì)玉；開采技術(shù)條件；礦床成因；氧化淋濾作用；硅化破碎帶

近年來，在安徽省霍山地區(qū)，一種被當(dāng)?shù)胤Q為“霍山玉”(又名大別山玉)的石英質(zhì)玉石受到熱捧，“霍山玉”的開發(fā)也引起了省內(nèi)外的關(guān)注。

霍山石英質(zhì)玉分為山料和籽料，山料產(chǎn)于花崗巖與圍巖的接觸帶，籽料產(chǎn)于當(dāng)?shù)劁暮酉掠蔚暮哟仓?。?jīng)鑒定，“霍山玉”的主要礦物成分為石英、玉髓和蛋白石等，品質(zhì)較好的“霍山玉”質(zhì)地細(xì)膩而溫潤，備受玉石收藏者所青睞[2]。

目前，吳維平等對整個大別山區(qū)寶玉石資源勘查、開發(fā)及利用現(xiàn)狀進行了論述[3]，并對東部大別山超高壓變質(zhì)巖中的石英硬玉巖帶進行了研究[4]；柳丙全等對安徽大別山霍山玉的成礦特征及資源分布進行了探討[5]；戴慧等對大別山玉的寶石礦物學(xué)特征進行了研究[6]；另有其它學(xué)者對相類似的石英質(zhì)玉的成礦機制及礦物特征也進行了研究探討[7-10]。然而對于該類型玉石礦床的開采技術(shù)條件的分析，還不多見。因此，本文擬結(jié)合石英質(zhì)玉礦床的成因?qū)ζ溟_采技術(shù)條件進行探討。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地層

區(qū)內(nèi)前寒武系變質(zhì)巖系僅出露新太古界-古元古界大別山巖群變質(zhì)地層，為區(qū)內(nèi)出露最老之地層。它們均呈大小不等、形態(tài)各異的捕虜體。廣泛散布于查區(qū)北大別雜巖帶中。普查區(qū)內(nèi)主要出露二個地方，一個出露于奎星潭-染坊溝-李家老屋，呈近南北向，另一個主要出露在白蓮巖的五斗塆、西河大塘埂-張北坳一帶，呈北西—南東走向，主要巖石組合為∶斜長角閃巖、黑云斜長角閃巖和角閃巖等透鏡體或團塊。角閃石巖主要出露甘唐坳，面積達近百平方米，巖石主要礦物由角閃石組成，具塊狀—弱片麻狀構(gòu)造，具包含變晶結(jié)構(gòu)，變余似斑狀結(jié)構(gòu)，由于巖石剛性程度較高，韌性變形僅表現(xiàn)在巖塊邊部具片理化現(xiàn)象，礦物輕微定向排列與圍巖片麻理一致。片麻理傾向方向主要向北東方向傾斜，傾角約35°-55°。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

勘查區(qū)位于大別山造山帶、北大別變質(zhì)雜巖帶核部。區(qū)內(nèi)廣泛出露中生代花崗巖，其次為古老中、深變質(zhì)雜巖(大別山巖群)。它們在漫長而又復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史中，經(jīng)受了多期次、強烈的韌性再造和脆性改造，表現(xiàn)出復(fù)雜的構(gòu)造形式。

勘查區(qū)斷裂構(gòu)造并不十分發(fā)育，按照構(gòu)造變形層次可劃分為發(fā)育于中深構(gòu)造層次的韌性剪切帶和發(fā)育于淺部構(gòu)造層次的脆性斷層。兩者實際上不是截然分開的，同一條斷裂往往具有多期活動性，早期可能表現(xiàn)為韌性剪切變形，晚期則表現(xiàn)為脆性斷裂。勘查區(qū)內(nèi)僅出露三條北東向斷裂。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)侵入巖極為發(fā)育，分布十分廣泛。巖漿活動時期主要為新元古代和中生代白堊紀(jì)(燕山期)。巖石種類比較齊全，從基性巖到酸性巖及各類脈巖均可見到，其中以中生代酸性侵入巖最為發(fā)育，幾乎遍及整個勘查區(qū)。

2 礦體地質(zhì)特征

2.1 礦物學(xué)特征

石英質(zhì)玉石的組成礦物主要是隱晶質(zhì)一顯晶質(zhì)石英,另可有少量云母類礦物、綠泥石、褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、粘土礦物等。其化學(xué)組成主要是SiO2，另外可有少量Ca、Fe、Mg、Mn、Ni、Al、 Ti、V等元素的存在。

