湖南省城步縣水坪脈石英礦礦床地質特征

周曉陽，劉超，謝賢波

(1.邵陽市自然資源修復中心， 湖南 邵陽市 422000；2.湖南省地球物理地球化學勘查院， 湖南 長沙 410116)

水坪脈石英礦區位于城步苗族自治縣與新寧縣交界處，大地構造處于狗子田-貓兒界背斜東側，總體軸向北東 20°。南段軸向北東 10°～15°，北段軸向北東20°～25°，呈微向西北凸的弧形背斜，軸部及東翼有加里東期酸性巖體侵入苗兒山花崗巖體占據，西翼為長溪水-楠溪斷裂縱切。板溪群上亞群為軸部，西翼由板溪群上亞群拉攬組、震旦系、寒武系組成，傾角一般為20°～25°。背斜南端自北西西向南東東向倒轉。背斜受后期城步-花橋弧形構造的影響，經受了輕微改造，而呈微向西北凸的弧形背斜。

苗兒山花崗巖體呈巖基產出，出露面積為1161 km2，為深成酸性火成巖。巖體與圍巖接觸多呈彎曲狀，接觸面一般傾向圍巖，東側傾角為70°～80°；北西側為15°～50°，與板溪群、震旦系、寒武系、奧陶系分別呈侵入接觸。巖石種類單調，主要為中（細中）粒斑狀黑云母花崗巖，局部為中（細中）粒斑狀黑云母二長花崗巖，二者呈漸變關系。巖石結構差異小，有時石英脈充填其中，形成硅化破碎帶，局部偶見石英晶簇，水平分帶較差，因受后期巖體侵入和熱液蝕變影響，普遍具有硅化作用。根據巖石種類、結構的差異，可分為過渡帶和邊緣帶。

1 礦區地質特征

1.1 地層

水坪脈石英礦位于苗兒山花崗巖體的西部外接觸帶（見圖1），礦區出露地層由新到老分別為第四系（Q）、元古界板溪群上亞群加榜組鈣質巖段（Ptbn2j1）。

圖1 水坪脈石英礦區域地質構造

（1）第四系（Q）。地表地勢低洼部位分布少量第四系地層（圖1中未表示），成因類型為殘積、坡積及洪積物，巖性為黏土、粉砂質黏土、砂土、碎石土，零散分布于基巖之上，厚度為0～5 m。

（2）元古界板溪群上亞群加榜組鈣質巖段（Ptbn2j1）。廣泛出露于礦區東南部地區，本段巖性由灰綠色長英鈣質片巖、絹云母片巖、二云母片巖、灰至灰白色薄至厚層大理巖、黑云石英大理巖夾長英二云母片巖等組成，厚度大于640 m。

大理巖呈透鏡狀，沿走向常相變為鈣質片巖或含錳鈣質片巖，厚度一般為5～10 m。片巖常見由暗灰綠色與淺灰綠色相間而呈條帶狀構造，條帶寬為3～10 mm，沿走向有膨大、尖滅現象。

1.2 構造

礦區范圍地質構造簡單，礦層呈脈狀產出，走向呈東北—西南展布，傾向東南，傾角變化小且陡，傾角一般大于70°，最大可達83°。區內斷裂構造少，僅在Ⅰ號礦脈北部東面50 m處見一小型斷裂構造，節理較發育。縱觀整個礦區，其構造復雜程度較低，為簡單類型。

