北海市海洋石英砂礦資源分布特征及找礦潛力分析

◎ 劉枝剛，朝 魯，楊 敏，陸妍慧，韋明盟

我國沿海賦存著廣泛的濱海砂礦，其中包括鋯英石、鈦鐵礦、獨居石、金紅石、磷釔礦、鉻鐵礦、錫石、褐鐵礦、鈮鉭礦、磁鐵礦、重晶石和石英砂等。近年還發現金剛石、金以及砷鉑礦，它們大多分布在廣東和海南島沿岸，其次是臺灣、福建以及山東半島和遼東半島，具有規模大、礦種多、易于開采的特點。目前國內外海底礦產資源勘探主要依靠深海拖曳式調查、海底原位測量、海底底質沉積物取樣、深潛和海底攝像等技術手段，直接或間接獲取海底地質結構，礦產資源在海底的分布范圍、規模及賦存狀態等信息。

為了促進區域經濟發展，摸清北海市海域礦產資源家底，研究小組對北海市海域調查進行分析，大致了解調查區礦產資源類型、石英砂礦的分布及礦床地質特征等，初步估算海洋礦產資源潛在資源，圈定海洋礦產成礦遠景區，提出可進一步勘查的靶區，為海洋礦產資源開發利用、海洋國土空間總體規劃提供必需的地質資料，為向海經濟發展提供礦產資源支撐服務。調查區位于北海市近岸海域，地理位置為北緯21°37′41.45″～20°50′00.10″，東經108°49′59.95″～109°47′01.98″，調查區面積約5 315.34 平方千米。

一、區域地質背景

（一）地層

北海市及周圍所處的構造單元發育云開群、古生界、中生界、新生界和第四紀的地層，以第四紀松散堆積的砂、黏土最為發育，早古生界的志留系主要分布于北部星島湖及東北部曲樟一帶，晚古生界的泥盆系和石炭系分布于合浦草花嶺、閘口、曲樟、公館一帶，零星的分布在市區地角、冠頭嶺，中生界白堊系主要分布在烏家、白沙、鐵山港灣頂東側海岸。

（二）巖漿巖

1.侵入巖。北海市海岸沒有侵入巖出露，而在流入北海市海域的河流流域分布有奧陶紀、志留紀、二疊紀、三疊紀、侏羅紀和白堊紀等時代的侵入巖，近海岸的巖體主要是志留紀、三疊紀侵入巖。

2.噴出巖。北海市海岸帶出露的噴出巖主要有上白堊統西垌組（K2x）、中更新統噴出巖石峁嶺組（Qp2s）和上更新統湖光巖組（Qp3h）。

（三）構造

在大地構造位置上，調查區位于華夏陸塊南端的北海市海域內，即北部灣凹陷的北部，斷裂構造較發育，經過多期次的構造運動，造就現今的斷裂構造分布格局。區域性斷裂主要有合浦—博白斷裂帶、欽州灣—潿洲島斷裂帶、犀牛腳—北海斷裂帶。

（四）礦產

北海市現已發現47 種礦種（不含河砂），占廣西已發現礦種的33%。礦產資源以非金屬礦為主，主要有鈦鐵礦、砂金、石膏、建筑石料用灰巖、水泥用灰巖、建筑用砂巖、天然石英砂、建筑用砂、磚瓦用頁巖、高嶺土、陶瓷土、膨潤土、泥炭、礦泉水、地熱（熱水）、油頁巖及稀土等?，F查明有大型礦床22 處，中型礦床10 處，小型礦床、礦點、礦化點60 處。

北海市資源分布集中，優勢礦產明顯。截至2020 年，高嶺土合計查明資源量為9.65 億噸，石英砂礦合計查明天然石英砂資源量共19.37億噸（陸域），二者資源量均位居廣西首位。

然而北海市海域礦產資源調查、勘查工作程度較低。以往僅開展局部地段的海砂勘探工作，對海域礦產資源家底不清，只完成了1∶50 萬的海底表層固體礦產調查；在鄰近海域開展的華南海岸帶（廣西東興地區近岸海域）礦產資源綜合調查評價（1∶10 萬）為此次調查提供了較為詳細的海洋礦產調查工作技術方法、工程間距部署等方面的參考；近幾年開展的石英砂礦和筑填用砂礦勘查也為此次調查提供了較為豐富的海洋礦產勘查經驗。

