四川省南江縣霞石礦地質特征及成因

高瑞祥

（中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊，成都 610017）

1 區域地質

南江霞石礦位于米倉山南緣滑脫帶北緣坪河基底凸起中段坪河超單元超基性—堿性侵入巖內。區內出露地層主要為元古界火地埡群，古生界震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系及中生界三疊系、侏羅系和少量新生界第四系。

區內經歷了多次地殼運動，地質構造復雜，斷裂褶皺發育，褶皺、斷裂總體呈北東～南西向展布。區內共發育三條近北東向區域性大斷層，由南東向北西依次為官方埡斷層、孫家埡斷層、大河壩斷層。

區內巖漿巖主要出露呂梁期第二期侵入巖，包括超基性堿性雜巖、中酸性堿性和中酸性巖類。

區內各期巖脈主要有閃長巖脈、長英巖脈、正長閃長巖巖脈、斜長巖脈、花崗巖脈、輝綠巖脈等，多切穿前震旦系地層及區內侵入巖，沿NE、NEE 向裂隙侵入，少數沿NNW 向侵入。

根據區內巖漿巖的穿切關系和侵入地層的時代，可劃分為三個時期。超基性堿性巖、中酸性堿性巖屬呂梁期第二期侵入巖（第一期為噴出巖，未出露）；石英閃長巖屬呂梁期第三期侵入巖；花崗巖屬呂梁期第四期侵入巖。脈巖則為各期巖漿侵入先期巖漿巖和變質巖裂隙而成，為其同期或稍晚期形成物。

2 礦區地質

礦區前震旦系火地埡群麻窩子組第二段（Ptm2），是超基性—堿性侵入巖的主要圍巖。巖生主要為淺灰～灰白色中厚層至厚層細晶白云質大理巖，主要礦物是白云石、次為方解石，含少量碳質，夾透鏡狀片巖型石墨礦體，是區內坪河含釩晶質石墨礦體產出層位。白云質大理巖與巖漿巖接觸時，具不均勻硅化、蛇蚊石化及石墨化，厚＞200m。

礦區內構造處于坪河—官壩背斜南西段，處于麻窩子組二段（Ptm2）中，背斜軸向60°～75°。地層產狀：北西翼330°～350°∠50°～70°；南東翼150°～165°∠50°～70°，兩翼基本對稱。南東翼次級褶皺較發育。

礦區巖漿巖為坪河超基性堿性雜巖體一部份，包括鈦鐵霞輝巖(εψ)、霓霞巖（εx）和磷霞巖（εe），局部可見蝕變現象，蝕變巖石稱蝕變堿性巖。

鈦鐵霞輝巖（εψ）為坪河超基性堿性雜巖體最早生成物，呈不規則狀分布，灰黑至黑色，細～中粒粒狀結構，塊狀構造。主要礦物成份為鈦輝石，斜黝簾石，長石，絹云母，此外，還含少量星散狀鐵質，偶見尖晶石。鈦鐵霞輝巖局部蝕變成蝕變鈦輝巖和蛇紋巖。

霓霞巖（εx）是坪河超基性堿性雜巖體中期產物，巖體中常見有早期鈦鐵霞輝巖捕虜體，并有后期磷霞巖及閃長巖，石英閃長巖，花崗巖，堿閃正長巖等巖脈侵入。為灰、淺灰色，中粗粒狀結構，塊狀構造。主要礦物成份為霓輝石或鈦輝石，霞石，黑云母，綠簾石、斜黝簾石，長石，巖石中還含少量霓石、鈉長石、方解石、綠泥石及磁鐵礦，局部含黃鐵礦星點及細脈。

磷霞巖（εe）是坪河超基性堿性雜巖體晚期產物，也是區內最早一次巖漿活動末期產物，呈大小不等，不規則透鏡狀，脈狀，扁豆狀，北東—北北東向，平行成帶，或串珠狀斷續侵入在坪河超單元中段的鈦鐵霞輝巖、霓霞巖中或二者之間，具有一定規模的磷霞巖體共有10個，對應成為坪河礦區霞石礦的10個礦體（圖1）。

磷霞巖為淺灰白色，半自形～他形中、粗粒結構，少量偉晶結構，致密塊狀構造。礦物成份主要為霞石，鈣霞石，黑云母，斜黝簾石，方解石，輝石，長石，另有少量鐵質星散分布于巖石中。

