貴州省金沙縣粉石英礦礦床地質特征及找礦潛力

龐世凱 鎖瑞強 蘇翠蘭

摘要：通過對貴州省金沙縣粉石英礦的礦床地質特征研究，發(fā)現粉石英礦主要產出層位為中二疊統(tǒng)茅口組，其巖性為深灰至淺灰色灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r，含燧石團塊。礦床成因屬沉積型，成礦條件較簡單。礦體露頭較好，呈帶狀分布，東西延伸長達16km，礦層連續(xù)性好，厚度穩(wěn)定，品位穩(wěn)定，具有較大的找礦潛力。

關鍵詞：粉石英礦；地質特征；找礦潛力

貴州省金沙縣粉石英礦區(qū)位于貴州省西北部，轄屬貴州省畢節(jié)市，地處黔中山原向黔西北高原山地過渡地帶，地勢總體呈西南高東北低。礦區(qū)內先后開展有1∶20萬區(qū)域地質調查、1∶5萬區(qū)域地質調查工作。1966年貴州冶金地勘公司三隊提交了《金沙硅石礦區(qū)地質勘探儲量報告》，提交C+ D級儲量10724千噸，但對粉石礦沒有進行計算；2005年后，有部分礦山開采粉石英礦，作了地質檢測報告，其工作程度僅為踏勘。礦區(qū)內粉石英礦地質工作程度較低。本文在以往工作的基礎上，對該地區(qū)粉石英的礦床特征、成因類型等進行了總結研究，并對找礦潛力進行了分析，以期對該地區(qū)進一步找礦工作提供有益啟示。

1.區(qū)域地質特征

本區(qū)位于揚子陸塊—上揚子地塊—黔北隆起區(qū)之畢節(jié)北東向構造變形區(qū)（Ⅳ-4-1-3[2]），松林巖孔背斜的南翼（圖1）。畢節(jié)北東向構造變形區(qū)以北東向的褶皺斷裂為主。屬上揚子臺褶帶西南部的侏羅山式褶皺帶，以隔槽式褶皺為主，是由一系列的緊密向斜和寬緩背斜相間平行排列而成，在平面上和剖面上呈雁形排列，在廣大范圍內，普遍發(fā)育有與褶皺軸（主要是背斜軸）平行的沖斷層。根據區(qū)域構造特征和貴州省區(qū)域地質志的劃分，勘查區(qū)大致以東以松林—巖孔背斜為界與鳳崗北北東向構造變形區(qū)相鄰。

區(qū)域內出露地層均為沉積巖組成，未見火成巖。出露地層由老至新有寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系下、中統(tǒng)、侏羅系下、中統(tǒng)及第四系。粉石英礦產于二疊系中統(tǒng)茅口組地層中，該層在區(qū)內沿北東向呈帶狀分布，穩(wěn)定性連續(xù)性較好。除泥盆系、石炭系缺失外，部分地區(qū)僅有志留系下統(tǒng)分布，震旦系上統(tǒng)和侏羅系中統(tǒng)出露不全。寒武系、二疊系、三疊系及中、侏羅系下統(tǒng)發(fā)育較好，尤其是二疊系和三疊系占據區(qū)域內的大部分。奧陶系僅有下統(tǒng)發(fā)育。震旦系僅出露于巖孔背斜核部，寒武系集中分布于各背斜核部，且大面積出露；志留系只發(fā)育下統(tǒng)龍馬溪組，缺失志留系上統(tǒng)，一般分布于背斜與向斜之間；泥盆系和石炭系地層缺失；二疊系下統(tǒng)缺失，中統(tǒng)至上統(tǒng)和三疊系相對發(fā)育較全，呈條塊狀分布于向斜核部；侏羅系分布于官田、金沙、茅壩等向斜核部；缺失白堊系、第三系，第四系在區(qū)內雖有分布廣泛，但整體呈零星分布（圖1）。

2.礦區(qū)地質特征

（1）構造。礦區(qū)位于松林—巖孔背斜西段南東翼，為一簡單的單斜構造。地層走向北東東，傾向南東（140°～170°），傾角30°～50°。區(qū)內斷裂構造發(fā)育，橫錯礦區(qū)的平移正斷層較多，造成部分地段礦層缺失。在斷層帶附近，次級節(jié)理裂隙發(fā)育，常見穿插于礦體上部的黃色粘土脈，即伊利石—高嶺石粘土沿此類張性節(jié)理面充填所致，切割粉石英礦體的粘土脈部分厚2m～3m。鄰近地表多為網狀，將礦石分割為塊體。此類節(jié)理在表層的發(fā)育，同時也給優(yōu)質粉石英的成礦創(chuàng)造了條件，在風化淋濾的作用下，酸性地下水即以此為通道，造成節(jié)理裂隙發(fā)育部位潔白的土狀粉石英較富集，尤其是網狀黃土脈切割成的十余厘米至1m左右的粉石英礦體，礦石質量特別優(yōu)良。原巖為中至薄層狀硅質巖，在這些部位的礦體，原巖結構構造已發(fā)生改變，礦體均呈厚層塊狀構造，或礫塊狀、角礫狀、團塊狀等。

