山東省長石礦成礦規(guī)律研究及找礦方向

蘇迎春

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊，山東 濟南 250100)

山東省作為我國長石礦的重要產(chǎn)區(qū)，進行過大量的地質(zhì)勘查工作。通過對長石礦時空分布規(guī)律、特征、形成條件和成因研究，總結(jié)成礦規(guī)律，進行成礦預(yù)測，為今后尋找長石礦床提供參考。

1 長石礦勘查及開發(fā)利用程度

山東省長石礦勘查工作始于1960年，提交了大量的勘查成果。截至2017年底，山東省共查明長石礦產(chǎn)地51處，其中大型8處，中型27處，小型16處；勘探4處，詳查7處，普查29處，預(yù)查3處，其他8處(圖1)。累計查明資源儲量3287.1萬t，保有資源儲量3054.4萬t。

1—小型礦床；2—中型礦床；3—大型礦床圖1 山東省長石礦床分布圖

山東省正在開采長石礦山28處、未采礦山13處、停產(chǎn)礦山3處、關(guān)閉礦山6處、閉坑礦山1處。開采礦山生產(chǎn)規(guī)模一般為3～5萬t/a，總生產(chǎn)規(guī)模為119.0萬t/a。大都為露天開采，僅5家為地下開采。山東省長石礦主要用于陶瓷原料及玻璃熔劑[1]。

2 長石礦床類型的劃分

根據(jù)礦物共生關(guān)系和構(gòu)造特征，將長石花崗偉晶巖礦床分為弱分異型、分異型2個類型。

(1)弱分異型：該類礦床主要礦物成分為鉀長石、鈉長石和石英，代表偉晶巖結(jié)晶作用的開始階段，粗大顆粒的長石和石英共生，二者大致是同時形成，在結(jié)晶過程中沒有發(fā)生分異作用或發(fā)生了微弱的分異作用，沒有明顯的帶狀構(gòu)造，也沒有交代現(xiàn)象。

(2)分異型：該類礦床出現(xiàn)明顯的分帶現(xiàn)象，具有明顯的帶狀構(gòu)造，長石和石英在空間上已經(jīng)完全分離，形成2個獨立的單獨礦物帶[2]。

3 長石礦床的分布

3.1 長石礦床的空間分布

長石礦與巖漿活動關(guān)系密切，主要賦存各時代偉晶巖中，以花崗偉晶巖型長石礦為主。

(1)魯西構(gòu)造巖漿區(qū)：長石礦主要分布在泰山-傲徠山-蒙山巖漿巖帶的中酸性巖漿巖分布區(qū)，次為馬山-靈山-四海山巖漿巖帶的西部寧陽縣罡成鎮(zhèn)附近的中酸性巖漿巖分布區(qū)(表1)。

表1 魯西構(gòu)造巖漿區(qū)長石礦床分布

(2)魯東構(gòu)造巖區(qū)：長石礦主要分布在玲瓏-平度及鵲山-昆崳山侵入巖帶(表2)[3]。

表2 魯東構(gòu)造巖漿區(qū)長石礦(點)床分布

3.2 長石礦床的時間分布

在時間分布上，從新太古代至中生代各時期均有長石礦產(chǎn)出。已發(fā)現(xiàn)的51處礦產(chǎn)地中，位于新太古代27處，新元古代2處，中生代燕山期22處。

4 礦床特征

4.1 礦體特征

4.1.1 典型礦床

山東省寧陽縣茂公山長石礦產(chǎn)自花崗偉晶巖脈內(nèi)，其圍巖為新太古代晚期傲徠山序列松山單元中粒二長花崗巖，該礦床與山東省內(nèi)的其他長石礦床產(chǎn)出環(huán)境基本一致。茂公山長石礦工作程度高，勘探手段較齊全，工作量投入大，各項勘探工程布置合理，地表及深部礦脈得到較好控制，礦床規(guī)模屬大型，故選取茂公山長石礦作為長石礦典型礦床研究(圖2)。

