吉林省脈石英礦分布特征及成礦規律研究

左耀東

(中國建筑材料工業地質勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130033)

脈石英是制取高純石英粉的重要原料之一，高純石英粉是發展新一代信息技術、制造高端裝備必需的新材料[1]，也是微電子技術器件、特種電光源、宇航、衛星、光纖通訊等產品的原料[2]。因此，脈石英找礦工作顯得尤為重要，本文對吉林省脈石英資源、礦床的地質特征、成礦模式及找礦標志進行歸納和總結，分析了成礦規律。

1 礦床分布特征

吉林省脈石英礦廣泛分布于中東部地區，礦產地共43處，其中，小型礦床33個，礦點10個。從地理位置來看，脈石英礦分布較廣，主要分布于延邊、吉林和通化地區(圖1)。

圖1 吉林省脈石英礦產分布圖

礦床成因類型為巖漿熱液型和偉晶巖型[3]，巖漿熱液型礦產地40個，均屬單一礦產；偉晶巖型礦產地3個，均屬伴生礦產。從成礦時代看，脈石英礦床可以形成于各個地質時代，以中生代為主(表1)。

表1 吉林省脈石英礦產地數量統計表

吉林省查明資源儲量的脈石英礦床33個，礦床規模均為小型，其中23處為詳查程度，10處為普查程度。已查明脈石英資源儲量471.85萬t，其中冶金用脈石英317.46萬t，玻璃用脈石英154.39萬t。

2 地質特征

2.1 區域地質構造特征

脈石英礦主要產于板塊之間、構造造山帶、巖漿活動發育地區、區域變質作用強烈地區[4]。吉林省巖漿型脈石英礦產地中有22處大地構造位置位于Ⅰ-3長白山陸緣火山盆嶺疊加構造帶，Ⅰ-35太平嶺—老嶺火山—沉積隆盆帶[5]，11處位于Ⅰ-3長白山陸緣火山盆嶺疊加構造帶、Ⅰ-33張廣才—哈達嶺火山沉積隆盆帶，其余零散分布于Ⅰ-352延吉盆地與Ⅰ-331雙陽盆地。巖漿型脈石英礦床控礦因素主要為構造運動。區域深大斷裂控制了含礦地層及巖漿侵入活動，為主要的控礦構造，礦體一般產于侵入巖體內或巖體與圍巖的內、外接觸帶部位。吉林省具代表性的巖漿型脈石英床為蛟河市白石砬子脈石英礦床。

偉晶巖型脈石英礦床大地構造位置均位于Ⅰ-3長白山陸緣火山盆嶺疊加構造帶，Ⅰ-35太平嶺—老嶺火山—沉積隆盆帶，共伴生產出偉晶巖型脈石英，脈石英礦體形態多為似層狀、透鏡狀、墻狀和脈狀，一般規模較大。且該類型礦床的形成與區域性張性深大斷裂有著密切的關系，所以脈石英礦床大多分布在縫合帶附近或陸內裂谷帶上。吉林省具代表性的偉晶巖型脈石英床為集安市團結長石礦床(表2)。

表2 吉林省脈石英主要礦產地成礦特征一覽表

2.2 成礦地質條件

(1)巖漿熱液型。

與脈石英成礦作用有關的巖漿活動主要有新太古代—中生代花崗巖漿或混合巖化的富硅熱液。富含水和各種Si、K揮發組分的巖漿熱液經構造運動等內應力作用，沿早期構造裂隙運移、冷卻、結晶形成脈石英礦床，礦體一般形成深度較大，產于母巖侵入體的頂部、邊部或外接觸帶附近，礦體與圍巖界線清晰。地質構造對礦床的規模及分布有明顯的控制作用，韌—脆性斷裂構造是重要容礦構造[6]。

