湖北省通山縣付家山礦區硅石礦地質特征及找礦標志

摘要：湖北省通山縣付家山礦區硅石礦共圈定5個礦體，礦石為脈石英，礦石質量達到玻璃用硅石原料要求，資源儲量在千萬噸以上，屬大型礦床。礦床成因屬熱液成因，控礦構造為黃鶴尖—高湖斷層以及巖體地層分界線，主要找礦標志為北東向區域斷裂構造。

關鍵詞：硅石礦 脈石英 熱液成因 控礦構造 找礦標志

引言

湖北咸寧地區硅石礦資源主要分布在通山縣闖王鎮付家山、一盤丘一帶，其中尤以付家山礦區資源儲量規模較大，資源儲量在千萬噸以上，屬大型礦床，礦石質量好，主要用作玻璃用硅石原料。硅石礦礦種為脈石英，屬咸寧市緊缺礦種，是湖北省鼓勵開發礦種。隨著經濟的不斷發展，對硅石礦需求量不斷增加，對硅石礦礦床成因及找礦標志研究的重要性日益突出。

1. 區域地質背景

1.1地層

區域內出露地層自元古界前震旦系冷家溪群—寒武系基本為連續出露。冷家溪群主要為一套淺海相淺變質碎屑沉積建造，震旦紀為淺海—濱海相碎屑巖夾碳酸鹽沉積建造，寒武系為一套陸棚—海盆相碎屑巖及碳酸鹽巖沉積建造地層，以及第四系松散殘坡積層。

1.2構造

本區地處于揚子板塊的武陵 —修水—錢塘臺拗與雪峰—九嶺斷褶帶的交接地帶，屬通山—瑞昌臺褶束的一部分，區內褶皺、斷裂十分發育，區內構造形跡主要表現為三組，即南北向、近東西向及北東向，本區內控礦構造為北東向付家山礦區的黃鶴尖—田鋪斷裂構造和一盤丘礦區的沙店斷裂構造【1】。

1.3巖漿巖

1.3.1侵入巖

區內主要分布有九宮山和沙店兩大巖體，為燕山中晚期產物，屬中酸性巖類。

1.3.1.1九宮山巖體

本區侵入體均為九宮山巖體的西段，屬太陽山序列，出露付家山單元（JF），古老廟單元（JG）及石凱單元（JS）。

1. 石凱單元（JS）

分布于太陽山序列深成巖體的邊緣，巖性為片麻狀細粒含斑黑云母二長花崗巖。

2. 古老廟單元（JG）

為太陽山序列深成巖體之主體，巖性為片麻狀中粒含斑黑云二長花崗巖。

3. 付家山單元（JF）

侵入體規模較小，該單元巖性為片麻狀中粗粒少斑黑云母二長花崗巖。

1.3.1.2沙店侵入體

侵入于前震旦紀板溪群地層中，受北東向沙店斷裂控制較明顯，巖性為中粗粒或中粒黑云母花崗巖，具硅化及弱云英巖化。

1.3.2脈巖

區內脈巖較為發育，主要沿斷裂帶或侵入體邊緣分布。多呈北東向或近東西向延伸， 主要有石英脈、細晶巖脈、花崗巖脈、偉晶巖脈，局部見閃長玢巖脈。

2. 礦區地質特征 【2】

2.1地層

2.1.1前震旦紀冷家溪群

礦區范圍內僅出露坪原組（Pt2p），巖性為灰綠色、灰色條帶狀變質粉砂巖以及灰綠、灰褐、灰黑色含粉砂質絹云板巖（千板巖）。

2.1.2 寒武紀地層

本區屬陸棚—陸棚邊緣盆地—海盆相沉積，主要分布于區內北西角，可劃分為牛蹄塘組、楊柳崗組、華嚴東組及西陽山組4個巖石地層單位，與下伏地層均呈整合接觸。

牛蹄塘組（∈1n）：中下部為深灰、灰黑色水云母頁巖；上部為青灰色水云母頁巖、粉砂質頁巖。

楊柳崗組（∈1-2y）：下部為灰、深灰色薄—中層狀細晶—微晶灰巖。

華嚴寺組（∈2h）：為灰—深灰色薄—中厚層含砂屑粉屑灰巖、灰色薄層灰巖與含生物屑粉屑灰巖形成韻律層。

西陽山組（∈3x）：為灰—深灰色薄層泥質條帶含粉屑灰巖，巖石普遍含灰泥巖透鏡體；上部夾一層粉屑灰巖角礫巖。

2.1.3第四系

為殘坡積層，為灰色、灰褐色、土黃色含礫亞粘土，礫質亞粘土。

2.2構造

區內褶皺構造不明顯，斷裂構造較發育，主要表現為北東向、北東東向及近東西向，現分述如下：

2.2.1北東向斷裂

2.2.1.1黃鶴尖——高湖斷層（F1）

為區域黃鶴尖—田鋪斷層的南西段，呈北東向展布，區內出露長度6公里，傾向北西，傾角69—82度，該斷裂為張性斷裂，錯斷了花崗巖及板溪群至寒武系地層。該斷裂寬3—10余米，斷裂為后期石英脈充填，脈體兩側伴硅化蝕變現象，兩側圍巖中伴有網脈狀石英細脈產出。該斷裂控制著硅石礦的形成及分布，與成礦作用關系密切。

