吉林省集安市團結(jié)鉀長石、硅石礦地質(zhì)特征

孫嘉更

白山市自然資源局渾江分局，吉林 白山 134300

0 引言

礦區(qū)位于吉林省集安市頭道鎮(zhèn)團結(jié)一隊北1.5 km大蘑菇園子溝里，行政區(qū)劃隸屬集安市頭道鎮(zhèn)。礦區(qū)位于集安市331°方位，直距47 km，礦區(qū)西側(cè)距G303國道4 km，其間有鄉(xiāng)村水泥路公路相通。該礦于2006年至2009年開展硅石礦詳查，在勘查硅石礦期間發(fā)現(xiàn)鉀長石礦與其共生，于2013年增加鉀長石礦種。

該區(qū)鉀長石礦產(chǎn)豐富，分布集中，多以鉀長偉晶巖、花崗偉晶巖等形式產(chǎn)出。暗示該區(qū)在地質(zhì)歷史中曾發(fā)生過鉀質(zhì)的異常富集事件。本文就礦區(qū)的地質(zhì)特征及礦體的產(chǎn)出特征進行論述，并分析其成礦原因，希望對該區(qū)鉀長石、硅石礦勘查提供一些幫助。

1 區(qū)域地質(zhì)

本區(qū)所處大地構(gòu)造位置為華北板塊(Ⅰ)、膠遼陸塊(Ⅱ)、古元古代遼吉活動帶(Ⅲ)、集安—通化火山—沉積巖系(Ⅳ)[1]。

古元古界集安群螞蟻河組、荒岔溝組及大東岔組，為一套基性火山巖、碎屑巖、碳酸鹽變質(zhì)巖系[2-4]；中元古界老嶺群新農(nóng)村組、板房溝組，為一套碎屑巖、碳酸巖變質(zhì)巖系；中生代火山巖及碎屑巖零星分布。

區(qū)域構(gòu)造經(jīng)過多期構(gòu)造變形極其復(fù)雜，古元古代以來，至少經(jīng)歷三次以上構(gòu)造變形，其構(gòu)造方向早期為南北向，晚期為北西向，構(gòu)造形跡包括各種片麻理、片理、韌性剪切帶、各種形式的褶皺及斷裂帶；新元古代后，為淺層構(gòu)造，逆沖推覆斷層和脆性斷層出現(xiàn)，區(qū)內(nèi)東西、北東、北西向斷層發(fā)育。

區(qū)域上大面積分布古元古代早期鉀長花崗巖。中生代巖漿巖有石英閃長巖、石英二長巖、閃長巖、黑云母花崗巖及花崗斑巖等。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)出露地層為古元古界集安群螞蟻河組和荒岔溝組，分述如下：

螞蟻河組(Pt1m)自下而上分三個巖性段：螞蟻河組一段(Pt1m1)主要分布在礦區(qū)北東部及西南部，巖性主要為均質(zhì)混合巖夾斜長角閃巖、黑云變粒巖、淺粒巖，頂部蛇紋石化大理巖；螞蟻河組二段(Pt1m2)主要分布在礦區(qū)中部及西北部，巖性主要為均質(zhì)混合巖夾斜長角閃巖、黑云變粒巖、淺粒巖，頂部透輝大理巖夾斜長角閃巖中偉晶巖脈，是鉀長石礦、硅石礦含礦巖石；螞蟻河組三段(Pt1m3)主要分布在礦區(qū)中南部，巖性主要為均質(zhì)混合巖夾變粒巖、淺粒巖、斜長角閃巖。

荒岔溝組(Pt1h)自下而上也分三個巖性段：荒岔溝組一段(Pt1h1)分布在礦區(qū)南部，巖性主要為含墨黑云變粒巖、石墨變粒巖、石墨透輝變粒巖；荒岔溝組二段(Pt1h2)分布在一段之上，巖性主要為含墨大理巖夾斜長角閃巖；荒岔溝組三段(Pt1h3)分布在二段之上，巖性主要為含墨黑云變粒巖、透輝變粒巖、淺粒巖、斜長角閃巖、大理巖。