石英質(zhì)玉石顏色豐富，常見白色、灰色、淺黃、黃色，褐色、橙紅色、綠色等。純凈時為無色。當(dāng)含有不同的微量元素(Fe、Ni等)或混入其他有色礦物時，可呈現(xiàn)不同的顏色。拋光平面可呈玻璃光澤、油脂光澤或蠟狀光澤，斷口一般呈油脂光澤。

2.2 寶石學(xué)特征

石英質(zhì)玉為非均質(zhì)集合體，正交偏光鏡下無消光現(xiàn)象。點測法均為1.54。集合體中無雙折射。在集合體中無多色性。一般無特征光譜，僅個別品種因少量致色元素可產(chǎn)生特征的吸收光譜。由于結(jié)晶程度和所含雜質(zhì)的影響，石英質(zhì)玉密度會有一定的變化，一般在2.55～2.71 g/cm3左右。其硬度略低于單晶石英，摩氏硬度為6.5～7。

3 礦床成因

3.1 礦床成因類型

3.1.1 早期巖漿熱液充填

研究區(qū)的石英質(zhì)玉是巖漿氣液填充―交代形成的中低溫?zé)嵋旱V床。形成溫度300℃～500℃，深度大多在地下幾百米至地表的范圍內(nèi)，礦床在空間上與花崗巖體有關(guān)，石英質(zhì)玉礦藏體產(chǎn)于侵入體的內(nèi)接觸帶上，由于成礦時溫度高，且礦液中存在很多揮發(fā)性的物質(zhì)，因而造成在礦藏的圍巖和礦藏體內(nèi)部產(chǎn)生強烈的蝕變，石英質(zhì)玉礦受各種大大小小硅化破碎帶控制，由于裂隙的挫動造成的巖石的破碎形成的空間，后期的熱液沿裂隙以充填方式成礦，礦體成脈狀，透鏡狀，扁豆?fàn)町a(chǎn)出屬于中―低溫?zé)嵋盒偷V床。

3.1.2 后期的氧化淋濾作用

區(qū)內(nèi)孔隙水、裂隙水較為發(fā)育，而石英質(zhì)玉玉石又產(chǎn)于硅化破碎帶中，因此，在富水性較好的破碎帶中，石英質(zhì)玉石受到孔隙水或裂隙水的浸潤及淋濾作用的過程中，水體中賦存的低價鐵錳離子，在近地表的氧化環(huán)境下，生成大量含水氧化鐵膠體溶液，使得石英脈漸變?nèi)旧珵闇\黃色一淺紅色，而結(jié)晶程度好的玉石達到了寶玉石級的黃色系列玉髓，局部錳含量較高的膠溶液貫入石英質(zhì)玉石的微裂隙中，又形成水草花玉石。

3.2 成礦控制條件

研究區(qū)石英質(zhì)玉明顯受到構(gòu)造與巖漿巖的雙重控制。目前，大別山地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的石英質(zhì)玉的礦點主要分布在磨子潭—曉天斷裂以南、水吼嶺—五河斷裂以北的北大別變質(zhì)雜巖帶中。北大別變質(zhì)雜巖帶主要由新太古代—古元古代大別山巖群組成，燕山期巖漿活動極其強烈，發(fā)育巨量花崗巖，斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，并形成了北東、北西、近東西向的脆(韌)性斷裂網(wǎng)絡(luò)，所有這些都為大別山石英質(zhì)玉的形成提供了有利的成礦地質(zhì)條件。

3.2.1 脆性斷裂構(gòu)造控制

研究區(qū)內(nèi)石英質(zhì)玉主要呈脈狀產(chǎn)于脆性斷裂構(gòu)造中，明顯受斷層構(gòu)造所控制。斷層方向主要有二組：北東向、近東西向等。從脈體的相互關(guān)系來看，似乎是近北東向切割近東西向。調(diào)查研究表明，查區(qū)內(nèi)地表出露斷層主要為一系列具正平移斷層性質(zhì)的脆性斷層，對區(qū)內(nèi)斷層出露點的測量表明，區(qū)內(nèi)主要斷層以近北東和近東西兩組為最為發(fā)育。

