河南省南陽市隱山藍(lán)晶石礦地球物理特征及開發(fā)應(yīng)用

沈坤 李亞輝 黃璞

摘要：隱山藍(lán)晶石礦區(qū)大地構(gòu)造位于北秦嶺褶皺帶青山-鰲子嶺復(fù)向斜北翼，礦區(qū)巖性為花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖體中的二郎坪群小寨組殘留體，礦床成因?yàn)閰^(qū)域變質(zhì)+動(dòng)力變質(zhì)+氣成熱液、多因復(fù)成層控礦床。礦體呈似層狀、透鏡狀，傾向北東東，規(guī)模較大，礦石自然類型主要有：藍(lán)晶石英巖型、片狀絹云藍(lán)晶石英巖型、塊狀藍(lán)晶石巖型，藍(lán)晶石含量一般在5%～30%之間。對(duì)礦床各類資料的系統(tǒng)研究，依照新頒布的勘查規(guī)范，重新圈定為2個(gè)藍(lán)晶石礦體，并對(duì)中部礦段進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算，提交藍(lán)晶石礦石量1013.42萬噸，藍(lán)晶石礦物量200.40萬噸，藍(lán)晶石平均含量19.77%，為大型礦床。礦床遠(yuǎn)景礦石量大于3000萬噸，藍(lán)晶石礦物量大于500萬噸。

關(guān)鍵詞：藍(lán)晶石礦床;地質(zhì)特征;成因

前言

隱山藍(lán)晶石礦區(qū)位于南陽市東北40°方向，直線距離約24 km的隱山北坡，行政區(qū)劃分隸屬南陽市宛城區(qū)新店鄉(xiāng)管轄。1981年3月-1985年6月河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)調(diào)查隊(duì)在該區(qū)開展工作，完成地質(zhì)詳細(xì)普查工作，2018年11月《藍(lán)晶石、紅柱石、矽線石礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》發(fā)布，依照新規(guī)范對(duì)礦體重新圈定，礦體數(shù)量、規(guī)模及形態(tài)發(fā)生較大變化，對(duì)礦床特征有了新的認(rèn)識(shí)。

一、 區(qū)域地質(zhì)背景? 南陽市隱山藍(lán)晶石礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于秦嶺褶皺帶東部，地層屬秦嶺地層區(qū)，北秦嶺地層分區(qū)南召小區(qū)。

主要構(gòu)造線呈北西-南東向展布。中生代前處于地槽狀態(tài)，元古代中條、晉寧運(yùn)動(dòng)，古生代加里東、華力西運(yùn)動(dòng)等皆表現(xiàn)為強(qiáng)烈的褶皺造山運(yùn)動(dòng)，形成北西向復(fù)雜緊閉線狀褶皺和大斷裂帶，是典型的多旋廻褶皺系;中生代燕山運(yùn)動(dòng)后逐漸穩(wěn)定[1]。

巖漿活動(dòng)除二郎坪群火山巖之外，侵入巖主要為大面積分布的華力西期花崗巖、加里東期斜長(zhǎng)花崗巖、閃長(zhǎng)巖，其次為燕山期花崗巖、花崗斑巖和加里東期輝長(zhǎng)巖、超基性巖、石英閃長(zhǎng)巖等。內(nèi)生金屬礦產(chǎn)與加里東期和燕山期基性、酸性小侵入體有關(guān)[2]。

二、 礦區(qū)地質(zhì)特征

（一）? 地層

隱山藍(lán)晶石礦區(qū)位于南陽斷陷盆地北緣，秦嶺東西復(fù)雜構(gòu)造帶東端，北秦嶺地層分區(qū)下古生界二郎坪群小寨組底部的一套變質(zhì)巖系地層中，總體構(gòu)造線呈北西-南東向展布。北部大面積被第四系覆蓋，僅南部有少量的基巖露頭。基巖為二郎坪群小寨組（Pz1x）地層[3]。該套地層為一傾向45～75°，傾角38～55°的單斜構(gòu)造，呈北西—南東向展布，大致可劃分兩個(gè)沉積旋回，即Pz1x1和Pz1x2兩個(gè)巖性段。其中第二巖性段（Pz1x2）為賦礦地層[4]。

