安徽寧國諸佛堂石英礦地質(zhì)特征及找礦遠景

郭泳杰，李 斌，蔡曉兵，王克友，張嵩松，杜玉雕

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院(安徽省地質(zhì)科學研究所)，安徽 合肥 230001)

高純石英(如水晶)是天然形成的或由較為純凈的石英原料加工提純后而成的高品質(zhì)石英，是高新技術產(chǎn)業(yè)如精密光學、微電子、半導體、太陽能、高溫燈管、通訊等生產(chǎn)高附加值石英制品必不可少的原料，是重要的綠色戰(zhàn)略資源[1-2]。但是我國水晶資源較少，脈石英是替代天然水晶、加工高純石英中高端產(chǎn)品的理想原料[3-4]。諸佛堂地區(qū)石英成分單一，SiO2含量普遍較高，部分可用作高純石英原材料。近年來，前人對區(qū)內(nèi)及其周邊鎢鉬礦進行了大量研究，在鎢鉬礦床的地質(zhì)特征及成因、成巖成礦年代學及成礦物質(zhì)來源等方面取得了重要成果[5-8]，但有關石英礦床成因并未進行深入研究，礦床控礦因素及成礦作用的研究比較匱乏，對諸佛堂地區(qū)石英礦成因的認識不足，成為區(qū)內(nèi)石英礦找礦突破的瓶頸。因此，本文旨在野外地質(zhì)調(diào)查成果基礎上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征和礦床地質(zhì)特征，總結(jié)礦床成因和成礦規(guī)律，為諸佛堂地區(qū)下一步石英礦找礦工作提供必要信息。

1 地質(zhì)概況

寧國市諸佛堂礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于江南地塊的東段，區(qū)域上處于揚子陸塊南緣與華夏古陸塊的接合部位，皖浙贛斷裂帶的旁側(cè)，寧國墩復背斜中的次級背斜—上塘背斜北東傾伏端與虎嶺關—月潭深大斷裂復合部位。區(qū)域上主要出露晚元古代和早古生代地層，晚元古代地層零星分布，早古生代地層分布較為廣泛。以寒武系、奧陶系為主，少量震旦系分布于上塘背斜核部。區(qū)內(nèi)北東向斷裂發(fā)育，沿斷裂帶硅化蝕變強烈；花崗閃長斑巖脈沿北東向斷裂充填(圖1)。區(qū)內(nèi)蝕變以矽卡巖化為主，其次為硅化、黃鐵礦化，硅化蝕變多沿巖石的節(jié)理裂隙帶、構(gòu)造破碎帶分布，并發(fā)育有規(guī)模不等的石英脈。

圖1 寧國諸佛堂地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

研究區(qū)內(nèi)出露地層自老至新依次為南華系南沱組(Nh2n)、下震旦統(tǒng)蘭田組(Z1l)、上震旦統(tǒng)皮園村組(Z2∈1p)、寒武系荷塘組(∈1h)。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)礦化的層位有震旦系蘭田組、皮園村組。皮園村組主要分布在礦區(qū)北、中部，多位于向斜核部，厚度約50m。下部(Z2∈1p1)為深灰—淺黑灰色中厚—厚層硅質(zhì)巖夾含炭質(zhì)硅質(zhì)巖，厚約30m。上部(Z2∈1p2)為灰黑色薄—中薄層硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)硅質(zhì)頁巖和炭質(zhì)泥巖，厚約20m。蘭田組地層區(qū)內(nèi)出露較全，分布于礦區(qū)的大部分，主要位于背斜或向斜的兩翼，與下伏南沱組呈整合接觸關系，與上覆皮園村組為整合接觸。

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，由總體呈北東向展布的背、向斜相間構(gòu)成，有茶地背斜、小村向斜、上堂背斜。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，規(guī)模不等，方向各異，屬不同期構(gòu)造變形產(chǎn)物。區(qū)外南東側(cè)有寧國墩斷裂。區(qū)內(nèi)次級斷裂發(fā)育，成帶狀分布，主要斷裂為北東向、北北東向，次為北西向和近東西向。斷層以壓性逆斷層為主，部分張性正斷層同時兼具右行平移性質(zhì)。斷裂破碎帶發(fā)育，寬2 ～30m 不等，內(nèi)充填石英脈和角礫巖，角礫巖硅化強烈，靠近接觸帶附近裂隙強烈發(fā)育。

