江油泥盆系金寶石組石英砂巖特征及用途

劉亮　簡益　詹人權　凌強　趙相國

摘要：江油二郎廟地區石英砂巖賦存于泥盆系中統金寶石組地層中，厚60-110m。樣品分析結果顯示，SiO2 含量? 96.93～99.70%，平均 98.38%;Fe2O3含量為 0.03～0.69%，平均 0.14%;A12O3 含量為 0.13～0.98%;CaO 含量為 0.02～0.61%;MgO 含量 0.01～0.38%;燒失量0.07-1.18%;n值為58.0～617.5。可以滿足平板玻璃、器皿玻璃、耐火材料，鑄造以及硅質校正原料等行業對石英砂巖各成分含量的要求。對區域上金寶石組石英砂巖的用途具有參考意義。

Abstract： Quartz sandstone in the Erlang Miao area is hosted in the Middle Devonian gold gem formation， thick 60-110m. The results of sample analysis show that the content of SiO2 is? 96.93～99.70%， with an average of 98.38%; Fe2O3 content is 0.03～0.69%， average is? 0.14%; A12O3 content is? 0.13～0.98%， average is 0.40%; CaO content is 0.02～0.61%; MgO content is 0.01～0.38%; LOSS content is 0.07-1.18%; and the n value is 58.0-617.5. It can meet the requirements of various components of quartz sandstone in plate glass， utensil glass， refractory， casting and silicon correction raw materials industries. It can be used as a reference for the application of quartz sandstone in jinbaoshi formation.

關鍵詞：江油;金寶石組;石英砂巖;地質特征;用途

Key words： Jiangyou;Jinbaoshi formation;quartz sandstone;geological characteristics;application

中圖分類號：P558? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）05-0155-04

0? 引言

石英砂作為一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物，隨著其特性被越來越多的研究，石英砂產品在各行各業得到了廣泛運用[1-5]。作為重要的工業礦物原料，優質的石英砂產品來源于自然形成的石英砂巖礦，因而尋找和評價石英砂巖具有重要的社會和經濟意義。江油二郎廟地區位于四川盆地西北部龍門山前陸推覆帶與川中陸內盆地結合部位，成礦地質條件良好，礦產資源豐富，尤其是石英砂巖位居全省前列，已形成相關產業鏈。但區內已有的石英砂巖礦均作為單一的玻璃用，資源利用效率和價值有待提高。鑒于此，以1：25萬廣元幅區域地質礦產調查為基礎，結合研究區及周邊石英砂巖礦資料，對泥盆系金寶石組石英砂巖特征及用途進行評價，以期提高江油地區石英砂巖經濟效益和社會效益，為區域上石英砂巖的利用提供參考。

1? 地質特征

1.1 地層

研究區位于龍門山前緣推覆——沖斷帶與川西北前陸盆地交接部位，屬上揚子地層分區前龍門山小區（圖1），區域上從寒武到三疊紀均有出露，區內一帶出露的地層有寒武系下統長江溝組（∈1cj）、泥盆系中統金寶石組（D2j）、泥盆系中-上統觀霧山組（D2-3gw）。現由老至新簡述如下：

①寒武系長江溝組（∈1cj）：因斷層破壞，在研究區東側外圍一帶出露，呈帶狀分布。巖性為淺褐色中-厚層狀含礫巖屑砂巖及灰綠、褐黃色薄-中層含巖屑砂巖，夾薄層細砂巖、泥質粉砂巖及頁巖。可見最大厚度 57m。

②泥盆系金寶石組（D2j）：在研究區內及其外圍東北部，呈寬條帶狀弧形分布。巖性主為灰白色厚層-塊狀細粒石英砂巖，夾鈣泥質細砂巖、粉砂巖及泥頁巖，厚105-320m。石英砂巖風化面呈黃褐色，細粒結構，塊狀結構，硅質膠結，膠結較致密，巖石堅硬，層面可見波痕。該組石英細砂巖成分和結構成熟度均高，發育斜層理、楔形層理等，屬于前濱沖洗帶沙灘沉積物，鈣泥質細砂巖，泥頁巖常見水平層理、波狀層理等，產珊瑚、腕足等化石，還見有植物碎片化石，其沉積環境屬于近濱較低能帶的濱海淺灘沉積環境[6]。巖層產狀為310°∠43°。

③泥盆系觀霧山組（D2-3gw）：在研究區北部和西部外圍區，呈帶狀分布。巖性主要為灰-深灰色中厚層、塊狀細晶白云巖夾少量微晶-細晶灰巖，頂部為灰白色中層狀豹斑狀灰巖[7]。形成于半封閉的瀉湖-濱海環境中，為潮上蒸發坪白云巖[8-9]，厚 128m。

1.2 區域構造

研究區隸屬于龍門山-大巴山陷裂帶雁門凹陷斷裂帶西側的竹園壩開闊褶皺變形區，構造形跡主要有水跟頭倒轉背斜和白果樹斷層。水跟頭倒轉背斜在研究區及外圍地區，呈北東方向展布，全長 2.5km。背斜核部由寒武系長江溝組地層組成，兩翼地層分別為泥盆系金寶組、觀霧山組、二疊系陽新組等地層組成。背斜軸傾向北西，傾角 70°，礦層處于該背斜北西翼上。白果樹斷層呈弧形展布，長度大于 15km，斷層面傾向北西，傾角變化大（40～70°）。斷層破碎帶寬 5～20m，帶內由斷層角礫巖、碎裂巖組成。