（二） 構(gòu)造

隱山藍(lán)晶石礦區(qū)位于伏牛-大別弧形構(gòu)造與新華夏構(gòu)造復(fù)合部位，構(gòu)造復(fù)雜，巖石片理發(fā)育，擠壓破碎帶明顯，呈北北西-南南東向展布。局部應(yīng)力集中處，伴生次一級(jí)壓扭性或派生低序次的北北東及東西向扭性斷裂。對(duì)藍(lán)晶石形成和富集有利[5]。

（三）? 巖漿巖

隱山藍(lán)晶石礦區(qū)露頭處局部見有花崗斑巖、石英脈、細(xì)晶巖等脈巖。經(jīng)坑道和鉆探證實(shí)，礦床四周巖漿巖發(fā)育，分布有花崗斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖、變閃長(zhǎng)玢巖、細(xì)晶巖脈、石英脈等，藍(lán)晶石礦床基底為巖漿巖所構(gòu)成[6]。

（四） 巖石與蝕變特征

據(jù)原巖區(qū)域變質(zhì)作用后所保留的沉積韻律、礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，以及巖石蝕變等因素，將本區(qū)巖石分為五種類型，即變粒巖（、石英巖類、片狀或片理化絹云石英巖類、藍(lán)晶石巖類和藍(lán)晶黃玉巖類。蝕變主要有粘土巖化、硅化、黃鐵礦化、云英巖化[8]。

三、 地球物理特征

在測(cè)區(qū)內(nèi)對(duì)所要尋找的藍(lán)晶石類礦石及其圍巖進(jìn)行了電性參數(shù)的測(cè)量，并對(duì)所得到的電阻率和極化率進(jìn)行了算術(shù)平均統(tǒng)計(jì)。

從各種巖石礦物的電阻率和極化率變化范圍對(duì)比來看，同一巖性中的電阻率和極化率具有較大的離差;這一特征主要是由礦石中礦物成分不均勻引起。

（一）激電中梯測(cè)量視電阻率的定性解釋

區(qū)內(nèi)藍(lán)晶石英巖、塊狀藍(lán)晶石、黃鐵礦化含礫藍(lán)晶石英巖、藍(lán)晶石巖、含礫藍(lán)晶石英巖的電阻率較高，一般為1050Ω·M～2436Ω·m之間，而其余巖石的電阻率均小于1000Ω·m，一般在500～700Ω·m之間。地表粘土的電阻率較小在20Ω·m左右，與基巖的電阻率相差15～120倍。區(qū)內(nèi)各種巖性的極化率相差不大。電阻率的差異是本區(qū)尋找礦床的基礎(chǔ)。該礦區(qū)的視電阻率值變化平緩，沒有大的跳躍點(diǎn)，總體呈現(xiàn)中間高、四周低，東北高西南低。依據(jù)本地區(qū)地電性質(zhì)，把視電阻率80Ω·m定為異常下限，該區(qū)共圈出2個(gè)視電阻率異常，其中I號(hào)視電阻率異常位于測(cè)區(qū)中部，西北—東南向展布，呈不規(guī)則的帶狀，長(zhǎng)約1500m，寬約400m，視電阻率值一般在150～400Ω·m，最高可達(dá)650Ω·m，從該異常的空間分布形態(tài)變化規(guī)律上看，該異常的中部應(yīng)有一條近東西向的斷裂通過，把該異常上部向東、下部向西錯(cuò)動(dòng)分為兩個(gè)視電阻率高值區(qū)段，上部區(qū)段和下部區(qū)段各有兩個(gè)極值點(diǎn)。若以200Ω·M的等值線為依據(jù)，則該異常與該礦區(qū)已探明的藍(lán)晶石礦床更為吻合。II號(hào)視電阻率異常位于I號(hào)視電阻率異常東北側(cè)，與異常I近似平行，該異常位于測(cè)區(qū)中東部，西北—東南向展布，呈倒掛的葫蘆狀，長(zhǎng)約700m，最寬處約450m，視電阻率值一般在80～120Ω·M，最高可達(dá)130Ω·M，周圍覆蓋較厚，為基本農(nóng)田，相對(duì)周圍視電阻率明顯較高，應(yīng)為新的找礦靶區(qū)。