區(qū)內(nèi)巖漿巖均呈脈狀產(chǎn)出，主要有三條，均位于礦區(qū)中部?；◢忛W長斑巖巖脈產(chǎn)狀與主構(gòu)造線方向一致，表明巖漿巖受北東向構(gòu)造控制作用明顯。區(qū)內(nèi)脈巖按位置由北西向南東分布。一條巖脈侵入于茶地背斜核部南華系南沱組含礫凝灰?guī)r中，呈長橢圓形，走向北東25°左右，傾向南東，傾角65°～75°，接觸面呈波狀起伏；另外兩條脈侵入于茶地背斜南東翼的次級背斜核部，脈體穿過南沱組上段及蘭田組地層，呈近平行產(chǎn)出，脈巖走向北東50°，基本沿地層走向分布，或與地層呈小角度斜交，傾向南東，傾角較陡，一般為60°～75°，接觸面呈波狀起伏。另外據(jù)航磁資料分析推測，礦區(qū)深部可能存在有規(guī)模較大的隱伏巖體。

2 礦體地質(zhì)特征

諸佛堂地區(qū)石英礦分布于上堂背斜和小村向斜中，類型包括石英脈型和次生石英巖型，石英脈型主要發(fā)育于上堂背斜的北西翼，產(chǎn)出于蘭田組中，切層產(chǎn)出；次生石英巖型主要分布于小村向斜的南東翼和上堂背斜的中部，產(chǎn)出于皮園村組底部，嚴格受皮園村組地層控制，與斷裂、熱液密切相關，屬層控型礦體。次生石英巖型礦體主要包括Ⅰ、Ⅱ號礦體；石英脈型礦體數(shù)量較多，規(guī)模較大的主要為Ⅲ號礦體(圖2)。石英脈型礦體和次生石英巖型礦體均具有厚度大、品位高、延伸穩(wěn)定特征。

圖2 寧國諸佛堂地區(qū)石英礦地質(zhì)略圖

(1)Ⅰ號礦體。

Ⅰ號礦體為礦床主要礦體，為次生石英巖型礦體，礦體賦存層位穩(wěn)定，走向和傾向均有較大的延伸。

北側(cè)未被剝蝕礦體沿小村向斜南東翼向核部順層展布，礦體延伸穩(wěn)定，長約500m，傾向延伸已控制120m，施工的三個鉆孔ZK001(圖3)、ZK011、ZK021 均已見礦，現(xiàn)仍在進一步控制中；礦體厚6 ～30m，最大厚度見于ZK011 中，厚度較穩(wěn)定。礦體傾向北北東—北北西，傾角25°～50°左右。地表施工5 條探槽包括TC011、TC001、TC021、TC5、TC6，從樣品分析結(jié)果看，SiO2平均品位為97%，最高達99.32%。

圖3 寧國諸佛堂石英礦0 線地質(zhì)剖面簡圖

南側(cè)部分礦體由于風化剝蝕僅剩部分殘留，大部分已經(jīng)斷開，局部仍然相連。礦體多呈漏斗狀、柱狀、不規(guī)則狀，礦體邊界以波狀為主。殘留礦體寬度相差懸殊，西側(cè)最寬處可達100m，東側(cè)迅速尖滅，傾角30°～70°不等。從探槽樣品分析顯示殘留礦體平均品位為97%。

(2)Ⅱ號礦體。

Ⅱ號礦體與Ⅰ號礦體一致，為次生石英巖型礦體，位于上堂背斜中部。賦存于皮園村組底部，礦體沿皮園村組順層展布。礦體延伸較穩(wěn)定，長約530m，礦體厚3 ～12m。礦體傾向南西，傾角20°～35°左右，地層受褶皺構(gòu)造作用，略有起伏，礦體也隨之起伏。地表露頭受地形效應影響呈波狀起伏。

(3)Ⅲ號礦體。

Ⅲ號礦體為一石英脈型礦體，石英脈沿軸向斷裂充填，該斷裂帶上共有4 條石英脈，Ⅲ號礦體為其中規(guī)模最大的一條。石英脈體呈不規(guī)則的脈狀，走向和傾向上具收縮、膨脹等特征。礦體頂?shù)装鍨樘m田組二段的炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)板巖，切層產(chǎn)出。礦體寬15 ～30m，地表延伸650m，深部延伸不詳，礦體為北東走向，傾向南東，傾角70°～78°，整體受北東向斷裂帶控制。地表施工探槽樣品顯示SiO2平均品位達到98.9%。

3 礦石質(zhì)量

區(qū)內(nèi)石英礦石類型可劃分為致密狀脈石英及砂糖狀石英兩種類型，其中主要以砂糖狀石英為主，其次為致密狀石英。

砂糖狀石英主要分布于Ⅰ、Ⅱ號礦體，礦石為乳白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)—隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦石礦物為石英，可見次生加大現(xiàn)象，局部可見殘余層理(圖4a)，礦石中部分包含未蝕變完的原巖角礫，角礫呈次棱角狀，大小不一，大的約3cm×5cm，硅質(zhì)膠結(jié)。脈石礦物主要有螢石、絹云母、斜長石、黑云母、黃鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、綠簾石等，這些脈石礦物在礦石中含量較少。

