安徽岳西矽線石礦地質(zhì)特征及控礦條件探討

王西榮

(安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所，安徽 合肥 230001)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，耐火材料的需求與日俱增，特別是矽線石、藍(lán)晶石、紅柱石一類的耐火原料礦產(chǎn)需求量較大。岳西縣境內(nèi)耐火原料類礦產(chǎn)資源豐富，在岳西縣回龍山一帶，分布有大量的石英片麻巖、矽線石石英片麻巖類變質(zhì)巖，以往對(duì)該類礦產(chǎn)的成礦規(guī)律與控礦因素的研究均未涉及，嚴(yán)重制約了此類礦產(chǎn)勘查開發(fā)進(jìn)展。本文旨在對(duì)典型礦床成礦控制因素探討，從而為本地區(qū)繼續(xù)深入勘查與尋找同類型礦床提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于大別隆起的中東部岳西臺(tái)拱中(圖1)[1-2]，大別隆起是以磨子潭—曉天斷裂以南，桐城—大別斷裂以西及太湖岔路—宿松三面尖一線的北西側(cè)，在安徽省內(nèi)呈三角楔子狀。在早元古代本區(qū)經(jīng)受了大別旋回，區(qū)內(nèi)沉積了近25 000m以上的巨厚的優(yōu)地槽型海相火山—沉積巖，原巖恢復(fù)為濱—淺海相類復(fù)理石建造、基性及中—基性火山巖、火山碎屑巖建造，早元古界大別山群由兩個(gè)亞構(gòu)造層組成，第一亞構(gòu)造層：包括方家沖組、河鋪組、包頭河組；第二亞構(gòu)造層：包括英山溝組、水竹河組、文家?guī)X組、劉畈組、橋嶺組、程家河組[1]。岳西臺(tái)拱主體分布在岳西縣境內(nèi)，由早元古界大別山群第二亞構(gòu)造層構(gòu)成，末期經(jīng)褶皺隆起，長(zhǎng)期處于剝蝕階段，未見有沉積物殘留；褶皺斷裂構(gòu)造極其發(fā)育，緊密線形褶皺為特色，大別山復(fù)背斜之岳西向斜與公界尖背斜組成了該單元的構(gòu)造主體，軸跡走向在平面上形態(tài)不平直，軸面一般向南傾，區(qū)域上斷裂構(gòu)造走向呈北西西—南東東向；巖漿巖發(fā)育，區(qū)內(nèi)分布有大的岳西巖體，該巖體普遍受混合巖化作用，侵吞了大別山群大部分地層，在區(qū)內(nèi)尚有基性—超基性巖零星分布。

圖1 大地構(gòu)造位置圖

2 區(qū)域地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)位于大別臺(tái)拱之公界尖背斜北東翼，由下元古界大別山群第二亞構(gòu)造層構(gòu)成公界尖背斜的核部及兩翼(英山溝組(Pt1y)、水竹河組(Pt1s)、文家?guī)X組(Pt1w)、劉畈組(Pt1l)、橋嶺組(Pt1q)、程家河組(Pt1c))[1-2]。

受岳西巖體的侵吞影響，礦區(qū)內(nèi)核部地層僅殘留有水竹河組(Pt1s)(圖2)，該套地層由下、中、上三個(gè)部分巖性層組成。下部灰黑色中薄層黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖，含黑云斜長(zhǎng)片麻巖與二長(zhǎng)片麻巖，淺粒巖互層，夾斜長(zhǎng)角閃巖。由于顏色、成份、粒度的差異而具有明顯的韻律特征，近底部是60～100m厚的暗色巖系，其中夾4～5層厚數(shù)十厘米至數(shù)米的大理巖，且層位穩(wěn)定，與下伏英山溝組易于區(qū)別。中部為單色調(diào)的淺色(灰黃、灰褐色)長(zhǎng)英質(zhì)粒狀巖石，以二長(zhǎng)片麻巖、淺粒巖為主，夾薄層斜長(zhǎng)角閃巖，厚139～327m。上部為灰黑、灰褐色薄層黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖，角閃斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖為主，夾灰黃色淺粒巖及二長(zhǎng)片麻巖，厚216～506m。該地層是礦區(qū)內(nèi)主要賦礦層位。

