乐平地区石英砂砾岩矿床地质特征及开发利用

余仕军

（中国建筑材料工业地质勘查中心江西总队，江西 上饶 334000）

乐平地区石英砂砾岩矿床地质特征及开发利用

余仕军

（中国建筑材料工业地质勘查中心江西总队，江西 上饶 334000）

本文介绍了江西乐平地区石英砂砾岩矿床地质特征及开发利用情况，指出了找矿方向，提出了开发建议，建议在当地兴办相关企业进行开发。

石英砂砾岩；矿床特征；开发利用；江西乐平

石英砂砾岩矿作为优质硅质原料，是继传统的石英岩(脉)、石英砂岩、天然石英砂之后的一种新的矿床类型。江西乐平地区石英砂砾岩矿床的发现和勘探，拓宽了寻找优质硅质原料的思路和视野。

1 地质概况

1.1 区域地质特征

该地区大地构造单元属扬子准地台之江南隆起区的萍(乡)乐(平)拗陷带北东端。

区域出露的地层有中元古界双桥山群、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和第四系。与矿区有直接接触关系的地层为中元古界双桥山群第五岩组、下石炭统华山岭组及第四系。

区域构造的主要特征为：晚古生代至中生代形成的萍(乡)—乐(平)拗陷带，其基底构造为近东西向(轴向60～80°)展布的中元古界双桥山群浅变质岩系，而分布最广、活动最为强烈且具多期性的构造则为北东向展布(走向40～60°)的一系列压性为主的断裂以及由这些断裂切割而形成的断陷带和断陷盆地。

区域岩浆活动不强烈，仅有一些中基性岩脉零星分布于老地层中。

1.2 矿区地质特征

矿区出露的主要地层：中元古界双桥山群第五岩组，其岩性为灰绿、灰黄、浅紫红等颜色的千枚岩，构成矿体底板；石炭系下统华山岭组，其岩性主要为灰白色厚—巨厚层状石英砾岩、石英砂砾岩和石英砂岩，为含矿层。

矿区构造简单。地层呈单斜产出，产状一般308°∠25°；南端有一条走向逆冲断层，倾向北西，倾角大于70°。

2 矿体特征

2.1 矿体形态、产状及规模

矿体呈层状赋存于下石炭统华山岭组地层中，由一套灰白色厚—巨厚层状石英砾岩、石英砂砾岩等陆源碎屑岩组成。矿体产状与地层产状基本一致，总体产状308°∠25°，与底板双桥山群千枚岩呈角度不整合接触。

乐平地区下石炭统华山岭组地层出露广泛，资源储量潜力较大，本文仅以进行过勘探工作的虎山矿区为例说明矿体规模。虎山矿区矿体走向控制长度1 000m，控制宽度平均478m，平均厚度167m，资源储量6 973万t，其中121b类579万t、122b类3 162万t、333类3 232万t，为大型优质硅质原料矿床。

2.2 矿石物质成分

(1) 矿物成分。矿石矿物组成简单，大部分为粒状石英，其次为硅质、泥质和少量铁质等胶结物，偶见电气石、金红石和独居石。石英呈石英岩岩屑和石英颗料两种形态，石英岩岩屑大部分存在于石英砾岩、石英砂砾岩中；石英颗粒大部分存在于石英砂岩中。

(2) 化学成分。矿石原矿平均化学成分(%)：SiO297.67、Al2O31.20、Fe2O30.113、Cr2O30.000 78、TiO20.08、CaO 0.125、MgO 0.248、K2O 0.077、Na2O 0.01、LOI 0.33。

矿石中的SiO2主要赋存于石英和硅质胶结物中，沿走向和倾向变化均很小，地表和深部差别也不大。

矿石中的Al2O3主要赋存于泥质胶结物中，呈隐晶状；地表略高于深部，但深部变化比地表大。

矿石中的Fe2O3以两种形式存在：①呈细小质点状或团块状的褐铁矿；②呈薄膜状或极细脉状浸染于矿石裂隙中。Fe2O3沿走向方向变化不大，延深方向上地表总体略大于深部。但是“裂隙铁”吸附于裂隙面上，选矿时不易剔除，对矿石质量影响较大。

