龙山瓷石矿矿床特征、成因及成矿规律分析

2021-12-20王雪李海滨

西部资源 2021年5期

关键词：成矿规律矿床成因岩浆岩

王雪李海滨

摘要：本次研究从区域及矿区地层、构造、岩浆岩、矿床地质展开，分析矿体特征及矿石质量，并查明矿床成因和找矿标志，总结本矿区成矿规律，为龙山瓷石矿的开发利用提供依据。

关键词：龙门瓷石矿；岩浆岩；矿体特征；矿床成因；成矿规律

1.区域地质

1.1地层

本区地层隶属于华北地层大区、淮河地层分区中的淮北小区。按地层时代划分，由下至上分别为上元古界、古生界以及新生界[1]。

1.2构造

本区域大地构造属中朝准地台南缘的鲁西隆起区南端。蒋河向斜、萧县复背斜、闸河复向斜、皇藏峪复背斜自西向东依次分布，矿区位于萧县复背斜南东翼北段[2]。

1.3岩浆岩

区域上岩浆岩分布较多，主要为侵入岩，其次是脉岩。

区域上侵入岩岩体较多，仅出露于地表的岩体就有14个，还有34个隐伏岩体，经调查研究发现，这些岩体多分布于萧县及濉溪县境内，在宿州埇桥区及灵璧县等地亦有分布。出露地表的岩体中丁里岩体是该类岩体中的最大的岩体，该处已发现有丁里瓷石矿，该岩体有18km2，而最小的岩体仅约0.1km2；而前常家岩体作为该区最大的隐状岩体，面积可达25km2，因此，从面积上讲，该区的侵入岩体规模属于较小范围。区内侵入岩时代分为燕山期（4个期次）、加里东期（主要为辉绿岩，4个期次）。

区域內脉岩分布较广，地表见92条。脉岩岩性较为复杂，以中性脉岩为主，其次为基性和酸性脉岩，其生成时代大致划分为加里东期辉绿岩。分布在灵璧县境内震旦亚界之中，顺层侵入。燕山期脉岩分布较广，较多地集中于区域内的中部地区。控制区内脉岩的断裂走向主要为北北东向，其次是北西向及东西向，局部沿层间裂隙侵入；岩性较复杂、以闪长玢岩，石英闪长玢岩占优势，其次为花岗斑岩和正长斑岩，余者较少，可作为陶瓷原料的脉岩是花岗闪长斑岩，花岗斑岩、花斑岩[3]。

2.矿区地质

2.1地层

龙山瓷石矿区内出露地层自上而下分别有第四系、奥陶系下统马家沟组下段、萧县组，贾汪组，寒武系上统凤山组，长山组、崮山组。

2.2构造

龙山瓷石矿区位于萧县复背斜南东翼之北段，次一级构造为凤凰山背斜的南东翼，区内褶曲构造不发育，表现为向南东倾的单斜构造。

在矿区范围内仅在南东侧发现一条逆断层（F1），因此，断裂构造在矿区内不甚发育。该断层发育于萧县组上段地层中，走向北东向，倾向150°，倾角30°，且该条断层造成地层重复。本区有三组裂隙构造，其走向不同，控制区内矿床分布，为主要控矿构造。

2.3岩浆岩

2.3.1岩浆岩的分布及产状

矿区内岩浆岩呈岩脉产出（瓷石矿体），剥蚀后裸露地表、部分为第四系冲积层覆盖，岩脉的产出形态与裂隙构造关系密切，并严格受其控制，与矿区内主要的三组裂隙走向基本吻合，产状与裂隙产状基本一致。岩脉宽窄沿走向变化不大。

Ⅰ号岩脉呈北西向展布，长大于1000m，矿权内大于700m，脉宽40m左右，倾向南西，倾角40°～45°。

Ⅱ号岩脉展布方向以北东向为主，西南端受近南北向裂隙构造的影响转为近南北向，倾向南东为主，倾角40°左右，岩脉沿走向长大于750m，宽30m左右。

Ⅲ号岩脉主要沿北东方向展布，但在北东端兼受北西向裂隙构造控制，转为北西向，倾向南东为主，局部为南西，倾角40°左右。岩脉长大于300m，宽25m～30m。

Ⅳ号岩脉走向北北东，倾向南西，局部近于正西，岩脉长240m左右，宽12m～14m左右。

Ⅴ号岩脉呈近南北向展布，长约100m左右，宽20m左右，倾向近于正西，倾角40°左右。

Ⅵ号岩脉受F1断层控制，展布方向北东段以北东方向为主，南西段以北北东方向为主，倾向南东，倾角35°～40°，岩脉长500m左右，宽15m～32m。

2.3.2岩浆岩的侵入特征

据3个相关钻孔资料显示其孔深最大者约为100m左右，且3个孔均穿过岩脉，说明岩浆侵入较浅，为超浅成侵入岩，岩体呈板状岩脉产出，是岩浆沿裂隙面贯入形成的，它的界面平行于裂隙面。

