福建長坂石英巖礦床地質(zhì)特征及成因分析

黃景河

（福建省197 地質(zhì)大隊(duì) 福建泉州 362011）

石英作為一種重要的礦產(chǎn)資源，由其制成的產(chǎn)品廣泛用于冶金、玻璃、溶劑、航空、航天、電子等眾多領(lǐng)域中。高純石英作為硅產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品重要的原料，需要更全面研究高純石英原料的理論基礎(chǔ)［1］。丁亞卓［2］通過開發(fā)新工藝，對低品位石英礦進(jìn)行提純達(dá)到良好的效果。前人對于沉積變質(zhì)型石英巖礦床有了一定的研究成果，江西遂川特大型石英巖礦床系區(qū)域變質(zhì)作用、構(gòu)造巖漿活動等多成因沉積變質(zhì)型石英礦床［3］，新疆方興超大型石英巖礦床屬于元古界薊縣系地層沉積后，在地殼運(yùn)動處于相對寧靜期，經(jīng)過區(qū)域變質(zhì)作用后形成沉積變質(zhì)型石英礦床［4］。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和野外地質(zhì)調(diào)查工作，系統(tǒng)總結(jié)了長坂石英巖礦床地質(zhì)特征，分析其成因，為該區(qū)深部、外圍及區(qū)域同類礦床找礦勘查工作提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長坂石英巖礦床位于閩東火山斷拗帶之壽寧—華安斷隆帶的中部，政和-大埔NNE 向斷裂帶中段。基底主要由新元古代大嶺（巖）組（Pt31-2dl ）、龍北溪（巖）組（Pt31-2l ）地槽型沉積建造組成，見圖1。

圖1 長坂礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

區(qū)內(nèi)出露地層主要為新元古代馬面山群大嶺（巖）組和龍北溪（巖）組中淺變質(zhì)巖、中二疊世文筆山組淺海相細(xì)碎屑沉積巖、晚侏羅世—早白堊世南園組火山碎屑—沉積巖。大嶺（巖）組巖性主要為變粒巖和片巖；龍北溪（巖）組巖性主要為石英巖、變粒巖、片巖、硅化陽起石化蝕變巖等，該組地層是石英巖礦床的含礦層位，大嶺（巖）組和龍北溪（巖）組地層受區(qū)域變質(zhì)作用、構(gòu)造變形作用改造；中二疊世文筆山組巖性主要為薄層狀泥巖、含粉砂泥巖；晚侏羅世—早白堊世南園組，區(qū)內(nèi)僅發(fā)育南園組二、三段，南園組第二段巖性主要為流紋質(zhì)（含）角礫晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖，第三段巖性以流紋英安質(zhì)（含集塊角礫、角礫）晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋英安質(zhì)（含集塊角礫、含角礫巖屑）晶屑凝灰?guī)r為主。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造、火山構(gòu)造為主，壽寧—華安斷隆帶中部之湯頭—大銘火山基底斷隆帶內(nèi)。斷裂構(gòu)造以NE 向最為發(fā)育，NW 向次之；火山構(gòu)造主要分布于西北部南園組；在研究區(qū)東部大嶺（巖）組發(fā)育有韌性剪切帶。

研究區(qū)巖漿活動頻繁。侵入巖以早白堊世正長花崗巖、晚侏羅世正長花崗巖、中二疊世花崗閃長巖和二長花崗巖為主，此外還有大小不一的巖脈，包括花崗斑巖脈、花崗巖脈、流紋巖脈、閃長巖脈。其中晚侏羅世正長花崗巖出露面積最大，為瓊溪巖體，巖體在區(qū)域北東向斷裂構(gòu)造的控制下，呈北東向長條狀展布［5］。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露有新元古代龍北溪（巖）組（Pt31-2l）和晚侏羅世-早白堊世南園組第三段（J3-K1n3）。

