廣西合浦縣龐屋礦區石英砂礦地質特征及找礦方向探討

◎ 楊敏冬，劉 祥

天然石英砂礦是北海市的優勢礦種之一，儲量居廣西之首、國內前列，主要為河湖相沉積砂礦床和海相沉積砂礦床，礦體具有埋藏淺、厚度大、品質高、分布廣等特點。“十三五”以來，廣西大力發展玻璃制造加工業，實施“雙百雙新”重大項目，北海市也規劃打造千億元硅產業。目前已有5 家投資超100 億元的硅科技（玻璃）企業落戶北海。為更好地為地區經濟社會高質量發展提供礦產資源保障和基礎地質服務，解決北海市戰略性新興硅產業發展緊缺的石英砂礦產資源問題，自治區和北海市加大了石英砂礦的勘查力度，新發現一批大中型石英砂礦床，龐屋礦區石英砂礦床就是找礦勘查成果之一，估算石英砂礦（原礦）資源量約6 500萬噸，為大型礦床。研究小組通過野外地質工作和項目成果的綜合研究，對龐屋礦區石英砂礦床的地質特征及控礦因素進行分析，探討礦床成因及找礦標志，為該區尋找類似礦床的地質勘查工作提供參考。

一、區域地質背景

龐屋礦區位于北海市合浦縣北東26°方向約18 千米處，地理坐標（國家2 000 坐標系）范圍為東經109°15′45″～109°18′00″、北緯21°49′00″～21°50′30″，礦區面積為2.24 千米2。區域上位于華夏新元古代—早古生代造山帶北部灣盆地的北部，處于地塹式斷陷盆地—合浦盆地北段常樂凹陷北西翼近邊緣地帶。合浦盆地內蓋層為白堊系、古近系、新近系、第四系地層。盆地基底主要為志留系輕微變質的砂巖類復理石建造，褶皺強烈，局部為泥盆系以及酸性花崗巖侵入體。

區域內出露的地層由老至新為志留系、泥盆系、白堊系、古近系、新近系和第四系（見圖1）。

圖1 區域地質簡圖1-沖積層；2-桂平組；3-南康組；4-上洋組；5-西垌組；6-永福群；7-信都組；8-蓮花山組；9-防城組；10-合浦組；11-連灘組第三段；12-連灘組第二段；13-連灘組第一段；14-細中粒斑狀含角閃黑云二長花崗巖；15-中粒、中粗粒斑狀堇青黑云二長花崗巖；16-中細粒斑狀堇青黑云二長花崗巖；17-片麻狀中細粒黑云二長花崗巖；18-角巖化；19-硅化；20-實測整合巖層界線；21-推測整合巖層界線；22-實測角度不整合界線；23-巖相界線；24-巖層產狀；25-倒轉巖層產狀(箭頭指示倒轉后的傾向）；26-區域性大斷裂；27-實測正斷層；28-實測逆斷層；29-實測性質不明斷層；30-推測性質不明斷層；31-龐屋礦區

區域上博白—岑溪深斷裂帶在該區通過，為北東—南西走向，該深斷裂帶在地貌上表現為溝谷，在衛星圖片上可以清楚地見到線形、帶形影像。礦區周邊的構造主要有舊時路斷層（百色—鐵山港斷裂）、亞打寮向斜和合浦斷陷盆地。

區域侵入巖極為發育，分布于那車垌、張黃鎮及烏家鎮等地區，主要為加里東晚期那車垌花崗巖體，該巖體呈北東向長條狀展布，長約50 千米，寬約4 000 米。巖性以細—中粒花崗巖和細—中粒鉀長花崗巖為主。受博白—岑溪深斷裂帶控制，巖體內片理化、糜棱巖化發育。區域火山巖主要分布有晚白堊世火山巖，主要分布于合浦縣石灣鎮西北方、石埇鎮和山口鎮，為上白堊統西垌組（K2x）主要組成部分，厚102 ～738 米。由英安巖、安山玢巖、流紋巖、霏細斑巖、石英斑巖、熔結凝灰巖、火山角礫巖、凝灰巖等組成1 ～3 個旋回。

