霍山某石英质玉矿成因及开采技术条件分析

2016-12-12吴跃东柳丙全

地下水 2016年6期

关键词：岩组片麻岩大别山

沈华，吴跃东，柳丙全

(安徽省地质调查院，安徽合肥 230001)

霍山某石英质玉矿成因及开采技术条件分析

沈华，吴跃东，柳丙全

(安徽省地质调查院，安徽合肥 230001)

研究区石英质玉石受区域构造及岩浆岩作用，多产出于二长花岗岩与片麻岩接触带附近的构造硅化破碎带中，在岩浆作用及后期孔隙水、裂隙水的氧化淋滤作用下形成各种品质的石英质玉石。结合研究区石英质玉矿矿床成因，对该矿床的开采技术条件进行分析，并提出了相应的建议。

石英质玉；开采技术条件；矿床成因；氧化淋滤作用；硅化破碎带

近年来，在安徽省霍山地区，一种被当地称为“霍山玉”(又名大别山玉)的石英质玉石受到热捧，“霍山玉”的开发也引起了省内外的关注。

霍山石英质玉分为山料和籽料，山料产于花岗岩与围岩的接触带，籽料产于当地淠河下游的河床中。经鉴定，“霍山玉”的主要矿物成分为石英、玉髓和蛋白石等，品质较好的“霍山玉”质地细腻而温润，备受玉石收藏者所青睐[2]。

目前，吴维平等对整个大别山区宝玉石资源勘查、开发及利用现状进行了论述[3]，并对东部大别山超高压变质岩中的石英硬玉岩带进行了研究[4]；柳丙全等对安徽大别山霍山玉的成矿特征及资源分布进行了探讨[5]；戴慧等对大别山玉的宝石矿物学特征进行了研究[6]；另有其它学者对相类似的石英质玉的成矿机制及矿物特征也进行了研究探讨[7-10]。然而对于该类型玉石矿床的开采技术条件的分析，还不多见。因此，本文拟结合石英质玉矿床的成因对其开采技术条件进行探讨。

1 矿区地质特征

1.1 区域地层

区内前寒武系变质岩系仅出露新太古界-古元古界大别山岩群变质地层，为区内出露最老之地层。它们均呈大小不等、形态各异的捕虏体。广泛散布于查区北大别杂岩带中。普查区内主要出露二个地方，一个出露于奎星潭-染坊沟-李家老屋，呈近南北向，另一个主要出露在白莲岩的五斗塆、西河大塘埂-张北坳一带，呈北西—南东走向，主要岩石组合为∶斜长角闪岩、黑云斜长角闪岩和角闪岩等透镜体或团块。角闪石岩主要出露甘唐坳，面积达近百平方米，岩石主要矿物由角闪石组成，具块状—弱片麻状构造，具包含变晶结构，变余似斑状结构，由于岩石刚性程度较高，韧性变形仅表现在岩块边部具片理化现象，矿物轻微定向排列与围岩片麻理一致。片麻理倾向方向主要向北东方向倾斜，倾角约35°-55°。

1.2 区域构造

勘查区位于大别山造山带、北大别变质杂岩带核部。区内广泛出露中生代花岗岩，其次为古老中、深变质杂岩(大别山岩群)。它们在漫长而又复杂的地质演化历史中，经受了多期次、强烈的韧性再造和脆性改造，表现出复杂的构造形式。

勘查区断裂构造并不十分发育，按照构造变形层次可划分为发育于中深构造层次的韧性剪切带和发育于浅部构造层次的脆性断层。两者实际上不是截然分开的，同一条断裂往往具有多期活动性，早期可能表现为韧性剪切变形，晚期则表现为脆性断裂。勘查区内仅出露三条北东向断裂。

1.3 岩浆岩

区内侵入岩极为发育，分布十分广泛。岩浆活动时期主要为新元古代和中生代白垩纪(燕山期)。岩石种类比较齐全，从基性岩到酸性岩及各类脉岩均可见到，其中以中生代酸性侵入岩最为发育，几乎遍及整个勘查区。

2 矿体地质特征

2.1 矿物学特征

石英质玉石的组成矿物主要是隐晶质一显晶质石英,另可有少量云母类矿物、绿泥石、褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、粘土矿物等。其化学组成主要是SiO2，另外可有少量Ca、Fe、Mg、Mn、Ni、Al、 Ti、V等元素的存在。

石英质玉石颜色丰富，常见白色、灰色、浅黄、黄色，褐色、橙红色、绿色等。纯净时为无色。当含有不同的微量元素(Fe、Ni等)或混入其他有色矿物时，可呈现不同的颜色。抛光平面可呈玻璃光泽、油脂光泽或蜡状光泽，断口一般呈油脂光泽。

2.2 宝石学特征

石英质玉为非均质集合体，正交偏光镜下无消光现象。点测法均为1.54。集合体中无双折射。在集合体中无多色性。一般无特征光谱，仅个别品种因少量致色元素可产生特征的吸收光谱。由于结晶程度和所含杂质的影响，石英质玉密度会有一定的变化，一般在2.55～2.71 g/cm3左右。其硬度略低于单晶石英，摩氏硬度为6.5～7。

3 矿床成因

3.1 矿床成因类型

3.1.1 早期岩浆热液充填

研究区的石英质玉是岩浆气液填充―交代形成的中低温热液矿床。形成温度300℃～500℃，深度大多在地下几百米至地表的范围内，矿床在空间上与花岗岩体有关，石英质玉矿藏体产于侵入体的内接触带上，由于成矿时温度高，且矿液中存在很多挥发性的物质，因而造成在矿藏的围岩和矿藏体内部产生强烈的蚀变，石英质玉矿受各种大大小小硅化破碎带控制，由于裂隙的挫动造成的岩石的破碎形成的空间，后期的热液沿裂隙以充填方式成矿，矿体成脉状，透镜状，扁豆状产出属于中―低温热液型矿床。

