寧夏中衛市香山冶金用石英巖礦床地質特征及找礦標志

張晨威

(中國建筑材料工業地質勘查中心寧夏總隊，寧夏 銀川 750021)

中衛市為寧夏重要硅鐵生產基地，當前冶金用石英巖礦原料供需關系嚴重失衡，現急需尋找冶金用石英巖儲備礦產為進一步促進地方經濟發展，拓寬硅鐵產業鏈、加快當地經濟結構性改革、進一步快速的提升產品的價值。本文闡述了中衛香山冶金用石英巖礦床地質特征、礦體及礦石等特征，分析總結了該區域冶金用石英巖礦床成因和找礦標志。

1 區域地質背景

香山冶金用石英巖礦床地處寧夏中衛香山腹地，地勢總體起伏不大，地形及地貌明顯受制于構造及各地層巖性。新生界以來，地殼逐漸上升，地形切割嚴重，“V”型地形發育。礦區屬剝蝕構造低中山丘陵地形，局部有風成黃土堆積地形，以梁峁為主，丘頂園緩。地表僅有稀疏灌木生長，覆蓋較少，基巖地表出露良好，物理風化較強。香山冶金用石英巖礦床大地構造位置位于阿拉善微陸塊(Ⅲ4)、騰格里早古生代增生楔(Ⅲ41)、衛寧北山- 香山晚古生代前陸- 上疊盆地(Ⅲ41-1)、香山褶斷帶(Ⅲ41-1-5)，綜合地層區劃為柴達木- 華北地層大區(Ⅲ)，阿拉善地層區(Ⅲ3)，阿拉善南緣地層分區(Ⅲ31)，景泰- 中寧地層小區(Ⅲ31-1)[1]。區域上除寒武紀、志留紀、泥盆紀、三疊紀、侏羅紀、古近紀、新近紀地層缺失外，其余從古生界到新生界地層均有出露[2]。

區域上經歷了長期的構造活動，自寒武紀以來，經歷了加里東期[3]、華力西- 印支期、燕山期和喜瑪拉雅期[4]構造運動。構造形態較復雜，褶皺及斷裂十分發育。

區域內褶皺表現為紅寺臺向斜，展布于古長臺- 紅寺臺一帶，形成于華力西期，軸向由西向東280°轉300°，延伸14.0km，寬3～8km，軸線呈舒緩波狀[5]，形似葫蘆狀。核部地層為二疊系大黃溝組及紅泉組，兩翼地層為石炭系- 二疊系太原組及羊虎溝組。向西傾伏，轉折端圓滑，為南西翼略陡的對稱開闊向斜,北東翼地層傾角約為6～20°、南西翼地層傾角約為8～22°。

區域內斷裂較發育，從北至南有7 條斷層(見圖1)。

圖1 區域地質圖

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區內出露地層由老到新有：奧陶系中統香山群徐家圈組、狼嘴子組、磨盤井組、石炭系下統前黑山組、臭牛溝組、石炭系上統羊虎溝組、石炭系- 二疊系太原組、二疊系下統大黃溝組、二疊系上統紅泉組、白堊系下統和尚鋪組、第四系更新統洪積層、第四系更新統馬蘭組及第四系全新統沖積層。含礦層位為石炭系- 二疊系太原組下段，地層總體呈單斜層狀產出，產狀總體緩傾斜，傾向125～285°、傾角5～34°，由于受紅寺臺向斜影響，次生褶皺、斷層發育，局部產狀變化較大。

2.2 構造

礦區受區域紅寺臺向斜影響，小規模褶皺亦發育，可見傾斜、直立等褶皺。褶皺對礦區內地層分布形態有一定控制作用，如石炭系上統羊虎溝組上段地層，由于褶皺導致地層重復出露，在礦區內大面積分布。小規模褶皺對礦區含礦層分布形態有一定影響。

礦區內斷裂構造較發育，共發現小規模斷層5 條。

3 礦床地質特征

3.1 礦體地質特征

礦床所屬地層為石炭系- 二疊系太原組下段(圖2)，巖性主要為灰- 灰白色中厚層中細粒長石石英砂巖。礦體總體傾向為南西，呈單斜產出，產狀近水平，常沿山坡或山梁分布，走向與山體走勢一致，傾角與坡角相近，局部受區域紅寺臺向斜影響，產狀變化較大。礦區內礦層分K1-1、K1-2、K1-3、K1-4、K1-5、K1-6、K1-7、K1-8、K1-9 九個礦段。礦體控制厚 2.00 ～13.36m， 變 化 系 數21.97～68.83%(表1)。

