河南省栾川县脉石英矿特征及找矿远景❶

谢朝永 韩江伟 巴 燕 郭晓燕

河南省地质调查院，河南郑州，450001

河南省栾川县脉石英矿特征及找矿远景❶

谢朝永*韩江伟 巴 燕 郭晓燕

河南省地质调查院，河南郑州，450001

河南省栾川县脉石英矿体赋存在长城系熊耳群火山岩地层内，总体呈近东西向和北西西向展布，矿石为致密块状，主要矿物组成为石英集合体，新鲜面为乳白色、灰白色、白色，半透明状，SiO2平均含量超过97%。脉石英矿体的分布表明该区脉石英的形成主要受构造和岩浆活动控制，大多数脉石英矿围绕构造穹隆外缘的裂隙分布，栾川县这类构造穹隆短轴背斜众多，岩浆活动发育，因而具有较好的脉石英矿找矿远景。

脉石英矿 成因 找矿远景 栾川县

除了作为一种重要类型的金属矿类型，如石英脉型金矿【1~3】、钼矿【4】和黑钨矿【5】等，大型的石英脉本身也是一种重要的矿产。因为高新技术产业对优质高纯硅质原料的需求不断增大，而天然水晶资源的日趋枯竭【6】，由于脉石英矿相对其他硅石矿（如沉积成因的石英岩和石英砂岩等），具有矿石成分单一，SiO2含量高（一般大于99%）的特点，因而可以作为天然水晶的优良替代品。笔者对栾川县的脉石英矿的特征、分布规律进行了研究，并探讨了研究区脉石英矿的成因，进而对该区脉石英矿的资源前景进行了评价。

1 地质概况

研究区行政区划属栾川县北中部的白土乡-潭头镇，大地构造处于华北陆块南缘，地层具有明显的地台型基底和盖层二元结构，基底由太古宇岩石（太华岩群及古侵入体）构成，盖层由中元古界长城系熊耳群、蓟县系（官道口群、栾川群）组成。其中长城系熊耳群为一套中基性-中酸性火山岩，是本区金、银、钼矿的重要赋矿层位。脉石英矿也广泛发育在熊耳群中。

研究区岩浆活动发育，可分为中元古代长城纪、印支期和燕山期三个岩浆活动阶段。中元古代长城纪岩浆活动表现为熊耳群火山岩的强烈喷出，广泛分布于研究区中北部，岩石类型主要为玄武岩类、玄武安山岩类、安山岩类、英安岩类、流纹斑岩，具多期喷发特点。印支期和燕山期岩浆活动表现为正长岩和花岗斑岩侵入，呈脉状零星出露于研究区西南部蓟县系中，走向呈北西西或北东延伸，单脉断续长600～2600m，宽3m～十余米。本区深部据航磁资料推测存在多个隐伏岩体，狮子庙一带经钻探证实300m左右有隐伏花岗斑岩体存在，围岩裂隙中石英脉十分发育，局部形成石英脉型钼矿体。

研究区构造发育，构造形迹以近北西向为主，北东向次之，二者形成斜列格子状格局。近北西西延伸的区域性断裂（马超营断裂）及旁侧与之近平行产出的次级张性断裂为脉石英主要控矿构造。而近北东向延伸的断裂为成矿期后断裂，对矿体起破坏作用。

2 脉石英矿体特征及矿石质量

矿体特征：研究区脉石英矿主要分布于长城系熊耳群构造裂隙中，矿体多呈复合透镜状、脉状，常成群成组分布，主矿体两侧见到大量近于平行分布的脉石英细脉，一般小于50cm，具有分支复合特征。本次研究包括一定规模的脉石英矿体共11条，（图1中的M1-M11），这些脉体呈近东西向和北西西向断续横向延伸，总体上与区域构造线方向一致。

图1 栾川县地质简图及脉石英矿分布Fig.1 Simplified geology map, showing the distribution of vein quartz ore.

脉石英矿体单脉形态呈不规则的脉状和透镜状，少量呈囊状，多数矿体走向和倾向上均具收缩、膨胀、分枝、复合等特征。脉石英矿体产状受控于容矿构造（如断裂）产状，多数矿脉与断裂产状基本一致，大多数矿脉北东倾，少数倾向南西，一般倾角40～60°，脉石英矿脉厚度一般2.0～6.0m，最宽27余m，横向延伸一般150～750m，最长达1450余m。据少量采矿硐资料，延深大于80m。

矿石质量：研究区脉石英矿石均为致密块状，矿物组成主要为石英集合体，细晶-微晶结构，表面风化受铁质渲染，局部沿裂隙染有红色或黄褐色水锈斑或铁质浮膜，呈现斑杂状褐黄色外貌（图2A-B），新鲜面为乳白色、灰白色、白色，矿石呈半透明—透明状，油脂光泽，具贝壳状断口，性脆，无解理。

图2 M4号脉石英矿体（A）和M11号脉石英矿体（B）Fig.2 M4 vein quartz ore body（A） and M11 vein quartz ore body（B）