二、北海市海域石英砂礦分布特征

調查區的礦產類型主要有石英砂礦、筑填用砂礦和黏土礦。其中石英砂礦體主要賦存于第四系下更新統湛江組（Qp1z）、新近系中新統—上新統南康組上段（Nn2）中，以第四系全新統海積層（Qhm）為頂板，以新近系中新統—上新統南康組下段（Nn1）的青灰色黏土為底板，含礦層巖性以灰白色、灰黃色礫砂為主，局部為灰白色中細砂。其間夾2～3 層的黏土礦。

北海市石英砂礦由Ⅰ-1和Ⅰ-2礦體組成，礦體總體上呈層狀，南北控制寬大于10 千米，東西控制長大于10 千米，展布面積超過1 300平方千米，是潛在的大型玻璃硅質原材料礦床，礦層頂部出露標高為﹣4.98～﹣39.86米，底面分布標高為﹣28.97～﹣70.37米，礦體厚度為3.28～56.52 米，厚度穩定程度屬較穩定；含砂率（不低于0.1 毫米）為70.83%～86.40%，二氧化硅含量為 95.66%～99.05%，三氧化二鐵含量為0.06%～0.28%，三氧化二鋁含量為0.27%～1.31%，礦石質量穩定程度均屬穩定。

三、礦床地質特征

根據區域地質資料、毗鄰同類礦區勘查資料以及此次調查區的鉆孔資料，研究小組認為礦區的礦床為濱海型石英砂礦，由單一石英砂礦組成。砂礦礦床可劃分為2 個礦體，即玻璃石英砂礦體Ⅰ和筑填用砂礦體Ⅱ。

礦體呈層狀，產狀近水平，規模大，礦體在平面上分布于調查區北部廉州灣海域以及調查區中部向西南方向延伸至調查區南部。礦體位于水下，大致呈現由北部向南部逐漸變低的趨勢。

（一）礦體地質特征

1.玻璃石英砂礦體Ⅰ以第四系全新統海積層（Qhm）為頂板，以新近系中新統—上新統南康組下段（Nn1）的青灰色粉砂、粉質黏土為底板，含礦層的巖性以灰白色、灰黃色礫砂為主，局部為灰白色中細砂。

礦體分布于調查區北西的廉州灣海域和調查區中部延伸至西南的2 個部位。其中廉州灣海域的玻璃石英砂礦體Ⅰ-1平面上呈面狀展布、無天窗，形態簡單，總體產狀近似水平，剖面上呈層狀產出。

調查區中部延伸至西南海域的玻璃石英砂礦體Ⅰ-2 平面上由北東—西南向呈不規則的凹凸形狀展布、無天窗，總體產狀近水平，剖面上呈層狀產出。

2.筑填用砂礦體Ⅱ以海底表面為頂板，以第四系下更新統湛江組（Qp1z）為底板，含礦層的巖性以灰黃色、灰褐色含礫中細砂為主，局部為灰褐色含礫中粗砂。

筑填用砂礦體Ⅱ分布于調查區中部延伸至調查區西南海域，平面上由北東—西南向呈不規則的凹凸形狀展布、無天窗，總體產狀近似水平，剖面上呈層狀產出。

（二）礦石類型和品級特征

根據礦石產出層位、主要礦物成分、疏松程度、顆粒組成等地質特征，調查區礦石按自然類型劃分為含礫砂、礫質泥質砂、含礫泥質砂、含泥礫質砂等，以含礫砂及含礫泥質砂為主。礦石呈灰白色、灰色、土黃色、灰色為主，其礦物成分以石英砂為主，石英含量為84%～98%、黏土類礦物含量為1.0%～15.0%，云母類少量，重礦物主要是鈦鐵礦、黃鐵礦、金紅石、鋯石、電氣石等。石英砂呈疏松狀，形態呈他形粒狀或粒狀集合體，礦物成熟度高。

調查區玻璃石英砂礦Ⅰ號礦層礦石含砂率為82.87%，平均含泥量為17.13%，原礦平均含泥量達到小于20%的產品要求；筑填用砂礦Ⅱ號礦層礦石含砂率為70.05%，平均含泥量為29.95%，原礦平均含泥量達到小于30%的產品要求。

（三）碎屑礦物

研究小組對調查區內地質取20 件樣品進行巖礦鑒定，共檢出13 種碎屑礦物，分為主要礦物和次要礦物。

樣品顏色主要為土黃色、灰白色，礫狀結構、泥質結構、粉砂結構、細砂結構、中—粗砂結構，松散堆積構造、土狀構造。大部分樣品中石英占主導地位，含量在84%～98%之間。