2? 礦體及礦石特征

2.1 礦體特征

研究區含礦層為泥盆系中統金寶石組石英砂巖，層位穩定（圖2、圖3）。礦體產出于兩個層位，金寶石組中部（圖2）和金寶石組底部（圖3），兩個礦層均呈單斜層狀產出，傾向北西，傾角36～43°，產狀穩定，厚度60～110m。底部礦體底板為金寶石組青灰色薄-中厚層泥質砂巖，夾暗紫紅色薄層泥巖，頂板為長江溝組褐灰色薄層泥質砂巖及頁巖。中部礦體底板為灰-深灰色細砂巖、粉砂巖夾紫紅色泥巖，頂版為泥盆系上統觀霧山組細晶白云巖。由于礦體巖性均為灰-灰白色石英砂巖，與上下層位顏色差別較明顯，頂底界限較清晰。

2.2 礦石特征

研究區礦石類型單一，為淺灰-灰白色細粒石英砂巖。礦石主要礦物成分為石英（>96%），石英表面較干凈，呈他形粒狀，細粒結構，粒度為0.1～0.5mm，顆粒磨圓度較好，成分及結構成熟度均較高，膠結物以硅質為主，少量鈣質，膠結較緊密。局部礦石中含有黑色炭質斑點，斑點大小 0.5～2mm。在礦石的節理面及裂隙面可見少量黃褐色鐵銹。基于以上特征，判斷石英砂巖應為長期風化、搬運、分選和磨蝕作用后沉積形成的產物[10]。石英砂巖呈致密塊狀，硬度較大，抗壓、抗風化力較強，加工難度較大。

3? 礦石主要化學成分及用途

礦石主要化學成分為SiO2，其次為Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO等。SiO2為礦石的主要有益組分，以石英形式存在;Al2O3主要賦存與膠結物及泥質巖巖屑中，以粘土礦物形式存在;Fe2O3為玻璃原料的主要有害組分，主要以泥鐵質的形式賦存于膠結物中，少量以鐵質薄膜的形式附著在節理裂隙面及石英顆粒表明，以鐵質氧化物的形式出現。研究區共采集15件礦石樣品（表 1），礦石SiO2 含量 96.93～99.70%，平均 98.38%;Fe2O3含量為 0.03～0.69%，平均 0.14%;A12O3 含量為 0.13～0.98%，平均 0.40%;CaO含量為 0.02～0.61%，平均值0.19%;MgO含量 0.01～0.38%，平均值0.16%;燒失量0.07-1.18%，平均值0.55%;n值為58.0～617.5，平均值為299.7。

石英砂作為一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物，其主要成分為SiO2，金包石組石英砂巖可提煉出優質的石英砂，可廣泛運用于陶瓷、耐火材料、制造玻璃、鑄造、建筑、硅質校正原料等領域 [11-12]，但不同行業對成分含量的要求不同（表2）。從表1和表2可以看出，研究區所有礦石質量均符合器皿C級、耐火材料二級、鑄造三級、四級，即SiO2含量 >96%;Fe2O3含量<1.5%;A12O3含量<1.0%。除H2、H4、H8樣品外，其余樣品均可用作耐火材料一級、鑄造一級、二級，即SiO2含量 >97.5%，Fe2O3含量<0.75%，尤其是H4樣品已接近相關指標。多數樣品（H1、H7-H15）可用作平板玻璃B、C級，即SiO2含量 >98%，Fe2O3含量<0.20%。接近一半的樣品可達到建筑、衛生陶瓷和無線電瓷用原料。根據礦山實際開采的礦石加工技術性能資料，礦石經鄂式破碎機粗碎、中碎、細碎、球磨、篩分、磁選、水洗等工藝便可生產出石英精砂，加工工藝簡單，選礦成本較低。最終成品（石英砂）產率為50～60%。石英精砂產品可以作為制造一般平板玻璃、器皿玻璃、鑄造、耐火材料的原料。

同時，該研究區礦石的硅酸率為58.0～617.5，平均值為299.7，遠大于4，MgO 0.01～0.38%，平均值0.16%，遠小于3%。也可以作為制造水泥的硅質配料。研究區周邊及整個江油地區是省內優質水泥生產基地，需要大量的硅質校正原料，因此綜合利用能夠有效提高資源利用率。由此可見，對研究區石英砂巖的評價分類，并結合分優劣進行開采和對優質石英砂巖進一步深加工，可以提升江油地區石英砂巖經濟效益和社會效益。

4? 結論

①二郎廟地區金寶石組石英砂巖礦體厚60-110m，走向延伸穩定，資源潛力大。主要礦物成分為石英（>96%），粒度為 0.1～0.5mm，顆粒磨圓度較好，成分及結構成熟度較高。

②研究區石英砂巖礦石SiO2含量96.93～99.70%，Fe2O3含量為0.03～0.69%，A12O3 含量為0.13～0.98%， CaO 含量為 0.02～0.61%，MgO含量0.01～0.38%，燒失量0.07-1.18%，n值為58.0～617.5。可滿足平板玻璃、器皿玻璃、耐火材料、鑄造以及硅質校正原料等行業對石英砂巖各成分含量的要求，可為該地區及周邊石英砂巖的利用提供參考。

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