湖南溆浦譚家灣石英砂巖礦床地質(zhì)特征及成因淺析

梁玉明，劉曉輝，卓志麗

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局407隊，湖南 懷化 418000）

湖南溆浦譚家灣石英砂巖礦床地質(zhì)特征及成因淺析

梁玉明，劉曉輝，卓志麗

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局407隊，湖南 懷化 418000）

湖南省溆浦縣譚家灣石英砂巖礦是我國優(yōu)質(zhì)硅砂基地之一。該礦床屬于晚古生代泥盆系跳馬澗組濱?！獪\海相沉積礦床，賦礦巖性主要為灰白色中細粒石英砂巖，礦體平均厚106m，SiO2平均品位98%，屬于優(yōu)質(zhì)玻璃原材料。本文通過對地層、礦床特征、成礦地質(zhì)條件初步研究，淺析了譚家灣石英砂巖礦的礦床成因。

石英砂巖礦床；地質(zhì)特征；礦床成因；譚家灣

湖南省溆浦縣譚家灣石英砂巖礦是中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心湖南總隊于1990年在溆浦縣低莊一帶發(fā)現(xiàn)的大型硅砂礦，該礦位于溆浦縣城北東28km處，硅砂顆粒完整、磨圓度好、耐火度高、砂芯強度高、透氣性好、流動性好，屬于鑄造用硅砂[1]和玻璃優(yōu)質(zhì)原材料。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

譚家灣石英砂巖礦位于上揚子地塊與華南裂陷槽的過渡地帶—江南地塊[2]。安化—黎平深大斷裂之東側(cè)。處于兩個Ⅲ級構(gòu)造單元的接合邊緣，即雪峰加里東運動褶皺帶的北西部及沅陵—辰溪坳陷的北東部，區(qū)域構(gòu)造處于譚家灣復(fù)式向斜。礦區(qū)地質(zhì)簡圖見圖1。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露的地層主要有下奧陶統(tǒng)寧國組(O1n)、中泥盆統(tǒng)跳馬澗組(D2t)和棋梓橋組(D2q)。由老至新介紹如下。

1.1.1 下奧陶統(tǒng)寧國組(O1n)

出露在礦區(qū)北部，為黑色炭質(zhì)板巖、板狀頁巖，礦區(qū)可見厚約30m，與上覆地層呈角度不整合接觸。

圖1 譚家灣石英砂巖礦地質(zhì)略圖

1.1.2 中泥盆統(tǒng)跳馬澗組(D2t)

為礦區(qū)賦礦地層，根據(jù)巖性組合特征可分為下、中、上三個巖性段。

(1) 下段(D2t1)。

該段為礦體底板，分布于礦區(qū)中部，由于地層產(chǎn)狀，巖性及地形切割關(guān)系，形成單面坡地貌，處于溝谷。厚度＞50m。

該段底部為底礫巖，下部為灰紫色砂礫巖夾礫巖，中部為含礫石英砂巖夾砂礫巖，上部為含礫石英砂巖夾強石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等，由下至上礫石含量逐漸減少。

本段頂部有一層淺灰—灰紫色泥質(zhì)粉砂巖或含鐵泥質(zhì)石英砂巖，沿傾向和走向分布較穩(wěn)定，連接對比性強，可以作為中、下段的分層標志[3]。

(2) 中段(D2t2)。

為本礦賦存層位，其巖性為灰白色中厚層細粒石英砂巖，灰白—黃灰色中粒石英砂巖，夾紫紅色泥質(zhì)粉砂巖或含鐵泥質(zhì)石英砂巖，該段厚107.70～123.81m，大體可分上中下三部分。

下部巖性主要為灰白色細粒石英砂巖，次為黃灰—灰白色中粒石英砂巖，夾少量含礫石英砂巖(礫石為石英，含量約1%，礫徑2cm以下)及泥質(zhì)粉砂巖透鏡體，巖石結(jié)構(gòu)較疏松，地表常風化呈砂狀；中部巖性與下部巖性基本一致，所不同的是基本不含礫；上部巖性主要為紫灰—灰白色細粒石英砂巖夾含中細粒石英砂巖，以及紫紅色泥質(zhì)粉砂巖和含鐵泥質(zhì)石英砂巖透鏡體。

(3) 上段(D2t3)。

為礦體頂板，厚85m。與中段呈整合接觸。

本段巖性主要為紫灰色或灰白色細粒石英砂巖，灰紫—紫紅色含鐵泥質(zhì)石英砂巖或紫紅色泥質(zhì)粉砂巖等。由下而上泥質(zhì)成分逐漸增加，頂部主要為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖。

1.1.3 中泥盆統(tǒng)棋梓橋組(D2q)

出露于礦區(qū)南西部，巖性為泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等，地表一般被風化殘積粘土或坡積碎石、砂土覆蓋，僅局部見零星露頭。本組與下覆跳馬澗組呈整合接觸。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造簡單，總體為一傾向西南的單斜構(gòu)造，走向呈北西—南東向，傾向174～245°，傾角20～46°。