3.2.2 巖漿巖控制

區(qū)內(nèi)石英質(zhì)玉石礦脈均產(chǎn)于燕山期花崗巖的分布區(qū)，石英質(zhì)玉礦體或產(chǎn)于侵入體與片麻巖接觸帶附近上，或產(chǎn)于花崗巖體中脆性裂隙中，蝕變強烈，并受各種大大小小的裂隙控制，由于斷層的錯動造成花崗巖及其圍巖破碎形成空間，后期的熱液沿裂隙充填，礦體呈脈狀，層狀，似層狀，透鏡狀產(chǎn)出。

4 開采技術(shù)條件

4.1 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

4.1.1 勘查區(qū)地形及地表水

勘查區(qū)內(nèi)為大別山區(qū)侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)，海拔標(biāo)高132～745 m區(qū)內(nèi)平均相對高差300～700 m，勘查區(qū)周邊少數(shù)山峰達1 000 m以上。

4.1.2 勘查區(qū)含水巖組及其富水性

勘查區(qū)按地層巖性、地下水賦存空間、富水性強弱的相對差異等條件可分為以下3個含水巖組，其具體特征如下：

1)松散巖類孔隙水含水巖組。沖積成因，含水層巖性為土黃、黃灰色、分選較好的中粗砂以及礫徑較大的砂礫石層，基本無泥質(zhì)成分，厚0.5～5 m。所以富水性較好，涌水量達到10～100 m3/d。水質(zhì)為HCO3-Ca·Na型水，礦化度<0.5 g/L ，pH值6.5～7.6。

2)碎裂狀片麻巖裂隙水含水巖組。淺灰、灰黃、深灰色，巖性為二長花崗質(zhì)片麻巖，英云閃長質(zhì)片麻巖，風(fēng)化裂隙發(fā)育，風(fēng)化層厚度1.5～3.5 m，構(gòu)造裂隙也較發(fā)育，局部結(jié)構(gòu)較松散，具有一定的孔隙。該含水巖組在整個勘查區(qū)大面積分布，含水層的涌水量小于0.1 L/S，富水性較弱。

3)塊狀巖裂隙水含水巖組。由淺灰黃、灰紅色二長花崗巖組成，巖石一般為細(xì)到中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，巖性較堅硬，裂隙不發(fā)育-較發(fā)育，富水性貧乏，涌水量在0.01～0.1 L/S左右。

4.1.3 勘查區(qū)地下水的補、徑、排條件

勘查區(qū)內(nèi)各類型地下水由于其埋藏條件、含水介質(zhì)及水力性質(zhì)的不同，其補給、徑流、排泄條件及其動態(tài)變化也呈現(xiàn)不同的特征。

松散巖類孔隙水主要賦存在河漫灘及Ⅰ級階地的砂礫石層中，比較容易獲得地表河水的補給，但是勘查區(qū)內(nèi)該含水層多分布在水庫大壩的下游，地表河水受大壩的限制，常年處于枯水狀態(tài)，對本含水層的側(cè)向補給有限，而本含水層巖性中泥質(zhì)成分較少，孔隙發(fā)育，更容易接受大氣降水的補給，因此推測松散巖類孔隙水含水層主要補給來源是大氣降水。松散巖類孔隙水的由河谷的中上段向中下段徑流，排泄的方式是一部分被植物吸收及地面蒸發(fā)，另一部分排入下游的河流中。

碎裂狀片麻巖裂隙水含水巖組以及塊狀巖裂隙水含水巖組的主要補給來源是大氣降水，局部中山地區(qū)還有極少量的大氣凝結(jié)水下滲補給。含水層在獲得補給后，大部分仍然順著山坡徑流，一部分順裂隙往深部流動補給深層地下水，還有部分順構(gòu)造斷層進入斷層破碎帶中。排泄方式除少部分為植物蒸騰及地面蒸發(fā)以外，大部分順山坡徑流在溝谷處以泉的形式進行排泄。

4.2 礦區(qū)工程地質(zhì)條件

4.2.1 工程地質(zhì)巖組的劃分及其特征

在綜合分析礦區(qū)地層巖性、厚度及分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)巖土體的成因和結(jié)構(gòu)類型等工程地質(zhì)特征，將勘查區(qū)巖(土)體劃分為3個工程地質(zhì)巖組。在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)成因、垂向及空間分布特征、堅硬程度及風(fēng)化程度等劃分出四個工程地質(zhì)亞組(表1)。