（1）新元古代龍北溪（巖）組（Pt31-2l）。為一套形成于陸源淺海—半深海相沉積環(huán)境的泥砂質(zhì)碎屑巖—硅質(zhì)巖建造。分布于礦區(qū)中東部，巖石組合為深灰色黑云母斜長（二長）變粒巖夾淺灰白、灰白色巨厚—塊狀（純）石英巖、灰黃色-墨綠色條紋狀（條帶狀）透輝石英巖，厚度大于929.4 m。呈一緊閉向斜構(gòu)造，各部位產(chǎn)狀變化大。東翼北部（河空采場一帶）地層傾向47°～108°，傾角陡或近直立，一般65°～82°；東翼北部地層傾向280°～285°，傾角50°～60°。西翼北部地層傾向20°～50°，傾角41°～60°；西翼南部地層傾向44°～70°，傾角41°～68°。向斜核部（中南部）被花崗巖吞蝕，沒有保留。該地層被較晚期的花崗斑巖脈群沿北東—北北東向薄弱帶貫入。

（2）晚侏羅世—早白堊世南園組第三段（J3-K1n3）。分布于礦區(qū)西部。巖性主要為灰、深灰色英安（流紋）質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，夾中薄層狀灰黃色沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖、含礫雜砂巖等。地層產(chǎn)狀傾向100°～135°，傾角30°～47°。南園組或不整合于龍北溪（巖）組上，或與龍北溪（巖）組斷層接觸。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)發(fā)育有一組北東向斷裂構(gòu)造，為F1正斷層，褶皺不發(fā)育，見圖2。

圖2 長坂礦區(qū)地質(zhì)簡圖

F1斷層：位于礦區(qū)西部，斷層延伸長度超過2 km，斷裂帶為構(gòu)造角礫巖，寬約1 m～3 m。總體走向?yàn)楸睎|向25°～33°，傾向北西327°～335°，傾角75°。在研究區(qū)北部龍北溪（巖）組和南園組的分界，切斷石英巖礦體往深部延伸。

斷裂兩側(cè)圍巖節(jié)理（裂隙）較發(fā)育，巖礦石較破碎。節(jié)理（裂隙）主要有兩組，北東向產(chǎn)狀310°∠73°，密度為8 條/m～10 條/m；北西向產(chǎn)狀55°∠70°，密度為15 條/m。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為晚侏羅世正長花崗巖—瓊溪巖體（ξγJ3）。此外，零星出露花崗斑巖脈（γπ）、閃長玢巖脈（δμ）。

瓊溪正長花崗巖體：主要分布于礦區(qū)南部、西部、中部。呈巖株或巖枝出露。中細(xì)粒花崗巖結(jié)構(gòu)，局部見似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分為鉀長石40%～50%、斜長石25%～30%、石英25%～30%、黑云母少量。礦物粒徑較小，粒度均勻，一般0.5 mm～2.0 mm。局部有少量石英晶體較大，晶徑3 mm～5 mm，呈似斑狀，占2%～5%。

花崗斑巖：呈脈群產(chǎn)出，主要沿向斜軸部侵入。長200 m～1 000 m，寬5 m～90 m。走向主要呈北東—北東東走向，傾向北西或北北西。巖石新鮮呈淺肉紅色，風(fēng)化后呈灰白色。巖石具斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。斑晶成分為正長石、斜長石、石英及黑云母，粒徑0.5 mm～8.6 mm，含量約40%。正長石呈柱狀，負(fù)突起，具卡律雙晶，一級灰干涉色；斜長石呈板柱狀，具鈉律雙晶，有些顆粒被絹云母和微粒石英混合體取代；石英呈六方雙錐狀，具港灣狀溶蝕邊；黑云母呈片狀、褐色，具完全解理，平行消光。基質(zhì)具微假球粒結(jié)構(gòu)，多由長英質(zhì)假球粒組成，具輕級絹云母化、硅化，含量約60%。

閃長玢巖：地表強(qiáng)風(fēng)化，呈土狀，磚紅色。原巖為灰色、灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶多為長石、石英和角閃石，基質(zhì)為細(xì)粒結(jié)構(gòu)。走向北西，傾向北東，傾角陡—近直立。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