礦區各期巖脈發育，類型多，主要有正長閃長巖脈、花崗巖脈、堿閃正長巖脈、石英閃長巖脈、正長巖脈、輝綠巖脈、碳酸巖脈等。

礦區侵入巖及脈巖受NE～NEE 向構造控制，傾向NW～NWW，傾角55°～81°，個別巖體及脈巖傾向SE～SSE，傾角40°～55°。礦區脈巖晚于超基性堿性侵入巖體，切割霞石礦體，影響了礦體的完整性，其中花崗巖脈與鈦鐵霞輝巖、霓霞巖捕虜體一道構成礦體夾石。

3 礦體地質特征

3.1 礦體形態、產狀及規模

磷霞巖為坪河超基性堿性巖漿分異晚期淺色單元，是霓霞巖中異離體。在礦區內共有10個磷霞巖礦體，依次編號為Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ1、Ⅶ2、Ⅷ，除Ⅰ、Ⅶ1號礦體外的其它8個礦體具有一定規模。。

礦體走向NE～SW，除Ⅴ號礦體傾向SE 外，其余傾向NW，傾角41°～62°。礦體長85m～506 m，平均寬度28 m～52 m，平均厚度14.50m～40.50 m，厚度變化較大，向深部尖滅或呈尖滅趨勢。地表礦體中部大、兩端小，多為不規則透鏡體，部份為脈狀體或扁豆狀，形態、規模差異較大。

按照Al2O3≥18%，K2O+Na2O≥11%，Fe2O3+TiO2≤2%，露天開采2m，夾石剔除厚度1m 圈礦指標估算，礦區已查明霞石礦資源量大于800萬噸，達中型規模。

表1 霞石礦各礦體主要化學成分的平均含量統計表

3.2 礦石自然類型

礦石僅有磷霞巖一種自然類型。呈淺灰白色中粗粒結構，少量偉晶結構、塊狀構造。主要礦物是霞石，次有鈣霞石，少量黑云母、方解石、輝石、長石、斜黝簾石等。

霞石：灰白色，一般為它形～半自形，偶見六方柱狀晶體，粒徑5～20mm，個別達60mm；晶面玻璃光澤，斷口貝殼狀，油脂光澤；一般無解理，有時可見不完全解理；硬度5～6。顯微鏡下見晶體裂隙發育，常沿裂紋和晶體邊緣蝕變成鈣霞石，局部蝕變礦物有白云母、綠云母。霞石含量50%～70%。

鈣霞石：灰白色，玻璃光澤，斷口油脂光澤，硬度5～6，一般呈微粒，粒徑0.02～0.5mm，多分布于霞石邊緣和裂隙中，常見鈣霞石包圍方解石現象，且柱狀鈣霞石一般垂直霞石和方解石的邊緣排列，由此可知鈣霞石是碳酸鹽溶液沿霞石邊緣和裂隙作用于霞石而生成。含量5%～25%。

礦石有益化學組分鉀、鈉、鋁主要賦存于霞石、鈣霞石、長石中。

礦石中輝石、斜黝簾石、黑云母混居，嵌布于霞石顆粒內。方解石穿切黑云母，鈣霞石邊緣及裂隙處見鈣霞石，是霞石鈣化所致。礦石中主要礦物組成順序為：霞石→輝石、黑云母、斜黝簾石→方解石→鈣霞石。

有害礦物黑云母、斜黝簾石多呈粒狀鑲嵌于霞石顆粒間，鐵質呈星散狀，礦物易分離，利于選礦。

3.3 礦石化學成份

礦區各個礦體相互獨立，礦山開采也分礦體進行，各個礦體的礦石化學成份及質量見表1。

礦石有益組份Al2O3、K2O+Na2O 含量較高；有害組分Fe2O3+TiO2含量較低，礦石質量優良。

礦體屬易風化巖石，具有典型的巖漿巖球狀風化特征,上層為殘積層，厚0.2～1.5m，主要由黃灰色粘土、霞石、長石碎塊及球狀、橢球狀磷霞巖球狀風化殘留體組成；下層為半風化層，厚度一般1.0～15.0m，基本保存了磷霞巖礦石結構，主要由殘留的霞石、長石、石英及次生礦物高嶺土、水云母、多水高嶺土組成。風化帶礦石化學成份較原生礦石有害組份Fe2O3+TiO2的含量較原生礦石大幅度增加；有益成份K2O+Na2O 較原生礦石顯著減少，SiO2、Al2O3含量較原生礦石略有增加。

