嵩縣某長石礦地質特征及經濟意義評價

郭甲一, 陳建光,孫紅濤,姜治業

(1.河南省有色金屬地質勘查總院，河南 鄭州 450052；2.河南省有色金屬深部找礦勘查技術研究重點實驗室，河南 鄭州 450000；3.河南省有色金屬地質礦產局第二地質大隊，河南 鄭州 450000，4.河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，河南 鄭州 450000)

1 區域地質背景

本區位于華北地臺南緣，馬超營大斷裂橫貫全區，依據馬超營斷裂南北地質體的差異，該礦區劃分為兩個Ⅱ級構造單位[1-2]，斷裂北邊為華熊臺隆，斷裂南面屬洛南—欒川臺緣褶皺帶。華熊臺隆在區內又可劃分為兩個Ⅲ級構造單元，即潭頭—大章和外方山斷壟南部邊緣。礦區大地構造位置處于華熊臺隆外方山隆斷區[3]，地質簡圖見圖1。

區內發育2 條北西向、北東向構造。區內裂隙與構造方向一致，主要為北西向及北東向，一般長數十米，裂隙內見高嶺土化及絹云母化。北西向斷裂區域上廣泛發育，走向北西—南東，傾向南西，多期活動特征明顯，早期韌性變形形成片理化帶，晚期自南向北脆性逆沖推覆，沿斷裂帶形成構造角礫巖、碎裂巖、碎粉巖等。巖石硅化、鉀化及其他蝕變強烈。其相互平行的次級斷裂主要表現為逆斷層特征，規模相對較小，破碎寬度不等。本組斷裂對金等多金屬的形成具有一定的控制作用[4]。北西向斷裂控制了本區所有礦床(點)的產出與分布位置，為本區重要的控礦、導礦構造。

區內巖漿活動較強烈，侵入巖按侵入時代分屬熊耳期、華力西期和燕山期。熊耳期侵入巖主要巖性有石英輝石二長閃長巖、石英斑巖和次流紋巖；華力西期侵入巖為細粒正長巖和正長斑巖脈；燕山期侵入巖有合峪斑巖狀黑云母二長花崗巖巖體，巖脈的巖性為花崗巖脈和正長巖脈。

圖1 嵩縣南部地質簡圖

2 礦區地質特征和含礦偉晶巖脈特征

2.1 礦區地質特征

礦區出露地層簡單，出露的主要地層：中元古界熊耳群馬家河組、第四系。馬家河組(Pt2xm) 大面積出露于礦區，地層總體傾向北西320～345°，傾角50～60°。主要有中基性火山巖組成，主要巖性為安山巖，其次為玄武質安山巖、輝石安山巖夾流紋斑巖、球粒流紋斑巖及薄層英安巖，局部夾灰綠色玄武安山巖。安山巖呈灰色、灰綠色，紅褐色，隱晶質結構、變余結構，塊狀構造。主要礦物成分為鉀長石、斜長石、輝石、角閃石等。

區內斷裂構造發育。一組為北西向，另一組為北東向。北西向斷裂在區域上廣泛發育，走向北西—南東，傾向南西，顯示兩期活動的跡象：早期韌性變形形成了片理化帶，晚期自南向北脆性逆沖推覆。沿斷裂帶可見碎裂巖、碎粉巖、碎糜巖等，巖石硅化、鉀化及其他蝕變強烈。北西向斷裂控制了本區所有礦床(點)的產出與分布位置，為本區重要的控礦、導礦構造，且本組斷裂對金等多金屬的形成具有一定的控制作用[4]。

礦區巖漿活動較強烈，花崗巖脈主要侵入于熊耳群焦園組及合峪巖體內部[5]，其出露長度為0.5～3km，寬10～20m。正長巖脈在礦區內見有三處：分別位于礦區北部1 條，礦區中部2 條，屬堿性深成侵入巖脈。脈巖的巖性為正長巖，呈肉紅色、淺紅色，具等粒狀(似)斑狀結構。

燕山期花崗巖與鉬、鉛、鋅、金、銀等金屬礦及螢石礦成礦關系最為密切。成脈狀產出的花崗斑巖、細晶花崗巖等[6]。

2.2 含礦偉晶巖脈特征

2.2.1 偉晶巖脈特征

偉晶巖脈呈脈狀、似層狀分布，礦區可見三條偉晶巖脈。礦區北部偉晶巖脈，長約70m，寬約20m；中部偉晶巖脈長約150m，寬約50m；南部含礦偉晶巖脈長約50m，寬約28m。

2.2.2 偉晶巖脈結構、構造特征

偉晶巖脈呈肉紅色、淺紅色，按主要礦物鉀長石的結晶程度可分為全晶質自形結構、半自形結構、他形粒狀結構。按結晶大小可分為細粒結構、中粒結構、粗粒—偉晶結構，偉晶巖脈內部呈塊狀構造。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

區內中部出露四條正長巖脈，鉀長石礦體賦存于正長巖脈內，與正長巖脈沒有明顯的界面。根據化驗分析結果滿足工業指標時圈定為鉀長石礦體，共圈出4 個鉀長石礦體，分別為Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號以及Ⅳ號礦體(表1、圖2)。

表1 嵩縣某鉀長石礦礦體特征一覽表

圖2 礦區地質簡圖

3.2 礦石質量特征

3.2.1 礦石結構構造

礦石結構：按礦石中主要礦物鉀長石的結晶程度劃分，可分為全晶質自形結構、半自形結構、他形粒狀結構。按結晶大小劃分，可分為細粒結構、中粒結構、粗粒—偉晶結構，礦石構造為塊狀構造。

