廣東東源縣牛背脊礦區(qū)玻璃用脈石英礦地質(zhì)特征研究

楊宇祥

摘要：牛脊背脈石英礦床位于廣東東源縣境內(nèi)，區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件良好，研究表明：礦體呈單斜似層狀，屬于淺層礦體，具膨大現(xiàn)象，礦石質(zhì)量好，SiO2平均含量96.72%～98.56%，夾石成分主要為四級(jí)品石英巖，利用價(jià)值大；礦體主要賦存于河源深大斷裂硅化帶的膨大部位，受構(gòu)造的控制明顯，屬于構(gòu)造熱液蝕變型硅化脈石英礦床。

關(guān)鍵詞：脈石英礦床；地質(zhì)特征；礦床成因

脈石英是巖漿演化過(guò)程中的含SiO2熱液在擴(kuò)容空間沉淀形成的，外觀以白色、乳白色為主，巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，化學(xué)成分單一，雜質(zhì)成分少，具有良好的工業(yè)利用價(jià)值，如玻璃、高端電子設(shè)備屏幕等領(lǐng)域[1，2]。廣東省東源縣內(nèi)資源豐富，對(duì)脈石英資源的應(yīng)用也較廣泛，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展[3]。鑒于此，本文以牛脊背脈石英礦為研究對(duì)象，分析其地質(zhì)特征及礦床成因，為區(qū)域找礦提供參考。

1.區(qū)域地質(zhì)概況

牛脊背礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，出露地層由老到新依次為（圖1）：

①震旦系，分布于礦區(qū)北側(cè)，為淺海相類復(fù)理石碎屑巖建造，普遍夾火山巖，含條帶磁鐵礦及硅質(zhì)條帶，為一套淺變質(zhì)巖系；

②寒武系八村群，分布于礦區(qū)西側(cè)，屬淺海相類復(fù)理石碎屑巖建造，多為長(zhǎng)石石英砂巖，夾炭質(zhì)頁(yè)巖、石煤層；

③泥盆系桂頭組，分布于礦區(qū)西側(cè)，為陸—濱淺海相底礫巖、砂頁(yè)巖，含植物及魚化石；

④二疊系下統(tǒng)，主要分布于礦區(qū)東側(cè)，礦區(qū)西側(cè)亦有少量分布，為淺海相燧石灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r夾頁(yè)巖；

⑤白堊系上統(tǒng)南雄群，分布于礦區(qū)南東側(cè)，屬內(nèi)陸湖泊相碎屑巖夾火山巖；

⑥第四系全新統(tǒng)，分布于礦區(qū)北西側(cè)，普遍分布于東江及其支流河漫灘及Ⅰ級(jí)階地，由礫石、砂、粘土組成。

礦區(qū)分布于河源區(qū)域性斷裂深大斷裂構(gòu)造的河源段中，呈北東45°～70°走向斜貫河源地區(qū)，為區(qū)域性斷裂帶。河源段傾向南東，平面上略呈“S”形彎曲；龍川段傾向北西，傾角45°以上。沿?cái)嗔寻l(fā)育硅化、糜棱巖、構(gòu)造巖，構(gòu)成數(shù)十米至數(shù)千米構(gòu)造帶。礦區(qū)所在區(qū)域的巖漿巖發(fā)育，主要為燕山三期黑云母花崗巖和燕山四期似斑狀黑云母花崗巖，前者分布于礦區(qū)北西側(cè)，主要沿河源斷裂分布，巖體產(chǎn)出總體呈北東向帶狀分布，主要為細(xì)、中、粗粒黑云母花崗巖，區(qū)域上屬新豐江巖體的一部分，相帶發(fā)育，有內(nèi)部—過(guò)渡—邊緣相；后者是燕山期巖漿活動(dòng)高潮之后顯著減弱的一個(gè)侵入期，主要分布于礦區(qū)北側(cè)，侵入燕山三期花崗巖，呈長(zhǎng)軸北東向產(chǎn)出，主要為細(xì)粒、細(xì)粒似斑狀黑云母花崗巖，屬熱水巖體的一部分，相帶不發(fā)育。

2.礦區(qū)地質(zhì)

2.1地層

礦區(qū)范圍內(nèi)出露的地層，主要為上白堊統(tǒng)南雄群，分布于礦區(qū)南部，屬內(nèi)陸湖泊相碎屑巖，總體產(chǎn)狀138°，傾角15°。南雄群下部為礫巖，常夾砂巖；中部為鐵、鈣質(zhì)膠結(jié)的長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂巖、鈣質(zhì)砂巖夾頁(yè)巖；上部為流紋巖及其凝灰?guī)r。主要有恐龍等脊椎動(dòng)物、昆蟲、腹足類及植物化石等。