長坂石英巖礦體賦存于新元古代龍北溪組中，根據(jù)鉆探、槽探及地表自然露頭，揭露2 個石英巖礦體，編號為Ⅰ號和Ⅱ號，見圖3。

圖3 長坂礦區(qū)-1 線剖面圖

Ⅰ號石英巖礦體：規(guī)模較小，出露于礦區(qū)北中部新元古代龍北溪（巖）組中，勘探線-3 線～-1 線附近，與Ⅱ號礦體近平行分布。由ZK2 和ZK4 鉆孔揭露。礦體形態(tài)呈似層狀，走向150°，傾向60°，傾角70°～80°。控制礦體走向延伸100 m，傾向延深6 m～12 m，控制礦體真厚度4.32 m～5.81 m，平均5.07 m。賦礦標(biāo)高+369 m～+462 m。礦石品位：SiO290.91%～98.82%，平均94.65%；Al2O30.32%～0.89%，平均0.55%；Fe2O30.24%～1.90%，平均0.83%；CaO 0.08%～0.16%，平均0.12%；P2O50.018%～0.035%，平均0.026%。礦體底坂頂均為黑云母斜長變粒巖。

Ⅱ號石英巖礦體：規(guī)模較大，出露于礦區(qū)北中部新元古代龍北溪（巖）組中，勘探線-3 線～5 線附近，往南、往東被花崗巖和花崗斑巖侵蝕。淺部由TC1、TC2、TC3、TC4 和TC5 等5 條路壁探槽控制，深部由ZK1、ZK3、ZK101、ZK302、ZK501 等鉆孔揭露。礦體形態(tài)呈似層狀，走向130°～160°，傾向40°～70°，傾角65°～80°。控制礦體走向延伸400 m，傾向延深9 m～35 m，控制礦體真厚度7.46 m～31.99 m，平均16.09 m。賦礦標(biāo)高+372 m～+610 m。礦石品位：SiO290.03%～98.95%，平均94.95%；Al2O30.13%～1.12%，平均0.47%；Fe2O30.08%～2.34%，平均0.73%；CaO 0.06%～1.84%，平均0.23%；P2O50.01%～0.32%，平均0.027%。礦體頂板為黑云母斜長變粒巖，底板為花崗斑巖、黑云母斜長變粒巖。

3.2 礦石特征

（1）礦物成分。石英巖礦石主要礦物成份為石英（≥90%），少量的透輝石（1%～3%）、絹云母（1%～2%）和鐵質(zhì)（0.3%～2%）。

石英：多為細(xì)粒級，少量微細(xì)粒級。前者呈他形粒狀，可見次生加大邊，粒徑為0.1 mm～0.5 mm，具波狀消光，個別顆粒碎化，為石英砂粒變質(zhì)而成。后者呈微粒狀，分布于細(xì)粒石英變晶粒間，為原巖硅質(zhì)膠結(jié)物變質(zhì)結(jié)晶而成。

透輝石：淡褐色，微粒狀，粒徑多為0.01 mm～0.10 mm，為原巖泥質(zhì)膠結(jié)物受熱液交代而成。

絹云母：呈鱗片狀，以星點(diǎn)狀或小團(tuán)塊狀集合體分布，為原巖泥質(zhì)膠結(jié)物變質(zhì)結(jié)晶而成。

鐵質(zhì)：呈粉末狀，不均勻散布于細(xì)粒石英粒間。

（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)造。石英巖礦石為灰白、乳白色，微～細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，局部可見細(xì)晶～隱晶狀交代結(jié)構(gòu)及變余結(jié)構(gòu)等，塊狀構(gòu)造。

（3）礦石化學(xué)成分。根據(jù)礦石化學(xué)測試結(jié)果，礦石化學(xué)成分平均值見表1。礦區(qū)礦石質(zhì)量好，其有益成分SiO2含量高，其他成份如Al2O3、Fe2O3的含量符合要求，而有害成份Cr2O3、P2O5、TiO2、CaO 等含量甚微。

表1 長坂石英巖礦床礦石化學(xué)成分分析結(jié)果 單位：ωB／10 －2

3.3 礦石類型

礦區(qū)石英巖礦石工業(yè)類型屬沉積變質(zhì)型，石英巖礦石自然類型主要為石英巖。礦石質(zhì)量可滿足冶金（熔劑）用硅質(zhì)原料的質(zhì)量要求。