（2）地層。出露地層主要有中上寒武統(tǒng)婁山關群、下奧陶統(tǒng)桐梓組、下奧陶統(tǒng)紅花園組、下奧陶統(tǒng)湄潭組、中二疊統(tǒng)棲霞組、中二疊統(tǒng)茅口組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、下三疊統(tǒng)夜郎組。

中上寒武統(tǒng)婁山關群：淺灰、灰、深灰色中厚層至塊狀白云巖為主，局部夾泥質或角礫狀白云巖。厚度大于1000m。

下奧陶統(tǒng)桐梓組：主要由淺灰、灰黑色中至厚層狀白云巖和生物碎屑灰?guī)r組成，偶夾礫屑、鮞粒白云巖，常含燧石團塊，頂部及下部夾灰、灰綠色粘土頁巖；厚度0～5m左右。與下伏中上寒武統(tǒng)婁山關群呈平行不整合接觸。

下奧陶統(tǒng)紅花園組：灰、灰黑色中至厚層狀夾薄層細至粗晶灰?guī)r和微至中晶生物碎屑灰?guī)r，常含燧石結核和透鏡體。厚度0～10m左右。

下奧陶統(tǒng)湄潭組：以頁巖、砂巖為主，伴中厚層細晶生物碎屑灰?guī)r或微至細晶瘤狀泥質灰?guī)r等。厚度為180m～ 200m。

中二疊統(tǒng)棲霞組：本組屬淺海碳酸鹽相沉積，其巖性主要是深灰色灰?guī)r及生物灰?guī)r，含燧石團塊，下部夾少量片狀灰?guī)r或鈣質頁巖，區(qū)內巖性變化不大，厚度也較穩(wěn)定。厚93m～106m。

中二疊統(tǒng)茅口組：為區(qū)內粉石英的含礦層。本組連續(xù)過渡沉積于棲霞組之上，為淺海碳酸鹽巖沉積，其巖性總的是深灰至淺灰色灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r，含燧石團塊。中部可見白色、乳白色薄至中層狀粉石英。下部常夾較多的片狀生物碎屑灰?guī)r或鈣質頁巖與中厚層狀灰?guī)r組成眼球狀構造為標志區(qū)別于棲霞組；其上部夾較多燧石薄層或條帶和少許白云巖。厚100m～250m。

上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M：本組假整合于茅口組之上，是區(qū)內煤的賦存層位。下部為灰、淺灰色塊狀富含植物根莖的粘土巖、炭質頁巖及1～3層煤。中部為灰、黃灰色粘土質巖屑砂巖，含炭質粘土巖。上部：灰黃色薄層細～中粒砂巖，粘土質粉砂巖，夾粉砂質粘土巖、炭質頁巖夾1～2層煤。局部可見到1m～2m厚的硅質巖?？偤?10m～150m。

下三疊統(tǒng)夜郎組：下部以雜色頁巖及鈣質頁巖為主，夾泥灰?guī)r；中部為淺灰、灰、灰白色中厚層至厚層塊狀泥晶灰?guī)r；上部為紫紅、灰綠色鈣質粘土巖及粉砂質粘土巖，夾泥灰?guī)r。厚度大于300m。

3.含礦巖系特征

粉石英礦（圖2）主要產于中二疊統(tǒng)茅口組。含礦巖系特征由上至下描述如下：

上覆地層：上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M：

褐黑色、褐黃色含黃鐵礦伊利石—高嶺石粘土巖。地表常見褐鐵礦團塊及白色—黑色相間的高嶺土（埃洛石）。與下伏灰?guī)r呈假整合接觸。粘土中可見粉石英團塊。

中二疊統(tǒng)茅口組：

上段：灰白色粗晶生物碎屑灰?guī)r。厚至塊狀構造，部分地段白云石化強烈，為粗晶白云巖，厚0～40m。

中段：為本區(qū)粉石英礦礦層。白色、乳白色薄至中層狀粉石英，近地表及節(jié)理發(fā)育部位，礦石常呈土狀及半土狀，一般為半硬質的塊狀。結構較疏松。土狀者外觀與軟質高嶺土相似，厚8m～15m。

下段：此層的局部地段或向深部延伸時，則轉變?yōu)榛疑⒕姽杌規(guī)r，硅化程度不均。局部殘留灰?guī)r的殘余碎塊。硅化前，曾發(fā)生不同程度的白云巖化。為灰色、深灰色中至厚層含燧石結核粉晶灰?guī)r?？梢娂ど锼樾迹锞植扛患?，厚度>150m。

下伏地層：中二疊統(tǒng)棲霞組：

深灰色灰?guī)r及生物灰?guī)r，含燧石團塊，下部夾少量片狀灰?guī)r或鈣質頁巖，厚93m～106m。粉石英在地表或近地表時，一般產于黃色粘土層之下。粘土中殘積有土狀粉石英團塊時，即為直接的找礦標志。

