青海柴達(dá)木盆地北緣脈石英礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律探討

雷 恩

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?duì)，青海 西寧 810008)

脈石英是一種幾乎全部由致密石英塊體組成的脈狀體[1]。脈石英礦物成分單一，SiO2含量一般98%左右，是生產(chǎn)制備高純石英砂的理想原料[2]，因而是近年備受研究開發(fā)機(jī)構(gòu)強(qiáng)烈關(guān)注的一個(gè)礦種。而高純石英砂是高端電光源、光伏行業(yè)、半導(dǎo)體及光纖制造等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原料，脈石英作為高端石英制品的原料需求量將會增長[3]。

隨著市場對高純石英砂原料需求的增加，青海自2011 年開始圍繞柴達(dá)木盆地周緣逐步開展脈石英礦找礦與勘查工作。目前主要在柴達(dá)木盆地北緣的柴達(dá)木山一帶發(fā)現(xiàn)了3 處規(guī)模較大的脈石英礦，分別為大柴旦行委大頭羊西溝中型脈石英礦床[4]、德令哈市烏蘭希勒溝小型脈石英礦床[5]、德令哈市額力肯哈達(dá)脈石英礦床，共查明玻璃用脈石英礦石資源量454.19 萬t[6]。其他地區(qū)10 余處石英脈規(guī)模小，找礦潛力不大，暫未開展勘查評價(jià)工作。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

柴達(dá)木盆地北緣的柴達(dá)木山一帶大地構(gòu)造位置屬Ⅰ-3-3 南祁連巖漿弧，位于居洪圖—石乃亥Pb-Zn-Ag-Au 成礦亞帶內(nèi)[7]。區(qū)內(nèi)地層主要有下元古界、奧陶系、志留系、石炭—二疊系、侏羅系及第四系。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育北東向和北西向兩組斷裂構(gòu)造，北西向構(gòu)造形成時(shí)間多早于北東向構(gòu)造，局部被北東向構(gòu)造錯(cuò)斷。由于受到自加里東運(yùn)動以來的多次擠壓造山、拉張成洋等多期次區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動，區(qū)內(nèi)大面積的中酸性巖漿侵入，形成褶皺構(gòu)造不發(fā)育、而斷裂構(gòu)造發(fā)育的構(gòu)造格局。加里東中、晚期酸性侵入巖十分發(fā)育，構(gòu)成較為醒目的花崗巖帶。巖體規(guī)模較大，多呈巖基狀產(chǎn)出，巖性以二長花崗巖、正長花崗巖為主，次為花崗閃長巖。巖體產(chǎn)出受區(qū)域性北西向斷裂及北東向隱伏斷裂控制明顯，屬早古生代(O-S)陸陸碰撞—造山花崗巖[8]。變質(zhì)巖有斷裂帶中的動力變質(zhì)巖和分布于志留紀(jì)花崗巖侵入到巴龍貢噶組地層的外接觸帶或后期巖漿侵入到前期巖漿中形成的綠泥石化帶。區(qū)內(nèi)構(gòu)造及巖漿活動強(qiáng)烈，沿?cái)嗔褬?gòu)造及次生裂隙侵入充填形成了數(shù)量較多、規(guī)模較大的石英脈及少量花崗巖脈和閃長巖脈(圖1)。因此，區(qū)內(nèi)脈石英成礦地質(zhì)條件良好。

2 典型礦床地質(zhì)特征

柴達(dá)木盆地北緣石英脈廣泛分布，主要產(chǎn)于加里東晚期志留紀(jì)花崗巖體中，多沿區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造分布。礦石SiO2含量97.24%～98.84%，Al2O3含量0.35%～0.92%，F(xiàn)e2O3含量0.021%～0.27%，質(zhì)量均較好，達(dá)到平板玻璃用硅質(zhì)原料質(zhì)量要求。

2.1 大柴旦行委大頭羊西溝脈石英礦床

礦區(qū)地層為第四系全新統(tǒng)殘坡積物。區(qū)內(nèi)未見斷層、褶皺分布，僅發(fā)育兩組節(jié)理。區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，大面積出露加里東晚期中粗粒似斑狀二長花崗巖?；◢弾r呈灰—深灰色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀、片麻狀構(gòu)造，主要礦物為斜長石、鉀長石、石英、黑云母等。

礦體呈脈狀產(chǎn)于二長花崗巖中。近南北走向，傾角76 ～82°。礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)3 條石英脈，其中規(guī)模最大的一條長578m，地表最寬102m，深部最寬99.8m。

礦石呈乳白、潔白色，油脂—玻璃光澤，半透明—不透明，質(zhì)純，堅(jiān)硬。中粒不等粒他形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由石英、少量褐鐵礦及其他暗色礦物組成。

礦石質(zhì)量較好，SiO2平均98.27%、Al2O3平均0.56%、Fe2O3平均0.09%、Cr2O3平均0.000 39%、TiO2平均0.014 7%。礦石經(jīng)加工提純后SiO2的含量可提高至99.91%[9]。

圖1 柴達(dá)木山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[8]修改)

