龍山瓷石礦礦床特征、成因及成礦規(guī)律分析

王雪 李海濱

摘要：本次研究從區(qū)域及礦區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖、礦床地質(zhì)展開，分析礦體特征及礦石質(zhì)量，并查明礦床成因和找礦標志，總結(jié)本礦區(qū)成礦規(guī)律，為龍山瓷石礦的開發(fā)利用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：龍門瓷石礦；巖漿巖；礦體特征；礦床成因；成礦規(guī)律

1.區(qū)域地質(zhì)

1.1地層

本區(qū)地層隸屬于華北地層大區(qū)、淮河地層分區(qū)中的淮北小區(qū)。按地層時代劃分，由下至上分別為上元古界、古生界以及新生界[1]。

1.2構(gòu)造

本區(qū)域大地構(gòu)造屬中朝準地臺南緣的魯西隆起區(qū)南端。蔣河向斜、蕭縣復(fù)背斜、閘河復(fù)向斜、皇藏峪復(fù)背斜自西向東依次分布，礦區(qū)位于蕭縣復(fù)背斜南東翼北段[2]。

1.3巖漿巖

區(qū)域上巖漿巖分布較多，主要為侵入巖，其次是脈巖。

區(qū)域上侵入巖巖體較多，僅出露于地表的巖體就有14個，還有34個隱伏巖體，經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，這些巖體多分布于蕭縣及濉溪縣境內(nèi)，在宿州埇橋區(qū)及靈璧縣等地亦有分布。出露地表的巖體中丁里巖體是該類巖體中的最大的巖體，該處已發(fā)現(xiàn)有丁里瓷石礦，該巖體有18km2，而最小的巖體僅約0.1km2；而前常家?guī)r體作為該區(qū)最大的隱狀巖體，面積可達25km2，因此，從面積上講，該區(qū)的侵入巖體規(guī)模屬于較小范圍。區(qū)內(nèi)侵入巖時代分為燕山期（4個期次）、加里東期（主要為輝綠巖，4個期次）。

區(qū)域內(nèi)脈巖分布較廣，地表見92條。脈巖巖性較為復(fù)雜，以中性脈巖為主，其次為基性和酸性脈巖，其生成時代大致劃分為加里東期輝綠巖。分布在靈璧縣境內(nèi)震旦亞界之中，順層侵入。燕山期脈巖分布較廣，較多地集中于區(qū)域內(nèi)的中部地區(qū)?？刂茀^(qū)內(nèi)脈巖的斷裂走向主要為北北東向，其次是北西向及東西向，局部沿層間裂隙侵入；巖性較復(fù)雜、以閃長玢巖，石英閃長玢巖占優(yōu)勢，其次為花崗斑巖和正長斑巖，余者較少，可作為陶瓷原料的脈巖是花崗閃長斑巖，花崗斑巖、花斑巖[3]。

2.礦區(qū)地質(zhì)

2.1地層

龍山瓷石礦區(qū)內(nèi)出露地層自上而下分別有第四系、奧陶系下統(tǒng)馬家溝組下段、蕭縣組，賈汪組，寒武系上統(tǒng)鳳山組，長山組、崮山組。

2.2構(gòu)造

龍山瓷石礦區(qū)位于蕭縣復(fù)背斜南東翼之北段，次一級構(gòu)造為鳳凰山背斜的南東翼，區(qū)內(nèi)褶曲構(gòu)造不發(fā)育，表現(xiàn)為向南東傾的單斜構(gòu)造。

在礦區(qū)范圍內(nèi)僅在南東側(cè)發(fā)現(xiàn)一條逆斷層（F1），因此，斷裂構(gòu)造在礦區(qū)內(nèi)不甚發(fā)育。該斷層發(fā)育于蕭縣組上段地層中，走向北東向，傾向150°，傾角30°，且該條斷層造成地層重復(fù)。本區(qū)有三組裂隙構(gòu)造，其走向不同，控制區(qū)內(nèi)礦床分布，為主要控礦構(gòu)造。

