江西羅峰頭粉石英礦床地質(zhì)特征及成因探討

溫珍連，梁文劍，張興文

(江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西 贛州 341000)

【關(guān)健詞】礦床地質(zhì)；成因類型；羅峰頭粉石英礦；信豐縣

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

羅峰頭粉石英礦位于信豐縣城70°方位直距約30km處，行政區(qū)劃隸屬江西省信豐縣新田鎮(zhèn)管轄。是江西贛南發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)沉積層控型粉石英礦床。

礦區(qū)處于南華褶皺帶，余山—九蓮山隆起與武夷山隆起的復(fù)合部位。區(qū)內(nèi)廣泛出露震旦系壩里組和寒武統(tǒng)牛角河組淺變質(zhì)巖系，二者組成南北向的上坪—金雞復(fù)式向斜，向斜軸向北北東，核部為牛角河組，兩翼為壩里組，但由于受后期構(gòu)造破壞和巖漿巖侵入，使褶皺形態(tài)不完整。中上泥盆統(tǒng)云山組、陡水組和三門灘組為一套碎屑巖建造，巖性分別為砂礫巖、礫巖、紫紅色砂巖、粉砂巖、灰白—灰綠色砂巖夾砂質(zhì)板巖；上石炭統(tǒng)老虎洞組、壺天群和中二疊統(tǒng)棲霞組、小江邊組及車頭組為一套淺海碳酸鹽—硅質(zhì)巖建造，其中車頭組是重要的含(賦)礦層位；上二疊統(tǒng)樂平組為一套海陸交互相含煤碎屑巖建造；下侏羅統(tǒng)水北組砂巖為碎屑巖系(見圖1)。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)地層出露較簡單，主要為泥盆系(D)、二疊系(P)及第四系聯(lián)圩組(Qhl)(見圖2)。泥盆系三門灘組為一套碎屑巖建造；中二疊統(tǒng)棲霞組、小江邊組及車頭組為一套淺海碳酸鹽—硅質(zhì)巖建造，其中車頭組是重要的含(賦)礦層位；上二疊統(tǒng)樂平組為一套海陸交互相含煤碎屑巖建造。

2.1.1 泥盆系(D)

出露有上泥盆統(tǒng)三門灘組(D3s)地層，為一套碎屑巖建造，分布于礦區(qū)內(nèi)的東部，地層總體走向?yàn)榻媳?、北北西向，傾向西、南南西，傾角一般在40～60°。巖性主要為中—巨厚層狀細(xì)粒長石石英砂巖、(長石)巖屑雜砂巖、巖屑石英雜砂巖與中厚層狀泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等；與下伏二疊系車頭組地層呈斷層接觸。

2.1.2 二疊系(P)

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡圖

中二疊統(tǒng)棲霞組、小江邊組及車頭組為一套淺海碳酸鹽—硅質(zhì)巖建造，其中車頭組是重要的含(賦)礦層位。上二疊統(tǒng)樂平組為一套海陸交互相含煤碎屑巖建造。

(1) 棲霞組(P2q)。

為一套淺海相碳酸鹽巖建造，灰—灰黑色中厚層—塊狀生物碎屑灰?guī)r，含燧石結(jié)核及少量瀝青質(zhì)、炭質(zhì)，其頂部見灰白—白色白云巖；與上下覆地層呈整合接觸。

(2) 小江邊組(P2x)。

灰—灰黑色中厚層—塊狀生物碎屑灰?guī)r，含燧石結(jié)核及少量瀝青質(zhì)、炭質(zhì)；系淺海邊緣相沉積。與上下覆地層呈整合接觸。

(3) 車頭組(P2c)。

車頭組為一套淺海碳酸鹽—硅質(zhì)巖建造，是礦區(qū)重要的粉石英賦礦層位，出露面積約1km2。地層總體走向?yàn)榻媳薄⒈北蔽飨?，傾向東、北東東，傾角一般在25～40°。巖性主要為中薄層硅質(zhì)頁巖和硅質(zhì)巖、微晶石英巖，其次為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及鈣質(zhì)砂巖。車頭組是重要的含(賦)礦層位，微晶石英巖為粉石英礦體的成礦母巖。車頭組與上覆泥盆系地層呈斷層接觸，與下伏小江邊組地層呈整合接觸。

