北海市海洋石英砂礦資源分布特征及找礦潛力分析

◎ 劉枝剛，朝 魯，楊 敏，陸妍慧，韋明盟

我國(guó)沿海賦存著廣泛的濱海砂礦，其中包括鋯英石、鈦鐵礦、獨(dú)居石、金紅石、磷釔礦、鉻鐵礦、錫石、褐鐵礦、鈮鉭礦、磁鐵礦、重晶石和石英砂等。近年還發(fā)現(xiàn)金剛石、金以及砷鉑礦，它們大多分布在廣東和海南島沿岸，其次是臺(tái)灣、福建以及山東半島和遼東半島，具有規(guī)模大、礦種多、易于開(kāi)采的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外海底礦產(chǎn)資源勘探主要依靠深海拖曳式調(diào)查、海底原位測(cè)量、海底底質(zhì)沉積物取樣、深潛和海底攝像等技術(shù)手段，直接或間接獲取海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)，礦產(chǎn)資源在海底的分布范圍、規(guī)模及賦存狀態(tài)等信息。

為了促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，摸清北海市海域礦產(chǎn)資源家底，研究小組對(duì)北海市海域調(diào)查進(jìn)行分析，大致了解調(diào)查區(qū)礦產(chǎn)資源類(lèi)型、石英砂礦的分布及礦床地質(zhì)特征等，初步估算海洋礦產(chǎn)資源潛在資源，圈定海洋礦產(chǎn)成礦遠(yuǎn)景區(qū)，提出可進(jìn)一步勘查的靶區(qū)，為海洋礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用、海洋國(guó)土空間總體規(guī)劃提供必需的地質(zhì)資料，為向海經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供礦產(chǎn)資源支撐服務(wù)。調(diào)查區(qū)位于北海市近岸海域，地理位置為北緯21°37′41.45″～20°50′00.10″，東經(jīng)108°49′59.95″～109°47′01.98″，調(diào)查區(qū)面積約5 315.34 平方千米。

一、區(qū)域地質(zhì)背景

（一）地層

北海市及周?chē)幍臉?gòu)造單元發(fā)育云開(kāi)群、古生界、中生界、新生界和第四紀(jì)的地層，以第四紀(jì)松散堆積的砂、黏土最為發(fā)育，早古生界的志留系主要分布于北部星島湖及東北部曲樟一帶，晚古生界的泥盆系和石炭系分布于合浦草花嶺、閘口、曲樟、公館一帶，零星的分布在市區(qū)地角、冠頭嶺，中生界白堊系主要分布在烏家、白沙、鐵山港灣頂東側(cè)海岸。

（二）巖漿巖

1.侵入巖。北海市海岸沒(méi)有侵入巖出露，而在流入北海市海域的河流流域分布有奧陶紀(jì)、志留紀(jì)、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)等時(shí)代的侵入巖，近海岸的巖體主要是志留紀(jì)、三疊紀(jì)侵入巖。

2.噴出巖。北海市海岸帶出露的噴出巖主要有上白堊統(tǒng)西垌組（K2x）、中更新統(tǒng)噴出巖石峁嶺組（Qp2s）和上更新統(tǒng)湖光巖組（Qp3h）。

（三）構(gòu)造

在大地構(gòu)造位置上，調(diào)查區(qū)位于華夏陸塊南端的北海市海域內(nèi)，即北部灣凹陷的北部，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，經(jīng)過(guò)多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，造就現(xiàn)今的斷裂構(gòu)造分布格局。區(qū)域性斷裂主要有合浦—博白斷裂帶、欽州灣—潿洲島斷裂帶、犀牛腳—北海斷裂帶。

（四）礦產(chǎn)

北海市現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)47 種礦種（不含河砂），占廣西已發(fā)現(xiàn)礦種的33%。礦產(chǎn)資源以非金屬礦為主，主要有鈦鐵礦、砂金、石膏、建筑石料用灰?guī)r、水泥用灰?guī)r、建筑用砂巖、天然石英砂、建筑用砂、磚瓦用頁(yè)巖、高嶺土、陶瓷土、膨潤(rùn)土、泥炭、礦泉水、地?zé)幔崴⒂晚?yè)巖及稀土等?，F(xiàn)查明有大型礦床22 處，中型礦床10 處，小型礦床、礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)60 處。

北海市資源分布集中，優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)明顯。截至2020 年，高嶺土合計(jì)查明資源量為9.65 億噸，石英砂礦合計(jì)查明天然石英砂資源量共19.37億噸（陸域），二者資源量均位居廣西首位。

