贵州省金沙县粉石英矿矿床地质特征及找矿潜力

2020-03-01庞世凯锁瑞强苏翠兰

西部资源 2020年5期

庞世凯锁瑞强苏翠兰

摘要：通过对贵州省金沙县粉石英矿的矿床地质特征研究，发现粉石英矿主要产出层位为中二叠统茅口组，其岩性为深灰至浅灰色灰岩及生物碎屑灰岩，含燧石团块。矿床成因属沉积型，成矿条件较简单。矿体露头较好，呈带状分布，东西延伸长达16km，矿层连续性好，厚度稳定，品位稳定，具有较大的找矿潜力。

关键词：粉石英矿；地质特征；找矿潜力

贵州省金沙县粉石英矿区位于贵州省西北部，辖属贵州省毕节市，地处黔中山原向黔西北高原山地过渡地带，地势总体呈西南高东北低。矿区内先后开展有1∶20万区域地质调查、1∶5万区域地质调查工作。1966年贵州冶金地勘公司三队提交了《金沙硅石矿区地质勘探储量报告》，提交C+ D级储量10724千吨，但对粉石矿没有进行计算；2005年后，有部分矿山开采粉石英矿，作了地质检测报告，其工作程度仅为踏勘。矿区内粉石英矿地质工作程度较低。本文在以往工作的基础上，对该地区粉石英的矿床特征、成因类型等进行了总结研究，并对找矿潜力进行了分析，以期对该地区进一步找矿工作提供有益启示。

1.区域地质特征

本区位于扬子陆块—上扬子地块—黔北隆起区之毕节北东向构造变形区（Ⅳ-4-1-3[2]），松林岩孔背斜的南翼（图1）。毕节北东向构造变形区以北东向的褶皱断裂为主。属上扬子台褶带西南部的侏罗山式褶皱带，以隔槽式褶皱为主，是由一系列的紧密向斜和宽缓背斜相间平行排列而成，在平面上和剖面上呈雁形排列，在广大范围内，普遍发育有与褶皱轴（主要是背斜轴）平行的冲断层。根据区域构造特征和贵州省区域地质志的划分，勘查区大致以东以松林—岩孔背斜为界与凤岗北北东向构造变形区相邻。

区域内出露地层均为沉积岩组成，未见火成岩。出露地层由老至新有寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系下、中统、侏罗系下、中统及第四系。粉石英矿产于二叠系中统茅口组地层中，该层在区内沿北东向呈带状分布，稳定性连续性较好。除泥盆系、石炭系缺失外，部分地区仅有志留系下统分布，震旦系上统和侏罗系中统出露不全。寒武系、二叠系、三叠系及中、侏罗系下统发育较好，尤其是二叠系和三叠系占据区域内的大部分。奥陶系仅有下统发育。震旦系仅出露于岩孔背斜核部，寒武系集中分布于各背斜核部，且大面积出露；志留系只发育下统龙马溪组，缺失志留系上统，一般分布于背斜与向斜之间；泥盆系和石炭系地层缺失；二叠系下统缺失，中统至上统和三叠系相对发育较全，呈条块状分布于向斜核部；侏罗系分布于官田、金沙、茅坝等向斜核部；缺失白垩系、第三系，第四系在区内虽有分布广泛，但整体呈零星分布（图1）。

2.矿区地质特征

（1）构造。矿区位于松林—岩孔背斜西段南东翼，为一简单的单斜构造。地层走向北东东，倾向南東（140°～170°），倾角30°～50°。区内断裂构造发育，横错矿区的平移正断层较多，造成部分地段矿层缺失。在断层带附近，次级节理裂隙发育，常见穿插于矿体上部的黄色粘土脉，即伊利石—高岭石粘土沿此类张性节理面充填所致，切割粉石英矿体的粘土脉部分厚2m～3m。邻近地表多为网状，将矿石分割为块体。此类节理在表层的发育，同时也给优质粉石英的成矿创造了条件，在风化淋滤的作用下，酸性地下水即以此为通道，造成节理裂隙发育部位洁白的土状粉石英较富集，尤其是网状黄土脉切割成的十余厘米至1m左右的粉石英矿体，矿石质量特别优良。原岩为中至薄层状硅质岩，在这些部位的矿体，原岩结构构造已发生改变，矿体均呈厚层块状构造，或砾块状、角砾状、团块状等。