本次调查控制脉石英矿脉总长度约6000m，利用块断法对本次研究的11条脉石英资源量进行了估算，总矿石量710万t（3341），SiO2平均品位97.81%。

通过组合分析样对脉石英矿中的有害成分进行测试（表1）。分析结果显示，本次研究所有脉石英矿体的矿石的SiO2平均含量超过97%，其中Fe2O3含量为0.15%～0.47%，P2O5含量为0.002%～0.007%，CaO含量为0.02%～0.16%。原矿石质量符合硅砖用Ⅱ级、硅铁用Ⅱ级、熔剂用标准【7】。为了获得高纯度石英砂可采用筛分、擦洗脱泥、摇床、浮选组合工艺进行提纯，通过提纯工艺，可将该石英砂的SiO2含量提纯到99.9%以上（表2），其他杂质含量极微，符合高科技用硅原料指标要求，实现精制石英砂、高纯和超高纯石英砂的低成本、大批量工业化生产，对弥补天然水晶资源的不足，满足高科技用硅原料需求具有重要的现实意义。

表1 脉石英组合样分析结果表Table 1 The analysis result of vein quartz combination sample

表2 脉石英提纯工艺精矿检测结果Table 2 The test result of vein quartz pure concentrate

3 矿床成因

脉石英的形成必须具备两个条件，一个是物质基础，即SiO2的供应，另一个是容矿空间。SiO2可以来自深部的热液【8】，也可以通过裂隙周围的主岩扩散运移形成【9~12】。容矿空间可以是裂隙（如断层），也可以是沉积岩中的层理【13】。

本区地质特点显示出岩浆活动发育，尤其中元古代长城纪岩浆喷出活动强烈，后期的印支期和燕山期岩浆活动虽然地表显示不那么强烈，但是深部存在隐伏状态岩体，反映了与脉石英成矿有关的部分热液来源于深部的信息。

马超营断裂横贯东西，与之平行产出的次级张性断裂十分发育，这些裂隙控制着脉石英矿体的产出，是主要的容矿场所及热液运移通道。

从脉石英矿体产出状态看，矿体赋存在长城系熊耳群火山岩的构造裂隙中，一般与地层层理呈小角度斜切产出，成矿阶段应在熊耳群群火山岩形成之后。脉石英矿往往与石英脉型钼矿相伴产出，而石英脉型钼矿形成时代为燕山期【14】，脉石英矿成矿时代可与之对比，即脉石英矿主要为燕山期岩浆活动的产物。而印支期岩浆活动远没有燕山期强烈，是脉石英矿形成的次要物源。显而易见，本区脉石英矿应属热液充填型。

本区脉石英矿形成过程如下：岩浆演化过程中分异出的富SiO2的热液向上运动，顺裂隙运移、就位，在缝隙中固化形成脉石英矿体。在相对稳定的构造中形成的脉石英矿体，形态简单，以简单型脉为主，分异程度高，矿石相对富集；在不稳定环境下形成的脉石英矿体多呈不规则脉状，厚数米至数十米，不含或少含围岩捕虏体。

4 找矿标志

根据以上成因模型结合栾川县脉石英的分布特征，总结如下脉石英矿找矿标志。

（1）地层标志：熊耳群火山岩是本区脉石英矿赋矿层位，官道口群和栾川群片岩段也是脉石英发育的有利岩性。

（2）构造标志：断裂带是矿产分布的有利位置，特别是近东西向和北西西向延伸的马超营断裂及与之平行产出的次级张性断裂为脉石英容矿场所，为脉石英找矿指明方向。

（3）岩浆岩标志：本区深部据航磁资料推测存在多个隐伏岩体，印支期和燕山期隐伏岩体就位形成穹窿和裂隙，有利脉石英成矿，在预测隐伏岩体及地表岩体（脉）附近是找矿有利部位。

（4）露头和滚石标志：矿体露头及近源残坡积中的滚石是最直接的找矿标志。

（5）人工标志：旧矿硐、废矿堆等是脉石英矿找矿的可靠标志。

（6）地名标志：白石崖、白尖石为当地对脉石英矿的俗称，往往以此命名沟谷和山地名称。

（7）遥感标志：在大比例尺、高分辨率遥感图像上，脉石英矿石散布在图像上形成色调异常，为找矿指明方向。

5 找矿远景

本次研究的11条脉石英矿体仅为露头点，其地表出露情况显示已初具规模，但是沿矿体延伸方向因残坡积松散层掩盖，尚需工程揭露控制，深部延深也只有极少量采矿硐资料可以利用，最大可见延深为80m左右，多数矿体三维规模有待进一步工作控制。