4 礦床成因

4.1 成礦構(gòu)造背景

區(qū)域構(gòu)造位于壽寧—華安斷隆帶中部之湯頭—大銘火山基底斷隆帶內(nèi)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造與巖漿活動強(qiáng)烈，構(gòu)造活動在印支期及燕山期達(dá)到最高峰，印支期以隆起—伸展構(gòu)造為主要特征，燕山期以地壘式斷隆為主要特征［6］。區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用也較高，變質(zhì)作用所需要的能量由區(qū)內(nèi)巖漿能提供。

隆起—伸展構(gòu)造主要由核部、主滑脫面和蓋層組成。核部主要為大嶺（巖）組、龍北溪（巖）組及三疊紀(jì)中酸性侵入巖；主滑脫面處于基底與蓋層中間，主要為剝離斷層帶和中間潤滑層；蓋層為晚古生代—早三疊世較為完整的沉積地層。早中侏羅世沉積地層和晚侏羅世—早白堊世火山地層覆蓋在湯頭—大銘火山基底斷隆帶之上及兩側(cè)。

印支運(yùn)動使研究區(qū)在水平伸展作用下，深部巖漿隆起造成變質(zhì)巖基底和上覆沉積蓋層抬升。燕山早期，湯頭—大銘火山基底斷隆帶構(gòu)造環(huán)境較為平穩(wěn)。燕山中晚期，大規(guī)模的酸性巖漿侵入導(dǎo)致該帶繼續(xù)抬升，在兩側(cè)地層牽引下，發(fā)生脆性破裂，使兩側(cè)形成壓剪性斷層，斷裂活動為“地壘”構(gòu)造型式，具體表現(xiàn)為帶內(nèi)抬升外側(cè)滑落。

4.2 成礦物質(zhì)來源

本區(qū)龍北溪（巖）組由黑云母斜長（二長）變粒巖、石英巖、透輝石英巖組成，系一套形成于陸源淺海—半深海相沉積環(huán)境的泥砂質(zhì)碎屑巖—硅質(zhì)巖建造。原巖以硅質(zhì)巖為主夾含鐵質(zhì)砂泥巖等，在經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用后形成龍北溪（巖）組變質(zhì)巖，變質(zhì)程度為高綠片巖相［6-7］。因此，本礦床成礦物質(zhì)主要來源于龍北溪（巖）組變質(zhì)成礦前的原巖，即硅質(zhì)巖類沉積巖。

4.3 成礦機(jī)制分析

本區(qū)新元古代沉積大嶺（巖）組、龍北溪（巖）組地層，其中龍北溪巖組淺海—半深海相沉積硅質(zhì)巖為主夾砂泥巖。晉寧期可分為2 個世代的構(gòu)造變形，本區(qū)經(jīng)歷區(qū)域熱動力變質(zhì)作用，變質(zhì)程度為高綠片巖相—低角閃巖相；加里東期構(gòu)造變形表現(xiàn)為對晉寧期變形變質(zhì)的疊加改造，本區(qū)伴隨區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用，變質(zhì)程度為低綠片巖相［6-9］。在晉寧期、加里東期這2 個主要變質(zhì)變形期形成了本區(qū)大嶺（巖）組、龍北溪（巖）組變質(zhì)巖，長坂石英巖礦床位于龍北溪（巖）組變質(zhì)巖中。

5 結(jié)論

（1）長坂石英巖礦體賦存于新元古代龍北溪（巖）組地層中，明顯受層位控制，湯頭—大銘火山基底斷隆帶對本區(qū)石英礦床具有較大的控制作用。

（2）根據(jù)成礦的物質(zhì)來源、成礦方式、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特點(diǎn)，本區(qū)原巖為一套淺海—半深海相沉積硅質(zhì)巖夾砂泥巖，受后期區(qū)域變質(zhì)作用改造，成因類型應(yīng)為沉積變質(zhì)型石英礦床。