圖2 礦區地質簡圖

表1 礦體厚度及變化系數結果

3.2 礦體頂底板

K1-1、K1-2 頂板地層為石炭- 二疊系太原組上段，主要巖性為灰- 灰黑色炭質頁巖及紫紅色中- 厚層鈣質砂巖；底板地層為石炭系上統羊虎溝組上段第二層，主要巖性為紫紅色中- 厚層鈣質砂巖。

K1-3、K1-4 頂板地層為石炭- 二疊系太原組上段，主要巖性為灰- 灰黑色炭質頁巖；底板地層為石炭系上統羊虎溝組上段第二層，主要巖性為灰黑色炭質頁巖及紫紅色中- 厚層鈣質砂巖。

K1-5、K1-6 未見基巖頂板，僅有少量第四系黃土覆蓋；底板地層為石炭系上統羊虎溝組上段第二層，主要巖性為灰黑色炭質頁巖及紫紅色中- 厚層鈣質砂巖。

K1-7、K1-8、K1-9 頂板地層為石炭- 二疊系太原組上段，主要巖性為灰- 灰黑色炭質頁巖及紫紅色中- 厚層鈣質砂巖、褐灰色厚層泥灰巖；底板地層為石炭系上統羊虎溝組上段第二層，主要巖性為灰黑色炭質頁巖、紫紅色- 雜色中- 厚層鈣質砂巖。

3.3 礦石質量特征

3.3.1 礦石類型和品級

礦區冶金用石英巖礦物成分較單一，礦物組成差異較小，結構構造及顏色相近，因此，礦石只存在石英砂巖一種自然類型。

冶金用石英巖Ⅰ級品的要求：SiO2≥97.50%；Al2O3≤1.00%；CaO≤0.30%；P2O5≤0.02%。Ⅱ級品質量要求(SiO2≥96.00%；Al2O3≤1.50%；CaO≤1.00%；P2O5≤0.03%)，本次工作Ⅰ級品樣品占比為40%，但分布零散，不能連接成片，單工程加權后符合Ⅱ級品，故礦區冶金用石英巖礦均為Ⅱ級品。

3.3.2 礦石結構構造

礦石主要巖性為灰- 灰白色中細粒石英砂巖，呈中細粒砂狀結構，接觸式膠結，石英占95～99%，偶見白云母、粘土礦物。硅質膠結物呈隱晶狀，部分重結晶向石英顆粒過渡，邊界不清，少量次生加大于石英碎屑邊界，粘土礦物主要呈浸染狀散布于石英顆粒表面，少數沿碎屑邊界分布，鐵質呈星點狀，局部可見。

3.3.3 礦石礦物成分及化學成分

巖石礦物成分簡單，主要為石英(95%～99%)，白云母(＜1%)，粘土礦物(＜1%)，金屬礦物(＜1%)。

礦石有益成分為SiO2，有害成分為Al2O3、CaO、P2O5，其中SiO2單樣最高含量為99.44%，單樣最低含量為91.96%，各礦段礦層塊段體積加權平均含量為96.64～98.18%。Al2O3單樣最高含量為2.53%，單樣最低含量為0.03%，各礦段礦層塊段體積加權平均含量為0.52～1.08%。CaO 單樣最高含量為0.860%，單樣最低含量為0.002%，各礦段礦層塊段體積加權平均含量為0.172～0.239%。P2O5單樣最高含量為0.0088%，單樣最低含量為0.0006%，各礦段礦層塊段體積加權平均含量為0.0037～0.0052%。各礦層SiO2及Al2O3沿走向自西向東變化趨勢見圖3。

圖3 各礦層SiO2 及Al2O3 沿走向自西向東變化趨勢圖

4 礦床成因分析

礦床所屬地層為石炭系- 二疊系太原組下段，主要巖性為灰- 灰白色中細粒石英砂巖，單斜構造，礦物顆粒成分較單一。礦床工業類型為三角洲前緣亞相沉積型礦床[6-8]。

5 結論

5.1 礦層所屬地層為石炭- 二疊系太原組下段，礦層嚴格受控制于層位，礦石十分致密堅硬，抗風化能力強，常常形成陡峭的山崖，基巖裸露，風化面、新鮮面多為灰白色，因此為本區和外圍勘查找礦提供了參考。

5.2 礦區礦層厚度屬穩定～較穩定類型。