礦區內為較厚的松散層所覆蓋，主要是新構造活動，表現為地殼的抬升，并伴隨輕微褶皺，新地層不整合于老地層之上，在地貌特征上表現為河流切割和溝谷發育。

二、礦床地質特征

（一）礦體特征

礦區位于合浦斷陷盆地北段常樂凹陷北西翼近邊緣地帶，盆地基底主要為志留系輕微變質的砂巖類復理石建造。礦體含礦層位為新近系中—上新統南康組上段（Nn2），其中中部巖組為主要含礦地層，巖性為以灰白色為主的含黏土中細砂、含黏土粗砂、黏土質礫砂、含黏土砂礫等。礦體平面上呈面狀展布、無天窗，剖面上呈層狀，產狀近似水平，礦體厚度變化為離礦區北側志留系中統合浦組（S2h）越近，厚度越薄，整體呈北薄南厚的特征。控制礦體南北長約1 550 米，東西寬約1 090 米，展布面積約1.32 千米2，礦體埋深0 ～10 米，頂板標高為 +17.50 ～+50.74 米，底板標高為+30.41 ～-33.72 米。

（二） 礦石特征

1.礦物成分

礦石顏色以灰白色、白色為主，局部呈淺土黃色（見圖2），礦石中主要礦物成分為石英、高嶺石、絹云母，次要礦物為白云母、黑云母、褐鐵礦、赤鐵礦、長石、電氣石和鋯石等，其中重砂礦物主要為鋯石、鈦鐵礦、金紅石、白鈦石、獨居石、褐鐵礦、磁鐵礦、電氣石等。礦石中各礦物成分含量組成為：石英含量為63%～89 %、高嶺石含量為7 %～28 %、絹云母含量為2%～4 %、白云母及黑云母含量為1 %～2%等。

圖2 石英砂礦（原礦）

2.結構構造

礦石具砂狀結構、礫狀結構、粉砂狀結構、顯微鱗片泥質結構，即石英、絹云母、高嶺石、白云母、黑云母等礦物共同或各自組成的巖屑、礦物單體，它們經水動力搬運后沉積下來，大部分磨圓度較好，顆粒的大小變化較大，其中粒度大于2 毫米的為礫，粒度介于2 ～0.06 毫米的為砂，粒度介于0.06 ～0.004 毫米的為粉砂，小于0.004 毫米的為黏土（即泥質）。礦石為松散堆積構造，即各種礦物共同或單獨組成的砂、礫、粉砂、黏土松散而不均勻地堆積在一起形成的構造（見圖2、圖3）。

圖3 電鏡下的石英砂礦（凈礦）

3.化學成分

（1）根據礦石化學成分分析結果，原礦石中SiO2為93.20 %、Al2O3為4.82 %、Fe2O3為0.22%、K2O 為0.56%、Na2O 為0.03%、TiO2為0.18%、CaO為0.02%、MgO為0.12%；水洗凈礦（不小于0.1 毫米粒級）中SiO2為98.61%、Al2O3為0.41%、Fe2O3為0.08%、K2O 為0.04%、Na2O 未檢出、TiO2為0.02%、CaO 為0.05%、MgO 為0.01%。

（2）礦石中各粒級主要化學成分含量。

①SiO2含量：不小于1 毫米、1 ～0.8 毫米、0.8 ～0.71 毫米、0.71 ～0.5 毫米、0.5 ～0.3毫米、0.3 ～0.1 毫米等各粒級SiO2含量較高，且變化比較穩定，最大值為99.68%，最小值為96.06 %，平均值為98.81%；而小于0.1 毫米粒級的比其他粒級SiO2含量較低，且變化范圍較大，最大值為82.59%，最小值為67.32%，平均值為77.33%。

②Al2O3含量：不小于1毫米、1～0.8毫米、0.8 ～0.71 毫米、0.71 ～0.5 毫米、0.5 ～0.3毫米、0.3 ～0.1 毫米等各粒級Al2O3含量較低，且變化比較穩定，最大值為1.95%，最小值為0.19%，平均值為0.52 %；而小于0.1毫米粒級的比其他粒級Al2O3含量較高，最大值為21.42%，最小值為10.66%，平均值為14.25%。

③Fe2O3含量：不小于1毫米、1～0.8毫米、0.8 ～0.71 毫米、0.71 ～0.5 毫米、0.5 ～0.3毫米、0.3 ～0.1 毫米等各粒級Fe2O3含量較低，且變化比較穩定，最大值為0.300%，最小值為0.023%，平均值為0.084%；而小于0.1毫米粒級的比其他粒級Fe2O3含量較高，最大值為1.600 %，最小值為0.610%，平均值為0.812 %。

綜上所述，原礦石中不小于0.1 毫米的各粒級，有益組分 SiO2含量較大，且變化穩定，有害組分Al2O3、Fe2O3含量較低，且變化穩定；小于0.1 毫米的粒級中，有益組分SiO2含量較低，且變化較大，有害組分 Al2O3、Fe2O3含量較高，且變化不穩定。