圖2 羅峰頭礦區(qū)地質(zhì)簡圖

(4) 樂平組(P3l)。

薄—厚層狀中粗—細(xì)粒長石石英砂巖、石英砂巖、粉砂巖、泥巖夾炭質(zhì)頁巖或煤線。與上覆侏羅系地層呈斷層接觸。

2.1.3 第四系聯(lián)圩組(Qhl)

分布于區(qū)內(nèi)南西側(cè)，大部分為農(nóng)田和宅地、道路，巖石組成主要有：亞砂土、亞粘土和砂石、砂礫層。與上覆地層呈不整合接觸。

2.2 構(gòu)造

2.2.1 南北向斷裂

(1) 正斷層(F1)。

在礦區(qū)內(nèi)的西側(cè)出露一條近南北向的正斷裂F1，走向延伸約600m，傾向西，傾角55～75°，斷裂地表主要見及構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、糜棱巖、炭質(zhì)頁巖和擠壓片理、擠壓透鏡體等。斷裂地表出露寬一般約2～8m，局部寬達(dá)10～12m。斷裂主要控制礦區(qū)內(nèi)二疊系樂平組(P2l)、小江邊組(P1x)、棲霞組(P1q)地層的展布。

(2) 推覆斷層(F2)。

在礦區(qū)內(nèi)的東側(cè)出露一條近南北向的推覆斷裂F2，走向延伸約1 000m，傾向東，傾角60～75°，斷裂地表主要見及構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、糜棱巖、炭質(zhì)頁巖和擠壓片理、擠壓透鏡體等。斷裂地表出露寬一般約2～8m，局部寬達(dá)12～15m。F2斷裂主要控制礦區(qū)內(nèi)的上泥盆統(tǒng)三門灘組(D3s)地層及二疊系車頭組(P1c)地層的展布，二者呈斷層接觸。此斷裂將上泥盆統(tǒng)三門灘組(D3s)較老的地層，推覆上來覆蓋著較新的二疊系車頭組(P1c)地層。

礦區(qū)二疊系車頭組(P1c)地層分布于F1、F2兩條斷裂之間，總體走向與兩條斷裂走向基本一致。由于兩條斷裂構(gòu)造的運(yùn)動，在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，使微晶石英巖得到了較好的碎裂、崩解、解體，從而在風(fēng)化作用下，微晶石英巖中的碳酸鹽類物質(zhì)通過地表和地下水的運(yùn)移后，碳酸鹽類等物質(zhì)不斷流失，使粉石英礦體得到較好的富集而成礦。構(gòu)造應(yīng)力對該礦產(chǎn)的形成起了積極作用。

2.2.2 東西向斷裂

在礦區(qū)內(nèi)不甚發(fā)育，僅見少量的小斷裂出現(xiàn)，規(guī)模較小，走向近東西向，傾向南或北，傾角一般在35～45°。一般走向延伸在5～10m，寬約0.5～2m。斷裂主要以構(gòu)造角礫巖為主，構(gòu)造角礫巖成分主要為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。尚未發(fā)現(xiàn)有斷裂切穿和破壞工業(yè)礦體之現(xiàn)象。

2.2.3 層間破碎

在礦區(qū)內(nèi)不甚發(fā)育，在局部地段可見有層間破碎現(xiàn)象，層間破碎沿走向延伸較短，一般為5～15m，破碎寬度0.5～2m，產(chǎn)狀與巖層一致。構(gòu)造角礫成分與巖層巖性成分一致。粉石英礦體在局部地段頂板或底板可見少量構(gòu)造角礫，很容易被誤解為構(gòu)造控礦，其實(shí)是層間破碎現(xiàn)象所造成的。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)未出露巖漿巖體，僅在4～3線之間見有一條黑云花崗斑巖(γ)，呈長條狀、巖脈狀分布，走向延長約50m，脈幅寬約0.30～6m，呈巖脈狀產(chǎn)出于二疊系車頭組之中。巖脈總體走向?yàn)榻媳毕?，傾向東，傾角45°，巖脈中無工業(yè)礦體存在。

