李光惠，张 徐

(中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队，安徽 合肥 230031)

随着我国战略性新兴产业的不断发展，对高纯石英的需求也越来越大。我国石英资源丰富，但质量参差不齐，到目前为止我国尚未发现能够稳定满足工业生产需要的高纯石英原料优质矿产资源[1]。高纯石英原料评价与选择技术是解决我国高纯石英困境的基础和前提：一方面，原料选择是决定高纯石英产品质量的关键因素[2]，在缺少原料选择技术情况下难以获得高品质原料；另一方面，规模大、质量稳定的高品质原料也为高纯石英产品工业化生产提供了可能。因此，寻找规模大、质量稳定的石英矿资源进行评价和选择，对解决我国高纯石英原料困境具有重要的现实意义。

已有研究表明，脉石英矿是生产高纯石英的重要原料之一，但并不是所有的脉石英矿都能作为高纯石英原料[3]。受成矿物质来源及成矿地质条件的影响，不同成矿地质环境下形成的脉石英矿的化学纯度以及包裹体、晶格杂质的赋存状态存在较大差别。国内有学者认为，变质岩地区的石英是用来替代水晶用于生产透明石英玻璃的理想原料[4]。国外的众多研究也表明[5-7]，大部分高纯石英原料产在变质岩地区，因为变质作用可以使石英产生重结晶，也可以使石英晶体中的某些元素含量降低，从而形成纯度较高的石英。由此可见，变质岩地区的脉石英可能是高纯石英原料的重要类型。

本文以大别山东段地区脉石英矿为研究对象，在全面调查研究区内已有石英脉的基础上，对脉石英的类型、分布及质量进行分析，并对研究区内典型脉石英矿床特征进行总结，通过上述工作对该地区脉石英矿的找矿潜力进行了研究。希望通过本研究能为该地区寻找高纯石英原料用脉石英资源提供找矿方向。

1 区域地质背景

研究区位于安徽省西部大别山造山带东段(图1)，处在华北板块与扬子板块之间的碰撞造山带中[8-9]。大别山东段经历了多期次造山作用[10-11]，印支期是大别山的主要变形期和高压动力变质时期，燕山期是主要的造山期，基底剪切引起地壳重熔[12]，导致大范围的热流变质作用。按造山带岩石学特征，可将大别山东段由南往北划分为宿松变质杂岩带、南大别超高压变质带、北大别变质杂岩带及北淮阳变质岩带四个岩石构造单元[13]。强烈的造山运动、多期次的变质作用、构造运动和岩浆活动为研究区内石英脉的形成提供了丰富的物质来源和运移淀积通道。本次研究区主要位于南大别超高压变质带和北大别变质杂岩带中。

图1 大别山东段区域地质简图(据文献[14]修编)

2 矿床地质及分布特征

2.1 脉石英的类型

脉石英是地壳中SiO2渗透在裂隙中的热液沉淀产物，其形成主要受成矿物质来源、构造裂隙以及温压条件控制。不同的结构构造、颜色及透明程度可以反映脉石英不同的生成环境以及杂质含量的多寡。为了方便野外识别以及对脉石英质量有初步的判断，本次按结构将研究区的脉石英划分为六类：砂糖状脉石英、瓷白色致密块状脉石英、乳白色致密块状脉石英、含晶致密块状脉石英、其它颜色致密块状脉石英及梳状脉石英。研究区内脉石英矿体中大部分由致密块状脉石英组成，其次为砂糖状脉石英，梳状脉石英较为少见。

2.2 石英脉分布特征

受造山带隆升及剥蚀的影响，研究区内石英脉具有明显的空间分布规律。根据已发现的石英脉的分布情况，可划分为太湖黄镇—潜山水吼岭及金寨前畈—霍山大化坪两个石英脉发育带。

(1)太湖黄镇—潜山水吼岭石英脉发育带。

近北东走向，位于太湖黄镇到潜山水吼岭一带，长约40km，宽约20km。该带所处的位置为南大别超高压变质带，虽然经历了隆升和剥蚀，但仍保留了大部分表壳岩石。在该带内已发现两处小型以上的脉石英矿床，大于0.5m 的石英脉340 余条。石英脉走向80%以上为北东，倾向北西，倾角较陡或直立。石英脉大部分呈团囊状、脉状产出。长1.5 ～100m不等，宽约0.2 ～70m，延深5 ～80m。在该带内，脉石英矿体的分布亦具有一定的空间分布特征。从已有的数据来看，太湖白石山、太湖寺前—桥冲、潜山五庙—团石湾三个地区石英脉最为发育，且具有一定的规模。