礦區(qū)內(nèi)斷裂不發(fā)育，區(qū)域性斷裂對礦層沒有破壞作用，但節(jié)理較發(fā)育，節(jié)理密度為4～5條/m，發(fā)育處達10～30條/m，以剪節(jié)理為主，次為張節(jié)理。剪節(jié)理面延伸平直光滑，呈閉合或微開狀；張節(jié)理面不平整，呈鋸齒狀，閉合性差。節(jié)理內(nèi)均為石英及少量鐵泥質(zhì)充填。

2 礦床地質(zhì)特征

礦體巖性由細粒石英砂巖、中粒石英砂巖和含鐵泥質(zhì)石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖組成，并以細、中粒石英砂巖為主。含鐵泥質(zhì)石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖呈透鏡體產(chǎn)于礦體的中部和上部。

2.1 礦體產(chǎn)狀、形態(tài)

區(qū)內(nèi)礦體呈層狀產(chǎn)出，總體走向為北西—南東向，傾向220～235°，傾角25～35°。

2.2 礦體規(guī)模

礦體出露長約2 000m，地表出露寬135～460m，前期工程控制礦體沿傾向最大延伸320m，礦厚80～127m，平均厚106m。礦體資源量達3 101萬t，為一大型玻璃用石英砂巖礦床。

2.3 礦體的頂、底板巖性特征

(1) 礦體頂板特征。

礦體頂板為中泥盆統(tǒng)跳馬澗組上段(D2t3)，巖性為灰紫—紫紅色鐵泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。礦體與鐵泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖直接接觸，礦體與頂板界線清晰，易于辨認。

(2) 礦體底板特征。

礦體底板為中泥盆統(tǒng)跳馬澗組下段(D2t1)，其巖性為淺灰—灰紫色中厚層礫巖、含礫石英砂巖與紫紅色鐵泥質(zhì)石英砂巖。礫石成分主要為石英，磨圓度中等，由下往上礫石含量逐漸減少。

3 礦石質(zhì)量特征

根據(jù)礦石的結(jié)構(gòu)，礦物成分及風化程度，將礦石劃分為細粒石英砂巖，中粒石英砂巖，含泥質(zhì)石英砂巖[4]，含鐵泥質(zhì)石英砂巖，泥質(zhì)粉砂巖，風化石英砂巖等六種礦石類型。其中細粒石英砂巖為礦區(qū)最主要的礦石類型，約占儲量的57%，主要分布于礦體的中上部，該類型礦石品位：SiO298.76%，Al2O30.52%、Fe2O30.08%。其次為中粒石英砂巖，該類型約占儲量的35%，主要分布于礦體的中下部，該類型礦石品位：SiO298.44%、Al2O30.65%、Fe2O30.11%。

3.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石均為碎屑結(jié)構(gòu)，由碎屑物和膠結(jié)物組成。碎屑物含量＞95%，主要為石英顆粒，占碎屑物的96%以上，石英多為細粒、中粒，少量粗粒，滾圓、分選較好；膠結(jié)物多為硅質(zhì)，少量硅泥質(zhì)或泥鐵質(zhì)，膠結(jié)方式以接觸式膠結(jié)為主，次為空隙式膠結(jié)。

3.2 礦石構(gòu)造

礦石由石英碎屑和膠結(jié)物組成，具塊狀構(gòu)造和中厚層狀構(gòu)造。

3.3 礦石的礦物成分

礦石礦物成分主要為石英，次為粘土礦物。石英含量一般＞90%，呈次圓狀，少量呈次棱角狀，無色透明。石英顆粒具次生加大邊。雙目鏡下石英顆粒表面比較光滑、干凈。泥質(zhì)礦物：以水云母等形式分布于膠結(jié)物中，或以泥質(zhì)巖屑的形式存在。

礦石中偶見有長石、燧石、磁鐵礦、錫石等，顆粒細小，其中磁鐵礦分布于膠結(jié)物中。

3.4 礦石的化學(xué)成分特征

礦石主要化學(xué)成分為SiO2，其次為Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2O及微量Cr2O3。

SiO2為礦石的主要有益組分，以石英形式存在。Al2O3主要賦存在膠結(jié)物及泥質(zhì)巖巖屑中，以粘土礦物形式存在。Fe2O3為玻璃原料的主要有害組分，主要以泥鐵質(zhì)的形式賦存于膠結(jié)物中，少量以薄膜鐵的形式附著在節(jié)理裂隙面及石英顆粒表面，以鐵質(zhì)氧化物的形式存在。

3.5 礦石主要有益組分及有害組分含量

根據(jù)礦區(qū)1 050件樣品分析結(jié)果統(tǒng)計，其中：①SiO2≥96%的有955件，占總樣數(shù)的90.95%，Al2O3≤2%有952件，占總數(shù)的90.67%，F(xiàn)e2O3≤0.3%有952件，占總數(shù)的90.67%；②SiO2＜96%的有95件，占總樣數(shù)的9.05%，Al2O3＞2%有98件，占總數(shù)的9.33%，F(xiàn)e2O3＞0.3%有98件，占總數(shù)的9.33%。