（二）激電中梯測(cè)量視極化率的定性解釋

該礦區(qū)的視極化率值變化平緩，沒有大的跳躍點(diǎn)，總體呈現(xiàn)南高、北部低，東部高西部低。以視極化率2%定為異常下限，該區(qū)共圈出4個(gè)視極化率異常，其中1、2號(hào)視極化率異常位于測(cè)區(qū)中東部，均呈橢圓狀，西北—東南向展布，長(zhǎng)約200m，寬約50m，視極化率值一般在2%～4%，最高可達(dá)4.5%，與II號(hào)視電阻率異常相疊。3、4號(hào)視極化率異常位于測(cè)區(qū)下部，均呈似橢圓狀，西北—東南向展布，長(zhǎng)約200m，寬約50m，視極化率值一般在2%～4%，最高可達(dá)6.5%，與Ⅰ號(hào)視電阻率異常相疊，是藍(lán)晶石礦體的反映。其它高視極化率地段由于是孤點(diǎn)，未進(jìn)行編號(hào)，不再一一敘述。

（三）? EH4剖面測(cè)量的定性解釋

收集了2條EH4剖面的測(cè)量工作[8]，15線EH4剖面和7線EH4剖面，其中15線EH4剖面位于測(cè)區(qū)北部，全長(zhǎng)1250m，剖面方位55°。該剖面上共觀測(cè)物理點(diǎn)26個(gè)，點(diǎn)位編號(hào)1～26;測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距50m。1～4號(hào)測(cè)深點(diǎn)下淺部視電阻率整體較低，只是在淺部相對(duì)偏高，推測(cè)認(rèn)為該地段下方粘土覆蓋較厚，大致在90～150m區(qū)間，且淺部有卵石層的存在：4～9號(hào)測(cè)深點(diǎn)下方視電阻率值相對(duì)兩邊的視電阻率值明顯偏低，推測(cè)認(rèn)為該地段下方粘土覆蓋較厚，大致在100～130m區(qū)間：10～13號(hào)測(cè)深點(diǎn)下方視電阻率值相對(duì)兩邊的視電阻率值明顯偏高，結(jié)合區(qū)內(nèi)的地質(zhì)礦產(chǎn)特征，分析認(rèn)為該地段下方有藍(lán)晶石礦的存在，埋藏深度在60～90m，礦帶寬度200～250m，且產(chǎn)狀較為陡立， 14～23號(hào)測(cè)深點(diǎn)下方視電阻率值相對(duì)兩邊的視電阻率值明顯偏低，推測(cè)認(rèn)為該地段下方粘土覆蓋較厚，大致在70～90m區(qū)間：23～26號(hào)測(cè)深點(diǎn)下方視電阻率值相對(duì)兩邊的視電阻率值明顯偏高，結(jié)合區(qū)內(nèi)的地質(zhì)礦產(chǎn)特征，分析認(rèn)為該地段下方有藍(lán)晶石礦的存在，埋藏深度在100～130m，礦帶寬度270～350m，且產(chǎn)狀較為陡立，經(jīng)鉆探驗(yàn)證深度0～150m為第四系蓋層，向下均為黑云石英巖，視電阻率值相對(duì)偏高與石英巖內(nèi)硅化較強(qiáng)關(guān)系密切。

7線EH4剖面：該剖面位于測(cè)區(qū)北部，全長(zhǎng)1200m，剖面方位55°。該剖面上共觀測(cè)物理點(diǎn)25個(gè)，點(diǎn)位編號(hào)1～25;測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距50m。1～6號(hào)測(cè)深點(diǎn)下淺部視電阻率整體較低，只是在淺部相對(duì)偏高，推測(cè)認(rèn)為該地段下方粘土覆蓋較厚，大致在100～170m區(qū)間，且淺部有卵石層的存在：7～11號(hào)測(cè)深點(diǎn)下方視電阻率值相對(duì)兩邊的視電阻率值明顯偏高，結(jié)合區(qū)內(nèi)的地質(zhì)礦產(chǎn)特征，分析認(rèn)為該地段下方有藍(lán)晶石礦的存在，埋藏深度在40～70m，礦帶寬度200～250m，且產(chǎn)狀較為陡立。11～19號(hào)測(cè)深點(diǎn)下方視電阻率值相對(duì)兩邊的視電阻率值明顯偏低，推測(cè)認(rèn)為該地段下方粘土覆蓋較厚，大致在80～110m區(qū)間：19～21號(hào)測(cè)深點(diǎn)下方視電阻率值相對(duì)兩邊的視電阻率值明顯偏高，結(jié)合區(qū)內(nèi)的地質(zhì)礦產(chǎn)特征，分析認(rèn)為該地段下方有藍(lán)晶石礦的存在，埋藏深度在80～100m，礦帶寬度50～80m，且產(chǎn)狀較為陡立， 21～25號(hào)測(cè)深點(diǎn)下方視電阻率值相對(duì)兩邊的視電阻率值明顯偏低，推測(cè)認(rèn)為該地段下方粘土覆蓋較厚，大致在50～70m區(qū)間，再下部為石英巖的反映。