(2)金寨前畈—霍山大化坪石英脉发育带。

近东西走向，位于金寨前畈到霍山大化坪一带，长约50km，宽约20km。该带所处的大地构造位置为北大别变质杂岩带，曾经历过强烈的隆升和剥蚀，有学者认为该地区被剥蚀的深度至少达4km[11，13，15]，大部分表壳岩已被剥蚀殆尽，出露的岩石大部分为结晶基底的岩石及燕山期的岩浆岩。该带内目前已发现大于0.5m 的石英脉有37 条。石英脉呈脉状产出，已发现的石英脉中延长最长达700 余米。这个带内石英脉主要围绕燕山期岩浆岩分布，规模较大的石英脉大部分发育在燕山期岩浆岩内。

2.3 脉石英质量特征

不同类型的脉石英，其质量存在差别。对研究区内277 件脉石英样品进行基本分析测试(表1)发现，如果不考虑其它的因素仅从化学纯度进行比较的话，研究区内瓷白色致密块状脉石英SiO2含量最高，其次为砂糖状脉石英及含晶致密块状脉石英，其它颜色致密块状脉石英SiO2含量最低。不同类型脉石英之间Al2O3含量差别较大，最低为0.033%，最高为3.836%，瓷白色致密块状脉石英Al2O3含量最低，其次为含晶致密块状脉石英。研究区脉石英Fe2O3含量在0.035%～0.694%，瓷白色致密块状脉石英、砂糖状脉石英、含晶致密块状脉石英Fe2O3含量远小于0.15%。

表1 不同类型脉石英的质量特征

研究区内脉石英质量具有南高北低趋势(表2)，发育在不同岩石构造单元的脉石英质量有差别，北大别变质杂岩带中的脉石英总体Al2O3、Fe2O3含量较高。这表明脉石英的质量与所处的大地构造环境密切相关。

对研究区内不同地质体的脉石英的质量进行统计( 表3) 可以看出，不同地质体之间脉石英的质量也存在差别。榴辉岩中发育的脉石英质量最好，其次是变质表壳岩，燕山期岩浆岩中发育的脉石英质量最差。同种类型脉石英在不同的地质体中也存在质量差异，比如含晶致密块状脉石英，在榴辉岩中SiO2含量为99.89%，Al2O3含量为0.032%，Fe2O3含量为0.058%，在燕山期岩浆岩中SiO2含量为98.71%，Al2O3含量为0.343%，Fe2O3含量为0.066%，质量差别较大。比较特殊的是乳白色致密块状脉石英，在除燕山期岩浆岩外的地质体中质量变化不大。这表明发育在变质程度高的含矿地质体中的脉石英质量要优于变质程度低的含矿地质体中的脉石英。这可能也暗示了含矿地质体的变质程度是影响脉石英质量的重要因素之一。

表2 不同岩石构造单元脉石英质量特征

3 典型矿床特征

研究区内已发现多处脉石英矿床(点)，太湖白石山脉石英矿是其中最具有代表性的矿床。太湖白石山脉石英矿部分矿石经加工提纯后13 种杂质元素含量＜50μg/g，是生产高纯石英的原料矿床[16]。

该矿床位于南大别超高压变质带与宿松变质杂岩分界的太湖—马庙韧性剪切带内，处在区域左型平移断层—郯庐断裂带的次级构造与早期韧性剪切带叠加部位。矿体主要赋存在由黑云斜长片麻岩等岩性组成的变质表壳岩中。节理在矿体内较发育，东部以走向315°和250°两组较发育，西部以250 ～260°和330 ～340°两组发育，在矿体中部发育的一组283 ∠74°节理对矿体产生了破坏。围岩蚀变现象在该矿床较为明显，主要表现为靠近脉石英矿体岩性蚀变为白云石英片岩、白云母片岩、白云斜长片麻岩等。在接触面下部多可见到一层厚约几厘米至十几厘米的黑云母层，局部由于水化而变为蛭石。另外，在主矿体的外围200m 的范围内发育较多宽约数厘米至数十厘米的石英脉群，研究区内其他规模大的脉石英矿体也有这样的现象，这可以作为寻找这一类矿床的间接找矿标志。

脉石英矿体基本上沿东西向延长分布。矿体长140 ～165m，最宽处70 ～72m，最窄处10 ～23m，构成两端大中间细长的不规则“哑铃状”。其产状变化多端，顶板产状208～335°∠75～90°；底 板 产 状183 ～185 ° ∠45 ～60 °，143 ～169°∠54 ～69°。经钻孔控制矿体最大延深为101.1m，延伸较为稳定。