（2）地层。出露地层主要有中上寒武统娄山关群、下奥陶统桐梓组、下奥陶统红花园组、下奥陶统湄潭组、中二叠统栖霞组、中二叠统茅口组、上二叠统龙潭组、下三叠统夜郎组。

中上寒武统娄山关群：浅灰、灰、深灰色中厚层至块状白云岩为主，局部夹泥质或角砾状白云岩。厚度大于1000m。

下奥陶统桐梓组：主要由浅灰、灰黑色中至厚层状白云岩和生物碎屑灰岩组成，偶夹砾屑、鲕粒白云岩，常含燧石团块，顶部及下部夹灰、灰绿色粘土页岩；厚度0～5m左右。与下伏中上寒武统娄山关群呈平行不整合接触。

下奥陶统红花园组：灰、灰黑色中至厚层状夹薄层细至粗晶灰岩和微至中晶生物碎屑灰岩，常含燧石结核和透镜体。厚度0～10m左右。

下奥陶统湄潭组：以页岩、砂岩为主，伴中厚层细晶生物碎屑灰岩或微至细晶瘤状泥质灰岩等。厚度为180m～ 200m。

中二叠统栖霞组：本组属浅海碳酸盐相沉积，其岩性主要是深灰色灰岩及生物灰岩，含燧石团块，下部夹少量片状灰岩或钙质页岩，区内岩性变化不大，厚度也较稳定。厚93m～106m。

中二叠统茅口组：为区内粉石英的含矿层。本组连续过渡沉积于栖霞组之上，为浅海碳酸盐岩沉积，其岩性总的是深灰至浅灰色灰岩及生物碎屑灰岩，含燧石团块。中部可见白色、乳白色薄至中层状粉石英。下部常夹较多的片状生物碎屑灰岩或钙质页岩与中厚层状灰岩组成眼球状构造为标志区别于栖霞组；其上部夹较多燧石薄层或条带和少许白云岩。厚100m～250m。

上二叠统龙潭组：本组假整合于茅口组之上，是区内煤的赋存层位。下部为灰、浅灰色块状富含植物根茎的粘土岩、炭质页岩及1～3层煤。中部为灰、黄灰色粘土质岩屑砂岩，含炭质粘土岩。上部：灰黄色薄层细～中粒砂岩，粘土质粉砂岩，夹粉砂质粘土岩、炭质页岩夹1～2层煤。局部可见到1m～2m厚的硅质岩。总厚110m～150m。

下三叠统夜郎组：下部以杂色页岩及钙质页岩为主，夹泥灰岩；中部为浅灰、灰、灰白色中厚层至厚层块状泥晶灰岩；上部为紫红、灰绿色钙质粘土岩及粉砂质粘土岩，夹泥灰岩。厚度大于300m。

3.含矿岩系特征

粉石英矿（图2）主要产于中二叠统茅口组。含矿岩系特征由上至下描述如下：

上覆地层：上二叠统龙潭组：

褐黑色、褐黄色含黄铁矿伊利石—高岭石粘土岩。地表常见褐铁矿团块及白色—黑色相间的高岭土（埃洛石）。与下伏灰岩呈假整合接触。粘土中可见粉石英团块。

中二叠统茅口组：

上段：灰白色粗晶生物碎屑灰岩。厚至块状构造，部分地段白云石化强烈，为粗晶白云岩，厚0～40m。

中段：为本区粉石英矿矿层。白色、乳白色薄至中层状粉石英，近地表及节理发育部位，矿石常呈土状及半土状，一般为半硬质的块状。结构较疏松。土状者外观与软质高岭土相似，厚8m～15m。

下段：此层的局部地段或向深部延伸时，则转变为灰色微晶强硅化灰岩，硅化程度不均。局部残留灰岩的残余碎块。硅化前，曾发生不同程度的白云岩化。为灰色、深灰色中至厚层含燧石结核粉晶灰岩。可见棘皮生物碎屑，生物局部富集，厚度>150m。

下伏地层：中二叠统栖霞组：

深灰色灰岩及生物灰岩，含燧石团块，下部夹少量片状灰岩或钙质页岩，厚93m～106m。粉石英在地表或近地表时，一般产于黄色粘土层之下。粘土中残积有土状粉石英团块时，即为直接的找矿标志。