四、 礦體特征

隱山藍(lán)晶石礦床賦存在下古生界二郎坪群小寨組下部的石英巖中，以其第二巖性段（Pz1x2）為主，第一巖性段在地表較厚，在深部變薄或被花崗巖吞噬，僅見第二巖性段。含礦地層主要為富硅鋁的沉積碎屑巖類經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用和動(dòng)力變質(zhì)作用形成的石英巖類巖石。礦體具一定的層位，由于礦區(qū)出露基巖范圍小，總體巖性單一，結(jié)合鉆孔巖心，石英巖內(nèi)普遍含藍(lán)晶石礦化，礦與礦化界限不是很明顯，但可根據(jù)巖石中所含礦物的不同及巖石顏色的差異可以圈定礦化體或礦化段，礦體最終以樣品分析結(jié)果圈定。原詳查礦區(qū)礦層對(duì)比是依據(jù)礦體所處的層位、各礦層間的剖面距離、礦體形狀、產(chǎn)狀、礦石類型等特點(diǎn)及工程控制情況進(jìn)行綜合劃分對(duì)比。由于原詳查礦區(qū)礦床工程控制程度較高，地表探槽間距達(dá)50m，深部鉆孔間距達(dá)100～200m，沿傾向少數(shù)剖面達(dá)50m，且部分地段得到了開采驗(yàn)證，對(duì)較大礦體的劃分對(duì)比比較可靠。

隱山藍(lán)晶石礦床原詳查報(bào)告中共圈定大小20個(gè)礦體，其中礦體厚度在10m以上者9個(gè)。通過各類資料綜合整理及野外核實(shí)，共圈定Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)礦體，均分布在下古生界二郎坪群小寨組第二巖性段（Pz1x2）內(nèi)，礦體與地層產(chǎn)狀基本一致，呈北北西—南南東向分布。在平面上兩礦體走向近乎平行，賦存標(biāo)高在+204m～-266m范圍內(nèi)，礦區(qū)四周及基底被花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖圈閉，整個(gè)礦區(qū)小寨組地層即為花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖的殘留體。兩個(gè)礦體控制程度較高，規(guī)模較大[9]。礦體特征分述如下：

（一） Ⅰ號(hào)礦體

位于礦區(qū)東北側(cè)，出露于12線至11線之間，地表出露長(zhǎng)600m，工程控制礦體長(zhǎng)600m。礦體厚9.46～66.17m，平均厚度35.03m，變化系數(shù)41.25%，呈似層狀產(chǎn)出，中部比較完整，邊緣夾石較多，呈分支復(fù)合狀，沿傾向礦體尖滅部多呈枝叉狀，礦體控制最大傾斜長(zhǎng)550m，埋深0～470m，礦體賦存標(biāo)高+204m至-266m。礦體走向336°左右，傾向北東，傾角35°～65°，沿傾向由地表向深部?jī)A角逐漸變緩。

礦體品位變化較大，單樣品品位最低5.11%，最高61.37%，一般在10%～20%，礦體平均品位17.21%，沿礦體走向由南向北逐漸變貧，變化系數(shù)40.01%。單工程平均品位在3線一般在20%上下，向西至11線品位降為14%，且出現(xiàn)無礦硅質(zhì)巖段。沿礦體傾向由地表向深部品位也逐漸變貧，礦體平均品位17.84%，變化系數(shù)19.78%。

（二） Ⅱ號(hào)礦體

位于Ⅰ號(hào)礦體之下，相距5～20m，礦體呈呈不規(guī)則似層狀產(chǎn)出，分布在全礦區(qū)。走向總出露長(zhǎng)620m，傾斜延伸80～190m，最大厚度89.76m，平均厚40.30m，變化系數(shù)40.10%。礦體尾端距地表最大埋深0～176m，賦存在204～-8m標(biāo)高之間。礦體在+150m標(biāo)高以上連續(xù)分布，向下至100m標(biāo)高則分枝、尖滅。礦體最大斜深195m，埋深0～212m，礦體賦存標(biāo)高+204m～-8m。礦體走向南東段335°，向北西逐漸變?yōu)?50°。傾向北東東，傾角35°～70°，礦體傾角沿走向中部較陡，向兩端變緩（50°～40°）;沿傾向由地表向深部逐漸變緩，即地表傾角一般45°～70°，向深部漸變?yōu)?5°～40°。