巖脈屬深部巖漿熱液沿構(gòu)造裂隙充填而成。目前尚未發(fā)現(xiàn)有巖脈切穿和破壞工業(yè)礦體之現(xiàn)象。

3 礦體(層)地質(zhì)特征

3.1 礦體(層)特征

礦區(qū)內(nèi)分布有4層(V1、V2、V3、V4號)粉石英礦體，賦存于車頭組巖系中。礦體的產(chǎn)狀基本與地層產(chǎn)狀一致順層產(chǎn)出，嚴(yán)格受車頭組巖系中微晶—細(xì)晶石英巖層位的控制。粉石英礦體以灰白色為主，次為淡黃色，主要礦物成分為微晶—細(xì)晶石英，礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，形態(tài)較簡單，延伸較穩(wěn)定，礦體在走向和傾向上較連續(xù)且較穩(wěn)定?？傮w走向南北向，傾向東，傾角較緩，一般在28～40°，局部地段40～50°。走向長約640～595m，傾向延伸約240～210m，鉛垂厚度最大為21.98m，最小1.26m，平均6.64m，賦礦標(biāo)高在500～200m。礦體之間往往被含石英的粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖自然分隔開。礦體在縱向上的形態(tài)變化特征見圖2，礦體在橫向上的形態(tài)變化特征見圖3。

圖3 粉石英礦體在橫向上形態(tài)變化特征

其中V2、V3號粉石英礦體為礦區(qū)主礦體，V2號粉石英礦體走向長約640m，傾向延伸約210m，鉛垂厚度最大為21.98m，最小為1.70m，平均6.98m。V3號粉石英礦體走向長約550m，傾向延伸約220m，鉛垂厚度最大為20.65m，最小為1.26m，平均6.64m。

全區(qū)粉石英礦體(V1～V4號)55個(gè)單工程SiO2品位在85.03%～99.18%；粉石英礦體中單樣SiO2最低品位為60.68%，最高品位為99.38%；全區(qū)粉石英礦床SiO2平均品位為93.49%，品位變化系數(shù)為6.5%，粉石英礦體SiO2品位屬均勻。各主要粉石英礦體的規(guī)模、品位變化特證詳見下頁表。

主要粉石英礦體規(guī)模及品位變化特征

3.2 礦石特征

天然粉石英是由自然界中天然微晶石英巖經(jīng)長時(shí)間風(fēng)化產(chǎn)生，產(chǎn)出狀態(tài)為細(xì)分散狀，結(jié)構(gòu)疏松，顆粒極細(xì)，表現(xiàn)為土狀、粉末狀。其由于粒度細(xì)、化學(xué)純度高、含雜質(zhì)少，粉石英以不經(jīng)過機(jī)械研磨即可獲得高純超細(xì)的石英微粉而區(qū)別于普通硅質(zhì)原料。粉石英主要由硅砂和硅粉兩部分組成。對礦區(qū)采集的尚未完全風(fēng)化微粒石英巖做鏡下鑒定，石英粒度一般在0.02～0.35mm，以0.02～0.06mm為主，呈粒狀鑲嵌。呈白—灰白、淡黃白色，呈疏松粉狀，受鐵質(zhì)及其他雜質(zhì)污染時(shí)有的呈黃色或棕紅色。石英為一軸晶，正光性，經(jīng)衍射、紅外光譜及差熱分析等多種方法分析，證實(shí)為結(jié)晶α-石英，微粒石英含量95%～99%。礦區(qū)通過對粉石英原礦樣的掃描電鏡，石英顆粒形態(tài)為不規(guī)則角形，部分為較規(guī)則的正方形或球形，且總體粒度分布較均勻。粉石英粒度d50=34.66～37.26μm， d90=78.65～113.53μm， d97=144.12～397.23μm?；驶野咨?，土狀，具滑感。白云母呈灰白色、鱗片狀。粉石英礦石以灰白色為主，次為淡黃色。

3.2.1 礦物成分

據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)(北京)《粉石英選礦與綜合利用技術(shù)研究報(bào)告》對原礦石的分析，礦區(qū)粉石英礦石中的礦物成分簡單，主要為微粒石英，少量滑石、白云母、粘土礦物。

3.2.2 礦石的化學(xué)成分

礦石的有效化學(xué)成分為SiO2。不同礦體或同一礦體在不同部位，因風(fēng)化程度、氧化鐵質(zhì)淋濾污染程度不一，礦石化學(xué)成分在含量上略有變化?？傮w變化規(guī)律是，礦石風(fēng)化越強(qiáng)烈，SiO2含量越高，礦石含粉率越高，SiO2一般為85.03%～99.38%，含量變化沒有明顯的規(guī)律，含粉率越高白度越白，白度一般為53～32.9。有害成分Fe2O3一般1.979%～0.05%、Al2O3一般4.688%～0.069%，TiO2一般0.169%～0.026%，CaO一般0.208%～0.047%、MgO一般1.810%～0.303%、K2O一般0.397%～0.041%、Na2O一般0.058%～0.023%、LOI一般2.88%～0.303%。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石主要為微粒狀結(jié)構(gòu)、微粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀、土狀及疏松多孔狀構(gòu)造。