1.3 巖漿巖

礦區出露的巖漿巖體為加里東期中細粒花崗巖（γ3a），其廣泛分布于礦區中部—北部地區，隸屬苗兒山花崗巖主體側緣，巖體呈巖基產出，巖體與圍巖的接觸線多呈彎曲狀，接觸面一般傾向圍巖，傾角為15°～50°，巖石呈灰白色，風化后呈黃灰色，巖性以細粒斑狀黑云母花崗巖為主，局部為中（細中）粒斑狀黑云母二長花崗巖，斑晶成分以微斜紋長石為主，微紋長石和微斜長石次之，大小一般為（1 cm×2 cm）～（1 cm×3 cm），大者可達3 cm×5 cm，基質粒徑為1.2～1.8 mm，礦物成分為鉀長石、斜長石、石英和少量黑云母、白云母，并含有鋯石、磷灰石、獨居石、磁鐵礦、磷釔礦、電氣石、褐簾石和石榴石等礦物。礦物成分中鉀長石以微斜紋長石為主，微紋長石和微斜長石次之，條紋結構較發育，呈細紋狀，格狀雙晶結構亦較發育；斜長石中環帶構造局部發育，聚片雙晶結構發育。因受后期巖體侵入和熱液蝕變影響，普遍具有硅化作用，局部云英巖化、鈉長石化、簾石化和綠泥石化。

1.4 圍巖內外蝕變特征

巖體內蝕變帶不發育，局部僅有綠泥石化、硅化和云英巖化。巖體外蝕變帶寬度一般為200～600 m，局部地段可達1000 m。蝕變類型一般為角巖化，形成云母石英角巖；其次為硅化，形成硅化板巖；局部地段有絹云母化和大理巖化。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

礦區內礦體產出類型為熱液充填型石英脈，走向近南北、北東展布，傾向近東、南東，傾角為70°～80°。礦區范圍內產出2條礦脈，Ⅰ號礦脈位于礦區東北端山坡，礦體于山頂處出露較明顯，礦石部分出露清晰可見，表土層覆蓋厚度較小，一般為 0～0.5 m，石英脈礦體產狀為 105°～116°∠67°～80°，平均為110°∠75°，沿走向延展長約280 m，露頭、鉆探及槽探工程揭示礦體厚度為2.2～5.7 m，平均厚度約3.5 m，總體規模較小。主礦體礦石為灰白、白色石英巖，塊狀構造，礦體受后期構造破壞，較破碎，局部糜棱化，其中石英為礦石的主要礦物組分，其含量高，透明性較好，長石、云母為礦石的次要礦物組分，含量較低。由礦脈露頭和鉆探工程取心可見，表層石英巖礦體內部裂隙較發育，裂隙面可見紅褐色粉末狀、鱗片狀鐵銹及極少量黃鐵礦雜質，穩定性和質量較差；深部石英巖礦體內部裂隙較少發育，雜質含量較少，穩定性和質量較好。樣品分析結果表明，礦石的礦物成分主要為SiO2，含量為57.86%～97.66%，其中石英巖礦體SiO2含量為 93.02%～97.66%，礦石中 Fe2O3、Al2O3等微量元素及其它硅酸鹽物質含量少，其中Fe2O3含量為0.62%～1.83%、Al2O3含量為0.34%～10.63%，有害組分 Cr、Ti、W等元素含量極微，其中Cr2O3含量為0.0014%～0.0043%、TiO2含量為0.033%～0.045%、WO3含量為 0.0001%～0.0006%。Ⅱ號礦脈位于礦區西南端2座山體處，礦體于山頂處出露較明顯，礦石部分出露清晰可見，表土層覆蓋厚度較小，一般為 0～0.5 m，石英脈產狀為 95°～105°∠70°～83°，平均為 100°∠75°，沿走向延展長約300 m，露頭、鉆探及槽探工程揭示礦體厚度為4.8～6.6 m，平均厚度約5 m，總體規模較小。主礦體礦石為灰白、白色石英巖，其中石英為礦石的主要礦物組分，其含量高，透明性較好，長石、云母為礦石的次要礦物組分，含量較低。由礦脈露頭和鉆探工程取心可見，表層石英巖礦體內部裂隙較發育，裂隙面可見少量紅褐色粉末狀、鱗片狀鐵銹雜質，穩定性和質量較差；深部石英巖礦體內部裂隙較少發育，但偶見微晶洞發育，裂隙面雜質含量較少，晶洞中可見微晶簇產出，穩定性和質量較好。樣品分析結果表明，SiO2含量為55.79%～99.46%，其中石英巖礦體SiO2含量為92.38%～99.46%，礦石中Fe2O3、Al2O3等微量元素及其它硅酸鹽物質含量少，其中Fe2O3含量為0.59%～1.87%、Al2O3含量為0.07%～7.56%，有害組分Cr、Ti、W等元素含量極微，其中Cr2O3含量為0.0014%～0.0019%、TiO2含量為 0.029%～0.038%、WO3含量為0.0006%～0.0008%。