圖2 岳西縣回龍山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖

2.2 構(gòu)造

本區(qū)褶皺構(gòu)造發(fā)育，形成于大別—揚(yáng)子期的公界尖背斜，位于鴿落坪至來榜一線，受來榜斷層切割，西端受五峰山向斜所限，斜歪褶皺，局部有倒轉(zhuǎn)，軸線走向在平面總體呈彎曲狀，總體走向北北西向，后期均疊加次級(jí)褶皺。公界尖背斜分北西和南東(出礦區(qū))兩段：北西段核部地層為水竹河組地層組成，翼部由文家?guī)X組(Pt1w)、劉畈組(Pt1l)、橋嶺組(Pt1q)、程家河組(Pt1c)地層組成，兩翼傾向北東；南東段核部地層為英山溝組地層(Pt1y)組成，翼部由水竹河組等地層(Pt1s)組成。斷裂構(gòu)造在大別山期與燕山期極其發(fā)育：大別山期由北北東、北東、北西及近南北向構(gòu)造交織在一起；燕山期北西向構(gòu)造常被北北東向及北東向構(gòu)造切割并錯(cuò)移。發(fā)育于大別—揚(yáng)子期的來榜斷層，位于岳西縣城北西，長(zhǎng)達(dá)72km，走向40°，南西段變陡，傾向北西，傾角60～ 80°，沿?cái)鄬涌梢姅?shù)10～100m的斷層破碎帶，見有膠結(jié)緊密的角礫巖和碎裂巖，性質(zhì)為逆平移斷層。

2.3 巖漿巖

巖漿巖主要分布于大別—揚(yáng)子期(依據(jù)有關(guān)年齡資料(片麻巖中鋯石U-Pb法年齡值為1 952～2 424Ma之間，英山溝組磷灰石U-Th-Pb法年齡值為2 210Ma，原橋嶺組鋯石U-Pb法年齡值為2 010Ma，推測(cè)其原巖可能形成于新太古代—古元古代)，而變形變質(zhì)侵入巖類主要形成于新元古代，分布于岳西縣天堂寨、湯池畈等地，有混合花崗閃長(zhǎng)巖及混合巖化變斑狀花崗閃長(zhǎng)巖，面積約達(dá)240km2，未見有燕山期活動(dòng)的巖漿巖蹤跡；脈巖以正長(zhǎng)斑巖和花崗斑巖為主，主要對(duì)礦體起切割破壞作用。本區(qū)巖漿巖為岳西巖體，岳西巖體的巖石類型包括粗粒鉀長(zhǎng)花崗巖、中粗細(xì)鉀長(zhǎng)花崗巖及細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖，花崗閃長(zhǎng)巖等。前三種巖石在礦物組成上基本接近，區(qū)別主要是巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造上不同?，F(xiàn)就細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖的巖性特征描述如下：肉紅色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物粒度一般在0.25～0.5mm，主要由石英(20%)、肉紅色鉀長(zhǎng)石(50%～55%)、灰白色斜長(zhǎng)石(20%～25%)、鱗片狀黑云母(5%)等組成，其他暗色礦物少量。

2.4 變質(zhì)作用

本區(qū)巖石普遍遭受到區(qū)域變質(zhì)作用，根據(jù)《安徽省區(qū)域地質(zhì)志》(1987)和《安徽省變質(zhì)地質(zhì)研究》(1987)變質(zhì)單元?jiǎng)澐衷瓌t，本區(qū)劃分為下?lián)P子變質(zhì)區(qū)大別山變質(zhì)帶：變質(zhì)巖類有片麻巖類(黑云斜長(zhǎng)，矽線石斜長(zhǎng)片麻巖，二長(zhǎng)片麻巖)、變粒巖、淺粒巖、角閃片巖和斜長(zhǎng)角閃巖類，中級(jí)變質(zhì)片巖類(白云母、二云母、云英片巖類)以及由混合巖化作用形成的各類混合花崗巖或花崗閃長(zhǎng)巖類等。