2.2 構(gòu)造

(1)褶皺構(gòu)造：區(qū)內(nèi)螞蟻河組呈一個寬緩向斜構(gòu)造，螞蟻河組三段為向斜核部，一、二段為翼部。向斜軸呈北西向展布，北西端翹起，南東端傾伏。本礦床分布在該向斜近核部螞蟻河組二段頂部透輝大理巖夾斜長角閃巖中。

(2)斷裂構(gòu)造：斷裂構(gòu)造有北西向及北東向兩組，分述如下：

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡圖(1)吉林省地礦勘察設(shè)計研究院.吉林省集安市團結(jié)鉀長石、硅石礦詳查報告[R].2013.Fig.1 Geological sketch of mining area

北西向斷層主要為F101、F102，分布在礦區(qū)的中南部，走向北西、傾向北東，傾角25°～30°，該斷層切割了螞蟻河組、荒岔溝組。

北東向斷層主要為F201，分布在礦區(qū)的南東部，規(guī)模較大，貫穿全區(qū)，走向北東，傾向南東，傾角25°～30°，該斷層切割了F101、F102。

上述兩組斷裂構(gòu)造對礦體沒有穿切破壞作用。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿主要有古元古代早期鉀長花崗巖、石英鉀長偉晶巖及燕山期閃長巖脈。石英鉀長偉晶巖即為礦體賦存巖體。閃長巖脈對礦體有穿切破壞作用。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)3條礦體，其中鉀長石礦體2條，硅石礦體1條，礦體呈似層狀—透鏡狀賦存于古元古界集安群螞蟻河組大理巖內(nèi)。礦體均出露在近地表，大致平行展布。①號鉀長石礦體規(guī)模較大，為區(qū)內(nèi)主要礦體，其它礦體規(guī)模較小?？臻g上鉀長石礦與硅石礦密切伴生，礦體圍巖為大理巖，由外向內(nèi)依次分布為大理巖與鉀長偉晶巖接觸帶(邊緣帶)→鉀長偉晶巖(過渡帶)→硅石(中心帶)，其間具有明顯的分界線。

①號鉀長石礦體：分布于4～3號勘探線之間，礦體賦存標高為598～540 m，礦體走向北西，傾向南西，傾角46°～85°，礦體形態(tài)呈北西窄、南東寬不規(guī)則刀狀。礦體地表由5個探槽控制，深部由ZK101及ZK201鉆孔控制，沿走向控制礦體長110 m，傾向延深8～22 m，礦體最大厚度34.51 m，最小厚度6.54 m，平均厚度17.16 m，厚度變化系數(shù)80.30%，厚度變化屬較穩(wěn)定型。礦石中K2O+Na2O質(zhì)量分數(shù)在11.23%～13.60%，平均12.56%，品位變化系數(shù)8.25%；礦石中有害組分Fe2O3質(zhì)量分數(shù)在0.11%～0.30%，平均在0.20%，屬有用組分品位變化穩(wěn)定類型。

②號鉀長石礦體：分布于1～2號勘探線之間，①號鉀長石礦體北東側(cè)，兩者相距30 m左右。礦體賦存標高595～575 m，礦體走向北西，傾向南西，傾角80°。礦體由1個探槽控制，推測長40 m，傾向延深10 m，礦體厚度7.39 m。礦石中K2O+Na2O質(zhì)量分數(shù)在14.74%，礦石中有害組分Fe2O3為0.15%。②號鉀長石礦石質(zhì)量要優(yōu)于①號鉀長石礦石質(zhì)量，但差別不大。

圖2 1號勘探線剖面圖(2)吉林省地礦勘察設(shè)計研究院.吉林省集安市團結(jié)鉀長石、硅石礦詳查報告[R].2013.Fig.2 Geological section of No.1 exploration line

③號硅石礦體：分布于1～2號勘探線之間，位于①號鉀長石礦體中部偏西南側(cè)。礦體賦存標高585～560 m，礦體走向北西，傾向南西，傾角76°～85°。礦體地表由2個探槽控制，控制長36 m，推測長63 m，礦體傾向延深5～10 m左右，礦體厚度4.04～6.28 m，平均5.16 m，厚度變化系數(shù)30.62%；礦石中SiO2質(zhì)量分數(shù)在99.30%～99.76%，平均質(zhì)量分數(shù)99.48%，品位變化系數(shù)0.32%。礦石中有害組分Fe2O3質(zhì)量分數(shù)為0.01%～0.06%。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 鉀長石礦石