4.礦石類型

礦區主要礦石類型有石英砂礫、黏土質石英礫砂和含黏土石英礫砂。

礦區礦石自然類型為疏松狀細—粗粒石英砂礫礦石。 礦石以灰白色為主，局部呈淺土黃色、淺棕褐色等，礦石中主要礦物成分為石英、高嶺石、絹云母，次要礦物為白云母、黑云母、褐鐵礦、赤鐵礦、長石、電氣石、鋯石等，其中石英含量為 63%～89%。礦石中石英呈松散狀，形態以半自形—他形粒狀為主，礦物成熟度較高。

（三）礦體圍巖與夾石

1.礦體圍巖

根據化學成分含量分析，頂板圍巖主要因Fe2O3含量超標而劃分。巖性主要為第四系全新統沖積層（Qhal）棕褐色、褐色黏土質中粗砂、黏土質中細砂等和新近系中—上新統南康組上段（Nn2）黃褐色、紅棕色的黏土質礫砂、含黏土砂礫、黏土質中粗砂等。礦體覆蓋層厚1.50 ～10.00 米，平均厚度為5.86 米，整體為中部偏北厚度大，北側和南部厚度小。

礦體底板圍巖以新近系中—上新統南康組上段（Nn2）下部的黏土質粉砂為主，其次為志留系中統合浦組（S2h）上部的泥質細砂巖。

（1）黏土質粉砂。灰黃色、紅褐色、灰綠色、紅棕色混雜，主要因含砂率（不小于0.1 毫米部分）小于40%而劃分為非礦。

（2）泥質細砂巖。僅見于礦區北側施工的2 個鉆孔中，灰黃色，細粒結構，塊狀構造，主要由石英、長石等礦物組成，強風化，巖芯堅硬呈完整柱狀，與松散狀礦體界線明顯。

2.礦體夾石

礦體夾石巖性主要為黏土質粉砂或粉砂質黏土，含砂率較低是此次劃定為非礦的主要依據；其次為含黏土礫砂，主要因Fe2O3含量超標而劃分。夾石普遍存在于礦體剖面中，單工程見夾層數為0 ～4 層，剖面夾層數為0 ～8 層，層厚為0.50 ～9.37 米不等，剖面上不連續，均呈透鏡體狀。礦體夾石率為2.40%。

三、控礦因素分析

（一）地層、巖性

該區石英砂礦產于新近系中—上新統南康組上段（Nn2）中部，主要為古洪積—沖積平原河槽沉積，次為河漫灘沉積和牛軛湖沉積。上部為黃褐色、紅棕色含黏土中粗砂、黏土質礫砂等，厚1.50 ～15.04 米，平均厚度約為5.96 米；中部為多個旋回的灰白色砂礫層，各層均發育下粗上細的正粒序特征，巖性為灰白色含黏土中細砂、含黏土粗砂、黏土質礫砂、含黏土砂礫夾黏土質粉砂、粉砂質黏土等，厚3.30 ～67.14 米，平均厚度約為28.40 米；下部為灰黃色、紅褐色、灰綠色、紅棕色黏土質粉砂夾黏土，施工鉆孔揭露最大厚度為30.05 米，尚未揭穿該地層。其中，中部巖組為礦區主要含礦地層。

（二）地形、地貌

自新近紀以來，區域內新構造運動比較平穩，以拉張沉降為主，其間發生兩次幅度較大的升降運動。合浦斷陷盆地是一個繼承性沉積向斜盆地，新近紀末及第四紀中更新世末發生的劇烈升降運動，使盆地中心進一步下沉而邊緣相對上升，在地貌上先后形成新近紀臺地和第四紀更新世濱海平原，它們分別比全新世沖積平原、三角洲平原高數米至數十米不等，相互之間常存在陡坎或斜坡等明顯的分界線，表現為似內迭式河谷堆積的特征。受該地形、地貌影響，天然石英砂礦的形成、富集主要在臺地、沖積平原及河成低階地、三角洲平原、濱海平原，同時在合浦地塹式斷陷盆地構造控制下，接近盆地中心部位石英砂礦體厚度較大，而位于盆地邊緣的礦體厚度較小至尖滅。

