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第 8 期某大型石英岩矿床地质特征及成因探讨严朝辉（福建省闽东南地质大队，福建 泉州362011）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 43 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.43 No.8Aug.2023摘要：石英岩矿是冶金工业的一种重要原材料，用途广泛，是生产白炭黑的原料矿产。白炭黑主要用于橡胶制品（包括高温硫化硅橡胶）、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。得益于轮胎制造业、硅橡胶产业、涂料工业、新能源等领域的需求增长，预计未来沉淀法白炭黑（SiO2）的年均需求增长幅度约为 10%。同时，石英岩矿的用量也会不断增加，因此对大型石英岩矿床的地质特征及成因进行详细的探讨，为其他地区寻找同类矿床具有指导意义。关键词：石英岩矿床；地质特征；成因探讨作者简介：严朝辉（1966），男，福建仙游人，从事区域地质调查及矿产勘查工作。1区域成矿地质背景矿区位于拗陷带北西侧复式向斜北东部，其北东侧分布在一北东东向构造-岩浆带西南部。区内大量发育石炭系林地组，岩性主要为变质石英砾岩、变质石英砂砾岩和变质中细粒石英砂岩，是区内寻找变质石英砂岩矿的主要赋矿地层（图 1）。2矿床地质2.1地层矿区内出露地层简单，为石炭系林地组：为一套浅变质的河口-滨海相陆源碎屑沉积岩系。据岩石组合图 1某大型石英岩矿区区域地质略图1.第四系全新统2.第四系更新统3.侏罗系梨山组下段4.石炭系林地组上段5.石炭系林地组下段6.泥盆系桃子坑组上段7.泥盆系桃子坑组下段8.崠泥盆系天瓦组上段9.崠泥盆系天瓦组下段10.中山叠世似斑中粒正长花岗岩11.石英脉12.花岗岩脉13.地质界线14.实测平行不整合界线15.角度不整合接线16.滑脱构造17.逆断层及产状18.正断层及产状19.性质不明断层及产状20.地层产状21.片理产状22.黄铁产状23.硅化24.褐铁矿化25.绢云母化26.碎裂岩27.矿区范围145冶金与材料第 43 卷特征，矿区内可分为上、下两个岩性段。下段（C1l1）：岩性以灰白、黄白色厚-巨厚层变质中细粒石英砂岩、变质含砾中细粒石英砂岩为主，夹变质中细粒石英砂岩（变质石英岩状砂岩）及灰色、灰绿色薄层千枚状粉砂岩等，地层产状 10毅耀50毅/SE蚁20毅耀蚁45毅，总厚 160.3m。其下部为厚-巨厚层变质石英（砂）砾岩，发育底冲刷构造，砾石具定向排列现象。中上部夹薄层变质石英岩状砂岩、变质细砂岩、千枚状粉砂岩、粉砂质千枚岩，变质中细粒石英砂岩、变质细砂岩，厚一般 4.118.7m，发育水平纹理，其中变质中细粒石英砂岩、变质含砾石英砂岩、变质细砂岩为本区的石英砂岩矿含矿层位；千枚状粉砂岩、粉砂质千枚岩厚20.323.5m，微细层理较发育，局部见层间小揉皱咱1暂。上段（C1l2）：岩性以灰白色中层状变质石英细砂岩，灰色、灰绿色薄层状绢云母千枚岩、千枚状粉砂岩为主，上部夹厚层-块状变质石英（砂）砾岩，石英砾石磨圆度好，具定向排列。地层产状 10毅耀50毅/SE蚁25毅耀蚁40毅，厚 146.2m。2.2构造区内断裂构造发育，主要为北东向（F1）和北西向（F2）两条。2.2.1北东向断裂（F1）位于矿区西南部，区内出露长大于 1km，西南端延出区外。宽 12m，产状 30毅耀40毅/SE蚁70毅。岩石具硅化、破碎强烈，后期见有硅化石英细线脉顺断裂贯入。2.2.2北西向断裂（F2）斜贯矿区中部，区内出露长大于 1.6Km，两端均延出区外。宽 12m，产状 20毅/NE75毅。