(2)偉晶巖型。

偉晶巖型脈石英礦產地3處，與長石礦伴生產出。礦床主要賦存于花崗質巖體的構造裂隙中，主要控礦條件為斷裂構造和偉晶巖漿。在高溫高壓條件下，花崗質巖漿結晶作用殘余巖漿，由于揮發組分大量集中，形成了富含揮發組分的偉晶巖漿，充填于斷裂構造空間，形成結晶粗大、分帶明顯的偉晶巖脈，形成了鉀長石礦床，并伴生脈石英礦床。

2.3 礦體特征

脈石英床礦體均呈脈狀產出，與多期巖漿活動有關，早期石英脈多充填于張性破碎帶中，是主礦脈，晚期石英脈填充于壓性裂隙帶中，形成網脈帶。厚度、品位變化有一定規律，礦石類型簡單，埋藏較淺。

2.4 圍巖蝕變

在礦體頂、底板附近，巨斑狀花崗巖蝕變相對較強，主要蝕變礦物為綠簾石、綠泥石等。綠簾石黃綠色，呈粒狀，粒度0.1～0.3mm左右，分布不均，含量約占2%～5%，為長石蝕變而成。綠泥石淺綠色，呈鱗片狀集合體、粉末狀及薄膜狀，多半沿裂隙面分布，含量約占5%，為長石蝕變而成。

2.5 礦石特征

(1)巖漿熱液型脈石英礦石特征。

礦石類型：礦石的自然類型脈狀石英，工業類型冶金用脈石英和玻璃用脈石英。

礦物組合：脈石英多呈乳白—灰白色，微透明—半透明，少數為不透明—微透明，以組分單一的石英為主，偶見少量白云母。

礦石結構構造：脈石英礦石為他形偉晶質結構，致密塊狀構造。

礦石化學成分：有益組分為SiO290%～99.90%，平均98.17%，而有害組分Fe2O3在0.03%～0.21%，一般在0.1%左右。

(2)偉晶巖型脈石英礦石特征。

礦石類型：自然類型為脈石英型礦石，工業類型為玻璃用脈石英。礦物組合：脈石英礦石主要礦物成分為石英。礦石結構構造：脈石英礦石為他形偉晶質結構，致密塊狀構造。

礦石化學成分：有益組分為SiO299.30%～99.96%，平均99.58%；有害組分Fe2O30.01%～0.06%。

3 典型礦床

蛟河市白石砬子脈石英礦床為巖漿熱液型脈石英典型礦床，具體特征如下。

3.1 區域地質概況

礦床位于佳木斯—興凱聯合地塊南部陸緣新元古代—古生代疊覆造山亞帶，吉林市—汪清古生代弧盆系。所屬成礦區帶為Ⅲ-52小興安嶺—張廣才嶺(造山帶)Fe-Pb-Zn-Cu-Mo-Au-W成礦帶，Ⅳ-8福安堡—塔東Mo-Fe-Cr-寶石—螢石—水晶—泥炭—陶粒頁巖—硅藻土—飾面花崗巖—煤成礦亞帶(圖2)。

圖2 蛟河市白石砬子脈石英礦床區域地質簡圖(據吉林省地質局第八地質隊，1974，有修改)

3.2 礦區地質特征

礦區在似斑狀花崗巖侵入后，經歷了不同方式的多次構造活動。成礦前構造已均為各種脈巖、石英脈所充填。其中最早一期為成礦母巖中細粒花崗巖所占據，受后期構造破壞和石英脈切穿，大致呈巖枝狀，受張性裂隙控制。成礦后構造十分發育，表現為對先期構造的切割、穿插和改造。

礦區廣泛出露早二疊世似斑狀花崗巖，局部有中細粒花崗巖(圖3、圖4)。早二疊世似斑狀花崗巖為礦區石英脈的主要圍巖。早二疊世似斑狀花崗巖巖漿活動與水晶成礦作用有關，而中細粒花崗巖則為成礦母巖，為該巖漿結晶后期殘余巖漿侵入形成。

圖3 蛟河市白石砬子脈石英礦床礦區地質簡圖(據吉林省地質局第八地質隊，1974，有修改)

圖4 蛟河市白石砬子脈石英礦床40勘探線剖面簡圖(據吉林省地質局第八地質隊，1974，有修改)

