甘肅肅北縣大三羊井一帶脈石英地質(zhì)特征及成礦遠景探討

姚富春

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000)

隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對優(yōu)質(zhì)高純石英原料的需求不斷增大[1]，脈石英成為替代天然水晶加工高純石英的重要原料。由于脈石英巖中SiO2含量一般大于99%,而且與天然水晶相比，其資源儲量相對比較豐富，成為幾年來研究的重點[2]。甘肅省脈石英分布較分散，其中肅北縣馬鬃山一帶脈石英分布較多，但地質(zhì)工作程度較差，前人研究成果地域局限性較大[3]。本文重點對肅北縣大三羊井一帶脈石英礦地質(zhì)特征、礦石質(zhì)量進行初步分析，探討了脈石英成礦地質(zhì)條件，認為大西井南、大三羊井東兩個地區(qū)具有一定的成礦遠景，對今后在該地區(qū)內(nèi)開展進一步找礦工作具有積極意義。

1 地質(zhì)背景

1.1 地層

大三羊井一帶地層屬塔里木地層大區(qū)敦煌地層區(qū)羅雅楚山—柳園地層分區(qū)—紅柳園地層小區(qū)。主要地層為古元古代敦煌巖群(Pt1D)、中元古代長城紀鉛爐子溝群(Ch2Q)。其中古元古代敦煌巖群進一步分為小西弓黑云石英片巖巖組和華窯山二云片巖巖組，前者為脈石英礦賦礦地層，主要巖性為石英片巖、二云石英片巖、大理巖、斜長角閃巖。

1.2 構(gòu)造

大三羊井一帶大地構(gòu)造位置處于塔里木板塊—塔里木盆地—敦煌地塊—柳園裂谷構(gòu)造帶(Ⅱ-2-9-1)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動強烈，褶皺較發(fā)育，主要以發(fā)育在敦煌巖群中紅旗山井復式背形體系中大西井背形構(gòu)造、小西弓—舊井韌性剪切帶為主，呈北西—南東走向。其中小西弓—舊井剪切帶橫跨整個區(qū)域，寬10 ～28km，延長達50km。卷入該期變形的巖系以小西弓組中上段為主，區(qū)內(nèi)石英脈體產(chǎn)出與該期構(gòu)造活動關(guān)系密切。

1.3 巖漿巖

大三羊井一帶巖漿侵入活動十分強烈，以中酸性侵入巖分布最為廣泛。巖漿侵入活動時間自華力西期至加里東期，其中以華力西期活動最為強烈，普遍糜棱巖化。在敦煌巖群地層及不同巖體中存在輝綠巖脈、偉晶巖脈。上述巖體中局部有脈石英分布。

1.4 變質(zhì)作用及變質(zhì)巖

與成礦有關(guān)的變質(zhì)作用主要為：敦煌巖群地層中深變質(zhì)巖系與變質(zhì)熱液石英脈金礦化有一定的關(guān)系，如小西弓金礦床；與區(qū)域動力變質(zhì)有關(guān)的韌性剪切帶是尋找變質(zhì)熱液構(gòu)造蝕變巖金礦及熱液型脈石英的有利區(qū)域，如舊井脈石英礦等。

2 脈石英地質(zhì)特征

(1)脈石英產(chǎn)出特征。

肅北縣大三羊井一帶共圈定脈石英17 條(圖1、表1)，脈石英呈透鏡狀、脈狀，均沿北西—南東向陡傾斜產(chǎn)出，以傾向南西為主，少部分傾向北東，傾角變化于69°～85°；延伸長6 ～43m，個別大于100m，厚1.28～8.09m，大部分厚2.07～5.69m。根據(jù)脈石英的產(chǎn)出位置分為兩類。一類產(chǎn)于變質(zhì)巖地層中，有14 條，q1 ～q5、q7 ～q9、q12 ～q13、q14 ～q17 脈石英分布在敦煌巖群小西弓黑云石英片巖巖組(Pt1Dxx)中，礦體長度6 ～43m，厚度1.30 ～8.09m，呈透鏡狀、脈狀，常成群成組分布。另一類產(chǎn)于二長花崗巖及輝綠巖脈中，有3 條，其中q6 脈石英分布在石炭紀中粗粒似斑狀角閃黑云二長花崗巖(πηγC3)中，透鏡狀，長14m，厚1.28m；q10、q11 脈石英分布在輝綠巖脈(βμ)中，脈狀，長分別為24m、106m，厚分別為2.31m、3.83m。