四、礦床地球物理特征

為了獲得淺部地層的完整剖面，研究小組同時使用目前淺層地球物理探測常用的2 種方法，即單波束測深和單道地震探測（電火花），通過這些手段獲得勘探剖面的地球物理特征，可以研究海底淺部地層的沉積、地質構造特征和泥沙層位厚度。

（一）層序特征關系

根據物探資料分析和已有鉆孔揭露的地層巖性、成因、巖土體物理力學性質、結構構造等，研究小組將勘探深度范圍內巖土體自上而下劃分為第四系全新統海積層（Qhm）淤泥層、第四系全新統海積層（Qhm）粉細砂層、第四系全新統海積層（Qhm）黏土層、第四系下更新統湛江組（Qp1z）粉細砂層、第四系下更新統湛江組（Qp1z）礫砂層、新近系南康組（Nn）粉細砂層等。

（二）地震反射界面

結合鉆孔資料和相鄰調查區的資料，研究小組依據地震剖面有效波反射同相軸的振幅、頻率、連續性以及反射波組的上、下接觸關系，反射波終止所形成的削截、頂超、上超、下超所反映的地層接觸關系來劃分地震反射界面，并在調查區內確認了R0、R1、R2、R3、R4、R5等6 個反射界面。

1.R0界面。海底反射波，強振幅，連續性較好，反射能量強，是水面與海底之間的反射界面，形態上反映了海底的起伏。海底反射界面往返時間為11.7～43.0 毫秒，反射深度為8.9～33.0 米。

2.R1界面。侵蝕界面，較平緩，局部下切，界面以上為中強振幅，基本上為水平連續反射波組；界面以下是較雜亂的反射波組。反射界面連續，界面上有明顯的埋藏古河道、溝谷或其他凹凸不平的侵蝕痕跡，反射界面往返時間為16.8～54.3 毫秒，反射深度為13.5～43.4 米。

3.R2界面。反射能量中等，中強振幅反射，連續性一般，反射較強的粗條帶，起伏較大。反射界面往返時間為21.0～66.7 毫秒，反射深度為11.4～43.3 米。

4.R3界面。反射能量中等，中強振幅反射，連續性好。反射界面往返時間為36.0～43.0毫秒，反射深度為28.8～34.4 米。

5.R4界面。反射能量中等，中振幅反射，連續性差。反射界面往返時間為27.3～69.5毫秒，反射深度為21.9～55.6 米。

6.R5界面。反射能量弱，弱振幅反射，連續性極差。反射界面往返時間為20.52～82.25毫秒，反射深度為16.42～65.8 米。

（三）地震層序劃分

據上述反射界面，研究小組把調查區劃分為A（A1、A2、A3）、B（B1、B2）、C 3 套反射層組。

1.A 組地層。該組地層是一套高含水量、低能量、易侵蝕和易流動交換的表層沉積層，為平行整一的披蓋式反射結構，局部發育層理，層內可分出3 個亞層（A1、A2、A3）。A1組地層是R0—R1之間的反射層序，主要分布在潿洲島南部和東部，層狀反射，反射能量弱，為平行整一的披蓋式反射結構。該地層經鉆探揭露為淤泥，較厚區域厚度等值線呈條帶狀，推測是古河道沉積。古河道從潿洲島下方斜穿至潿洲島東北面，在潿洲島東面分叉，推測古河道向鐵山港方向延伸。A2組地層中—強振幅、連續性一般—中等，平行、亞平行結構，反射能量中等—強，底界面起伏變化較大，反映地層分布連續，巖性主要為粉細砂質沉積物，致密，硬度較大，地層厚度為0～14.0 米。A3組地層是R2—R3之間的反射層序，反射能量中等，平行、亞平行結構，調查區局部發育，層厚較薄，最大厚度為2.8 米，主要為黏土層。

2.B 組地層。該組地層在調查區廣泛分布，呈弱—中振幅，反射能量弱—中等，層內按反射特征可分出2 個亞層（B1、B2），鉆探揭露該套地層為第四系下更新統湛江組（Qp1z）。B1組地層呈弱振幅，反射能量弱，局部呈層狀反射，反射能量平行、亞平行結構，主要分布在潿洲島東面和南面，鉆孔揭露地層巖性為粉細砂質沉積物，致密，硬度較大，地層厚度為0～18.6 米。B2組地層中振幅，反射能量中等—強，反射結構雜亂，局部發育大型交錯層理和大型波狀層理，鉆孔揭露地層巖性為顆粒較粗的礫砂沉積物，地層厚度為0～38.5 米。