2.3巖漿巖

2.3.1巖漿巖的分布及產(chǎn)狀

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖呈巖脈產(chǎn)出（瓷石礦體），剝蝕后裸露地表、部分為第四系沖積層覆蓋，巖脈的產(chǎn)出形態(tài)與裂隙構(gòu)造關(guān)系密切，并嚴格受其控制，與礦區(qū)內(nèi)主要的三組裂隙走向基本吻合，產(chǎn)狀與裂隙產(chǎn)狀基本一致。巖脈寬窄沿走向變化不大。

Ⅰ號巖脈呈北西向展布，長大于1000m，礦權(quán)內(nèi)大于700m，脈寬40m左右，傾向南西，傾角40°～45°。

Ⅱ號巖脈展布方向以北東向為主，西南端受近南北向裂隙構(gòu)造的影響轉(zhuǎn)為近南北向，傾向南東為主，傾角40°左右，巖脈沿走向長大于750m，寬30m左右。

Ⅲ號巖脈主要沿北東方向展布，但在北東端兼受北西向裂隙構(gòu)造控制，轉(zhuǎn)為北西向，傾向南東為主，局部為南西，傾角40°左右。巖脈長大于300m，寬25m～30m。

Ⅳ號巖脈走向北北東，傾向南西，局部近于正西，巖脈長240m左右，寬12m～14m左右。

Ⅴ號巖脈呈近南北向展布，長約100m左右，寬20m左右，傾向近于正西，傾角40°左右。

Ⅵ號巖脈受F1斷層控制，展布方向北東段以北東方向為主，南西段以北北東方向為主，傾向南東，傾角35°～40°，巖脈長500m左右，寬15m～32m。

2.3.2巖漿巖的侵入特征

據(jù)3個相關(guān)鉆孔資料顯示其孔深最大者約為100m左右，且3個孔均穿過巖脈，說明巖漿侵入較淺，為超淺成侵入巖，巖體呈板狀巖脈產(chǎn)出，是巖漿沿裂隙面貫入形成的，它的界面平行于裂隙面。

根據(jù)鉆孔資料及各巖脈的展布方向及產(chǎn)狀分析，巖漿的侵入方向是從南東向北西方向侵入的，侵入界面與裂隙面相同，產(chǎn)狀與裂隙產(chǎn)狀基本一致。

2.3.3巖性特征

巖石一般為淺肉紅—灰紅色，風(fēng)化后呈灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為石英、鉀長石，占25%，石英粒度0.5mm左右，鉀長石以0.4mm為主，斑晶自形，基質(zhì)由鉀長石、石英、絹云母等組成，占75%，半自形等粒結(jié)構(gòu)，粒度在0.03mm～0.05mm，顯微均一構(gòu)造。巖石次生變化具絹云母化。

巖石化學(xué)特點：二氧化硅含量高，大于70%，屬偏堿性之酸性過飽和巖石。鐵、鈦、鎂、鈣等氧化物含量少。石英含量約占巖石的1/3，硅鋁礦物遠遠超過鐵鎂礦物。

3.礦床地質(zhì)

3.1礦體特征

因本礦區(qū)瓷石礦勘查主要在6個礦段內(nèi)進行，因此本次研究分礦段進行礦體特征分析。龍山瓷石礦為花崗斑巖脈原巖，除1號礦體規(guī)模較大，礦區(qū)內(nèi)其他礦體均為小型礦體。

6號礦體有地下光纜和通訊線路從礦體斜穿通過，現(xiàn)無法開采。1～5號礦體主要分布在礦區(qū)中部，展布方向以北東及北西向為主，局部地段呈近南北向。

1號礦體位于本礦區(qū)西部，有3個鉆孔作為深部控制，其走向北西，傾向南西、傾角40°，沿走向長大于1000m，寬30m～40m，礦體北西段出露位置高，露頭較好，礦體直接圍巖為寒武系上統(tǒng)鳳山組、長山組、崮山組，主要巖性為含泥質(zhì)條帶的白云質(zhì)灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r、細鮞狀灰?guī)r、灰?guī)r。與巖層走向基本垂直，主要受北西向裂隙構(gòu)造控制。