1—第四系；2—傲徠山序列松山單元；3—偉晶巖脈；4—礦體；5—地質(zhì)界線；6—勘探線；7—探槽；8—鉆孔圖2 茂公山長石礦礦床地質(zhì)圖

(1)典型礦體規(guī)模

礦區(qū)分北、南2個礦段，共劃分10條礦體，其中北礦段5條，編號為KT01、KT03、KT04、KT05、KT10，其中KT01礦體在17線以南又分為2個亞礦體KT01-1、KT01-2，上述礦體與脈體ρ1-1、ρ1-3、ρ1-4、ρ1-5、ρ1-10相對應(yīng)，2個亞礦體KT01-1、KT01-2與2個亞脈體ρ1-1-1、ρ1-1-2相對應(yīng)，礦脈沿走向長251.11～867.19m，厚度2.00～19.33m，斜深30.00～97.54m。南礦段5條，編號為KT11、KT12、KT13、KT14、KT15，與脈體ρ1-11、ρ1-12、ρ1-13、ρ1-14、ρ1-15相對應(yīng)，礦脈沿走向長156.75～932.78m，厚度2.23～42.10m，斜深30.00～57.06m(圖3)。

(2)典型礦體特征

10條礦體均呈脈狀產(chǎn)出，礦石自然類型均為鉀長花崗偉晶巖，礦石質(zhì)量較好，走向延伸較遠，連續(xù)性較好。礦體與圍巖接觸面清晰且較平直，圍巖蝕變現(xiàn)象不明顯，只在19線沖溝內(nèi)見蝕變蛇紋石、綠泥石(表3)。

1—傲徠山序列松山單元；2—偉晶巖脈；3—二長花崗巖；4—花崗偉晶巖；5—黑云斜長片麻巖；6—礦體圖3 茂公山長石礦07線剖面圖

礦體編號斜深(m)長度(m)厚度(m)最大最小平均傾向(°)傾角(°)長石品位(%)礦石自然類型KT01187.15823.2318.602.488.59244758963.44鉀長花崗偉晶巖KT01297.54823.3419.332.298.2724481～8962.05鉀長花崗偉晶巖KT0352.95867.1911.673.297.5624380～8961.39鉀長花崗偉晶巖KT0446.00540.0210.752.004.9724383～8961.96鉀長花崗偉晶巖KT0531.62424.3412.323.077.1624683～8960.85鉀長花崗偉晶巖KT1030.00251.1110.113.115.9824483～8860.10鉀長花崗偉晶巖KT1136.49932.7811.094.587.8124483～8763.35鉀長花崗偉晶巖KT1257.06477.988.952.235.7024578～8661.79鉀長花崗偉晶巖KT1353.59917.7615.796.6510.5624583～8862.91鉀長花崗偉晶巖KT1430.00225.1242.107.8324.9724671～8067.24鉀長花崗偉晶巖KT1530.00156.758.033.885.962378169.65鉀長花崗偉晶巖

(3)典型礦床礦石特征

礦石類型：礦石工業(yè)類型為陶瓷、玻璃用長石礦，礦石自然類型為鉀長花崗偉晶巖。

礦石結(jié)構(gòu)：為中—粗粒偉晶結(jié)構(gòu)，正長石呈寬板狀，晶面因泥化而混濁，雙晶發(fā)育，局部與石英接觸處有蠕英石生成，粒徑為0.5～2.0cm；斜長石呈半自形柱狀，聚片雙晶發(fā)育，粒徑為0.5～1.0cm；微斜長石由主晶微斜長石和嵌晶鈉長石組成，鈉長石嵌晶呈不規(guī)則的樹枝狀分布，粒徑為0.5～1.0cm，有的達數(shù)厘米。石英呈他形粒狀，常集中出現(xiàn)，多數(shù)不規(guī)則的分布在長石間，粒徑為0.45～5.0cm。