礦區(qū)平均品位：SiO298%，Al2O30.94%，F(xiàn)e2O30.15%，TiO20.051%， Cr2O30.000 65%(見表1)。

3.6 礦石粒度特征

根據(jù)礦區(qū)樣品薄片鏡下統(tǒng)計和粒度樣篩分析(松散樣)結(jié)果統(tǒng)計，礦石粒度主要集中在0.125～0.50mm范圍內(nèi)，0.125mm以下及0.50mm以上者含量較少(見表2、表3)。

表1 礦石品位分布區(qū)間統(tǒng)計結(jié)果

表2 鏡下粒度統(tǒng)計結(jié)果

表3 篩分析結(jié)果統(tǒng)計

根據(jù)篩分析結(jié)果計算Φ值及累積百分含量，做出礦石粒度分布圖(見圖2)。

根據(jù)圖2中的有關(guān)數(shù)據(jù)，計算出礦石的平均粒徑：MZ=2.22，即d=0.21mm。標準偏差：δ=0.80，偏度=0.063，尖度=0.97。

綜上所述，礦石分選性較好，粒度呈正態(tài)分布，且以中細砂為主，根據(jù)礦石的粒度參數(shù)，該礦床屬濱—淺海沉積環(huán)境沉積的沉積礦床。

4 礦床成因

礦區(qū)所在的區(qū)域晚古生代至中生代三疊世是繼加里東構(gòu)造運動的全面海退之后產(chǎn)生的一輪新的巨型沉積旋回，由于加里東運動影響“江南古陸”以北屬穩(wěn)定的揚子海沉積盆地，唯溆浦一帶，由于雪峰山地的反復(fù)升降，成為揚子海與華南海的過渡帶，中泥盆世之前，礦區(qū)所在的區(qū)域為陸地，廣泛出露元古代—早古生代地層，至中泥盆世早期，海侵到達礦區(qū)范圍并陸續(xù)緩慢向北東東向推進，沉積了中泥盆統(tǒng)跳馬澗組的礫巖—含礫石英砂巖—石英砂巖—泥質(zhì)粉砂巖，因此，中泥盆統(tǒng)跳馬澗組為一套濱—淺海相沉積建造。

圖2 粒度樣粒度分布圖

跳馬澗組中段石英砂巖礦床形成于濱海潮間帶的高能環(huán)境中，表現(xiàn)為石英砂巖組分成熟度比較高，分選性比較好等，沉積的石英砂比較純凈，在后期成巖過程中被SiO2膠體膠結(jié)，壓結(jié)成巖，形成了以硅質(zhì)膠結(jié)為主的石英砂巖礦床。

5 結(jié)語

本礦床為沉積型石英砂巖礦床，賦礦層位為古生代中泥盆統(tǒng)跳馬澗組，礦體呈北西—南東走向，組成礦體的主要巖石類型為中細粒石英砂巖及少量含泥質(zhì)石英砂巖，礦體中礦石質(zhì)量沿走向、傾向及厚度方向變化較穩(wěn)定，總體礦石質(zhì)量好，屬于優(yōu)質(zhì)玻璃原材料。

在溆浦縣境內(nèi)，古生代中泥盆統(tǒng)跳馬澗組地層是尋找優(yōu)質(zhì)玻璃石英砂巖礦原料最為理想的層位，在礦區(qū)以西大渭溪、以北水隘等地均有中泥盆統(tǒng)跳馬澗組分布，是今后尋找優(yōu)質(zhì)玻璃原材料的有利靶區(qū)。

[1]宋象軍，徐正達，羅吉榮.溆浦砂巖砂的開發(fā)應(yīng)用研究[J].熱加工工藝，1999(5)：57-58.

[2]湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.湖南省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1988.

[3]譚建農(nóng).湖南省溆浦縣譚家灣玻璃用石英砂巖礦勘探報告[R].中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心湖南總隊，1997.

[4]譚建農(nóng).湖南淑浦譚家灣石英砂巖礦簡介[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2000(4)：37-38.

Geological Characteristics and Genesis Analyses of
Tanjiawan Quartz Sandstone Deposit in Xupu, Hunan Province

LIANG Yu-ming, LIU Xiao-hui, ZHUO Zhi-li
(Team 407 of Hunan Geological and Mineral Exploration and Developing Bureau, Huaihua 418000, China)

Hunan province Xupu Tanjiawan quartz sandstone mining is one of high quality silica sand base in our country. The ore deposit mineralized in the late Paleozoic devonian system vault jian group, the shore-shallowsea facies sedimentary deposit, ore is mainly to the gray white fine-grained quartz sandstone, ore bed thick 106m on average, SiO298% on average, belong to a high quality glass raw material. Through to preliminary study on the strata, deposit features, metallogenetic geological conditions, this article analyzed the Tanjiawan quartz sandstone ore deposit genesis.

quartz sandstone deposit; geological characteristics; genesis of mineral deposit; Tanjiawan

P619.233

A

1007-9386(2017)01-0049-03

2016-06-28