2.2.1.2下亂尖斷裂（F4）：呈北東向展布，出露長2公里，傾向北西，傾角52—70度，具張扭性。

2.2.1.3F5斷裂：分布于區內東部巖體中，具平推性質，錯斷了付家山單元的兩個小巖體，對礦體無破壞作用。

2.2.2近東西向斷裂

彭家洞斷裂（F2）：沿彭家洞—下亂尖一線分布，總體走向近東西，傾向北西，傾角10—25度，該斷裂具逆掩性，伴隨有石英脈體侵入，該斷裂與硅石礦關系密切控制著Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體的分布。

2.2.3北東東向構造

西隅嶺—高湖斷裂（F3）：總體走向北東東，東段呈北東向，中部為第四系掩蓋，區內出露長4.5公里，斷裂規模較大。

2.4控礦構造

硅石礦集中分布于黃鶴尖—高湖斷裂帶中，呈脈狀，產狀與斷裂基本一致，傾角較陡，兩側伴有弱硅化蝕變現象，局部見分支復合現象，在巖體與圍巖接觸帶中亦有硅石礦體分布，呈穹窿狀產出，其礦石質量較好。

3. 礦床地質特征

3.1礦體特征

硅石礦均為石英脈型，大致有北東、北西及南北向三組，以北東向規模大且具工業意義，礦區內共圈定五個礦體。

3.1.1 Ⅰ號礦體

Ⅰ號礦體規模較大，總體沿黃鶴尖斷層分布，它西起黃鶴尖，東止高湖，礦體長4930米，平均寬厚8.00米，最寬18.96米。該礦體呈脈狀產出，走向南西—北東，傾向北西，傾角68—82度。

3.1.2 Ⅱ號礦體

Ⅱ號礦體規模較小，處于巖體與圍巖接觸帶中，礦體受巖體隆起影響呈巖蓋狀產出，地表出露形態呈新月形，北側被掩蓋，東西長260米，南北寬50米，其厚度平均為13.78米，最厚大于21.19米，北部北傾，南部南傾，傾角8—25度。