3 礦區(qū)地質(zhì)特征

3.1 含礦層位

礦區(qū)位于公界尖背斜南段北東翼近軸部，礦區(qū)外圍廣泛分布花崗巖，礦區(qū)地層呈殘留體狀斷續(xù)分布，根據(jù)巖性特征，約相當(dāng)于大別山群水竹河組，礦區(qū)內(nèi)劃分為以下6個(gè)巖性段[8]。

(1)片麻巖段：黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云變粒巖[8-9]。

(2)片巖與片麻巖互層段(第一含礦層)：矽線石長(zhǎng)石富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖、絹云富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖、黑云變粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖等。

(3)黑云變粒巖段：黑云變粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖。

(4)矽線石富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖段(第二含礦層，主礦層)：矽線石石英巖、矽線石絹云石英片麻巖、絹云石英片麻巖、云母長(zhǎng)石石英片麻巖及云母變粒巖。

(5)黑云石英片麻巖段：黑云石英片麻巖、黑云變粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖。

(6)絹云富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖段(第三含礦層)：絹云富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖、云母矽線石石英片麻巖及絹云變粒巖。

3.2 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模

在第二、四、六巖性段(矽線石石英片麻巖)內(nèi)，均有含量不等的矽線石，含礦帶分為回龍山、聯(lián)棚、保興屋及楊大灣四個(gè)礦段，總長(zhǎng)4 800m，共圈出礦體47個(gè)，其中工業(yè)礦體12個(gè)，其中在回龍山礦段，計(jì)21條礦體(圖3)。礦體形態(tài)復(fù)雜，呈似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)?，礦體長(zhǎng)一般20～200m，最長(zhǎng)255m；寬一般2～10m，最寬14m；延深20～160m，最大延深178m。長(zhǎng)度＞200m的礦體有4個(gè)，占總儲(chǔ)量的80%。

圖3 回龍山矽線石礦地質(zhì)圖(引自安徽省地礦局略改)

礦體產(chǎn)狀與圍巖保持一致，顯示具明顯的層控特征，礦體傾向50～60°，傾向北東，傾角陡，一般在60～80°，局部受構(gòu)造影響而倒轉(zhuǎn)[8]。礦體深部呈楔子狀尖滅，在深部受正長(zhǎng)斑巖脈等破壞影響較為嚴(yán)重，延深均不是很大，一般在80～100m之間被斑巖脈所截?cái)?圖4)。礦體的頂?shù)装鍑鷰r與地巖層巖性有關(guān)，一般底板、頂板圍巖是黑云石英片麻巖、黑云變粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、絹云富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖等。

3.3 礦物成分和化學(xué)成分

矽線石含量為10%～26.5%，平均14.8%，其中工業(yè)礦體為16.8%。矽線石在礦體內(nèi)分布較均勻，沿走向、傾向上變化均不大，品位變化系數(shù)為10.8%～18.0%，平均13.4%，紅柱石呈柱粒狀，粒徑0.05～0.20mm，平均1.50mm，一般含量較低，但局部高達(dá)45%。

圖4 回龍山矽線石礦5線、7線剖面簡(jiǎn)圖(引自安徽省地礦局略改)

礦石結(jié)構(gòu)為纖維變晶結(jié)構(gòu)，纖維粒狀變晶結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為浸染狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造等，顯示后期受熱液作用特點(diǎn)。礦物成分：主要是石英、矽線石、絹云母，其次為紅柱石、白云母、高嶺石，少量金紅石、鋯石、榍石、磷灰石和黃鐵礦等[10]。主要礦物含量：石英62%～77%，粒徑0.05～1.00mm；矽線石，呈白色，淺紫色，晶體呈針狀，毛發(fā)狀，多呈束狀，放射狀集合體，分布于石英顆粒間，晶粒一般為0.001～0.02×0.5～1.00mm。