3.2.4 礦石類型

據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查和化驗(yàn)測試資料，本礦區(qū)主要為風(fēng)化層控型粉石英礦床，車頭組中的微晶石英巖層風(fēng)化后即為粉石英礦體層，其礦石類型為塊狀、土狀及疏松多孔狀礦石類型。

3.3 礦體(層)圍巖

礦區(qū)賦礦圍巖為二疊系車頭組(P2c)地層，粉石英礦體上下盤圍巖主要為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，礦體之間往往被粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖自然分隔開。二疊系車頭組(P2c)地層碳酸巖化、角巖化強(qiáng)度相對較強(qiáng)。由于碳酸巖類較易風(fēng)化，從而使礦區(qū)二疊系地層風(fēng)化程度較高，礦體近礦圍巖結(jié)構(gòu)較疏松。

3.4 圍巖蝕變

礦區(qū)賦礦圍巖為二疊系車頭組(P2c)地層中的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，礦區(qū)蝕變種類主要有碳酸鹽化和角巖化。碳酸鹽化多呈細(xì)網(wǎng)脈狀或星點(diǎn)狀分布，常出現(xiàn)在礦體近礦圍巖中。礦區(qū)內(nèi)二疊系地層普遍發(fā)育角巖化，而且角巖化普遍較強(qiáng)。此外，尚有葉蠟石化、高嶺土化等。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

①本區(qū)在早二疊世形成了車頭組硅質(zhì)巖—粉砂巖—碳酸鹽巖建造，其中的微晶石英巖是羅峰頭粉石英礦床的成礦母巖，為粉石英礦床提供了主要的成礦物質(zhì)，控制了粉石英礦體的產(chǎn)狀展布；②在侏羅紀(jì)區(qū)內(nèi)發(fā)生的巖漿—熱液活動使得車頭組硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖發(fā)生了熱接觸變質(zhì)作用，硅質(zhì)巖發(fā)生一定程度的重結(jié)晶形成了微晶石英巖，結(jié)晶石英的形成有利于后續(xù)解離過程的發(fā)生，另外，變質(zhì)過程中發(fā)生的物質(zhì)交換使得SiO2含量升高，Al2O3、Fe2O3和TiO2等雜質(zhì)含量降低，微晶石英巖相對于硅質(zhì)巖具有更高的SiO2純度，因此，巖漿—熱液活動的疊加改造對粉石英礦床的形成起了積極作用；③在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，使微晶石英巖得到了較好的碎裂、崩解、解體，從而在風(fēng)化作用下，微晶石英巖中的碳酸鹽類等物質(zhì)通過地表和地下水的運(yùn)移后，碳酸鹽類等物質(zhì)不斷流失，使粉石英礦體得到較好的富集而成礦。構(gòu)造應(yīng)力對該礦床的形成起了積極作用；④本區(qū)經(jīng)歷抬升剝蝕之后，由于地理位置和氣候條件(溫暖潮濕)的優(yōu)越性，在第四紀(jì)長期的高強(qiáng)度高速率的風(fēng)化淋濾作用下，微晶石英巖發(fā)生了物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化，可能伴隨生物風(fēng)化，巖石發(fā)生機(jī)械破裂，礦物顆粒不斷解離，隨著地表地下水作用，微晶石英巖純度得到提高，進(jìn)一步富集SiO2，CaO、MgO和K2O等雜質(zhì)淋濾流失，完成了粉石英礦石的土狀—粉狀—塊狀構(gòu)造和98%～99%的高SiO2純度，最終形成了羅峰頭粉石英礦床。

4.2 找礦標(biāo)志

(1) 地表微晶石英巖風(fēng)化后呈淺灰白、白色的粉石英殘坡積物，是尋找粉石英礦的直接找礦標(biāo)志。

(2) 二疊系車頭組淺海碳酸鹽—硅質(zhì)巖建造具有微晶石英巖層位，是尋找粉石英礦床最重要的間接找礦標(biāo)志。

(3) 構(gòu)造發(fā)育部位，尤其是構(gòu)造交匯、應(yīng)力集中部位。