3.3 礦床地質特征

(1)礦體特征。

早期石英脈充填于張性破碎帶中形成復雜的石英脈帶，脈長400m，南部大砬子自然剖面沿傾向出露270m，出露厚度70m，規模較大，脈體產狀傾向南西，傾角15°，是主礦脈。晚期石英脈填充于壓性裂隙帶中，脈帶長550m，寬2～9m，中部石英脈厚度大且完整，向東西兩端具分枝復合現象，脈帶產狀走向北東80°，傾向北西，傾角80°，與早期石英脈近于直交，晚期低溫石英脈不含晶。

整個石英脈帶由兩條主脈和三條網脈帶組成。按其形態、產狀、伴生礦物、含晶標志等特征和差異，由上至下劃分為五個脈組，即：上網脈組(NQ1)、上主脈組(CM1)、中間網脈組(NQ2)、下主脈組(CM2)、下網脈組(NQ3)。

上主脈組(CM1)：為厚大主脈，厚度0.9～10m，平均3.5m，總體產狀傾向南西，傾角15°，石英脈中SiO2含量達98.62%，此脈共有壓電晶洞9個，單晶平均品位0.137g/m3。

上 主 脈 組(CM2)：為 最 大 主 脈，厚 度1.6～5.5m，平均2.47m，總體產狀與上主脈一致，石英脈中SiO2含量達97.81%，此脈共有壓電晶洞12個，單晶平均品位0.165g/m3。

(2)礦石特征。

礦物組合：早期脈石英呈乳白—灰白色，微透明—半透明，晚期不透明—微透明，見少量白云母。

礦石結構構造：以致密塊狀為主，局部具柱狀、交錯柱狀以至巨柱狀結構。

礦石物質成分：礦區石英脈分為早晚兩期，早期石英脈中SiO2、TiO2、Al2O3的含量較晚期石英脈為高，而Fe2O3的含量較晚期石英脈為低(表3)。

表3 兩期石英脈主要氧化物含量對比表 (單位：%)

(3)圍巖蝕變。

礦區圍巖蝕變主要有絹云母化、高嶺土化及矽化。蝕變往往迭生分布在石英脈兩側，寬度5～30cm，一般在厚大主脈兩側蝕變不強，而網狀脈地段蝕變較強。

(4)成礦期次及礦化階段。

礦區石英脈成礦期次分為早晚兩期。早期石英脈充填于張性破碎帶中形成復雜的石英脈帶。脈石英呈乳白色—灰白色、微透明—半透明，共生礦物有鉀微斜長石、螢石、輝鉬礦、黃銅礦、黃鐵礦、藍銅礦以及孔雀石等次生金屬氧化物，屬含晶高溫長石石英脈。

晚期石英脈充填于壓性裂隙帶中，脈帶與早期石英脈近于直交，早期石英脈中不含Ag，晚期石英脈中含Ag。屬晚期低溫石英脈。

(5)加工技術。

脈石英經過浮選、酸洗等一系列物理化學方法加工提純后，可制成高純石英[7]。

3.4 礦床類型

本礦床成因類型為巖漿熱液型。二疊紀中細粒花崗巖漿分異出富含SiO2的熱液，呈巖枝狀侵入到似斑狀花崗巖的張裂帶中，形成早期兩條石英脈，推測成礦時代為早二疊世。一是礦區顯示為北東和東西向構造，東西向張、壓兩種結構面控制了礦區石英脈的賦存；二是該礦床屬熱液礦床，由二疊紀中細粒花崗巖漿分異出富含SiO2的熱液，呈巖枝狀侵入到似斑狀花崗巖的張裂帶中，形成早期兩條石英脈。后期南北擠壓作用繼續，產生近東西向的擠壓面并充填晚期低溫石英脈，東西向的張性破碎帶是主要控礦構造。