圖1 大三羊井一帶脈石英地質(zhì)簡圖及遠景區(qū)劃分

表1 脈石英礦體特征一覽表

(2)礦石質(zhì)量。

根據(jù)脈石英賦存地質(zhì)體的差異，區(qū)內(nèi)脈石英礦石類型劃分為兩類，其中變質(zhì)巖層中脈石英主要為白色不等粒石英巖，巖體及脈巖中的脈石英為中粒狀石英巖(表2、圖2)。

圖2 脈石英鏡下照片

表2 大三羊井一帶脈石英礦石類型

將大三羊井一帶脈石英與青海省大柴旦行委黑石山—塔塔凌河地區(qū)脈石英[4]和河南省欒川縣脈石英[5]進行對比，主要礦物石英＞99%；本區(qū)內(nèi)礦石SiO2含量略高，有害組分Al2O3、Fe2O3含量均較低。以上兩地脈石英礦石通過篩分、擦洗脫泥、磁選、浮選組合工藝進行提純后，可將SiO2含量提純到99.9%以上。類比本區(qū)脈石英礦石的情況，預(yù)計提純后SiO2也能達到99.9%以上。

3 成礦條件探討

從全國各地區(qū)熱液充填型脈石英分布特征來看[5-10]，脈石英的形成須滿足以下兩個條件：一個是物質(zhì)基礎(chǔ)，即SiO2的來源，主要來自深部的巖漿分異或混合巖化；另一個是富硅熱液的運移及容礦空間，既可以是構(gòu)造裂隙，也可以是層理。

區(qū)內(nèi)在巖漿演化過程中，形成富SiO2的熱液向上運動，在熱液運移過程中，流經(jīng)富硅地層時進一步對周邊地層中的硅質(zhì)成分進行吸收，順裂隙運移、就位，在縫隙中固化形成脈石英。

大三羊井一帶脈石英賦存于敦煌巖群變質(zhì)巖和石炭紀侵入的二長花崗巖構(gòu)造裂隙中，一般與層理平行或呈小角度斜切產(chǎn)出。控礦構(gòu)造受北西向區(qū)域斷裂控制，是成礦熱液運移的通道；由其引起的走向北北東、傾向南西次級構(gòu)造為容礦空間，多以高角度雁列式排列。成礦階段為華力西中晚期，脈石英主要為華力西期巖漿活動的產(chǎn)物。

4 成礦遠景分析

通過對本區(qū)脈石英成礦條件分析研究，共圈定2個成礦遠景區(qū)，為進一步工作提供找礦方向。

大西井南脈石英成礦遠景區(qū)：已發(fā)現(xiàn)脈石英11條，呈脈狀、透鏡狀分布于變質(zhì)巖及二長花崗巖或輝綠巖脈中。主要賦礦地層—敦煌巖群約占70%；侵入巖以華力西期糜棱巖化的二長花崗巖為主；地層與巖體普遍受到韌性剪切活動的影響，地層內(nèi)及巖體內(nèi)見有大量微小裂隙，為主要容礦構(gòu)造，成礦條件好，具有較大的找礦潛力。

大三羊井東脈石英礦成礦遠景：已發(fā)現(xiàn)脈石英4條，呈脈狀分布，產(chǎn)于敦煌巖群小西弓組變質(zhì)巖中。區(qū)內(nèi)主要賦礦地層占80%，具有良好的地層條件。構(gòu)造以大西井復式向斜為主，構(gòu)造帶兩側(cè)次級構(gòu)造普遍可見石英細脈產(chǎn)出，為脈石英的主要容礦構(gòu)造；侵入巖以華力西期糜棱巖化的二長花崗巖為主。以上為脈石英形成提供了良好的地層、構(gòu)造、巖漿巖條件，具有較大的找礦潛力。