礦石構(gòu)造：為塊狀構(gòu)造，結(jié)晶的正長石、微斜長石、斜長石、石英均勻地分布于巖石中，構(gòu)成鉀長花崗偉晶巖均質(zhì)體。

礦物成分：主要為正長石、微斜長石、斜長石、石英，次要礦物為綠簾石、鐵礦物等。正長石顆粒較粗大，一般0.5～2.0cm，含量約40%；微斜長石粒徑0.5～1.0cm，含量約15%～20%；斜長石粒徑0.5～1.0cm，含量10%；石英粒徑0.45～4.50mm，含量30%。綠簾石呈細粒狀，淺黃褐色，正高突起，三級干涉色，偶見于長石中，常與黑云母混在一起，含量小于1%。鐵礦物主要是磁鐵礦、褐鐵礦，含量小于1%。

礦石的化學(xué)組分：礦區(qū)礦石組分基本分析結(jié)果為：SiO275.35%,Al2O313.73%,Fe2O30.61%,K2O 4.87%,NaO4.03%,K2O+Na2O 8.91%。 礦區(qū)長石平均品位為62.88%。

4.1.2 礦體特征

山東省內(nèi)長石礦體呈脈狀產(chǎn)出于花崗偉晶巖脈中，地表大部分呈群出現(xiàn)，并呈平行狀排列，礦體規(guī)模以中型為主，礦石自然類型均為花崗偉晶巖，礦石質(zhì)量較好，規(guī)模大者走向延伸較遠，連續(xù)性較好。礦體與圍巖接觸面清晰且較平直，圍巖蝕變現(xiàn)象一般不明顯(表4)。

4.2 礦石特征

礦石類型：礦石自然類型主要為鉀長花崗偉晶巖、二長花崗偉晶巖、斜長花崗偉晶巖，礦石工業(yè)類型為陶瓷、玻璃用長石礦[4]。

礦石物質(zhì)組成：礦物成分主要為鉀長石、斜長石、石英，次為黑云母等暗色礦物。鉀長石顆粒較粗大，粒徑一般0.5～3.0cm，含量約50%～60%；斜長石粒徑0.5～1.0cm，含量10%～15%；石英粒徑0.45～4.50cm，含量約30%。綠簾石呈細粒狀，含量<1%；鐵礦物主要是磁鐵礦、褐鐵礦，二者總含量<1%。磁鐵礦為細粒狀，粒徑<0.3mm，可見褐鐵礦化；褐鐵礦呈浸染狀。

礦石結(jié)構(gòu)：為偉晶結(jié)構(gòu)，粒徑0.3～2.5cm。斜長石呈半自形，柱狀，粒徑0.5～1.5cm；微斜長石由主晶微斜長石和嵌晶鈉長石組成，粒徑0.5～1.0cm，有的達數(shù)厘米；石英呈他形粒狀，粒徑0.45～5.0cm。

礦石構(gòu)造：為塊狀構(gòu)造，長石、石英晶體均勻地分布于礦石中，構(gòu)成長石花崗偉晶巖均質(zhì)體。

礦石主要化學(xué)組分為：SiO273.53%～75.35%,Al2O313.73%～14.25%,Fe2O30.44%～0.61%,K2O 4.50%～7.02%,Na2O 3.19%～4.13%,K2O+Na2O 8.63%～10.22%。

4.3 賦礦巖體特征

長石礦賦存于花崗偉晶巖體內(nèi)。巖體呈帶狀構(gòu)造，由邊緣向中心依次為邊緣帶、外側(cè)帶、中間帶和內(nèi)核。

花崗偉晶巖主要礦物成分為石英、鉀長石、斜長石，次要礦物成分為黑云母、角閃石，副礦物為磷灰石、鋯英石、榍石、磁鐵石。石英含量約30%，呈不規(guī)則他形晶體充填于其他礦物中間；鉀長石和斜長石多為半自形狀，含量約50%；暗色礦物含量約13%，副礦物含量小于1%。主要化學(xué)組分為：SiO265.22%～67.78%,Al2O314.52%～15.53%,Fe2O33.49%～3.82%,K2O 2.18%～2.48%,Na2O 4.42%～5.02%,K2O+Na2O 6.90%～7.20%。