根据钻孔资料及各岩脉的展布方向及产状分析，岩浆的侵入方向是从南东向北西方向侵入的，侵入界面与裂隙面相同，产状与裂隙产状基本一致。

2.3.3岩性特征

岩石一般为浅肉红—灰红色，风化后呈灰白色，斑状结构，斑晶为石英、钾长石，占25%，石英粒度0.5mm左右，钾长石以0.4mm为主，斑晶自形，基质由钾长石、石英、绢云母等组成，占75%，半自形等粒结构，粒度在0.03mm～0.05mm，显微均一构造。岩石次生变化具绢云母化。

岩石化学特点：二氧化硅含量高，大于70%，属偏碱性之酸性过饱和岩石。铁、钛、镁、钙等氧化物含量少。石英含量约占岩石的1/3，硅铝矿物远远超过铁镁矿物。

3.矿床地质

3.1矿体特征

因本矿区瓷石矿勘查主要在6个矿段内进行，因此本次研究分矿段进行矿体特征分析。龙山瓷石矿为花岗斑岩脉原岩，除1号矿体规模较大，矿区内其他矿体均为小型矿体。

6号矿体有地下光缆和通讯线路从矿体斜穿通过，现无法开采。1～5号矿体主要分布在矿区中部，展布方向以北东及北西向为主，局部地段呈近南北向。

1号矿体位于本矿区西部，有3个钻孔作为深部控制，其走向北西，倾向南西、倾角40°，沿走向长大于1000m，宽30m～40m，矿体北西段出露位置高，露头较好，矿体直接围岩为寒武系上统凤山组、长山组、崮山组，主要岩性为含泥质条带的白云质灰岩、竹叶状灰岩、细鲕状灰岩、灰岩。与岩层走向基本垂直，主要受北西向裂隙构造控制。

2号矿体位于本矿区中部，走向以北东向为主，西南端受近南北向裂隙构造控制，转为近南北向，倾向南东为主，矿体沿走向长大于750m，宽30m左右，矿体直接围岩为凤山组上段、贾汪组、萧县组下段，主要岩性为白云岩、页状泥质白云岩、白云质灰岩、含硅质结核含白云质灰岩。沿走向、倾向变化均较大，主要受北东向和近南北向裂隙构造影响。矿体倾向以南东为主，西南段近于正东，倾角40°。矿体北东段有部分出露，出露长约200m，矿体西部为第四系覆盖，但盖层较薄，经剥土0.4m～0.6m即见到矿体。

3号矿体分布于2号矿体南侧，两个矿体距离非常近，两矿体之间距离45m～150m。矿体走向以北东向为主，在北东端转为北西向。矿体西南段倾向南东、北东段倾向南西，全部出露，倾角40°左右，矿体沿走向长大于300m，宽25m～30m，矿体直接围岩为萧县组下段，主要岩性为白云质灰岩、含硅质结核、含白云质灰岩。矿体沿走向和倾向变化均较大，走向由北东向转为北西向，倾向由南东转向南西。主要受北东向和北西向裂隙构造控制。

4号矿体分布在2号矿体西北侧。矿体出露较好，矿体直接围岩为凤山组，岩性主要为白云岩，含白云质灰岩，大蜗卷灰岩，走向北北东，倾向南西，局部近于正西，倾角40°左右。矿体沿走向长240m左右，宽12m～14m，沿走向和倾向变化不大。

5号矿体分布于4号矿体西北侧。矿体出露较好矿体直接围岩为寒武系上统长山组、崮山组，主要岩性为泥质白云质灰岩，竹叶状灰岩，细鲕状灰岩，走向近南北，倾向近正西，倾角40°左右。矿体沿走向长100m左右，宽20m左右，厚9m～10m。沿走向和倾向变化均不大。主要受近南北向裂隙构造控制。

6号矿体分布在矿区西南部，其直接围岩为萧县组上段，主要岩性为含白云质灰岩，含泥质灰岩，灰岩，受F1逆断层及北东向裂隙构造控制，走向北东，倾向南东，倾角35°～40°矿体沿走向长500m左右，出露宽24m～32m，厚10m～11m。沿走向和倾向均有变化，呈弧形状产出。