矿石中的Cr2O3、TiO2均赋存于泥质胶结物之电气石、金红石等矿物中，地表与深部、走向与倾向上变化均较小。

矿石中CaO、MgO、K2O、Na2O、LOI等有害组分含量均较低。

2.3 矿石结构构造

2.3.1 矿石结构

矿石主要有以下三种结构类型：

(1) 砾状结构。矿石大部分由砾石组成，砾石含量一般80%～90%；砾石成分为石英岩岩屑和石英颗粒；砾径一般2～5cm，大者达10cm以上；砾石形状多为次棱角状。泥质、硅质和铁质胶结物充填于石英砾石和砂之中，呈孔隙式胶结。泥质胶结物为细小鳞片状绢云母和近隐晶状高岭石集合体；硅质胶结物大多已成为石英砂、砾的再生长大边；铁质胶结物为黑褐色质点状和细小团块状褐铁矿，与泥质胶结物混杂在一起。

(2) 砂砾状结构。矿石大部分由砂粒和砾石组成，砂粒含量比砾石多，一般大于50%。该类矿石的砂砾成分、胶结物成分及胶结类型与砾状结构相同。

(3) 砂状结构。矿石由石英颗粒、石英岩岩屑和胶结物组成。石英颗粒大部分呈次滚圆状、次棱角状，粒径一般0.1～1.5mm，含量75%～95%；石英岩岩屑为次棱角状、次滚圆状，粒径一般0.1～3.5mm，含量3%～12%。胶结物以硅质为主，多呈次棱角状和不规则粒状，含量1%～3%，有的已成为砂粒次生长大边；铁质为质点状、细小团块状及雾状褐铁矿，含量0.5%～3%。

2.3.2 矿石构造

矿石构造主要有以下三种：

(1) 厚—巨厚层状构造：矿层厚度一般1～2m。这种构造多发育于石英砾岩型矿石中。

(2) 中—厚层状构造：矿层厚度一般0.5～1m。这种构造多发育于石英砂砾岩型矿石中。

(3) 中—薄层状构造：矿层厚度一般0.2～0.5m。这种构造多发育于石英砂岩型矿石中。

矿区构造呈现颗粒粒径越大层理越厚的特点。

2.4 矿石自然类型

矿石有三种自然类型：

(1) 石英砾岩型。

灰白色，地表风化后呈浅黄、浅褐色，砾状结构，厚—巨厚层状构造，层理清晰。岩石一般较完整，地表性脆易碎，局部裂隙发育，裂隙中常见铁质浸染。原矿平均化学成分：SiO297.73%、Al2O31.147%、Fe2O30.108%。

(2) 石英砂砾岩型。

灰白色、灰黄色，风化后呈浅黄褐色，砂砾状结构，中—厚层状构造，单层厚一般0.5～1m。岩石松脆易碎，偶见铁质顺裂隙浸染。原矿平均化学成分：SiO297.96%、Al2O30.908%、Fe2O30.118%。

(3) 石英砂岩型。

灰白色，风化后呈浅褐色、淡黄色，砂状结构，中—薄层状构造。石英砂粒含量大于80%。该类矿石常呈透镜状产出，走向上不稳定。原矿平均化学成分：SiO297.89%、Al2O30.924%、Fe2O30.138%。

2.5 矿体围岩与夹石

2.5.1 矿体围岩

(1) 底板。矿体底板围岩为双桥山群第五岩组的灰黄、灰绿色粉砂千枚岩、粉砂凝灰质绢云母千枚岩。矿层与底板围岩呈角度不整合接触，接触面产状平缓，倾角一般0～25°。在接触面上常见一层厚约0.17～1.56m的石英砾岩，呈紫红色，岩石破碎，Al2O3和Fe2O3含量严重超标。

(2) 顶板。矿体顶板围岩大部分地段与底板相同，即为双桥山群第五岩组的粉砂质千枚岩，与矿体呈断层接触。逆冲断层将双桥山群第五岩组推覆于矿体之上，形成矿体顶板。部分地段顶板围岩与矿体同为下石炭统华山岭组石英砂砾岩，只是因铁、铝等有害组分含量高而将其划分为围岩。