矿石主要为乳白色致密块状脉石英，含量多数在98%～99%以上，少数在95%～97%，部分矿石含有少量白云母、钾长石，含量在1%～3%。矿石样品经成都理工大学汪灵等用实验室5#工艺[17]提纯后，样品中Al、Na、K、Ca、Mg、Fe、Li、Mo、Cu、Ni、Cr、B、Mn 等13 种杂质元素含量为32.4μg/g，基本达到IOTA-STD 产品质量要求。

表3 不同地质体内脉石英质量特征

4 找矿潜力分析

4.1 南大别超高压变质带

南大别超高压变质带广泛分布变质表壳岩、变形变质侵入体以及榴辉岩体，这些地质体在经受同碰撞折返的过程中经历了多次变质作用产生了大量的含SiO2流体。多期次的构造活动为脉石英成矿物质的运移以及淀积就位提供了有利的空间。

目前，在该带内已发现两处脉石英矿床，同时发现石英大脉(≥1m)186 条。这些石英脉在太湖黄镇—潜山水吼岭一带形成了近北东向分布，长约40km，宽约20km 的脉石英带。太湖白石山、太湖寺前—桥冲、潜山五庙—团石湾三个地区石英脉分布较为集中，是该地区脉石英成矿比较有利的地段。该构造带内的石英脉SiO2含量平均99.64%，Al2O3含量平均0.078%，Fe2O3含量平均0.460%，均优于其他构造单元。已知的白石山脉石英矿床部分矿石经加工提纯后能达到电光源用石英砂及半导体工业用透明石英坩埚用石英砂的质量要求。

综上所述，南大别超高压变质带变形变质侵入体、变质表壳岩、榴辉岩等含矿地质体发育，已发现两处脉石英矿床以及众多的石英大脉，脉石英矿质量好，因此是研究区内优质脉石英找矿潜力最大的地区。

4.2 北大别变质杂岩带

北大别变质杂岩带经受了隆升剥蚀，在白垩系岩浆岩大规模侵位之前形成的盖层已被剥蚀，在早期形成的石英脉也被剥蚀殆尽。仅在局部残留的表壳岩及变形变质侵入体内发现残留的石英脉，这些脉体一般规模较小。该构造单元内主要发育变形变质侵入体及燕山期岩浆岩，榴辉岩和变质表壳岩不甚发育。已知的脉石英主要赋存于燕山期岩浆岩中。

目前，该构造单元内尚未有经储量登记的脉石英矿床，已发现石英大脉(≥1m)17 条。这些石英脉在空间上形成了近东西走向长约50km，宽约20km 的金寨前畈—霍山大化坪石英脉发育带。研究区内已发现的延伸最长(约600m)的石英脉就发育在该构造单元内。该构造单元石英脉的SiO2含量平均96.10%，Al2O3含量平均1.467%，Fe2O3含量平均0.332%。

由此来看，北大别变质杂岩带内石英脉发育一般，但所发现的石英脉延长较长且具有一定规模，虽说脉石英的质量一般，但仍具有一定的脉石英找矿潜力。

4.3 宿松变质杂岩带及北淮阳变质岩带

由于本次研究的工作主要集中在南大别超高压变质带和北大别变质杂岩带中，对宿松变质杂岩带及北淮阳变质岩带的石英脉的发育情况尚无具体的数据。从脉石英成矿地质背景和含矿地质体的发育程度来看，前文所叙述的几类地质体在这两个地区均有分布，但分布的范围不广。从所收集到的数据来看，在北淮阳变质岩带中有一处脉石英矿床，SiO2含量平均96.10%，Al2O3含量平均0.199%，Fe2O3含量平均0.129%，质量一般。总体来看，这两个地区也具备一定的脉石英找矿潜力，需开展进一步的研究工作后才能较全面地评价其潜力。

5 结论

(1)研究区内脉石英的发育程度与地质体的性质密切相关，南大别超高压变质带是研究区内脉石英最为发育的构造单元。

(2)研究区内脉石英的质量与所处的大地构造环境有关，含矿地质体的变质程度是影响脉石英质量的关键因素之一。

(3)研究区找矿潜力最好的地区为南大别超高压变质带。该带内石英脉发育，脉石英质量好，已发现了白石山等两处脉石英矿床，是寻找高纯石英原料用脉石英矿的有利地区，建议在该地区加强调查和勘查工作。