3.1.3 Ⅲ號礦體

Ⅲ號礦體規模較小，處于巖體與圍巖接觸帶中，東西長480米，南北寬50米，其平均厚度5.36米，最寬5.85礦體北部北傾，南部南傾，傾角15—25度。

3.1.4 Ⅳ號礦體

Ⅳ號礦體分布于下亂尖西部，礦體東西長920米，南北寬50米，平均厚12.71米，最厚14.31米，礦體形態不規則，總體呈近東西向脈狀展布，傾向北西，傾角71度。

3.1.5 Ⅴ號礦體

Ⅴ號礦體規模較小，沿下亂尖斷層分布，礦體長920米，平均厚3.47米，最厚4.38米，該礦體呈北東向脈狀展布，傾向北西，傾角52—69度。

3.3礦石質量

3.3.1礦石結構構造

本區礦石主要為不等粒變晶結構，局部為隱晶結構、微晶結構。

礦石構造均為塊狀構造，石英顆粒膠結緊密，巖石堅硬，呈不規則塊狀。

3.3.2礦石礦物成分

礦石礦物主要為石英、玉髓、長石、黃鐵礦、褐鐵礦、絹云母、綠泥石等。

3.3.3礦石化學成分

區內硅石礦有益組分SiO2平均含量98.04%，最高99.88%，最低91.90%，有害雜質Fe2O3平均含量0.12%，最高0.33%，最低0.0015%。

3.3.4礦石工業類型

礦石自然類型為脈石英，工業類型為高硅低鐵鋁型，可用作平板玻璃、器皿玻璃，亦可用作耐火制品、工業硅、熔劑等。

3.4礦體圍巖及夾石

3.4.1礦石頂底板圍巖

1. Ⅰ號礦體頂底板圍巖基本為古老廟單元片麻狀中粒含斑黑云二長花崗巖組成，局部為石凱單元片麻狀細粒含斑黑云二長花崗巖構成。

2. Ⅱ號、Ⅲ號及Ⅳ號礦體頂底板圍巖相同。底板由古老廟單元片麻狀中粒含斑黑云二長花崗巖組成，其頂板圍巖均為板溪群坪原組一段變砂巖、板巖構成。

3. Ⅴ號礦體頂底板圍巖基本由石凱單元片麻狀細粒含斑黑云二長花崗巖構成，局部由坪原組一段變砂巖、板巖構成。

3.4.2礦體夾石

礦體內見有夾石體較少，大部分布于Ⅰ號礦體中，夾石體長 150—350 米，寬 1.14—2.86米，夾體巖性為含長石石英巖，局部夾花崗巖碎屑。

3.5礦石加工性能

根據硅石礦物原料的雜質和包裹體的賦存狀態，其選礦提純工藝主要分擦洗—磁選—浮選—酸浸等工藝流程，隨著選礦工藝研究的不斷深入，又引進了電選和生物選礦等工藝 【3】。

本區礦石屬石英脈型，成分單一，有害雜質含量極低，無需選礦，礦石開采后僅需簡單的機械破碎即可利用。

4. 礦層成因及找礦標志

4.1 礦床成因

本區內硅石礦屬熱液成因，從巖體的化學成分（平均含量：SiO272.63%、Al2O313.30%、Fe2O30.46%、FeO1.93%、CaO1.82%、K2O5.16%、Na2O3.28%）可看出，巖體中SiO2含量較高，而硅石礦在空間分布上又與巖體關系極為密切，很顯然其物質成分來源于巖體的結晶分異。主要為巖漿熱液結晶分異的結果，局部為后期氣水熱液活動的產物。

4.2成礦作用及控礦因素

4.2.1 成礦作用

燕山晚期由于濱太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，區內形成一系列規模較大的北東向斷裂，疊加于早期形成的所有構造之上。斷裂作用形成的空隙，為礦液的運移提供了通道，為礦體的賦存提供了容礦空間，構造作用伴隨大規模的酸性花崗巖體的入侵又為硅石礦的形成提供了充足的物質來源。

由于大規模構造運動，深部巖漿沿北東向斷裂形成的通道運移，當溫度壓力降低時，含礦熱液發生結晶分異，形成成分較純的石英脈體—礦體。

4.2.2控礦因素

硅石礦的控制因素主要為巖體及斷裂。區內北東向展布的斷裂控制著硅石礦的分布形態及規模，與成礦作用關系密切的主要為區域性大斷裂；區內中酸性侵入體對礦體的形成起著決定作用，礦體的有益組分來自于巖體。

4.2.3找礦標志

礦區內硅石礦主要受構造控制，找礦標志較為明顯，主要有構造標志、地貌、巖性、接觸帶等標志。

1. 構造標志

表現為北東向展布的斷裂構造，控制著石英脈的規模及分布形態。

2. 巖體與圍巖接觸帶標志

石英脈體常產于巖體與前震旦紀板溪群淺變質巖的圍巖接觸帶中，并伴有微弱的硅化蝕變現象。

3. 地貌標志

硅石礦體在地貌上常表現為陡立的巖墻，大部沿山脊出露，兩側常形成陡崖。

4. 巖性標志

硅石礦體在巖性上表現為白色或黃白色的石英巖，一般露頭較明顯，與圍巖界線清晰易辨。

5. 結論

本區硅石礦礦床成因為熱液成因，控礦構造為北東向區域斷裂構造（黃鶴尖—高湖斷層F1），礦體規模較大，礦石質量較好。找礦主要標志為北東向展布的斷裂構造和巖體與前震旦紀板溪群淺變質巖的圍巖接觸帶。

咸寧地區通山縣、通城縣—帶屬幕阜山—九宮山Ⅳ級成礦帶，巖漿活動強烈，區內斷裂構造發育，為硅石礦成礦提供良好的地質環境，有望在該區發現規模較大硅石礦床。

參考文獻：

【1】湖北省地質礦產局鄂東南地質大隊區調分隊1:5萬馬橋幅、黃沙鋪幅、楠林橋北半幅 通山縣北半幅區域地質調查報告[R] 1984年

【2】石華斌等 湖北省通山縣付家山礦區硅石礦預查地質報告[R] 2005年，湖北省第四地質大隊

【3】劉國庫等 硅石選礦提純工藝研究現狀《有色礦冶》[J] 2007年第6期

作者簡介：

周賢榮：（1968年—）男，湖北省第四地質大隊（湖北咸寧），工程師，地質礦產勘查專業，從事咸寧地區礦產勘查、研究工作。

徐興寬：（1964年—）男，湖北省第四地質大隊（湖北咸寧），工程師，地質礦產勘查專業，從事咸寧地區礦產勘查、研究工作。

黃世堯：（1965年—）男，湖北省第四地質大隊（湖北咸寧），工程師，地質礦產勘查專業，從事咸寧地區礦產勘查、研究工作。