3.2.2 礦石礦物組成

礦石礦物以鉀長石、鈉長石為主，含量87%～93%；其次為石英、磁鐵礦、赤褐鐵礦、云母、重晶石等(表2)。礦石中主要有用組分為鉀長石、鈉長石，有害組分為鐵的氧化礦物及鐵的硫化礦物等。

表2 礦石中主要礦物的相對含量 (單位：%)

鉀長石呈肉紅色、紅褐色、玻璃質光澤，解理中等，大部分顆粒結晶粗大，粒度(1.7×6～15×17)mm 之間，少部分顆粒較小，粒度((0.3～1.1)×3)mm 之間，細顆粒鉀長石呈填隙狀分布于粗大的顆粒間。鉀長石切面上較混濁，具明顯的泥化現象，鉀長石具條紋構造，部分顆粒具有簡單雙晶[5](圖3a、b)。

石英呈粒狀，大小為((0.08～0.6)×1.2)mm之間，顆粒間接觸界線彎曲，呈填隙狀不均勻分布，部分石英間包裹鐵礦物(圖3c、d)

氧化鐵礦物包括磁鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦等礦物，是礦石中主要的有害礦物之一。其中赤鐵礦和褐鐵礦是磁鐵礦和黃鐵礦等礦物氧化的產物(圖3e～h)。氧化鐵礦物主要呈浸染狀分布，可見赤鐵礦交代磁鐵礦，多為他形粒狀，分粗細兩群。粗粒鐵礦物與脈石礦物平直接觸，細粒鐵礦物多被脈石礦物包裹或與脈石礦物連體，不利于其單體解離[6]。黃鐵礦主要呈浸染狀分布，多為他形粒狀，粒度較粗，多已經單體解離。礦石中部分鐵礦物粒度極細，被脈石礦物包裹，難以單體解離，這是該礦難選的主要原因之一。

3.2.3 礦石化學成分

區內鉀長石礦的主要化學成分：K2O、Na2O、Al2O3、Fe2O3、TiO2等。全礦床中K2O+Na2O 含量11.13%～17.36%，平均15.76%，變化系數為7.86%，變化較小；K2O 與Na2O 比值平均為3.08。Al2O3含量14.07%～19.12%，平均品位18.11%，品位變化較小，礦石中有害成分Fe2O3含量0.38%～0.53%，平均0.46%，品位變化不大(表3)。

通 過 組 合 分 析 礦 石 中SiO2含 量52.16%～64.34%，CaO含量0.19%～4.01%，MgO含量0.01%～0.90%，Mo含量0.000～0.016%，TiO2含量0.18%～0.62%，礦石中其他組分含量未能達到共伴生要求。

3.3 礦石品級

區內鉀長石礦主要有用化學成分：K2O+Na2O 11.13%～17.36%， 平 均15.76%； K2O 與Na2O比值平均為3.08；礦石中有害成分Fe2O3含量0.38%～0.53%，平均0.46%。根據鉀長石礦最新勘查規范(DZ/T 報批版)，礦區鉀長石礦均滿足礦床工業品位要求，部分塊段鉀長石精礦的品質達到優等品及一等品。K2O+Na2O 含量≥11%時可以作為陶瓷、玻璃等用途，此外還可作制玻璃的助熔劑等。部分塊段Fe2O3含量較高，但經除鐵試驗后可被利用[8]。

圖3 礦物鏡下鑒定及背散射圖像

3.4 礦體圍巖、圍巖蝕變和成因

鉀長石礦體賦存于正長巖脈中，礦體圍巖主要為正長巖、安山巖，礦體與安山巖界線明顯，可用肉眼區分，與正長巖界線不明顯，依化學分析結果圈定。礦體頂底板圍巖主要為正長巖，安山巖與礦體接觸面偶有不規則鋸齒狀[9]。

礦體圍巖主要礦化蝕變：鉀化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化等，金屬礦化主要為黃鐵礦化以及褐鐵礦化。

礦床成因類型屬巖漿熱液結晶分異偉晶巖型，主成礦時代屬華力西期。

表3 某礦段礦石化驗分析結果

4 經濟意義評價

4.1 礦石加工技術性能

本區礦石中部分塊段鐵含量較高，超出陶瓷＜0.2%或＜0.5%要求。通過采取了200kg 的原礦石進行相關除鐵增白試驗，經除鐵試驗效果較好，礦石中鐵可達0.22%～0.49%，可以滿足陶瓷鉀長石相關要求[12]。對Fe2O3含量1.12%的原礦樣品[7]，采用高梯度磁選—非磁性物脫泥的簡單工藝，可獲得產率83.56%，Fe2O3含量0.49%的鉀長石精礦產品；對鐵含量高(Fe2O32.57%)的樣品采用超導磁選—非磁性物脫泥(+10μm)工藝，可獲得產率30.93%，Fe2O30.22%的鉀長石精礦。

4.2 礦床經濟意義概略

本次工作估算了礦區長石礦石資源量368 萬t，為一中型長石礦床。礦床水文地質條件和工程地質條件總體屬于簡單類型。礦區水文地質條件簡單，附近無污染，地表水、地下水水質基本良好；區域內地殼穩定，礦石、廢石中無有害組分，礦區地質環境質量良好，未來礦山開采對環境影響較小。

5 結論

(1)區內分布有三條偉晶巖脈，鉀長石礦體賦存于偉晶巖脈內，且嚴格受控于北東向張性斷裂帶中，本次共圈出4 條鉀長石礦體。

(2)鉀長石礦石質量較好，K2O+Na2O 11.13%～17.36%，平均15.76%，Al2O314.05%～19.07%，平均18.11%，K2O 與Na2O 比值平均達到3.08。

(3)礦體規模較大，開采技術條件良好，外部建設條件優越，經初步經濟意義評價，該礦山開發利用前景較廣。