岩石硅化、破碎强烈，具褐铁矿化现象，后期见有硅化石英脉顺断裂贯入，为破矿断裂。2.3侵入岩矿区及其周边岩浆侵入活动较弱，仅南东侧分布有中三叠世似斑中粒正长花岗岩（孜酌T2），呈浅肉红-肉红色，岩性为似斑中粒正长花岗岩，岩石具似斑状中粒花岗结构，眼球状构造、片麻状构造。岩石属钙碱性，具同熔型花岗岩特征，岩浆来源以幔源为主，形成于同碰撞期造山带的构造环境。2.4围岩蚀变特征矿区内蚀变，主要有硅化、绢云母化、褐铁矿化等，次为铁锰矿化。硅化主要见于变质石英砂岩内，局部见石英砂岩重结晶成石英岩，褐铁矿化、少量铁锰矿化主要见于变质石英砾岩、变质含砾石英砂岩的裂隙中，见褐铁矿呈星散状分布于变质石英砾岩、变质含砾石英砂岩中，绢云母化主要见于变质中细粒石英砂岩、变质细砂岩、千枚状粉砂岩中，为中弱蚀变。硅化对矿石质量有益，而绢云母化、褐铁矿化、铁锰矿化对矿石质量有害。3矿体地质特征3.1矿体形态规模目前区内发现一条石英岩矿体，呈近南北向层状产出，形态简单，长约 1.0km，宽 140300m。矿体走向350毅耀20毅袁倾向东，倾角 19毅耀25毅曰延深最短 100m，最长300m。其底板标高最高为 480m，最低为 380 m，厚度一般为 10.085.0m，平均厚度为 43m，呈似层状产出，底部为千枚状粉砂岩，界线较平直，平面形态呈近南北向长条状。矿体顶板多为残坡积层，少见千枚状粉砂岩；底板为千枚状粉砂岩，少数为中细粒石英砂岩咱3暂。3.2矿石质量3.2.1矿石的结构、构造矿石结构：主要为变余砂状结构、变余含砾砂状结构、细粒变晶结构等。矿石构造：主要有块状构造等。3.2.2矿石的矿物组成矿石矿物主要有浅变质陆源碎屑（物质成分为石英，见次生加大的石英砂粒，含量 96%）、胶结物：物质成分为石英（3%3.5%）及少量绢云母（0.5%1%）。3.2.3矿石的化学成份据化学样分析结果，矿石化学成分（%）为：SiO2：90.27%98.04%，平均 94.69%；Al2O3：0.13%6.69%，平均 2.38%；Fe2O3：0.16%2.58%，平均 0.80%。矿区矿石质量好，全区矿石的平均品位：SiO294.69%。其它成分如 Al2O3、Fe2O3的含量符合要求，而有害成份 Cr2O3、P2O5、TiO2、CaO 等含量甚微。其它组分平均值：Fe2O30.12%；FeO0.58%；V2O50.002%；TiO20.21%；P2O50.01%；SiO296.94%；Al2O31.01%；CaO 0.11%；MgO0.05%；MnO0.002%；Na2O0.03%；K2O0.07%；WO30.04%；Cr2O30.00482%，灼减 0.60%。详见组合分析结果见表 1。表 1石英岩组合样分析结果表分析编号19023461902347190234819023491902350Cr2O30.01430.00070.01400.00880.01170.0099PO50.010.0020.0020.0020.0020.004TiO20.130.180.180.100.130.14CaO0.140.140.070.070.140.11原号ZH1ZH2ZH3ZH4ZH5分析结果/%平均值/%矿体编号玉3.3矿石类型根据国家行业标准 DZ/T 02072002 玻璃硅质原料、饰面石材、石膏、温石棉、滑石、石墨矿产地质勘查规范 附录 H 的划分，该矿区矿石类型属岩类矿，适用于铸造用砂、水玻璃、白炭黑等生产原料。146第 8 期矿石自然类型为变质石英砂岩。按矿石矿物成分、结构、构造，矿区矿石主要由 4种自然类型组成，以变质中细粒石英砂岩、变质含砾石英砂岩为主，变质石英砾岩、变质细砂岩较少。