沂水縣關頂地區含水晶脈石英的成礦特征

高繼輝

(中國建筑材料工業地質勘查中心山東總隊，山東 濟南 250100）

天然水晶、低溫熱液型脈石英是國內加工提純高純石英的主要原料[1]，其獨特的機械性能和熱性能以及非常低的雜質是石英玻璃、太陽能電池、電光源、石英玻璃管、集成電路、光纖通訊、激光、軍事和航天工業等產品的主要原料。在新材料新能源戰略性新興產業中具有重要地位和作用[2-3]。山東沂水縣關頂地區發育有多條脈石英礦體，脈石英礦體內有晶洞發育，晶洞內發育有水晶簇及水晶晶體。

1 成礦地質背景

關頂地區位于華北陸塊(Ⅰ)魯西隆起區(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)沂山—臨朐斷隆(Ⅳ)沂山凸起(Ⅴ)東部，靠近沂沭斷裂帶。成礦區帶屬于魯中地區煤-Fe-Al-Au-建材、非金屬成礦亞帶。

1.1 地層

關頂地區分布有新太古代泰山巖群柳杭組斜長角閃巖夾黑云變粒巖、黑云角閃片巖，中生代白堊系大盛群馬朗溝組紫紅色礫巖、砂礫巖、粉砂巖及頁巖，新近系臨朐群牛山組玄武巖夾砂礫巖，第四系分布于溝谷及低洼處[4]。

1.2 構造

區內構造發育，沂沭斷裂帶的鄌郚—葛溝斷裂從礦區東部通過，受其影響，區內廣泛分布的NNE向次級斷裂構造及其派生的張應力形成的雁列張裂隙對含水晶脈石英礦的形成起著重要作用。

鄌郚—葛溝斷裂：該斷裂構成沂沭斷裂帶的西界，其西盤多為泰山巖群、寒武系、奧陶系，東盤多為侏羅系、白堊系，控制了中生界的分布，總體顯示為東盤下降的左行壓扭性斷裂，它與沂水—湯頭斷裂共同控制了馬站—蘇村地塹的形成。礦區東側為該斷裂中段走向10～28°，傾向東，傾角85°。

1.3 巖漿巖

區內巖漿活動具多旋回多期次的特點[5]，以新太古代侵入巖為主，主要由二長花崗巖系列巖石組成，中元古代、古生代、中生代侵入巖分布零星，出露少。新太古代五臺期—新太古代呂梁期大規模造山巖漿活動旋回構建了區內基地，該期次發育的傲徠山序列花崗巖石為主要的含礦建造；中元古代—中生代陸內局部熱事件巖漿旋回為含水晶脈石英礦形成提供了豐富的物質來源，燕山期巖漿活動與含水晶脈石英礦形成密切相關。

2 成礦特征

關頂地區含水晶脈石英礦床成因類型為低溫熱液裂隙充填脈型。

2.1 地質特征

區內發育有8處礦體，礦體圍巖均為新太古代傲徠山序列條花峪單元弱片麻狀含黑云二長花崗巖，礦體與圍巖接觸部位有輕微綠泥石化蝕變。礦體沿張性裂隙充填，控礦構造受沂沭斷裂帶控制，走向NNE，傾向NW，以高角度雁列式產出于鄌郚—葛溝斷裂西側。

2.2 礦體形態及分布特征

礦體呈透鏡狀、脈狀、帶狀，具帶狀構造、晶洞狀構造，規模較大的主礦體兩側可見近于平行分布的水晶細脈，寬度一般較小。礦體產狀受控于斷裂構造產狀，走向NNE或近南北，傾向NW或近直立產出，傾角在60～90°，礦脈厚度0.5～2.0m，沿走向延伸長度20～980m，沿傾向延深可達百米以上，礦體特征見表1。

2.3 礦石礦物特征

礦石自然類型主要有脈石英、水晶。脈石英為礦體的主要礦石類型占礦體的60%以上，水晶僅在晶洞中發育，約占礦體的40%。

圖1 關頂地區地質圖

表1 關頂地區含水晶脈石英礦體特征

脈石英為致密塊狀，礦物組成主要為石英集合體，粒狀變晶結構，表面風化受鐵質渲染，局部沿裂隙染有黃褐色鐵質銹斑，新鮮面為白色、乳白色、淡紫色、無色，透明半透明，油脂光澤，貝殼狀斷口，性脆，無解理。透明度較差，僅局部透明(圖2)。

圖2 脈石英照片

水晶主要有無色透明、紫色、粉色及煙色，致密塊狀、短柱形晶簇狀，水晶晶體呈六棱短柱狀晶體，玻璃光澤、油脂光澤，貝殼狀斷口，性脆，無解理。礦物組成主要為石英結晶體，透明度較好，局部發育有裂隙及棉狀物，影響礦石透明度(圖3)。

圖3 水晶照片

石英呈無色，半自形粒狀、柱狀，大小約1.5～8mm，局部具有碎裂、碎斑結構、梳狀構造，另見后期硅化石英細脈有穿切前期石英顆粒現象。

鐵質礦物、白云母、綠簾石及其他礦物包裹體呈塵狀、細粒狀、針狀、鱗片狀、次圓狀及不規則狀，大小約1～12μm，局部可見粒度較大的鐵質團塊及針狀、片狀。

區內礦體的SiO2平均含量在98.51%～99.29%。礦石中有害組分Fe2O3平均含量在0.02%～0.11%，Al2O3含量在0.31%～0.87%。

2.4 包裹體特征

關頂地區含水晶脈石英礦石中包裹體較少，主要成孤立狀、條帶狀分布在不同的焦平面。包裹體主要由氣—液二相組成，且屬富液型，最大可見10μm。形狀一般呈長條形、柱狀、圓形、橢圓形、不規則狀等。氣液比較小，一般＜10%；在視域(155×115)μm范圍內，有可看清楚相組成(一般在1μm以上)的包裹體少于40個。包裹體均一溫度為160～266℃。

2.5 開采利用特征

關頂地區含水晶脈石英礦成礦溫度＜300℃，為低溫熱液型，礦石成分簡單，包裹體含量少，易提純，可用作加工高純石英的原料。

3 礦床成因及找礦方向

區內含水晶脈石英礦床形成時期為中生代。燕山期受太平洋板塊俯沖的影響，魯西地區地殼發生活化，區內以沂沭斷裂帶為代表的NE向斷裂構造發育，同時大量的巖漿沿著斷裂構造上侵或噴出，在此影響下形成富Si熱液沿斷裂構造運移并在裂隙空間內充填形成含水晶脈石英礦體。

根據野外調查情況及以往地質資料分析，認為該區含水晶脈石英礦找礦可參考以下幾個方向。

(1) 在成礦帶內尋找NNE向、NE向張扭性構造。

(2) 含水晶脈石英礦一般在正地形中，區內規模較大的礦體均有民采老硐，礦體附近常見致密的石英、水晶碎石。

(3) 區內含水晶脈石英礦常成組成群發育，細脈可作為找礦線索。