（三）古氣候和沉積環境

新近紀開始時，氣候由涼爽向濕熱轉變，而炎熱、潮濕的氣候促進了合浦斷陷盆地邊緣的基巖和花崗巖巖體風化、剝蝕，由地表水體搬運至有利部位沉積并富集成礦。同時那車垌花崗巖體的韌性變形構造發育，有利于水介質下滲、流動循環，加速巖石的風化分解，為風化成礦創造有利條件。

四、礦床成因

（一）成礦物質來源

區域廣泛分布有志留系砂頁巖、古近系砂泥巖、新近系和第四系松散砂及黏土，該區東側分布有那車垌花崗巖巖體、北東方向分布有張黃花崗巖巖體。自白堊紀早期合浦斷陷盆地和北部灣坳陷開始發育，盆地和坳陷周邊的沉積巖和花崗巖巖體經風化和剝蝕，由地表水體搬運至盆地和坳陷沉積，這為石英砂礦床的形成提供了豐富的物質來源。

根據巖礦鑒定結果，區內石英砂原礦中含有少量或者微量的巖屑，主要為石英砂巖巖屑、雜砂巖巖屑、粉砂巖巖屑、千枚巖巖屑、風化的花崗巖巖屑等。這一點也說明了成礦母巖來自于區域上的志留系地層及花崗巖體。

（二）礦床成因

該區域大地構造位于廣西二級構造單元南華活動帶，欽州殘余地槽、云開臺隆和北部灣坳陷3 個三級構造單元的結合部位，處于地塹式斷陷盆地—合浦盆地北段常樂凹陷北西翼近邊緣地帶。進入古近紀以來，受燕山運動第四幕和喜馬拉雅造山運動影響，合浦斷陷盆地和北部灣坳陷進一步發展，盆地和坳陷周邊的地層和巖體不斷風化并在地表水體的搬運作用下，在地勢較低的合浦盆地、南康盆地和北部灣中北部廣大區域沉積了古近系、新近系和第四系松散堆積地層，合浦斷陷盆地內形成了古近紀—新近紀洪積—沖積臺地。

五、找礦標志及找礦方向

（一）找礦標志

1.礦體露頭標志。直接出露地表灰白色的含黏土砂礫層。

2.地層巖性標志。合浦斷陷盆地的新近系中—上新統南康組上段（Nn2）地層中松散的灰白色含黏土砂礫層為該類石英砂礦床的找礦標志層。

3.地貌標志。石英砂礦層以多旋回為顯著特征，廣泛分布于南流江北岸的常樂—石康—石灣—星島湖—烏家—沙崗—西場一帶的新近系中—上新統南康組上段（Nn2）中，而該地層在地貌上主要表現為沖積平原、沖積洼地、古河床、古階地等類型。

（二）找礦方向

合浦斷陷盆地屬中—新生代斷陷盆地，其形成和發展受北東向區域性大斷裂所控制。盆地蓋層由中生界白堊系上統、古近系、新近系和第四系松散沉積物組成，而合浦斷陷盆地內新近系中—上新統南康組（Nn）分布范圍廣闊，天然石英砂礦成礦遠景條件優越。盆地中心為南流江，河槽地貌沿南流江向兩側逐遞增高，呈“V”字形狀。礦床厚度由北往南沿盆地中心遠端至近端變化與南流江河槽地貌變化一致，即北薄南厚。由此看來，天然石英砂礦體在合浦斷陷盆地接近盆地中心部位有巨大的找礦潛力。

六、建 議

（1）在合浦地塹式斷陷盆地構造控制下，接近盆地中心部位石英砂礦體厚度較大，而位于盆地邊緣的礦體厚度較小甚至尖滅。據此，認為合浦盆地范圍內有巨大的找礦前景，下一步找礦方向應以盆地中心為主。

（2）合浦盆地內現已探明多個石英砂礦床，集中分布于南流江北側，勘查工作相對局限，缺乏對整個盆地內石英砂礦體分布規律的系統研究。建議以整個合浦地塹式斷陷盆地為布局開展研究工作，查明區內石英砂礦體分布規律，摸清資源分布情況。

（3）區內石英砂礦成礦作用以沖洪積作用為主，靠近海岸線一帶可能為海相沉積或沖洪積作用—海相沉積交互，仍需進一步加強成礦理論研究，予以明確。

（4）目前區內石英砂礦資源主要用于近年來新興起的光伏玻璃、超白浮法玻璃等新型玻璃產業，兩者對SiO2純度的要求相對不高。在實際生產過程中應加強選礦綜合利用研究，探索現有礦產資源是否存在滿足工業生產需要的高純石英（SiO2大于99.9%）優質原料的可能，做到礦產資源優質優用與合理配置。