然而北海市海域礦產(chǎn)資源調(diào)查、勘查工作程度較低。以往僅開(kāi)展局部地段的海砂勘探工作，對(duì)海域礦產(chǎn)資源家底不清，只完成了1∶50 萬(wàn)的海底表層固體礦產(chǎn)調(diào)查；在鄰近海域開(kāi)展的華南海岸帶（廣西東興地區(qū)近岸海域）礦產(chǎn)資源綜合調(diào)查評(píng)價(jià)（1∶10 萬(wàn)）為此次調(diào)查提供了較為詳細(xì)的海洋礦產(chǎn)調(diào)查工作技術(shù)方法、工程間距部署等方面的參考；近幾年開(kāi)展的石英砂礦和筑填用砂礦勘查也為此次調(diào)查提供了較為豐富的海洋礦產(chǎn)勘查經(jīng)驗(yàn)。

二、北海市海域石英砂礦分布特征

調(diào)查區(qū)的礦產(chǎn)類(lèi)型主要有石英砂礦、筑填用砂礦和黏土礦。其中石英砂礦體主要賦存于第四系下更新統(tǒng)湛江組（Qp1z）、新近系中新統(tǒng)—上新統(tǒng)南康組上段（Nn2）中，以第四系全新統(tǒng)海積層（Qhm）為頂板，以新近系中新統(tǒng)—上新統(tǒng)南康組下段（Nn1）的青灰色黏土為底板，含礦層巖性以灰白色、灰黃色礫砂為主，局部為灰白色中細(xì)砂。其間夾2～3 層的黏土礦。

北海市石英砂礦由Ⅰ-1和Ⅰ-2礦體組成，礦體總體上呈層狀，南北控制寬大于10 千米，東西控制長(zhǎng)大于10 千米，展布面積超過(guò)1 300平方千米，是潛在的大型玻璃硅質(zhì)原材料礦床，礦層頂部出露標(biāo)高為﹣4.98～﹣39.86米，底面分布標(biāo)高為﹣28.97～﹣70.37米，礦體厚度為3.28～56.52 米，厚度穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定；含砂率（不低于0.1 毫米）為70.83%～86.40%，二氧化硅含量為 95.66%～99.05%，三氧化二鐵含量為0.06%～0.28%，三氧化二鋁含量為0.27%～1.31%，礦石質(zhì)量穩(wěn)定程度均屬穩(wěn)定。

三、礦床地質(zhì)特征

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、毗鄰?fù)?lèi)礦區(qū)勘查資料以及此次調(diào)查區(qū)的鉆孔資料，研究小組認(rèn)為礦區(qū)的礦床為濱海型石英砂礦，由單一石英砂礦組成。砂礦礦床可劃分為2 個(gè)礦體，即玻璃石英砂礦體Ⅰ和筑填用砂礦體Ⅱ。

礦體呈層狀，產(chǎn)狀近水平，規(guī)模大，礦體在平面上分布于調(diào)查區(qū)北部廉州灣海域以及調(diào)查區(qū)中部向西南方向延伸至調(diào)查區(qū)南部。礦體位于水下，大致呈現(xiàn)由北部向南部逐漸變低的趨勢(shì)。

（一）礦體地質(zhì)特征

1.玻璃石英砂礦體Ⅰ以第四系全新統(tǒng)海積層（Qhm）為頂板，以新近系中新統(tǒng)—上新統(tǒng)南康組下段（Nn1）的青灰色粉砂、粉質(zhì)黏土為底板，含礦層的巖性以灰白色、灰黃色礫砂為主，局部為灰白色中細(xì)砂。

礦體分布于調(diào)查區(qū)北西的廉州灣海域和調(diào)查區(qū)中部延伸至西南的2 個(gè)部位。其中廉州灣海域的玻璃石英砂礦體Ⅰ-1平面上呈面狀展布、無(wú)天窗，形態(tài)簡(jiǎn)單，總體產(chǎn)狀近似水平，剖面上呈層狀產(chǎn)出。

調(diào)查區(qū)中部延伸至西南海域的玻璃石英砂礦體Ⅰ-2 平面上由北東—西南向呈不規(guī)則的凹凸形狀展布、無(wú)天窗，總體產(chǎn)狀近水平，剖面上呈層狀產(chǎn)出。

2.筑填用砂礦體Ⅱ以海底表面為頂板，以第四系下更新統(tǒng)湛江組（Qp1z）為底板，含礦層的巖性以灰黃色、灰褐色含礫中細(xì)砂為主，局部為灰褐色含礫中粗砂。