3.4 礦體圍巖及夾石

礦區各礦體圍巖主要為鈦鐵霞輝巖、霓霞巖、花崗巖，少量堿閃正長巖、正長閃長巖、閃長巖、風化磷霞巖、蝕變輝綠巖。圍巖與礦體巖性差異明顯，界線清楚；但是圍巖是霓霞巖時，巖性差異不很明顯，界線要根據化學分析結果確定。

夾石主要為鈦鐵霞輝巖和霓霞巖，少量堿閃正長巖、花崗巖，其中鈦鐵霞輝巖、霓霞巖為霞石礦體中的捕虜體，堿閃正長巖、花崗巖為后期侵入的脈巖，在礦體中分布無規律，以透鏡狀為主，部分為脈狀，夾石K2O+Na2O 含量低，Fe2O3+TiO2含量偏高.

4 礦床成因分析

坪河霞石礦的磷霞巖，產出于坪河超基性堿性侵入巖膨大部位北部，是鈦鐵霞輝巖—霓霞巖—磷霞巖系列的淺色單元。礦體呈不規則透鏡狀、扁豆狀及脈狀，其長軸方向與超基性堿性侵入巖體總體展布基本一致。礦體與圍巖（鈦鐵霞輝巖、霓霞巖），接觸界面較清楚，礦體礦物晶形較圍巖完整，結晶顆粒較圍巖粗，同時礦體邊部礦物結晶粒度較中部細，并具流層構造，流層產狀與礦體產狀基本一致。礦體中可見鈦鐵霞輝巖、霓霞巖不規則捕虜體。

磷霞巖形成的過程是：呂梁期偏鐵質基性巖漿，深部同化基底碳酸鹽巖，使之脫硅，同時帶入大量的Ca、Mg和部份Na、K 形成超基性堿性巖漿，上升時首先是形成鈦鐵霞輝巖，隨著暗色礦物大量析出，深部巖漿中Na2O、K2O、Al2O3相對增加，依次相繼上升侵入早期鈦鐵霞輝巖內，形成霓霞巖、磷霞巖，并認為后期磷霞巖漿的上升侵入是在早期巖漿徹底冷卻結晶之前進行的，磷霞巖漿外圍溫度相對較高，不易快速冷卻，具備礦物充分結晶的環境條件，因此，組成磷霞巖的主要礦物霞石結晶顆粒粗大，晶形較完整，無初凝的隱晶細粒體邊緣，不同期次侵入巖接觸界面無烘烤現象，且在早期巖石中有蝕變現象。磷霞巖為梁期第二期超基性堿性巖漿深部分異晚期侵入的巖漿型礦床。霞石礦體為霓霞巖中異離體。

5 礦石加工技術性能及用途

霞石原礦通過磁選，精礦產品，霞石＞92%，長石＜1%，云母+輝石+磁鐵礦＜1%（以黑云為主），方解石5%～7%。精礦產率80%；尾礦礦物成分主要是輝石、黑云母，尾礦產率20%。礦石加工選礦性能良好。

霞石主要用于玻璃和陶瓷工業，玻璃工業作代堿節能原料和填料工業，南江霞石礦有著得天獨厚的資源優勢，是目前世界上開發的同類礦種品質最優的非金屬礦種，霞石礦含堿量高于霞石正長巖，節堿效果好，用該產品為原料熔制玻璃，符合工業要求，與霞石正長巖相比，降低熔化溫度，節能效果明顯，且該礦石鋁含量高，有利于提高產品強度。隨著選礦技術的不斷提高，優質霞石精品的用途越來越廣泛，需求量不斷擴大，開發利用霞石礦市場前景廣闊。

［1］四川省地質局第二區域地質測量隊.南江幅區域地質測量報告(1∶20萬)[R].1965.

［2］楊永超.宜良浮占磷礦地質特征及成礦條件分析[J].中國非金屬礦工業導刊,2010,86（3）:47～51.

［3］于吉林.霞石正長巖礦產地質工作指南[Z].2004.302～309.

［4］金燦海.磷霞巖礦產地質工作指南[Z].2004,310～331.