4.矿石特征

粉石英为白色、乳白色，污染后为浅黄、浅灰色。原矿石有粉状（或土状）和块状二种，粉（或土）状者抗压强度小于4.018MPa；块状者质硬，抗压强度182MPa～277.8MPa，但易粉碎。野外鉴定粉石英的标准是用手搓研成粉末。粉石英系由较纯净的石英单矿物组成。微粒多具棱角状，显微硬度达莫氏硬度7度。含水时显浅灰色，干燥时，白度增高，白度达70%。优质矿石呈土状、半土状。

粉石英不亲水，放置不会出现明显的“返潮”（吸湿），粉粒不亲水，但原矿石饱和吸水量可达20%～35%（静置三日自行风干），原矿石遇水后不变软，微粉在水中搅拌后，静置即迅速沉淀。

矿物粒径细小，优质土状矿石为1μm～5μm，一般数微米至15μm，即自然细度可达-1200目。

矿粉呈中性，pH值7.26～7.60；耐酸性强，在强酸（盐酸、硫酸及硝酸）中表现出较高的稳定性，表明抗酸及抗风化能力强；热稳定性高，耐火度可达1750℃；矿石比重2.66g/cm3，850℃灼烧失水量0.22%，吸油值0.27cm3/g。

原矿石的化学成分为：一般含SiO298.2%～99.86%，Al2O30.13%～0.59%，Fe2O30.03%～0.68%，TiO20.01%～ 0.06%，CaO0.05%，Na2O+K2O0.01%～0.03%，尚含极微量Mn、Pb、S、P等杂质，烧失量0.14%～0.18%。金沙粉石英的化学成分与江西宜春对比如表1。

粉石英矿最早发现于1981年江西宜春。从表1可以看出，金沙粉石英矿的化学成分及粒度组成较优。

5.矿床成因

黔北地区产于上二叠统茅口组下部的粉石英，从区域古构造来看，此带大致处于“黔中隆起”的北部边缘，呈东西向带状分布。茅口组地层中沉积了一套富含球状藻类（类硅藻）的薄至中层状泥粉晶硅质灰岩。在成岩后生阶段，伴随局部白云石化，受SiO2进一步交代，之后硅质岩中石英普遍发生重结晶作用，形成粒度为数μ的带菱角的石英微粒。从第三系起，本区处于热带—亚热带潮湿的气候条件下，上覆上二叠统含黄铁矿层风化后造成的酸性地下水溶液，对于处在正地形上的硅化微晶灰岩进行了持续的淋滤，其中的钙、镁、铁等成分较彻底的淋滤流失，而原岩中在酸性介质里具有高稳定性的微粉状石英得以净化并残留，形成粉石英矿。

据统计，我国的粉石英矿90%以上产在二叠系茅口组中，粉石英的母岩石一种有糖粒状微粒石英彼此鑲嵌组成的硅质岩，硅质岩中的石英颗粒解体后即成粉石英。导致硅质岩解体的外因是风化作用，内因是硅质岩的结构构造。温暖潮湿的气候和平缓起伏的地形有利于硅质岩的风化。因此，粉石英主要产于在我国的南方各省。著名产地有江西宜春、萍乡、安福等地，其中以宜春湖田粉石英质地最纯。此外，在浙江、贵州等地亦有发现。

6.找矿潜力分析

（1）有利的成矿条件：区内粉石英矿属沉积型矿产，成矿条件较简单。经过对粉石英含矿层的追索，勘查区内从金沙县平坝至遵义县泮水已揭露的粉石英矿东西延伸达16km，且西部尚有大面积未追索部分。粉石英矿层连续性好，厚度稳定，品位稳定，具备较好的成矿有利条件。（2）有利的保存条件：勘查区位于松林—岩孔背斜西段南东翼，为一简单的单斜构造。其中虽然因地形切割及断层错开等造成部分不能露采，但总体未对矿层造成较大的破坏，粉石英矿保存条件较好。（3）有利的开发利用条件：目前，矿区距离金沙县城较近，各路交通条件较好，有公路直达矿区各处。且区内有较多已在生产的煤矿矿产，具有成熟的公路、电力等配套设施，为区内粉石英矿产开采提供了较好的基础条件。粉石英矿已作为金沙县重要的矿产资源开发项目，且随着我国经济的快速发展，粉石英矿在陶瓷、耐火材料、磨料、磨具、保温、隔音、隔热制品工业被广泛应用外，在橡胶制品、玻璃纤维、精密铸造及环氧绝缘材料工业中也有广阔的应用前景，市场前景必将良好。因此该区粉石英具备有利的开发利用条件。