3.3.1变质中细粒石英砂岩分布广，16 个孔中均有见及，矿石呈灰白-黄白色，厚-巨厚层，层理不明显，常风化呈沙糖粒状，变余砂状结构，块状构造，碎屑物成分以石英为主，见次生加大的石英砂粒，约 95%，分选良好，粒径 0.150.5mm，外形次圆状，胶结物（3%3.5%）及少量绢云母（1.5%2%），接触式胶结，胶结物为硅质。3.3.2变质含砾石英砂岩主要分布在 6 线12 线，矿石呈灰白-浅黄色，厚层状-巨厚层状，层理不明显，变余含砾砂状结构，含砾不稳定，含量 2%15%，砾石大小一般在 0.21cm 左右，较大者可达 2cm，成分为石英岩，磨圆度良好，表面较光滑。碎屑物成分以石英为主，见次生加大的石英砂粒，约 85%95%，粒径 0.250.5mm，少量绢云母（1.5%3%），胶结物为硅质。3.3.3变质石英砾岩主要分布在 8 线12 线，矿石呈灰白-黄白色，中厚层状，层理不明显，变余砾状结构，块状构造，砾石大小一般在 12cm 左右，较大者可达 3cm，含量 65%，成分为石英岩，呈椭圆形，磨圆度良好，表面较光滑；碎屑物成分以石英为主，见次生加大的石英砂粒，约 35%，粒径 0.250.5mm，碎屑物外形呈圆状、次圆状，分选性较好，孔隙胶结，胶结物为硅质。3.3.4变质细砂岩主要分布于 3 线 8 线，矿石呈灰白-浅黄色，薄层状，层理不明显，变余砂状结构，碎屑物含量 95%，成分为石英，见次生加大的石英砂粒，分选良好，粒径 0.10.25mm，接触式胶结，胶结物为微粒石英和绢云母，为原岩中的硅、泥质胶结物变质重结晶而成。3.4矿石工业类型工业类型为铸造用、硅酸钙板及水玻璃、白炭黑等生产原料用的石英砂岩矿。4矿床成因4.1成矿地质条件区内地质构造复杂，演变历史悠久，岩浆活动频繁，变质作用强烈，加里东期岩体、北东向深断裂构造，为深部热液活动提供通道，为成矿提供了地质条件。石英岩矿体受深断裂、岩浆岩和地层控制，经历加里东期一燕山期漫长复杂的地质构造运动，区内地层变质作用形成变质热液，加里东期岩体侵位形成岩浆期后热液蚀变使一部分 SiO2活化转移形成变质热液。变质热液、岩浆期后热液，围岩蚀变热液为成矿提供丰富的矿质来源。4.2成矿物质来源石英岩矿体赋存于石炭系下统林地组下段（C1l1）上部钙质硅质岩中。原岩以沉积碎屑岩（砂岩）为主，受长期的区域动热变质作用改造后，原岩中的主要造岩元素在区域变质作用过程中保持相对稳定。但微量元素由于其在不同的物理化学场满足微量元素活化的条件时，原来碎屑岩中的长石类等矿物逐渐被运移，形成相对质纯的石英岩矿。原岩构造也由松散的碎屑状形成致密块状。4.3矿床成因在经历漫长的动力变质作用和热水再造作用，构造热水运动溶解和迁移了石英岩中的杂质成分，导致石英晶体塑性变形，石英内的杂质从重新结晶的石英颗粒中移出，石英纯度显著升高。4.4找矿标志（1）广大的变质岩分布区是本类石英岩矿的一般赋矿场所。（2）变质岩内的浅色岩性分布区，特别是巨厚层状的岩石分布区是本类矿体的主要赋存场所。（3）巨厚层状的石英岩分布区若是叠加有后期热液改造，往往形成含量达 99.99%的优质石英岩矿。5结论该石英岩矿体赋存于石炭系下统林地组下段（C1l1）中，呈层状产出，其产状与围岩一致。矿体分布严格受到地层的控制。矿石类型为变质中细粒石英砂岩等，矿石结构主要为变质砂质结构、细粒变晶结构，矿石构造主要为块状构造等，通过矿床地质特征及成因分析认为本矿床为河口-滨海相陆源碎屑沉积变质型石英岩矿床。参考文献1 冯彩霞，刘家军.硅质岩的研究现状及其成矿意义 J.世界地质，2001，（2）：119-123.2 杜龙叶.沉积石英岩与变质石英岩的一般特征及鉴别 J.科学技术创新，2020，（24）：40-41.3 陈云钊.闽北地区变质作用基本特征和成矿元素迁移富集规律 J.福建地质，2008，（2）：142-155.严朝辉：某大型石英岩矿床地质特征及成因探讨147