單樣品品位最低5.26%，最高65.76%，一般在10%～20%，平均21.80%，變化系數(shù)44.48%;單工程礦體平均品位10.88%～33.00%，礦體平均19.09%，變化系數(shù)21.86%。

五、? 開發(fā)現(xiàn)狀及加工利用

（一） 開發(fā)現(xiàn)狀

自1990年后隱山藍(lán)晶石礦由三家企業(yè)進(jìn)行分段開采。中部塊段為河南省南陽市開元藍(lán)晶石礦開發(fā)，礦山建于2000年，早期為露天開采、后期為地下采礦。年采礦石量1.5萬噸左右，至2018年7月31日累計(jì)動(dòng)用礦石量30.79萬噸，采礦貧化率8%，開采回采率85.2%，采礦損失率14.8%，選礦回收率56.20%。

（二） 加工利用

藍(lán)晶石用于制造優(yōu)良的高級(jí)耐火材料，耐火砂漿，水泥及鑄造耐制品，以及塑料搗打混合料，技術(shù)陶瓷，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞，絕緣體，球磨機(jī)球體，試驗(yàn)器皿，耐震物品等，并可用于電熱法煉制硅鋁合金，應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶的部件上。近年來，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，此類礦以耐火磚、型材等形式制造熱風(fēng)爐，熱風(fēng)塔、再熱爐、均熱爐等的關(guān)鍵部位，制造窯爐設(shè)施[10];與煅燒滑石制備莫來石-堇青石基質(zhì)料[11];在不定形耐火材料領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[12];還可作為耐火泥漿涂覆于局部溫度過高的耐火磚表面上[13];也可用于各種輔助性澆注和操作設(shè)備上。用藍(lán)晶石微粉制備硅酸鋁質(zhì)高強(qiáng)陶瓷[14];用藍(lán)晶石微粉制備莫來石-高硅氧玻璃復(fù)相材料[15];它們可以應(yīng)用于生產(chǎn)噴渡薄膜，制造結(jié)晶氟石和超音速飛機(jī)的前緣、宇宙飛船的金屬附件，生產(chǎn)的鋁酸鹽纖維，用于制作汽車、宇宙飛船和雷達(dá)的零部件[16];部分還可作寶石。此外可用作研磨料，在樹脂高速砂輪制造中的得到應(yīng)用[17]，作釉成分以及不滑的地板材料。被廣泛應(yīng)用于冶金、陶瓷、玻璃、機(jī)械、電力和化工等領(lǐng)域[18];尾礦中制備精制石英砂[19]。

六、 結(jié)論

收集礦區(qū)各類資料，采用《藍(lán)晶石、紅柱石、矽線石礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》新規(guī)范，重新圈定礦體，將原報(bào)告的第Ⅲ類型提高為第Ⅱ勘查類型，礦體外推的塊段面積增大，資源量增加，部分單工程中小于10%，大于5%樣品參加了單工程厚度計(jì)算，增加了單工程礦體厚度，塊段資源儲(chǔ)量增加。其他礦體合并為Ⅱ號(hào)礦體，礦體規(guī)模增大，形態(tài)也發(fā)生較大變化，原部分推斷資源儲(chǔ)量塊段按第Ⅱ類工程間距重新劃分變?yōu)榭刂瀑Y源儲(chǔ)量塊段，相應(yīng)的控制類型礦石量增加，為充分開發(fā)利用藍(lán)晶石資源提供了更可靠的地質(zhì)依據(jù)，對(duì)發(fā)展我國(guó)藍(lán)晶石類耐火材料及其制品具有積極的意義[20]。

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作者簡(jiǎn)介：

沈坤（1969—），男，河南省南陽市臥龍區(qū)人，漢族，本科，河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院項(xiàng)目經(jīng)理，地質(zhì)礦產(chǎn)高級(jí)工程師。研究方向：地質(zhì)礦產(chǎn)勘查與生態(tài)修復(fù)等。