4.礦石特征

粉石英為白色、乳白色，污染后為淺黃、淺灰色。原礦石有粉狀（或土狀）和塊狀二種，粉（或土）狀者抗壓強度小于4.018MPa；塊狀者質硬，抗壓強度182MPa～277.8MPa，但易粉碎。野外鑒定粉石英的標準是用手搓研成粉末。粉石英系由較純凈的石英單礦物組成。微粒多具棱角狀，顯微硬度達莫氏硬度7度。含水時顯淺灰色，干燥時，白度增高，白度達70%。優(yōu)質礦石呈土狀、半土狀。

粉石英不親水，放置不會出現明顯的“返潮”（吸濕），粉粒不親水，但原礦石飽和吸水量可達20%～35%（靜置三日自行風干），原礦石遇水后不變軟，微粉在水中攪拌后，靜置即迅速沉淀。

礦物粒徑細小，優(yōu)質土狀礦石為1μm～5μm，一般數微米至15μm，即自然細度可達-1200目。

礦粉呈中性，pH值7.26～7.60；耐酸性強，在強酸（鹽酸、硫酸及硝酸）中表現出較高的穩(wěn)定性，表明抗酸及抗風化能力強；熱穩(wěn)定性高，耐火度可達1750℃；礦石比重2.66g/cm3，850℃灼燒失水量0.22%，吸油值0.27cm3/g。

原礦石的化學成分為：一般含SiO298.2%～99.86%，Al2O30.13%～0.59%，Fe2O30.03%～0.68%，TiO20.01%～ 0.06%，CaO0.05%，Na2O+K2O0.01%～0.03%，尚含極微量Mn、Pb、S、P等雜質，燒失量0.14%～0.18%。金沙粉石英的化學成分與江西宜春對比如表1。

粉石英礦最早發(fā)現于1981年江西宜春。從表1可以看出，金沙粉石英礦的化學成分及粒度組成較優(yōu)。

5.礦床成因

黔北地區(qū)產于上二疊統(tǒng)茅口組下部的粉石英，從區(qū)域古構造來看，此帶大致處于“黔中隆起”的北部邊緣，呈東西向帶狀分布。茅口組地層中沉積了一套富含球狀藻類（類硅藻）的薄至中層狀泥粉晶硅質灰?guī)r。在成巖后生階段，伴隨局部白云石化，受SiO2進一步交代，之后硅質巖中石英普遍發(fā)生重結晶作用，形成粒度為數μ的帶菱角的石英微粒。從第三系起，本區(qū)處于熱帶—亞熱帶潮濕的氣候條件下，上覆上二疊統(tǒng)含黃鐵礦層風化后造成的酸性地下水溶液，對于處在正地形上的硅化微晶灰?guī)r進行了持續(xù)的淋濾，其中的鈣、鎂、鐵等成分較徹底的淋濾流失，而原巖中在酸性介質里具有高穩(wěn)定性的微粉狀石英得以凈化并殘留，形成粉石英礦。

據統(tǒng)計，我國的粉石英礦90%以上產在二疊系茅口組中，粉石英的母巖石一種有糖粒狀微粒石英彼此鑲嵌組成的硅質巖，硅質巖中的石英顆粒解體后即成粉石英。導致硅質巖解體的外因是風化作用，內因是硅質巖的結構構造。溫暖潮濕的氣候和平緩起伏的地形有利于硅質巖的風化。因此，粉石英主要產于在我國的南方各省。著名產地有江西宜春、萍鄉(xiāng)、安福等地，其中以宜春湖田粉石英質地最純。此外，在浙江、貴州等地亦有發(fā)現。

6.找礦潛力分析

（1）有利的成礦條件：區(qū)內粉石英礦屬沉積型礦產，成礦條件較簡單。經過對粉石英含礦層的追索，勘查區(qū)內從金沙縣平壩至遵義縣泮水已揭露的粉石英礦東西延伸達16km，且西部尚有大面積未追索部分。粉石英礦層連續(xù)性好，厚度穩(wěn)定，品位穩(wěn)定，具備較好的成礦有利條件。（2）有利的保存條件：勘查區(qū)位于松林—巖孔背斜西段南東翼，為一簡單的單斜構造。其中雖然因地形切割及斷層錯開等造成部分不能露采，但總體未對礦層造成較大的破壞，粉石英礦保存條件較好。（3）有利的開發(fā)利用條件：目前，礦區(qū)距離金沙縣城較近，各路交通條件較好，有公路直達礦區(qū)各處。且區(qū)內有較多已在生產的煤礦礦產，具有成熟的公路、電力等配套設施，為區(qū)內粉石英礦產開采提供了較好的基礎條件。粉石英礦已作為金沙縣重要的礦產資源開發(fā)項目，且隨著我國經濟的快速發(fā)展，粉石英礦在陶瓷、耐火材料、磨料、磨具、保溫、隔音、隔熱制品工業(yè)被廣泛應用外，在橡膠制品、玻璃纖維、精密鑄造及環(huán)氧絕緣材料工業(yè)中也有廣闊的應用前景，市場前景必將良好。因此該區(qū)粉石英具備有利的開發(fā)利用條件。

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