4 成礦規律分析

4.1 成礦地質條件

本次在認真總結前人研究成果的基礎上，按照成礦地質作用的類型和成礦機理將吉林省脈石英礦床成因類型劃分為巖漿熱液型和偉晶巖型[8]。巖漿熱液型代表性的礦床有蛟河市白石砬子脈石英、蛟河市寒蔥溝脈石英等，其主要與中生代侏羅紀和古生代二疊紀巖漿作用有關。偉晶巖型代表性的礦床集安市荒崴子脈石英和集安市團結脈石英等，其主要與古元古代偉晶巖作用有關。

4.2 控礦因素

花崗巖中韌性剪切帶構造較為發育，其次脆性斷裂構造和接觸帶構造也較為發育，裂隙空間往往是礦體富集的有利部位，可以控制礦體的具體形態，也可以控制應力場信息，韌—脆性斷裂構造是主要的容礦構造，也是重要的控礦因素[9]。

4.3 成礦物質來源

巖漿熱液型石英脈礦體形態比較完整，礦床的形成與巖漿熱液作用有關，花崗巖巖漿在侵入演化活動過程中，分異出富含SiO2的熱液，順層理、裂隙貫入圍巖變質巖系中，或沿先期巖漿巖的接觸破碎帶侵入，形成脈石英礦床[10]。

古元古代巨斑狀花崗巖為成礦母巖，鉀長石(脈石英)礦體出現明顯的分帶現象，其邊緣花崗偉晶巖中廣泛存在典型的文象結構，是鉀長石和石英在高溫高壓下，從熔體中共結的產物，它們的出現說明偉晶巖是巖漿巖結晶的產物。偉晶巖粗大的顆粒，是富含水和各種揮發分的殘余巖漿，是花崗巖漿演化到后期階段的產物，其總趨勢是愈到晚期愈向富硅、富堿和鐵代替鎂的方向演化。礦床成因類型為石英—鉀長石偉晶巖礦床[11]。

4.4 成礦時代

古元古代雙岔巨斑狀花崗巖是鉀長石(脈石英)偉晶巖礦體的成礦母巖和賦礦圍巖，經全巖Rb-Sr等時線測定侵入年齡為1 851Ma，說明偉晶巖型脈石英成礦時代為古元古代[12]。

4.5 空間分布

Ⅱ-13吉黑成礦省是吉林省重要的礦產資源成礦省，該成礦省有3個Ⅲ級成礦帶產出脈石英礦，即為Ⅲ-51松遼盆地，Ⅲ-52小興安嶺—張廣才嶺、Ⅲ-55吉中—延邊成礦帶，進一步劃分8個Ⅳ級礦帶，主要包括Ⅳ-8福安堡—塔東、Ⅳ-10開山屯—小西南岔和Ⅳ-14山河—漂河川成礦亞帶。

Ⅱ-14華北(陸塊)成礦省位于吉林省南部地區，該成礦省僅有Ⅲ-56遼東(隆起)成礦帶產出脈石英礦，進一步劃分6個Ⅳ級礦帶，主要包括Ⅳ-20二密—板石和Ⅳ-22財源—集安成礦亞帶(表4)。

表4 吉林省脈石英礦主要成礦區帶統計表

5 結論

(1)吉林省內已有勘查成果脈石英礦產地共43處，總體表現為地勘查程度較低、資源量相對較少、開發利用情況不佳。

(2)脈石英礦在空間上，脈石英礦床與花崗巖巖體關系密切；脈石英礦體受構造控制明顯，除偉晶巖型脈石英產于偉晶巖石英核外，其他脈石英礦體均受區內斷裂構造控制[13]。

(3)脈石英礦床多為巖漿熱液型脈石英礦床。脈石英主要是由花崗巖巖漿分異后形成的富硅熱液沿構造活動面充填形成。成礦時代多為燕山期等巖漿活動強烈的時期。礦床主要受構造和巖漿活動控制，斷裂、次級斷裂、裂隙面及構造滑脫面是礦體的主要賦存部位[14]。

(4)巖體及周圍斷裂構造發育地區是脈石英成礦的有利位置，是下一步脈石英地質找礦工作的方向[15]。