2號礦體位于本礦區(qū)中部，走向以北東向為主，西南端受近南北向裂隙構(gòu)造控制，轉(zhuǎn)為近南北向，傾向南東為主，礦體沿走向長大于750m，寬30m左右，礦體直接圍巖為鳳山組上段、賈汪組、蕭縣組下段，主要巖性為白云巖、頁狀泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、含硅質(zhì)結(jié)核含白云質(zhì)灰?guī)r。沿走向、傾向變化均較大，主要受北東向和近南北向裂隙構(gòu)造影響。礦體傾向以南東為主，西南段近于正東，傾角40°。礦體北東段有部分出露，出露長約200m，礦體西部為第四系覆蓋，但蓋層較薄，經(jīng)剝土0.4m～0.6m即見到礦體。

3號礦體分布于2號礦體南側(cè)，兩個礦體距離非常近，兩礦體之間距離45m～150m。礦體走向以北東向為主，在北東端轉(zhuǎn)為北西向。礦體西南段傾向南東、北東段傾向南西，全部出露，傾角40°左右，礦體沿走向長大于300m，寬25m～30m，礦體直接圍巖為蕭縣組下段，主要巖性為白云質(zhì)灰?guī)r、含硅質(zhì)結(jié)核、含白云質(zhì)灰?guī)r。礦體沿走向和傾向變化均較大，走向由北東向轉(zhuǎn)為北西向，傾向由南東轉(zhuǎn)向南西。主要受北東向和北西向裂隙構(gòu)造控制。

4號礦體分布在2號礦體西北側(cè)。礦體出露較好，礦體直接圍巖為鳳山組，巖性主要為白云巖，含白云質(zhì)灰?guī)r，大蝸卷灰?guī)r，走向北北東，傾向南西，局部近于正西，傾角40°左右。礦體沿走向長240m左右，寬12m～14m，沿走向和傾向變化不大。

5號礦體分布于4號礦體西北側(cè)。礦體出露較好礦體直接圍巖為寒武系上統(tǒng)長山組、崮山組，主要巖性為泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r，竹葉狀灰?guī)r，細鮞狀灰?guī)r，走向近南北，傾向近正西，傾角40°左右。礦體沿走向長100m左右，寬20m左右，厚9m～10m。沿走向和傾向變化均不大。主要受近南北向裂隙構(gòu)造控制。

6號礦體分布在礦區(qū)西南部，其直接圍巖為蕭縣組上段，主要巖性為含白云質(zhì)灰?guī)r，含泥質(zhì)灰?guī)r，灰?guī)r，受F1逆斷層及北東向裂隙構(gòu)造控制，走向北東，傾向南東，傾角35°～40°礦體沿走向長500m左右，出露寬24m～32m，厚10m～11m。沿走向和傾向均有變化，呈弧形狀產(chǎn)出。

3.2礦石質(zhì)量

（1）礦物成分

礦區(qū)內(nèi)的瓷石礦是以斑狀結(jié)構(gòu)為主的花崗斑巖，斑晶以鉀長石（為主）、其次為石英斜長石黑云母等，其中鉀長石（條紋長石）和斜長石半自形—自形，石英被溶蝕呈渾園狀或港灣狀，黑云母為他形片狀。礦物均為他形粒狀，粒徑0.03mm～0.05mm。

X衍射定量定性分析，風(fēng)化程度低的礦石主體礦物石英、長石占97%，其它余量，風(fēng)化程度較高的礦石主體礦物石英、長石占73%，蒙脫石8%，伊蒙混層12%，伊利石5%，其它微量礦物成分。（見圖1）

（2）礦石化學(xué)性質(zhì)

其主要的化學(xué)成分為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、K2O+Na2O、SO3。其含量范圍見表1。