筑填用砂礦體Ⅱ分布于調(diào)查區(qū)中部延伸至調(diào)查區(qū)西南海域，平面上由北東—西南向呈不規(guī)則的凹凸形狀展布、無(wú)天窗，總體產(chǎn)狀近似水平，剖面上呈層狀產(chǎn)出。

（二）礦石類(lèi)型和品級(jí)特征

根據(jù)礦石產(chǎn)出層位、主要礦物成分、疏松程度、顆粒組成等地質(zhì)特征，調(diào)查區(qū)礦石按自然類(lèi)型劃分為含礫砂、礫質(zhì)泥質(zhì)砂、含礫泥質(zhì)砂、含泥礫質(zhì)砂等，以含礫砂及含礫泥質(zhì)砂為主。礦石呈灰白色、灰色、土黃色、灰色為主，其礦物成分以石英砂為主，石英含量為84%～98%、黏土類(lèi)礦物含量為1.0%～15.0%，云母類(lèi)少量，重礦物主要是鈦鐵礦、黃鐵礦、金紅石、鋯石、電氣石等。石英砂呈疏松狀，形態(tài)呈他形粒狀或粒狀集合體，礦物成熟度高。

調(diào)查區(qū)玻璃石英砂礦Ⅰ號(hào)礦層礦石含砂率為82.87%，平均含泥量為17.13%，原礦平均含泥量達(dá)到小于20%的產(chǎn)品要求；筑填用砂礦Ⅱ號(hào)礦層礦石含砂率為70.05%，平均含泥量為29.95%，原礦平均含泥量達(dá)到小于30%的產(chǎn)品要求。

（三）碎屑礦物

研究小組對(duì)調(diào)查區(qū)內(nèi)地質(zhì)取20 件樣品進(jìn)行巖礦鑒定，共檢出13 種碎屑礦物，分為主要礦物和次要礦物。

樣品顏色主要為土黃色、灰白色，礫狀結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、粉砂結(jié)構(gòu)、細(xì)砂結(jié)構(gòu)、中—粗砂結(jié)構(gòu)，松散堆積構(gòu)造、土狀構(gòu)造。大部分樣品中石英占主導(dǎo)地位，含量在84%～98%之間。

四、礦床地球物理特征

為了獲得淺部地層的完整剖面，研究小組同時(shí)使用目前淺層地球物理探測(cè)常用的2 種方法，即單波束測(cè)深和單道地震探測(cè)（電火花），通過(guò)這些手段獲得勘探剖面的地球物理特征，可以研究海底淺部地層的沉積、地質(zhì)構(gòu)造特征和泥沙層位厚度。

（一）層序特征關(guān)系

根據(jù)物探資料分析和已有鉆孔揭露的地層巖性、成因、巖土體物理力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等，研究小組將勘探深度范圍內(nèi)巖土體自上而下劃分為第四系全新統(tǒng)海積層（Qhm）淤泥層、第四系全新統(tǒng)海積層（Qhm）粉細(xì)砂層、第四系全新統(tǒng)海積層（Qhm）黏土層、第四系下更新統(tǒng)湛江組（Qp1z）粉細(xì)砂層、第四系下更新統(tǒng)湛江組（Qp1z）礫砂層、新近系南康組（Nn）粉細(xì)砂層等。

（二）地震反射界面

結(jié)合鉆孔資料和相鄰調(diào)查區(qū)的資料，研究小組依據(jù)地震剖面有效波反射同相軸的振幅、頻率、連續(xù)性以及反射波組的上、下接觸關(guān)系，反射波終止所形成的削截、頂超、上超、下超所反映的地層接觸關(guān)系來(lái)劃分地震反射界面，并在調(diào)查區(qū)內(nèi)確認(rèn)了R0、R1、R2、R3、R4、R5等6 個(gè)反射界面。

1.R0界面。海底反射波，強(qiáng)振幅，連續(xù)性較好，反射能量強(qiáng)，是水面與海底之間的反射界面，形態(tài)上反映了海底的起伏。海底反射界面往返時(shí)間為11.7～43.0 毫秒，反射深度為8.9～33.0 米。

2.R1界面。侵蝕界面，較平緩，局部下切，界面以上為中強(qiáng)振幅，基本上為水平連續(xù)反射波組；界面以下是較雜亂的反射波組。反射界面連續(xù)，界面上有明顯的埋藏古河道、溝谷或其他凹凸不平的侵蝕痕跡，反射界面往返時(shí)間為16.8～54.3 毫秒，反射深度為13.5～43.4 米。