4.2.2 結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體特征

巖體的結(jié)構(gòu)類型決定了結(jié)構(gòu)體的基本形態(tài)，本礦區(qū)結(jié)構(gòu)面自Ⅰ～Ⅴ級均有發(fā)育，結(jié)構(gòu)體呈現(xiàn)出層狀及塊狀，其大小和具體形態(tài)受Ⅳ、Ⅴ級結(jié)構(gòu)面的發(fā)育密度和組合形式控制?？傮w勘查區(qū)北部及南部局部為層狀，南部為塊狀。

表1 研究區(qū)工程地質(zhì)巖組及其特征

4.2.3 風(fēng)化帶發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)風(fēng)化層厚度0.5～5 m左右，主要為新元古代英云閃長質(zhì)片麻巖、二長花崗質(zhì)片麻巖以及中生代二長花崗巖巖體。前者巖性相對較軟，易風(fēng)化，后者巖性一般較堅硬，抗風(fēng)化能力較強。風(fēng)化作用降低巖石強度、破壞巖體完整性，會對本礦山未來施工、開采造成一定影響，因此需在片麻巖類風(fēng)化層較厚地區(qū)施工時要加強支護等措施。

4.2.4 開采施工邊坡穩(wěn)定性評價

本礦床埋藏深度不大，以透鏡狀為主，礦體數(shù)量較多，頂?shù)装鍑鷰r以層狀片麻巖和塊狀二長花崗巖為主，其中塊狀花崗巖強度較高，層狀片麻巖巖體強度相對較差。巖體中節(jié)理裂隙的發(fā)育特征對圍巖質(zhì)量影響也較大。本礦床圍巖巖體質(zhì)量等級以良為主，次為中等，僅局部片麻巖強風(fēng)化區(qū)較差，因此礦體圍巖穩(wěn)固性一般。

4.3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件

4.3.1 環(huán)境地質(zhì)分區(qū)

在結(jié)合研究區(qū)環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，先按照主地貌單元將本區(qū)分為兩個環(huán)境地質(zhì)區(qū)，然后根據(jù)次一級地貌單元進一步分成四個環(huán)境地質(zhì)亞區(qū)(表2)。

4.3.2 礦區(qū)開發(fā)可能引發(fā)崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測

礦區(qū)內(nèi)山體坡度一般在40°～60°間，局部達75°以上。由于巖體工程地質(zhì)性質(zhì)的差異，沿局部松散松軟弱巖層界面，構(gòu)造裂隙面或?qū)永砻嫘纬伤缮⒔Y(jié)構(gòu)面，較易形成山體滑坡，應(yīng)高度重視。

4.3.3 礦區(qū)開發(fā)可能引發(fā)和遭受地面變形的預(yù)測

本礦區(qū)礦體厚度小，若規(guī)范開采，及時回填采空區(qū)，引發(fā)地表產(chǎn)生塌陷的可能性小。

表2 研究區(qū)環(huán)境地質(zhì)分區(qū)及其特征

5 結(jié)語

綜上所述，石英質(zhì)玉脈主要位于二長花崗巖與片麻巖接觸帶附近的構(gòu)造硅化破碎帶中。因此，礦床礦山開采過程中可能存在水資源、水環(huán)境以及地面變形等環(huán)境地質(zhì)問題。建議采取以下措施防治：

(1)礦山開采勢必引起區(qū)內(nèi)地下水位下降，本地居民生活用水可能受到影響，建議礦山疏干排水的過程中對地下水進行及時監(jiān)測，若當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟艿接绊?，需要就近從漫水河引入潔凈水源?jīng)凈化處理后供給受到影響的居民。

(2)礦山開采可能引起水環(huán)境質(zhì)量的惡化。礦山生產(chǎn)過程中的水環(huán)境污染問題不容忽視。應(yīng)對礦坑水進行綜合利用，盡量減少的外排，礦山排水、選礦廢水、生活廢水要進行處理后達標(biāo)排放。必須選擇合理場所堆放礦石、礦渣、尾礦，避免污染地下水、地表水。

(3)本礦山未來采空區(qū)范圍雖然不大，但是應(yīng)規(guī)范開采，采空區(qū)及時充填，同時應(yīng)加強地面變形監(jiān)測工作。

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1004-1184(2016)06-0165-03

2016-10-18

安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查基金項目“安徽省霍山白蓮巖地區(qū)石英質(zhì)玉礦資源普查”(2011-13)

沈華(1983-)，男，湖北天門人，工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)相關(guān)工作。