3.C 組地層。該組地層在地震剖面上未能揭穿其底界面，根據其弱振幅、反射能量弱、反射結構雜亂、局部層狀弱反射等特征，再結合鉆孔資料，推測該地層是顆粒較細的砂層，且局部為黏土層或含黏土質砂層，鉆孔揭露其上部巖性為新近系南康組（Nn）粉細砂質沉積物。

五、找礦靶區及潛力分析

（一）找礦靶區

根據礦體厚度大、厚度穩定、形態簡單、礦石質量高、質量穩定，以及避開生態紅線管控區的原則，研究小組在調查區玻璃石英砂礦和筑填用砂礦的內部圈定出可進一步勘查的靶區。根據調查結果，提交進一步勘查靶區石英砂礦4 個，分別為SY-1、SY-2、SY-3、SY-4，筑填用砂礦2 個。其中SY-2 的石英砂礦達到了平板玻璃硅質原料質量一級品的要求，SY-1、SY-3、SY-4 的石英砂礦達到了平板玻璃硅質原料質量二級品的要求。上述靶區石英砂礦的潛在資源遠大于1 000 萬噸，是潛在的大型平板玻璃硅質原材料礦產地。

（二）找礦潛力分析

1.石英砂礦體賦存層位及厚度。石英砂礦體主要賦存于廉州灣海域以及調查區中部延伸至西南的第四系下更新統湛江組（Qp1z）和新近系中新統—上新統南康組上段（Nn2）中，分布層位廣。其中廉州灣海域玻璃石英砂礦體Ⅰ-1 礦體厚度變化在45.86～56.52 米之間，礦體平均厚度為50.43 米，變化系數為9.11%，厚度變化穩定程度屬穩定。礦體含砂率（不低于0.1 毫米）為78.57%～84.54%，平均為81.95%，變化系數為 2.63%，含砂率變化穩定程度屬穩定。調查區中部延伸至西南海域的玻璃石英砂礦體Ⅰ-2 礦體厚度為3.28～35.02 米，礦體平均厚度為15.01 米，變化系數為65.52%，厚度變化穩定程度屬較穩定。礦體含砂率（不低于0.1 毫米）為70.83%～86.40%，平均為80.01%，變化系數為 5.53%，含砂率變化穩定程度屬穩定。

2.海域地層沉積相穩定。北海市海域礦石自然類型主要為含礫砂、礫質泥質砂、含礫泥質砂、含泥礫質砂等，以含礫砂及含礫泥質砂為主。礦石呈灰白色、灰色、土黃色、灰色，其礦物成分以石英砂為主，石英含量為84%～98%、黏土類礦物含量為1.0%～15.0%，云母類少量，重礦物主要是鈦鐵礦、黃鐵礦、金紅石、鋯石、電氣石等。石英砂呈疏松狀，形態為他形粒狀或粒狀集合體為主，礦物成熟度高。

3.石英砂含量較高。在調查區樣品巖礦鑒定結果中顯示，大部分樣品中石英占主導地位，含量在84%～98%之間，呈次棱角、次圓狀，米黃色、煙灰色、灰白色、半透明均有出現，油脂光澤，粒徑在0.001～11 毫米之間，0.06～2 毫米者居多，小于0.06 毫米的次之。

綜上所述，北海市海域石英砂含礦層位分布廣，且連續穩定，厚度大，礦體厚度變化穩定程度屬較穩定，含砂率變化穩定程度屬穩定，石英砂含量較高，找礦前景良好。

六、建議

通過此次調查，研究小組初步查明了調查區的礦產類型主要有石英砂礦和筑填用砂礦，同時，圈定了4 個石英砂礦勘查靶區，初步概算了調查區玻璃石英砂礦的潛在資源。4 個靶區石英砂礦的潛在資源遠大于1 000 萬噸，是潛在的大型平板玻璃硅質原材料礦產地。

根據此次的調查結果，研究小組提出以下2 點建議。

1.此次調查采用海洋地質淺鉆和單道地震探測方法雖然揭露了部分海底地層，但對海底地層的揭露仍較淺，未揭穿至基底（最大深度為﹣60 米），對北部灣海盆基底地層和構造缺乏認識，對深部礦體的賦存情況缺乏了解。建議在未來的海域礦產資源調查工作中揭穿海砂礦層至基巖。

2.建議對圈定的4 個石英砂礦找礦靶區開展高精度的海洋礦產資源普查—詳查工作，進一步查明石英砂資源的數量和質量，為北海市海洋礦產資源開發利用與保護、國土空間規劃提供堅實的科學依據。