2.2構(gòu)造

（1）斷裂

礦區(qū)位于河源深大斷裂硅化帶的局部膨大部位，在礦區(qū)呈北東70°走向，傾向南東，傾角38°～51°。玻璃用脈石英礦體由硅化巖及脈石英組成，由于硅化程度及礦體顏色的差異，具有明顯的垂直分帶現(xiàn)象。

按礦體的顏色、充填物與硅化程度劃分，自上盤至下盤可分為四帶：①第一帶（QSi1）為雜色脈石英，裂隙發(fā)育，主要充填鐵質(zhì)，與上覆白堊系呈構(gòu)造接觸，垂直厚度0.75m～30.44m，四級(jí)品主要產(chǎn)在第一帶中；②第二帶（QSi2）為灰白色脈石英，主要呈灰白色，鐵含量較少，裂隙發(fā)育，可見(jiàn)晶狀石英充填，垂直厚度8m～40.28m，優(yōu)等品、一、二、三級(jí)品礦體主要產(chǎn)在此帶中；③第三帶（QSi3）為雜色硅化脈石英，硅化較強(qiáng)，巖石堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，主要充填鐵質(zhì)，垂直厚度3.98m～23.98m，少量四級(jí)品產(chǎn)在第三帶中；④第四帶（QSi4）為雜色碎裂狀脈石英，巖石松散較脆，碎裂結(jié)構(gòu)，具綠泥石化、絹云母化、粘土礦化等蝕變，相對(duì)含較多鐵質(zhì)及泥質(zhì)，鉆探施工中未揭穿該帶，有少量四級(jí)品產(chǎn)在此帶中。

（2）節(jié)理裂隙

在礦區(qū)出露的河源深大斷裂帶內(nèi)，節(jié)理裂隙發(fā)育，按走向大致可分為北東向、北西向、近南北向三組節(jié)理裂隙。節(jié)理裂隙中主要充填泥質(zhì)或褐色、褐紅色鐵質(zhì)、褐黑色鐵錳質(zhì)物，少量充填0.2cm～1cm的晶狀石英。

2.3巖漿巖

礦區(qū)范圍出露的巖漿巖為燕山三期黑云母花崗巖，出露面積較大，分布于礦區(qū)北部，沿河源斷裂分布，巖體產(chǎn)出總體呈北東向帶狀分布，主要為細(xì)、中、粗粒黑云母花崗巖，區(qū)域上屬新豐江巖體的一部分。相帶發(fā)育，有內(nèi)部—過(guò)渡—邊緣相，巖石化學(xué)屬硅酸過(guò)飽和鈣堿性巖石。

3.礦體地質(zhì)

3.1礦體特征

牛脊背礦區(qū)內(nèi)初步圈定玻璃用脈石英礦體3條，編號(hào)分別為V1、V2和V3礦體（表1），其中V2礦體為主礦體。

（1）V1礦體

V1礦體主要出露于礦區(qū)南東側(cè)地表淺部，屬表層礦體，礦體埋深7.2m～9.2m，賦存標(biāo)高273m～254m，垂直厚度2.00m。礦體總體傾向148°，傾角20°～30°，地表上觀察礦體延伸與山體自然坡度基本一致，在礦區(qū)南東側(cè)道路建設(shè)中基本被挖穿。走向延長(zhǎng)50m。礦體礦石中的SiO2含量98.56%，Al2O3含量0.667%，F(xiàn)e2O3含量0.24%。

（2）V2礦體

V2礦體出露于整個(gè)礦區(qū)，為礦區(qū)主礦體?？臻g上呈單斜似層狀，埋深位于處于V1礦體下部，V3礦體上部，屬于淺層礦體，平面上呈南西至北東向的彎曲寬帶狀。礦體在礦區(qū)中部至南東部礦體厚度變厚，具膨大現(xiàn)象，質(zhì)量也較好。礦體埋深0～52.0m，賦存標(biāo)高384m～189m。礦體總體傾向148°，傾角20°～30°，傾向延長(zhǎng)210m～480m，走向延長(zhǎng)860m，垂直厚度0.85m～47.75m，平均垂直厚度14.64m，厚度變化系數(shù)46.03。部分地段夾2m～4m夾石。礦體夾石率17.85%，夾石成分主要為四級(jí)品石英巖。礦體礦石中的SiO2平均含量97.17%，Al2O3平均含量1.50%，F(xiàn)e2O3平均含量0.18%，總體質(zhì)量較好。

（3）V3號(hào)礦體

V3礦體出露于礦區(qū)南西側(cè)中深部，空間上呈單斜似層狀，平面上呈面狀分布，埋深位于處于V2礦體下部，屬于中深層礦體。礦體埋深12.00m～20.0m，賦存標(biāo)高378m～232m。礦體總體傾向148°，傾角20°～30°，傾向延長(zhǎng)410m，走向延長(zhǎng)230m，垂直厚度2.00m～12.34m，平均垂直厚度5.50m，厚度變化系數(shù)64.63。礦夾石率為5.82%，夾石成分主要為四級(jí)品石英巖。礦體礦石中的SiO2平均含量96.72%，Al2O3平均含量1.89%，F(xiàn)e2O3平均含量0.19%。