3.R2界面。反射能量中等，中強(qiáng)振幅反射，連續(xù)性一般，反射較強(qiáng)的粗條帶，起伏較大。反射界面往返時(shí)間為21.0～66.7 毫秒，反射深度為11.4～43.3 米。

4.R3界面。反射能量中等，中強(qiáng)振幅反射，連續(xù)性好。反射界面往返時(shí)間為36.0～43.0毫秒，反射深度為28.8～34.4 米。

5.R4界面。反射能量中等，中振幅反射，連續(xù)性差。反射界面往返時(shí)間為27.3～69.5毫秒，反射深度為21.9～55.6 米。

6.R5界面。反射能量弱，弱振幅反射，連續(xù)性極差。反射界面往返時(shí)間為20.52～82.25毫秒，反射深度為16.42～65.8 米。

（三）地震層序劃分

據(jù)上述反射界面，研究小組把調(diào)查區(qū)劃分為A（A1、A2、A3）、B（B1、B2）、C 3 套反射層組。

1.A 組地層。該組地層是一套高含水量、低能量、易侵蝕和易流動(dòng)交換的表層沉積層，為平行整一的披蓋式反射結(jié)構(gòu)，局部發(fā)育層理，層內(nèi)可分出3 個(gè)亞層（A1、A2、A3）。A1組地層是R0—R1之間的反射層序，主要分布在潿洲島南部和東部，層狀反射，反射能量弱，為平行整一的披蓋式反射結(jié)構(gòu)。該地層經(jīng)鉆探揭露為淤泥，較厚區(qū)域厚度等值線(xiàn)呈條帶狀，推測(cè)是古河道沉積。古河道從潿洲島下方斜穿至潿洲島東北面，在潿洲島東面分叉，推測(cè)古河道向鐵山港方向延伸。A2組地層中—強(qiáng)振幅、連續(xù)性一般—中等，平行、亞平行結(jié)構(gòu)，反射能量中等—強(qiáng)，底界面起伏變化較大，反映地層分布連續(xù)，巖性主要為粉細(xì)砂質(zhì)沉積物，致密，硬度較大，地層厚度為0～14.0 米。A3組地層是R2—R3之間的反射層序，反射能量中等，平行、亞平行結(jié)構(gòu)，調(diào)查區(qū)局部發(fā)育，層厚較薄，最大厚度為2.8 米，主要為黏土層。

2.B 組地層。該組地層在調(diào)查區(qū)廣泛分布，呈弱—中振幅，反射能量弱—中等，層內(nèi)按反射特征可分出2 個(gè)亞層（B1、B2），鉆探揭露該套地層為第四系下更新統(tǒng)湛江組（Qp1z）。B1組地層呈弱振幅，反射能量弱，局部呈層狀反射，反射能量平行、亞平行結(jié)構(gòu)，主要分布在潿洲島東面和南面，鉆孔揭露地層巖性為粉細(xì)砂質(zhì)沉積物，致密，硬度較大，地層厚度為0～18.6 米。B2組地層中振幅，反射能量中等—強(qiáng)，反射結(jié)構(gòu)雜亂，局部發(fā)育大型交錯(cuò)層理和大型波狀層理，鉆孔揭露地層巖性為顆粒較粗的礫砂沉積物，地層厚度為0～38.5 米。

3.C 組地層。該組地層在地震剖面上未能揭穿其底界面，根據(jù)其弱振幅、反射能量弱、反射結(jié)構(gòu)雜亂、局部層狀弱反射等特征，再結(jié)合鉆孔資料，推測(cè)該地層是顆粒較細(xì)的砂層，且局部為黏土層或含黏土質(zhì)砂層，鉆孔揭露其上部巖性為新近系南康組（Nn）粉細(xì)砂質(zhì)沉積物。

五、找礦靶區(qū)及潛力分析

（一）找礦靶區(qū)

根據(jù)礦體厚度大、厚度穩(wěn)定、形態(tài)簡(jiǎn)單、礦石質(zhì)量高、質(zhì)量穩(wěn)定，以及避開(kāi)生態(tài)紅線(xiàn)管控區(qū)的原則，研究小組在調(diào)查區(qū)玻璃石英砂礦和筑填用砂礦的內(nèi)部圈定出可進(jìn)一步勘查的靶區(qū)。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，提交進(jìn)一步勘查靶區(qū)石英砂礦4 個(gè)，分別為SY-1、SY-2、SY-3、SY-4，筑填用砂礦2 個(gè)。其中SY-2 的石英砂礦達(dá)到了平板玻璃硅質(zhì)原料質(zhì)量一級(jí)品的要求，SY-1、SY-3、SY-4 的石英砂礦達(dá)到了平板玻璃硅質(zhì)原料質(zhì)量二級(jí)品的要求。上述靶區(qū)石英砂礦的潛在資源遠(yuǎn)大于1 000 萬(wàn)噸，是潛在的大型平板玻璃硅質(zhì)原材料礦產(chǎn)地。