2.2 德令哈市烏蘭希勒溝脈石英礦床

礦區(qū)地層為第四系殘坡積和沖洪積物。區(qū)內(nèi)發(fā)育北東向斷裂構(gòu)造與節(jié)理構(gòu)造。礦區(qū)出露加里東晚期中粗粒二長花崗巖大巖基?；◢弾r呈淺灰色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為斜長石35%、鉀長石35%、石英20%、黑云母＜10%、微量白云母。

礦體呈南西—北東向產(chǎn)于花崗巖中，斷續(xù)出露長約780m，寬30 ～50m。走向40°，傾角75 ～80°。石英脈凸出地表10 ～27m，呈巖墻狀產(chǎn)出。

礦石呈乳白、潔白色，油脂光澤，質(zhì)純，堅(jiān)硬。顯微粒狀—他形晶粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由約99%石英和少量泥質(zhì)組成。SiO2含量97.24%～98.37%，平均98.04%；Al2O3含量0.35%～0.51%，平均0.41%；Fe2O3含量0.20%～0.27%，平 均0.24%；Cr2O3含 量0.003% ～0.006%，TiO2含量0.02%～0.05%。

2.3 德令哈市額力肯哈達(dá)脈石英礦床

礦區(qū)地層為第四系殘坡積物。區(qū)內(nèi)北東向斷裂構(gòu)造發(fā)育。巖漿巖有加里東晚期中粗粒正長花崗巖、中粗粒斑狀正長花崗巖、中細(xì)粒正長花崗巖、粗粒斑狀二長花崗巖。

礦體呈南西—北東向產(chǎn)于正長花崗巖中，主要石英脈體長500 ～2 400m，寬30 ～80m。走向45 ～60°，傾角58 ～70°。石英脈呈巖墻狀產(chǎn)出，一般凸出地表10 ～60m(圖2a)。

礦石呈潔白、乳白色，油脂光澤，半透明—不透明，質(zhì)純，堅(jiān)硬(圖2b)。中—細(xì)粒不等粒他形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由＞99%石英組成，裂隙面見少量褐鐵礦薄膜。SiO2含量97.63%～98.84%，平均98.17%；Al2O3含量0.36%～0.92%，平均0.63%；Fe2O3含量0.021%～0.088%，平均0.045%。

3 成礦規(guī)律探討

3.1 成礦物質(zhì)來源

脈石英的成礦物質(zhì)來源可分為巖漿熱液和變質(zhì)熱液，主要見于花崗巖巖基發(fā)育區(qū)或變質(zhì)巖區(qū)。脈石英的形成需要富硅的熱液為其形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)需要斷層及裂隙為其提供運(yùn)移通道與沉淀存儲的空間[10-11]。

柴北緣柴達(dá)木山一帶花崗巖體由同一巖漿結(jié)晶分異演化而來，為殼源巖漿不同階段分異的產(chǎn)物。該區(qū)巖基的主體形成于晚加里東期碰撞造山背景下，由于柴北緣洋殼自南向北俯沖到南祁連陸塊下，發(fā)生了柴達(dá)木陸塊與南祁連陸塊的碰撞，引起大陸地殼厚度增加，導(dǎo)致陸殼發(fā)生部分熔融形成巖漿，巖漿逐步上侵，形成了陸陸碰撞的正長花崗巖；隨著陸—陸碰撞加劇并發(fā)生祁連造山運(yùn)動，洋殼與陸殼熔解形成花崗質(zhì)巖漿，折返到地殼，形成了二長花崗巖[8]。殼源巖漿分異演化到晚期，逐步分異出富硅的熱液，沿構(gòu)造裂隙、斷裂破碎帶侵入充填，形成石英脈，規(guī)模大具開發(fā)價(jià)值的即為脈石英礦體。

圖2 額力肯哈達(dá)脈石英礦

3.2 控礦構(gòu)造

柴北緣石英脈的分布、延伸與所處區(qū)域構(gòu)造線分布、方向基本一致，主要為加里東晚期的酸性巖漿期后熱液沿巖體內(nèi)的斷裂、裂隙充填而形成，因此斷裂構(gòu)造與裂隙即是控礦構(gòu)造也是容礦構(gòu)造。從區(qū)域石英脈分布及產(chǎn)狀特征看，北東向石英脈分布最多，且規(guī)模最大，次為北西向石英脈，少數(shù)為東西向，據(jù)此認(rèn)為北東向斷裂構(gòu)造為區(qū)內(nèi)主要的控礦構(gòu)造。

3.3 控礦巖性

區(qū)內(nèi)脈石英礦體主要賦礦圍巖為各類花崗巖，次為少量奧陶系地層，石英脈為酸性花崗巖巖漿期后熱液充填形成，對圍巖沒有選擇性，因此無明顯巖性控礦特征。

3.4 礦床成因與成礦時(shí)代

根據(jù)成礦物質(zhì)來源及控礦構(gòu)造與控礦巖性特征，認(rèn)為柴北緣脈石英礦床為加里東晚期殼源酸性花崗巖巖漿演化期后熱液沿區(qū)內(nèi)主要斷裂、裂隙充填形成，為巖漿期后熱液型礦床。成礦時(shí)代稍晚于花崗巖體主形成期，為加里東晚期。