3.2礦石類型

按《玻璃硅質(zhì)原料、飾面石材、石膏、溫石棉、硅灰石、滑石、石墨礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0207-2002）附錄H表H.1（平板玻璃用硅質(zhì)原料質(zhì)量要求）中的要求，牛背脊礦區(qū)的礦石屬平板玻璃用脈石英。礦石自然類型主要有塊狀脈石英礦和碎裂狀脈石英礦二類。礦石工業(yè)類型為構(gòu)造熱液蝕變型硅化脈石英礦。

3.3礦石質(zhì)量

礦石呈雜色與灰白色，顯微粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石中石英大多呈顯微粒狀、他形粒狀，可分為早晚兩期，早期石英多呈顯微粒狀和隱晶質(zhì)集合體；晚期石英主要呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀，或呈顆粒較粗的他形粒狀、晶簇狀、梳狀集合體分布。礦石鏡下定名為硅質(zhì)巖（微晶石英巖），礦石主要呈灰白色，主要由石英組成，四級(jí)品、三級(jí)品及二級(jí)品礦石主要呈不等粒變晶結(jié)構(gòu)，一級(jí)品及優(yōu)等品主要具顯微粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石主要由顯微粒狀、他形粒狀石英和隱晶質(zhì)硅質(zhì)組成。其中，V1礦體礦石中的SiO2含量98.56%，Al2O3含量0.667%，F(xiàn)e2O3含量0.24%。V2礦體礦石的SiO2含量92.54%～99.26%，平均97.17%，品位變化系數(shù)1.71%；Al2O3含量0.56%～4.71%，平均1.50%，變化系數(shù)67.01%；Fe2O3含量0.05%～0.25%，平均0.18%，品位變化系數(shù)73.60%。V3礦體礦石的SiO2含量94.26%～98.71%，平均96.72%，品位變化系數(shù)1.37%；Al2O3含量0.506%～3.9%，平均1.89%，變化系數(shù)46.53%；Fe2O3含量0.08%～0.25%，平均0.19%，變化系數(shù)43.57%。

綜上所述，牛背脊礦區(qū)脈石英礦石的質(zhì)量較好，礦石的放射性元素含量低，可作為建筑主體材料，產(chǎn)銷和使用范圍不受限制。

3.4礦體圍巖與夾石

牛脊背礦區(qū)中礦體上盤圍巖主要為雜色脈石英，礦體下盤圍巖主要為雜色硅化脈石英。礦體圍巖與礦體之間界線不清晰。礦體夾石主要為鐵含量稍高的石英巖，大部分為四級(jí)品石英巖。

3.5熱液蝕變

牛背脊礦區(qū)的熱液蝕變發(fā)育，主要為硅化，局部可見(jiàn)絹云母化、綠泥石化、粘土化。其中硅化與礦體的關(guān)系密切，是良好的找礦標(biāo)志。

4.礦床成因

礦體主要賦存于河源深大斷裂硅化帶的膨大部位，受構(gòu)造的控制明顯，屬于構(gòu)造熱液蝕變型硅化脈石英礦床。牛背脊玻璃用脈石英礦主要賦存在燕山三期黑云母花崗巖中，礦體的賦存圍巖單一，且在漫長(zhǎng)的地質(zhì)活動(dòng)過(guò)程中形成了大量的較為純凈的硅質(zhì)熱液，在區(qū)域性斷裂帶產(chǎn)生的次級(jí)張性斷裂的作用下，硅質(zhì)熱液沿著斷裂破碎帶向上運(yùn)移充填，隨著溫度和壓力的逐漸降低[3]，硅質(zhì)熱液在黑云母花崗巖巖體內(nèi)的斷裂破碎帶中儲(chǔ)閉，由于黑云母花崗巖的滲透系數(shù)相對(duì)較低，屬于熱液儲(chǔ)閉層，使得硅質(zhì)熱液逐漸的較為封閉的斷裂破碎帶中結(jié)晶形成脈石英礦床[4]。因此，牛脊背脈石英巖床的控礦因素可以表述為：

①礦床區(qū)域內(nèi)發(fā)育多期次的巖漿活動(dòng)，為硅質(zhì)熱液的持續(xù)供給提供了基礎(chǔ)；

②區(qū)域性產(chǎn)生的次級(jí)張性斷裂帶是良好的容礦空間，在斷層形成過(guò)程中，硅質(zhì)熱液沿著斷層破碎帶充填，故礦區(qū)內(nèi)斷裂破碎帶是主要的導(dǎo)礦構(gòu)造和容礦構(gòu)造；

③礦體明顯受控于斷裂破碎帶，且具有明顯的方向性，即區(qū)域同時(shí)期該方向的斷裂破碎帶具有較大的找礦潛力。

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