社區(qū)不僅是一個地域概念，而且是一個精神概念、文化概念，是社區(qū)成員守望相助、共同生活的搖籃及共同學(xué)習(xí)、共同成長、生命完善的精神家園。發(fā)育良好的社區(qū)離不開良好的社區(qū)治理。社區(qū)治理最理想的模式就是調(diào)動基層社群組織力量，實行公民自治。正如法國社會學(xué)家迪爾凱姆所言：“團體生活可以矯正失范和絕望?！保?］與其花費巨大的精力去設(shè)計一個不可能完美的制度來管理，不如依賴非正式制度，靠民眾自發(fā)的力量，由民間自治，實現(xiàn)獨善其身、自我管理。而社會資本是社區(qū)治理的增能之源，社區(qū)內(nèi)社會資本存量的增加有助于社區(qū)治理。

4.3.1 花崗偉晶巖中主要結(jié)構(gòu)

(1)細粒偉晶結(jié)構(gòu)：主要由石英、斜長石和微斜長石組成。呈半自形或他形粒狀，粒徑一般小于0.5cm。這種結(jié)構(gòu)一般產(chǎn)在花崗偉晶巖體邊緣帶。

(2)中粒偉晶結(jié)構(gòu)：主要由長石和石英組成。正長石呈寬板狀，雙晶發(fā)育，局部與石英接觸處有蠕英石生成，粒徑0.5～2.0cm；斜長石呈半自形、柱狀、聚片雙晶發(fā)育，粒徑0.5～1.0cm；微斜長石由主晶微斜長石和嵌晶鈉長石組成。鈉長石呈不規(guī)則的樹枝狀，粒徑0.5～1.0cm，有的達數(shù)厘米。石英呈他形粒狀，常集中出現(xiàn)，多數(shù)不規(guī)則地分布在長石間，粒徑0.45～5.0cm。這種結(jié)構(gòu)一般產(chǎn)在花崗偉晶巖體外側(cè)帶。

(3)粗粒偉晶結(jié)構(gòu)：主要由長石或石英單獨組成。正長石呈寬板狀，粒徑2.0～3.0cm；斜長石呈半自形，柱狀，聚片雙晶發(fā)育，粒徑2.0～3.0cm。石英呈他形粒狀，粒徑2.0～5.0cm。這種結(jié)構(gòu)一般產(chǎn)在塊狀長石中間帶及塊狀石英內(nèi)核帶[5]。

4.3.2 花崗偉晶巖中主要構(gòu)造

(1)塊狀構(gòu)造：結(jié)晶的長石、石英均勻地分布于巖石中，構(gòu)成花崗偉晶巖均質(zhì)體。

(2)帶狀構(gòu)造：分異型長石花崗偉晶巖常見帶狀構(gòu)造。

表4 山東省內(nèi)長石礦床特征

5 長石礦床的形成條件

5.1 物理化學(xué)條件

溫度：由于花崗偉晶巖形成的長期性和復(fù)雜性，其形成的溫度變化范圍很大。A.費爾斯曼[2]根據(jù)研究資料，認為花崗偉晶巖巖漿開始結(jié)晶溫度為800～700°C，而偉晶作用的主要階段為600～400°C，最后石英核心的晶簇形成溫度為300～200°C，因此認為長石花崗偉晶巖主要在600～200°C時形成。

深度：A.И金茲堡[2]認為花崗偉晶巖礦床形成的深度是較大的，深度小的近地表帶或淺成帶不利于花崗偉晶巖的形成。陶瓷原料用偉晶巖礦床，其形成深度超過11km。

5.2 巖漿巖條件

長石礦主要形成于巖漿后期含有SiO2，Al2O3，K2O，Na2O的熔漿。目前已發(fā)現(xiàn)的51處長石礦床，在成因上和空間上都與深成的花崗巖類侵入體有關(guān)?；◢弾r類侵入體常呈巖基狀或巨大的巖株狀產(chǎn)出，它們主要分布在穩(wěn)定的地臺區(qū)，由于地殼運動的多旋回性，偉晶巖也往往具有多時代性。