致密狀石英主要分布于Ⅲ號礦體及其它零星脈狀礦體中。礦石為乳白色，以隱晶結(jié)構(gòu)為主，脈狀構(gòu)造(圖4b)，不透明—半透明，斷面具油脂光澤，礦石礦物為石英，脈石礦物主要有絹云母、斜長石、黑云母、黃鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、綠簾石等。

圖4 諸佛堂礦區(qū)野外照片

通過地表槽探結(jié)果統(tǒng)計，Ⅰ號礦體平均品位為：SiO298%、Al2O30.82%、Fe2O30.23%，達到平板玻璃三級品。Ⅲ號礦體平均品位為：SiO298.9%、Al2O30.31%、Fe2O30.18%，達到平板玻璃二極品?？紤]到地表鐵染等次生污染影響，深部品位應該更好，具有良好的開發(fā)價值。

4 礦床成因

礦床的形成通常主要有成礦物質(zhì)來源及成礦熱液運移通道或成礦空間二個重要因素[9-11]。礦區(qū)內(nèi)成礦物質(zhì)來源認為主要由巖漿活動及賦礦地層提供，區(qū)域斷裂控制了巖漿巖的分布，斷裂及其周圍伴生的大量節(jié)理和小斷層、層間破碎帶，尤其發(fā)育在褶皺軸部，常是石英礦分布的有利部位，為石英礦的形成提供較好的容礦場所。

礦區(qū)內(nèi)燕山期巖漿—構(gòu)造活動強烈，深源巖漿沿深大斷裂上升侵位，在大量熱能和揮發(fā)分作用下，巖漿熱液演化分異出富SiO2流體，沿張性斷裂運移，在構(gòu)造裂隙內(nèi)就位，結(jié)晶、沉淀，形成石英脈型礦體[12]。同時在熱接觸變質(zhì)作用下，震旦系皮園村組富含SiO2硅質(zhì)巖巖層，尤其在其底部，經(jīng)熱液長期反復作用，重結(jié)晶，形成次生石英巖型礦石(圖5)。因此諸佛堂地區(qū)石英礦類型主要為巖漿熱液充填型—熱接觸變質(zhì)型。

圖5 寧國諸佛堂石英礦成礦模式圖

5 找礦遠景

工作區(qū)內(nèi)構(gòu)造復雜，褶皺發(fā)育，磁異常顯示深部存在隱伏巖體，這為該地區(qū)提供了大量的熱液。地層上存在大片的皮園村組硅質(zhì)巖，從而為石英脈型和次生石英巖型礦產(chǎn)的產(chǎn)出和儲存提供了良好的地質(zhì)背景。從發(fā)現(xiàn)的礦體提供的線索出發(fā)，認為該區(qū)仍有較好的找礦前景。

Ⅲ號礦體石英脈為一張性斷裂通過處，在該斷裂上除Ⅲ號礦體石英脈外，還產(chǎn)出另外三條規(guī)模較小石英脈。這三條石英脈與Ⅲ號礦體石英脈特征及產(chǎn)狀一致，在深部是否相連，值得進一步驗證。若是同一礦體，將成倍提高該礦體的儲量。

次生石英型未來的找礦著重放在進一步探索已知礦體的延伸，包括在深部的延伸和走向上的延伸追索。其中Ⅰ號礦體主要在深部延伸需要進一步探索，同時兼顧走向上的追索。Ⅱ號礦體是未來工作的一個重點，目前工作程度很低，走向追索工作尚未完成，成礦斷裂從皮園村組蓋層中部通過，很可能整個皮園村組蓋層底部均形成礦體，是未來礦產(chǎn)儲量進一步大幅增加的突破點。具有超過Ⅰ號礦體成為礦區(qū)最大礦體的潛力。

6 結(jié)論

(1)區(qū)內(nèi)主要存在有次生石英巖型及石英脈型兩種礦體類型，分別受到皮園村組地層及北東向張性斷裂構(gòu)造控制。

(2)區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造發(fā)育及層間特殊性質(zhì)的斷裂破碎帶，為礦體的形成提供了熱液通道和容礦空間，并形成不同的地球化學障，有利于硅質(zhì)熱液富集、沉淀。

(3)諸佛堂地區(qū)石英礦床成因類型屬巖漿熱液充填型—熱接觸變質(zhì)型。其主要的成礦物質(zhì)來源為中酸性巖漿侵入過程中巖漿演化分異作用所產(chǎn)生的富含SiO2熱液及富含硅質(zhì)成分的震旦系皮園村組地層。

(4)諸佛堂石英礦體規(guī)模較大、連續(xù)性較好、礦石品質(zhì)優(yōu)良，但總體上深邊部工程控制程度較低，特別是Ⅲ號礦體深部與其余零星小礦體之間及Ⅱ號礦體沿走向上具有較好的找礦潛力。

(5)區(qū)內(nèi)石英礦石成分較為單一，巖礦石SiO2含量普遍較高，部分含量可達99%以上，具有良好的開發(fā)利用價值。