3.2矿石质量

（1）矿物成分

矿区内的瓷石矿是以斑状结构为主的花岗斑岩，斑晶以钾长石（为主）、其次为石英斜长石黑云母等，其中钾长石（条纹长石）和斜长石半自形—自形，石英被溶蚀呈浑园状或港湾状，黑云母为他形片状。矿物均为他形粒状，粒径0.03mm～0.05mm。

X衍射定量定性分析，风化程度低的矿石主体矿物石英、长石占97%，其它余量，风化程度较高的矿石主体矿物石英、长石占73%，蒙脱石8%，伊蒙混层12%，伊利石5%，其它微量矿物成分。（见图1）

（2）矿石化学性质

其主要的化学成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、K2O+Na2O、SO3。其含量范围见表1。

分析本区矿石矿物成分含量，发现本区矿物有益成分SiO2、Al2O3含量较高，个别SiO2较低的原因主要是靠近脉岩的外侧有少量围岩混入；从K2O与Na2O的平均含量分析，可看出本区矿石以钾长石含量为主，这表明在成品烧制过程中可以普遍降低温度，达到节能的目的，可广泛的应用为低温陶瓷成品[4]；而Fe2O3、TiO2作为矿物中的有害组分，其含量较低，因此从矿石化学成分分析本区矿石质量优良。

4.矿床成因及成矿规律

4.1矿床成因

龙山瓷石矿床原岩为燕山期第三次生成的花岗斑岩脉，据以往资料显示，该类岩脉与较大的丁里岩体为同一岩浆先后侵入的产物，他们的矿物成分、地球化学成分基本相同，岩脉分布于丁里岩体周边地区，有个别的直接侵入于丁里岩体中，接触界面清晰，岩脉边部斑晶变小、变少。其生成时间晚于丁里岩体。

丁里岩体生成时代为燕山晚期白堊纪第三期次的偏碱之酸性岩类[5]；因此，该类花岗斑岩脉为丁里岩体后期侵入的超浅成侵入岩脉。矿床成因判定为岩浆岩型，地表及脉岩出露位置较低处，风化强烈，局部成粉末状，强风化带深度一般0.5m～1.5m，强风化矿石主要矿物为长石、石英、蒙脱石、伊利石、高岭石，风化弱的矿石坚硬，主要矿物为长石、石英，次生矿物极少。

4.2找矿标志

本区瓷石矿原岩均表现为呈多种铝硅酸盐岩石，经本矿区勘查研究发现，该区应把中酸性火成岩以及本矿区出露地表的花岗斑岩类作为本地区瓷石矿的重点勘查对象[6]；这些研究结果为该地区寻找同类瓷石矿体指明了方向，明确花岗斑岩岩脉等均可作为今后该地区乃至整个皖北地区寻找瓷石矿产的理想标志。

4.3成矿规律

本矿床各矿体均为花岗斑岩脉经风化后形成，各岩脉的分布范围就是矿体分布范围，矿体均为脉状，呈单斜状产出，出露宽度以及厚度均比较稳定。其矿物成分及化学成分亦较为稳定，矿体内部结构简单，无夹层，区内地质、构造简单，为凤凰山背斜南东翼，地层呈单斜状产出，无大的断裂构造，对矿体没有影响。

本次研究采集3个矿石样品进行矿石的加工工艺性能试验，试验结果显示3个样品的矿石质地较为细腻，温度低、烧结性好，经调查研究可大量应用于卫生陶瓷及建筑陶瓷。由于Fe2O3的影响，瓷坯白度较低，普通日用瓷器可少量利用。

5.结语

龙山瓷石矿原岩为花岗斑岩，其6个矿段矿体全部出露地表或出露均较好，局部被第四系覆盖，但盖层薄，且矿体出露宽度均匀，无夹石。经研究分析，本区矿床成因类型为岩浆岩型，而花岗斑岩脉可作为本区乃至皖北地区的瓷石矿床标志。经试验，本区矿石可作为建筑陶瓷、卫生陶瓷及少量普通日用瓷器。

参考文献：

[1]安徽省淮北市地方志编纂委员会.淮北市志[M].北京：方志出版社， 1999.

[2]陈计划.生产探矿实践对前常铁矿矿体的重新认识[J].安徽地质2011， 21（04）： 257-259+278.

[3]韩树棻.两淮地区成煤地质条件及成煤预测[M].北京：地质出版社， 1990.

[4]李全海，王旭，等；安徽萧县丁里瓷石矿化学特征及其工业用途研究[J].民营科技， 2017（09）： 61-62.