成礦圍巖主要有新太古代新甫山序列上港單元片麻狀中粒含黑云奧長花崗巖，嶧山序列太平頂單元片麻狀中細粒含黑云花崗閃長巖，傲崍山序列松山單元中粒二長花崗巖，紅門序列房莊單元中粒含黑云花崗閃長巖；中生代侏羅紀(jì)玲瓏序列云山單元弱片麻狀細粒含石榴二長花崗巖、九曲單元弱片麻狀細中粒含石榴二長花崗巖、崔召單元中粒含黑云二長花崗巖、筆架山單元偉晶不等粒花崗巖，白堊紀(jì)嶗山序列會稽山單元中粗粒二長花崗巖。

5.3 地質(zhì)構(gòu)造條件

山東省長石礦大都分布在構(gòu)造裂隙內(nèi)[6-10]。地下深處的巖漿，原本處于相對平衡穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)?shù)貧み\動產(chǎn)生裂隙時，巖漿所受的壓力發(fā)生了變化，巖漿熱液便會受到擠壓沿著裂隙上升轉(zhuǎn)移，構(gòu)造裂隙就成為成礦物質(zhì)運移的重要通道。

6 長石礦床成因

在高溫、高壓地殼深部環(huán)境中，揮發(fā)分大量溶解在巖漿中。當(dāng)巖漿在地下深處慢慢結(jié)晶，結(jié)晶末期便形成富含揮發(fā)分的偉晶巖巖漿，這種巖漿在相對封閉和高溫、高壓條件下，緩慢冷卻結(jié)晶而形成花崗偉晶巖。具有工業(yè)價值的長石花崗偉晶巖分異較好，具有明顯的帶狀構(gòu)造[11](圖4)。

1—細晶巖邊緣帶；2—長石、石英偉晶巖外側(cè)帶；3—塊狀長石中間帶；4—石英內(nèi)核；5—花崗巖圖4 長石礦成因模式示意圖

7 找礦方向

7.1 成礦預(yù)測區(qū)圈定

以含有長石花崗偉晶巖的酸性—中酸性巖漿巖分布區(qū)已有的51處長石礦床為依據(jù)，經(jīng)過綜合分析，圈定出5個長石礦預(yù)測區(qū)(圖5)。

圖5 預(yù)測區(qū)分布圖

7.2 預(yù)測區(qū)成礦要素特征

依據(jù)礦床地質(zhì)環(huán)境(巖石類型、成礦圍巖、礦體形態(tài)、構(gòu)造)和礦床特征(礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦石類型)兩大要素，各預(yù)測區(qū)成礦要素見表5，預(yù)測量見表6。

表5 預(yù)測成礦區(qū)成礦要素

表6 預(yù)測資源量

在預(yù)測區(qū)實地調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)了7個新礦點，并以新礦點為依據(jù)對預(yù)測區(qū)資源量進行了預(yù)測。共預(yù)測礦石量3114.4萬t，礦物量1982.3萬t，可作為今后找礦靶區(qū)。

8 結(jié)論

(1)查明了山東省內(nèi)長石礦床勘查工作程度及開發(fā)利用現(xiàn)狀。

(2)將長石花崗偉晶巖礦床分為弱分異型、分異型2個類型。

(3)查明了長石礦床的時空分布規(guī)律，在時間分布上，從新太古代至中生代各時期均有長石礦產(chǎn)出；在空間分布上，魯西構(gòu)造巖漿區(qū)，長石礦主要分布在泰山-傲徠山-蒙山巖漿巖帶的中酸性巖漿巖分布區(qū)，魯東構(gòu)造巖區(qū)：長石礦主要分布在玲瓏-平度及鵲山-昆崳山侵入巖帶。

(4)總結(jié)了長石礦成礦特征要素、成礦模式和找礦標(biāo)志，為長石礦找礦提供了理論依據(jù)。

(5)探討了長石礦床形成條件和成因。形成條件主要受溫度、深度、地質(zhì)構(gòu)造等控制，在成因上與深成的花崗巖類侵入體有關(guān)。

(6)圈定了5個長石成礦預(yù)測區(qū)，并進行了資源量預(yù)測，共預(yù)測長石礦礦物量1982.3萬t，新發(fā)現(xiàn)的7個礦點可作為今后找礦靶區(qū)。