分析本區(qū)礦石礦物成分含量，發(fā)現(xiàn)本區(qū)礦物有益成分SiO2、Al2O3含量較高，個別SiO2較低的原因主要是靠近脈巖的外側(cè)有少量圍巖混入；從K2O與Na2O的平均含量分析，可看出本區(qū)礦石以鉀長石含量為主，這表明在成品燒制過程中可以普遍降低溫度，達到節(jié)能的目的，可廣泛的應(yīng)用為低溫陶瓷成品[4]；而Fe2O3、TiO2作為礦物中的有害組分，其含量較低，因此從礦石化學(xué)成分分析本區(qū)礦石質(zhì)量優(yōu)良。

4.礦床成因及成礦規(guī)律

4.1礦床成因

龍山瓷石礦床原巖為燕山期第三次生成的花崗斑巖脈，據(jù)以往資料顯示，該類巖脈與較大的丁里巖體為同一巖漿先后侵入的產(chǎn)物，他們的礦物成分、地球化學(xué)成分基本相同，巖脈分布于丁里巖體周邊地區(qū)，有個別的直接侵入于丁里巖體中，接觸界面清晰，巖脈邊部斑晶變小、變少。其生成時間晚于丁里巖體。

丁里巖體生成時代為燕山晚期白堊紀第三期次的偏堿之酸性巖類[5]；因此，該類花崗斑巖脈為丁里巖體后期侵入的超淺成侵入巖脈。礦床成因判定為巖漿巖型，地表及脈巖出露位置較低處，風(fēng)化強烈，局部成粉末狀，強風(fēng)化帶深度一般0.5m～1.5m，強風(fēng)化礦石主要礦物為長石、石英、蒙脫石、伊利石、高嶺石，風(fēng)化弱的礦石堅硬，主要礦物為長石、石英，次生礦物極少。

4.2找礦標志

本區(qū)瓷石礦原巖均表現(xiàn)為呈多種鋁硅酸鹽巖石，經(jīng)本礦區(qū)勘查研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)應(yīng)把中酸性火成巖以及本礦區(qū)出露地表的花崗斑巖類作為本地區(qū)瓷石礦的重點勘查對象[6]；這些研究結(jié)果為該地區(qū)尋找同類瓷石礦體指明了方向，明確花崗斑巖巖脈等均可作為今后該地區(qū)乃至整個皖北地區(qū)尋找瓷石礦產(chǎn)的理想標志。

4.3成礦規(guī)律

本礦床各礦體均為花崗斑巖脈經(jīng)風(fēng)化后形成，各巖脈的分布范圍就是礦體分布范圍，礦體均為脈狀，呈單斜狀產(chǎn)出，出露寬度以及厚度均比較穩(wěn)定。其礦物成分及化學(xué)成分亦較為穩(wěn)定，礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，無夾層，區(qū)內(nèi)地質(zhì)、構(gòu)造簡單，為鳳凰山背斜南東翼，地層呈單斜狀產(chǎn)出，無大的斷裂構(gòu)造，對礦體沒有影響。

本次研究采集3個礦石樣品進行礦石的加工工藝性能試驗，試驗結(jié)果顯示3個樣品的礦石質(zhì)地較為細膩，溫度低、燒結(jié)性好，經(jīng)調(diào)查研究可大量應(yīng)用于衛(wèi)生陶瓷及建筑陶瓷。由于Fe2O3的影響，瓷坯白度較低，普通日用瓷器可少量利用。

5.結(jié)語

龍山瓷石礦原巖為花崗斑巖，其6個礦段礦體全部出露地表或出露均較好，局部被第四系覆蓋，但蓋層薄，且礦體出露寬度均勻，無夾石。經(jīng)研究分析，本區(qū)礦床成因類型為巖漿巖型，而花崗斑巖脈可作為本區(qū)乃至皖北地區(qū)的瓷石礦床標志。經(jīng)試驗，本區(qū)礦石可作為建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷及少量普通日用瓷器。

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