2.2 礦石特征

（1）礦石化學成分。區內礦石巖性為灰白、白色石英巖，化學成分主要為 SiO2，含量為55.79%～99.46%，其中石英巖礦體 SiO2含量為92.38%～99.46%，Fe2O3、Al2O3等微量元素及其它硅酸鹽物質含量少，其中 Fe2O3含量為 0.59%～1.87%、Al2O3含量0.07%～10.63%，Cr、Ti、W等雜質含量極微，其中 Cr2O3含量為 0.0014%～0.0043%、TiO2含量為0.029%～0.045%、WO3含量為0.0001%～0.0008%。

（2）礦物成分。該石英脈礦體系熱液充填形成，巖性為灰白、白色石英巖，礦物成分主要由石英、長石和云母組成，以石英為主，含量為55.79%～99.46%，其中石英巖礦體 SiO2含量為 92.38%～99.46%，長石次之，可分為微斜微紋長石、斜長石、鉀長石等，含量為3%～8%，云母含量極低，可分為黑云母和白云母，黑云母含量為1%～3%，白云母含量一般小于＜1%，大部分變質為鐵的氧化物析出。

（3）巖石（礦石）的結構及構造。該礦礦石呈細-中細粒結構，為熱液充填類型。以礦石礦物為主體的石英呈次棱角狀-次圓狀，粒徑一般為0.1～0.3 mm，分選性較好，礦石呈脈型塊狀構造產出。

2.3 礦體圍巖和夾石

（1）礦體頂、底板圍巖。礦體頂、底板圍巖主要為中細粒斑狀黑云母花崗巖、二長花崗巖及花崗巖硅化破碎帶，巖石具有碎裂碎斑結構、糜棱結構。礦物成分：鉀長石為 30%～40%，斜長石為25%～30%，石英為25%～35%，黑云母為3%～8%，白云母為 1%，鋯石、磷灰石、獨居石、磁鐵礦、磷釔礦、電氣石、褐簾石、石榴石微量。外圍花崗巖體風化程度較高，強風化層厚為5～20 m，且裂隙發育，巖體較破碎，裂隙面鐵、鋁氧化物含量較高，在露采時作剝離處理。

（2）礦體內部夾石。礦體內部裂隙較發育，裂隙面具有少量鐵、鋁氧化物雜質，礦體內另無其它夾石層。未來礦山開采時，礦體內部雜質由于與礦體不易分離，容易混入礦石中，可能造成礦石貧化，對礦石質量有一定負面影響。

3 礦床成因分析

水坪脈石英礦為零星分散型小礦，礦床主礦體的延展長度和寬度均較小，石英巖Ⅰ號礦體沿走向長約280 m，沿傾向平均寬約3.5 m；Ⅱ號礦體沿走向長約300 m，沿傾向平均寬約5 m。

水坪礦床系加里東期中細粒花崗巖體經中低溫熱液充填于構造破碎帶中形成，石英巖礦體呈脈型，礦層受內生構造控制，其礦床成因屬于熱液充填型礦床。該礦層礦界范圍內礦化較均一，變化較小。礦層因其石英巖抗風化能力相對較強，區域范圍內與圍巖形成不同的地貌、巖性特征，礦層通常呈脈狀出露于山頂部位，是尋找同類礦床的明顯標志之一。