2.5.2 夹石

矿层中的夹石分三大类：

(1) 泥质夹层。岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩，多呈透镜状，似层状产出，厚度一般0.5～2m，特征明显，容易剔除。

(2) 铁质夹层。铁质夹层大多为裂隙铁染所致。这类夹层往往SiO2和Al2O3能够达到工业指标要求，Fe2O3含量超标。铁质夹层常呈带状延伸，走向长度可达400m，但延深不大，一般深度在7～12m以内，与风化裂隙发育程度密切相关。

(3) 泥质、铁质混合夹层。这类夹层岩性较复杂，但主要为含泥质砂岩、含铁质石英砾岩和含铁质细砂岩，多以似层状和长透镜状产出，其主要特点为SiO2含量低、Fe2O3含量高。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因

本区矿层上、下部粒度较粗，以石英砾岩为主，其中最大砾径可达10cm以上，＞2cm的砾石占78.18%；砾石磨圆度中等，分选性差，成分单一，偶见大型板状层理，反映了河流沉积特点。矿体中的泥铁质夹层多呈透镜状、似层状产出，与河心滩、河漫滩沉积相似。

根据区域资料，在赋存矿体的下石炭统华山岭组地层中，未发现海相生物化石，仅见陆源植物碎片。华山岭组地层与基底地层——双桥山群第五岩组的沉积接触呈角度不整合接触，在该接触面上，常见波状冲刷面。

综合上述特点，本矿床应属山区河流相陆源碎屑沉积的层状矿床。

3.2 找矿标志

根据前述成矿特点，本区的找矿标志主要为下石炭统华山岭组地层中的石英砾岩、石英砂砾岩。本区外围的程家湾、虎爪形、桃树尖等地出露大范围下石炭统华山岭组石英砾岩、石英砂砾岩，可以做为今后的找矿方向。

4 开发利用

4.1 选矿试验

(1) 淘洗试验。

在试验室进行简单人工淘洗试验，把淘洗后的样品烘干用磁铁人工除铁。结果表明：淘洗可以提高SiO2含量，降低Al2O3和Fe2O3含量，但下降幅度与原矿关系很大，对于较差的原矿，淘洗除铁，难以达到要求。

(2) 试验室流程试验。

试验流程为：破碎—磨矿—磁选—分级。试验结果表明：SiO2含量提高不明显，平均为0.777%；Al2O3和Fe2O3含量明显降低，平均降低幅度分别达62.70%和52.44%。选矿产出的精砂能够满足浮法玻璃用砂的质量要求，精砂产率可达到64.53%～71.83%。

(3) 半工业试验。

半工业试验流程见右图，半工业试验结果见右表(精砂粒度为0.71～0.125mm，其中+0.71mm为0、0.71～0.125mm占96.76%～96.57%、-0.125mm占3.24%～3.43%)。

从表中可以看出，通过选矿可以大幅度降低Al2O3和Fe2O3及其他有害元素含量，提高石英砂品质，使精砂达到优质浮法玻璃用砂甚至特种石英砂的质量要求。

半工业试验流程图

半工业试验结果对照表

4.2 开发利用

乐平地区石英砂砾岩矿分布广泛，资源储量巨大，除已经勘探的虎山矿区达到大型规模外，还拥有陈家湾、虎爪形、桃树尖等多个资源潜力较大的矿点，是优质硅质原料较为集中的地区。

乐平地区石英砂砾岩矿易采易选，选矿基本为物理过程，对环境影响小，选矿产生的细砂尾矿经过分类分级，大部分可就近销往景德镇作为陶瓷原料或用于本地水泥企业做硅质校正原料。

乐平地区石英砂砾岩矿，当地已有小规模开采，主要供本地小型企业生产瓶罐玻璃、无机胶水和焦化煤气过滤剂，也有部分销往福建生产白碳黑、销往上海和南京等地生产液晶显示屏以及其他电子玻璃产品、销往常州生产玻璃纤维制品等。

乐平地处江西省东北部，皖赣铁路和德兴铜矿铁路专用线在此交汇，交通条件较好。但是，做为大宗建材原料，长途运输成本很高。因此，建议就地兴办相关企业进行开发。

P619.233

A

1007-9386(2011)06-0040-03

2011-10-13