鉀長石礦石呈肉紅色，粗晶、偉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，其礦物成分主要為鉀長石、鈉長石、石英。主要礦物鉀長石為肉紅色，多呈巨晶狀，粒度1～15 cm不等，呈自形—半形晶，質(zhì)量分數(shù)90%。鈉長石為灰白色，他形晶體，粒度0.03×0.05 cm，在鉀長石中呈大體平行定向條紋狀分布，質(zhì)量分數(shù)3%～5%。石英為無色，呈粒狀晶體，粒度0.1～0.2 cm，質(zhì)量分數(shù)5%～7%。

根據(jù)礦石全分析結(jié)果(表1)，礦石中主要有益組分為K2O、Na2O，K2O+Na2O質(zhì)量分數(shù)為11.53%～14.48%，其它伴生有益組分質(zhì)量分數(shù)很少。有害組分為Fe2O3質(zhì)量分數(shù)0.06%～0.30%，礦石中有害組分質(zhì)量分數(shù)很低，礦石質(zhì)量達到陶瓷和玻璃用原料Ⅰ級品。

表1 礦石全分析結(jié)果Table 1 Total analysis results of ore wB/10-2

3.2.2 硅石礦石

硅石礦石為乳白色，他形偉晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造。礦石的主要礦物成分為石英。根據(jù)礦石分析結(jié)果，礦石中主要有益組分為SiO2，質(zhì)量分數(shù)99.30%～99.76%；有害組分Fe2O3質(zhì)量分數(shù)為0.01%～0.06%，礦石中伴生有害組分質(zhì)量分數(shù)很低。礦石質(zhì)量達到陶瓷和玻璃用原料Ⅰ級品。

3.3 礦體圍巖及夾石

鉀長石礦體圍巖為大理巖及斜長角閃巖，僅見少量大理巖夾石，局部被閃長巖穿插。

硅石礦體產(chǎn)于鉀長石礦體中，其圍巖為鉀長石礦體，礦體內(nèi)無夾石。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

該區(qū)分布的鉀長石礦產(chǎn)地還有砬子溝鉀長石礦、荒崴子鉀長石礦等，多是鉀長石與硅石伴生的偉晶巖型礦床。表明該區(qū)廣泛存在鉀事件，其鉀質(zhì)來源于鉀長花崗巖巖漿，鉀長花崗巖只存在一期，即古元古代鉀長花崗巖巖漿侵位活動，不同地區(qū)的鉀長石是一次巖漿活動不同階段不同就位方式的產(chǎn)物[5]。

集安市團結(jié)鉀長石、硅石礦賦存于古元古界集安群螞蟻河組偉晶巖脈中。該組地層中分布有大面積鉀長花崗巖(混合花崗巖)，為鉀質(zhì)的來源提供了物質(zhì)保證。礦體中心相出現(xiàn)明顯的分帶現(xiàn)象，是鉀長石和石英在高溫高壓下，從熔體中共結(jié)的產(chǎn)物。它們的出現(xiàn)無疑說明偉晶巖曾經(jīng)是巖漿巖結(jié)晶的產(chǎn)物。偉晶巖粗大的顆粒，是富含水和各種揮發(fā)分的殘余巖漿，是花崗巖漿演化到后期階段的產(chǎn)物，其總趨勢是愈到晚期愈向富硅、富堿和鐵代替鎂的方向演化。

鉀長石、硅石礦礦體及其內(nèi)發(fā)育的閃長巖脈，整體走向北西，表明富鉀質(zhì)偉晶巖漿沿北西向容礦構(gòu)造侵入，從而形成鉀長石、硅石礦。

4.2 找礦標志

本區(qū)鉀長石、硅石礦賦存在古元古代偉晶巖脈中，呈脈狀產(chǎn)出，且多為伴生產(chǎn)出。由于鉀長石易風(fēng)化，而硅石耐風(fēng)化，因而經(jīng)地殼運動、風(fēng)化剝蝕后，散落在山坡及溝谷中的硅石轉(zhuǎn)石是尋找礦體的重要標志。肉紅色鉀長偉晶巖脈是找礦直接標志[6-7]。