（二）找礦潛力分析

1.石英砂礦體賦存層位及厚度。石英砂礦體主要賦存于廉州灣海域以及調(diào)查區(qū)中部延伸至西南的第四系下更新統(tǒng)湛江組（Qp1z）和新近系中新統(tǒng)—上新統(tǒng)南康組上段（Nn2）中，分布層位廣。其中廉州灣海域玻璃石英砂礦體Ⅰ-1 礦體厚度變化在45.86～56.52 米之間，礦體平均厚度為50.43 米，變化系數(shù)為9.11%，厚度變化穩(wěn)定程度屬穩(wěn)定。礦體含砂率（不低于0.1 毫米）為78.57%～84.54%，平均為81.95%，變化系數(shù)為 2.63%，含砂率變化穩(wěn)定程度屬穩(wěn)定。調(diào)查區(qū)中部延伸至西南海域的玻璃石英砂礦體Ⅰ-2 礦體厚度為3.28～35.02 米，礦體平均厚度為15.01 米，變化系數(shù)為65.52%，厚度變化穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定。礦體含砂率（不低于0.1 毫米）為70.83%～86.40%，平均為80.01%，變化系數(shù)為 5.53%，含砂率變化穩(wěn)定程度屬穩(wěn)定。

2.海域地層沉積相穩(wěn)定。北海市海域礦石自然類(lèi)型主要為含礫砂、礫質(zhì)泥質(zhì)砂、含礫泥質(zhì)砂、含泥礫質(zhì)砂等，以含礫砂及含礫泥質(zhì)砂為主。礦石呈灰白色、灰色、土黃色、灰色，其礦物成分以石英砂為主，石英含量為84%～98%、黏土類(lèi)礦物含量為1.0%～15.0%，云母類(lèi)少量，重礦物主要是鈦鐵礦、黃鐵礦、金紅石、鋯石、電氣石等。石英砂呈疏松狀，形態(tài)為他形粒狀或粒狀集合體為主，礦物成熟度高。

3.石英砂含量較高。在調(diào)查區(qū)樣品巖礦鑒定結(jié)果中顯示，大部分樣品中石英占主導(dǎo)地位，含量在84%～98%之間，呈次棱角、次圓狀，米黃色、煙灰色、灰白色、半透明均有出現(xiàn)，油脂光澤，粒徑在0.001～11 毫米之間，0.06～2 毫米者居多，小于0.06 毫米的次之。

綜上所述，北海市海域石英砂含礦層位分布廣，且連續(xù)穩(wěn)定，厚度大，礦體厚度變化穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定，含砂率變化穩(wěn)定程度屬穩(wěn)定，石英砂含量較高，找礦前景良好。

六、建議

通過(guò)此次調(diào)查，研究小組初步查明了調(diào)查區(qū)的礦產(chǎn)類(lèi)型主要有石英砂礦和筑填用砂礦，同時(shí)，圈定了4 個(gè)石英砂礦勘查靶區(qū)，初步概算了調(diào)查區(qū)玻璃石英砂礦的潛在資源。4 個(gè)靶區(qū)石英砂礦的潛在資源遠(yuǎn)大于1 000 萬(wàn)噸，是潛在的大型平板玻璃硅質(zhì)原材料礦產(chǎn)地。

根據(jù)此次的調(diào)查結(jié)果，研究小組提出以下2 點(diǎn)建議。

1.此次調(diào)查采用海洋地質(zhì)淺鉆和單道地震探測(cè)方法雖然揭露了部分海底地層，但對(duì)海底地層的揭露仍較淺，未揭穿至基底（最大深度為﹣60 米），對(duì)北部灣海盆基底地層和構(gòu)造缺乏認(rèn)識(shí)，對(duì)深部礦體的賦存情況缺乏了解。建議在未來(lái)的海域礦產(chǎn)資源調(diào)查工作中揭穿海砂礦層至基巖。

2.建議對(duì)圈定的4 個(gè)石英砂礦找礦靶區(qū)開(kāi)展高精度的海洋礦產(chǎn)資源普查—詳查工作，進(jìn)一步查明石英砂資源的數(shù)量和質(zhì)量，為北海市海洋礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)、國(guó)土空間規(guī)劃提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)。