礦 石化學(xué)成分：SiO272.9%、Al2O315.9%、Fe2O33.7%、FeO 0.8%、TiO20.7%、CaO 0.2%、MgO 0.4%、Na2O 0.1%、K2O 1.6%，灼減3.4%；矽線石精礦為：SiO242.0%、Al2O356.0%、Fe2O30.2%、TiO20.9%。

4 控礦地質(zhì)條件探討

區(qū)內(nèi)矽線石礦形成條件受三個(gè)條件制約：含礦層位、岳西巖體、區(qū)域變質(zhì)作用。

矽線石石英片麻巖、石英巖具有一定的層位和規(guī)模，局部層理尚較清楚，有被擠壓錯(cuò)斷的沉積礫石等特征；硅酸鹽分析資料亦表明原巖為沉積巖、砂巖[3]；巖石雖SiO2含量偏高(＞70%)，但Al2O3含量也高達(dá)10%左右，說明原巖富鋁[3]；除了受控原始沉積物富鋁程度外，鉀質(zhì)含量影響很大，粘土類礦物只有在貧鉀時(shí)才利于形成矽線石，并析出SiO2，富鉀時(shí)，首先生成白云母，礦區(qū)內(nèi)白云母含量高的地段，矽線石含量明顯降低，反映了原始化學(xué)成分對(duì)矽線石形成的控制[1，3]。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)劇烈，中酸性巖漿巖分布廣泛。岳西巖體的侵入活動(dòng)必將對(duì)圍巖產(chǎn)生影響，這種影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對(duì)圍巖提供熱源；二是對(duì)圍巖產(chǎn)生側(cè)向擠壓作用。巖漿接觸熱變質(zhì)作用和侵入動(dòng)力作用為矽線石礦的形成提供了成礦合適的溫壓條件。

本區(qū)位于多期次流體變質(zhì)和區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)疊加改造強(qiáng)烈地區(qū)，巖石遭受普遍的變形和變質(zhì)作用，提供了形成矽線石所需的較高濕度和壓力條件，礦石中有少量紅柱石與矽線石共生，局部并形成粗大的紅柱石晶體集合體團(tuán)塊，反映了變質(zhì)控制成礦的特點(diǎn)[8，9，12]。

5 結(jié)論

(1)礦體賦存受層位控制：大別山群水竹河組地層的第二、四、六巖性段(矽線石石英片麻巖)內(nèi)，均有含量不等的矽線石，富鋁質(zhì)片麻巖、矽線石石英片麻巖是成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)。礦體呈似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)?，礦體規(guī)模不一，傾向北東，傾角陡。

(2)大別—揚(yáng)子期劇烈的中酸性巖漿活動(dòng)，對(duì)圍巖產(chǎn)生接觸熱變質(zhì)作用，同時(shí)，富鋁質(zhì)原巖礦物成分經(jīng)變質(zhì)成晶質(zhì)的矽線石；區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)疊加改造作用，壓力升高，原巖體積收縮，擠壓出層間水或結(jié)晶水，產(chǎn)生流體，同時(shí)壓力升高，區(qū)域內(nèi)溫度也隨之升高。上述兩點(diǎn)，提供了形成矽線石所需的較高濕度和壓力條件。

(3)本地區(qū)尋找同類型礦床必須具備“水竹河組地層+巖漿巖+變質(zhì)作用”的三個(gè)控礦條件。

致謝：本文在成文過程中，受到安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)教授級(jí)高工程安學(xué)老師的指導(dǎo)，衷心感謝中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心教授級(jí)高工陳正國(guó)總工認(rèn)真細(xì)致的審閱，對(duì)稿件逐字、逐句、逐段的指教，他嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度深深值得我學(xué)習(xí)，在此一并感謝。