根据研究区脉石英的成矿地质条件来看，本区脉石英矿形成所需要的地质构造非常发育：在由长城系熊耳群火山岩地层组成的一系列北西西向复式褶皱上，叠加发育了南北向重皱，在其叠加复合部位往往形成了构造穹隆，这些构造穹窿深部往往也是岩体隐伏位置，构造穹隆外缘分布的裂隙为脉石英矿的形成提供了良好的空间。区内的马超营断裂为区域性断裂，影响宽度几公里至数十公里，并产生一系列密集发育的次级张性断层，是脉石英矿赋存的有利构造；另外区内岩浆活动发育，特别是隐伏状态存在燕山期岩体，为脉石英形成提供了丰富的物质供应。因此，本区具脉石英成矿的优越地质条件。

在本次研究区外围尚有大面积区域具相似成矿地质条件，本次对研究区之外的脉石英矿只是进行了踏勘了解，研究区之外和研究区尚有大量同类型脉石英矿未进行控制，踏勘结果表明，具同样成矿地质条件的区域仍有规模不等的脉石英矿发育，另外，蓟县系（官道口群、栾川群）片岩中也有具工业价值的脉石英矿体零星分布。因此，栾川地区脉石英矿产仍有较好的找矿远景，资源潜力可观。

综上所述，栾川地区脉石英矿质量优良，有很好的利用价值，建议对具相似成矿条件的区域开展脉石英调查工作，扩大脉石英矿产的资源量，并通过工程揭露手段对脉石英矿体进行控制，对该地区脉石英矿的开发前景进行总体评价。

1 邵世才. 容矿断裂和含金石英脉的成因机制[J]. 地质与勘探，1994，30（5）：18～20

2 方维萱. 小秦岭含金石英脉矿物地球化学研究[J]. 地质与勘探，1996，32 （3）：40～45

3 李惠，张国义，王支农，等. 小秦岭石英脉型金矿床的构造叠加晕模式[J]. 地质与勘探， 2004，40（4）：51～54

4 白凤军，肖荣阁，刘国营. 河南嵩县钾长石石英脉型钼矿矿床成因分析[J]. 地质与勘探，2009，45 （4）：335～342

5 李社宏，李文铅，梁前勇，等.瑶岭钨矿区寒武纪地层特征对寻找石英脉型黑钨矿的指示意义[J].地质与勘探， 2009，45（4）：358～366

6 袁继祖，包申旭. 我国脉石英的加工利用情况及前景展望[J]. 矿冶工程，2004，24（8）：7～11

7 全国矿产储量委员会办公室主编. 矿产工业要求参考手册[M]. 北京：地质出版社，1987

8 Bons，P.D. The formation of large quartz veins by rapid ascent of fluids in mobile hydrofractures[J].Tectonophysics，2001，336（1～4）：1～17

9 Fletcher，R.C.，Merino，E . Mineral growth in rocks:kinetics～rheological models of replacement，vein formation，and syntectonic crystallization[J]. Geochim.Cosmochim.Acta，2001，65（21）:3733～3748.

10 Wangen M. and Munz I.A. Formation of quartz veins by local dissolution and transport of silica[J]. Chemical Geology，2004，209：179～192

11 梁晓，王根厚，杨广全. 滇西景谷地区澜沧江沿岸早古生代构造片岩中石英脉的成因和变形[J]. 地质通报，2009，28（9）：1342～1349

12 郎殿有，白秀芹. 剪切带中应变石英脉形成机制探讨——以内蒙古乌拉山金矿为例[J]. 黄金地质科技，1994，（1）：1～7

13 张惠，晋香兰，张泓，等. 鄂尔多斯盆地西缘汝箕沟煤矿区的石英脉及其地质意义[J]，地质学报， 2006，80（5）：768～775

14 燕长海，刘国印，彭翼，等. 豫西南铅锌银成矿规律[M]. 北京：地质出版社，2009

MECHANISM AND PROSECTS OF VEIN QUARTZ DEPOSITS IN LUANCHUAN COUNTY, HENAN

Xie Chaoyong Han Jiangwei Ba Yan Guo Xiaoyan
Henan Institute of Geological Survey, Zhengzhou，Henan, 450001,China

Vein quartz deposits in Luanchuan County, Henan, hosted in Changchengian Xiong’er Group volcanic rock are dominated by east-west trending with minor south-north trending.The ore shows dense massive texture and dominant minerals is quartz aggregate.Fresh ore is milk white,grey and translucent. The average SiO2content of ore excess 97%. The distribution of vein quartz deposits in Luanchuan County suggests that they are controlled by tectonic and hydrothermal activities in this region. Most deposits occurred along the ringed steep-dipping fractures surrounding the outer margin of structural vaults,so well-developed vault brachy-anticline structures in Luanchuan pridicts good propects for vein quartz deposits in Luanchuan.

vein quartz deposits，mechanism，propect，Luanchuan

P619.233

A

1006–5296（2011）03–0161–05

❶中国地质调查局项目（编码；1212010881001）资助

* 第一作者简介：谢朝永（1970～），男，资源勘查工程专业，在读硕士研究生

2011-05-06；改回日期：2011-06-10