3.1.2 后期的氧化淋滤作用

区内孔隙水、裂隙水较为发育，而石英质玉玉石又产于硅化破碎带中，因此，在富水性较好的破碎带中，石英质玉石受到孔隙水或裂隙水的浸润及淋滤作用的过程中，水体中赋存的低价铁锰离子，在近地表的氧化环境下，生成大量含水氧化铁胶体溶液，使得石英脉渐变染色为浅黄色一浅红色，而结晶程度好的玉石达到了宝玉石级的黄色系列玉髓，局部锰含量较高的胶溶液贯入石英质玉石的微裂隙中，又形成水草花玉石。

3.2 成矿控制条件

研究区石英质玉明显受到构造与岩浆岩的双重控制。目前，大别山地区已经发现的石英质玉的矿点主要分布在磨子潭—晓天断裂以南、水吼岭—五河断裂以北的北大别变质杂岩带中。北大别变质杂岩带主要由新太古代—古元古代大别山岩群组成，燕山期岩浆活动极其强烈，发育巨量花岗岩，断裂构造极为发育，并形成了北东、北西、近东西向的脆(韧)性断裂网络，所有这些都为大别山石英质玉的形成提供了有利的成矿地质条件。

3.2.1 脆性断裂构造控制

研究区内石英质玉主要呈脉状产于脆性断裂构造中，明显受断层构造所控制。断层方向主要有二组：北东向、近东西向等。从脉体的相互关系来看，似乎是近北东向切割近东西向。调查研究表明，查区内地表出露断层主要为一系列具正平移断层性质的脆性断层，对区内断层出露点的测量表明，区内主要断层以近北东和近东西两组为最为发育。

3.2.2 岩浆岩控制

区内石英质玉石矿脉均产于燕山期花岗岩的分布区，石英质玉矿体或产于侵入体与片麻岩接触带附近上，或产于花岗岩体中脆性裂隙中，蚀变强烈，并受各种大大小小的裂隙控制，由于断层的错动造成花岗岩及其围岩破碎形成空间，后期的热液沿裂隙充填，矿体呈脉状，层状，似层状，透镜状产出。

4 开采技术条件

4.1 矿区水文地质条件

4.1.1 勘查区地形及地表水

勘查区内为大别山区侵蚀构造中低山区，海拔标高132～745 m区内平均相对高差300～700 m，勘查区周边少数山峰达1 000 m以上。

4.1.2 勘查区含水岩组及其富水性

勘查区按地层岩性、地下水赋存空间、富水性强弱的相对差异等条件可分为以下3个含水岩组，其具体特征如下：

1)松散岩类孔隙水含水岩组。冲积成因，含水层岩性为土黄、黄灰色、分选较好的中粗砂以及砾径较大的砂砾石层，基本无泥质成分，厚0.5～5 m。所以富水性较好，涌水量达到10～100 m3/d。水质为HCO3-Ca·Na型水，矿化度<0.5 g/L ，pH值6.5～7.6。

2)碎裂状片麻岩裂隙水含水岩组。浅灰、灰黄、深灰色，岩性为二长花岗质片麻岩，英云闪长质片麻岩，风化裂隙发育，风化层厚度1.5～3.5 m，构造裂隙也较发育，局部结构较松散，具有一定的孔隙。该含水岩组在整个勘查区大面积分布，含水层的涌水量小于0.1 L/S，富水性较弱。

3)块状岩裂隙水含水岩组。由浅灰黄、灰红色二长花岗岩组成，岩石一般为细到中细粒结构，岩性较坚硬，裂隙不发育-较发育，富水性贫乏，涌水量在0.01～0.1 L/S左右。

4.1.3 勘查区地下水的补、径、排条件

勘查区内各类型地下水由于其埋藏条件、含水介质及水力性质的不同，其补给、径流、排泄条件及其动态变化也呈现不同的特征。

松散岩类孔隙水主要赋存在河漫滩及Ⅰ级阶地的砂砾石层中，比较容易获得地表河水的补给，但是勘查区内该含水层多分布在水库大坝的下游，地表河水受大坝的限制，常年处于枯水状态，对本含水层的侧向补给有限，而本含水层岩性中泥质成分较少，孔隙发育，更容易接受大气降水的补给，因此推测松散岩类孔隙水含水层主要补给来源是大气降水。松散岩类孔隙水的由河谷的中上段向中下段径流，排泄的方式是一部分被植物吸收及地面蒸发，另一部分排入下游的河流中。

碎裂状片麻岩裂隙水含水岩组以及块状岩裂隙水含水岩组的主要补给来源是大气降水，局部中山地区还有极少量的大气凝结水下渗补给。含水层在获得补给后，大部分仍然顺着山坡径流，一部分顺裂隙往深部流动补给深层地下水，还有部分顺构造断层进入断层破碎带中。排泄方式除少部分为植物蒸腾及地面蒸发以外，大部分顺山坡径流在沟谷处以泉的形式进行排泄。

4.2 矿区工程地质条件

4.2.1 工程地质岩组的划分及其特征

在综合分析矿区地层岩性、厚度及分布规律的基础上，根据岩土体的成因和结构类型等工程地质特征，将勘查区岩(土)体划分为3个工程地质岩组。在此基础上，再根据成因、垂向及空间分布特征、坚硬程度及风化程度等划分出四个工程地质亚组(表1)。

4.2.2 结构面与结构体特征

岩体的结构类型决定了结构体的基本形态，本矿区结构面自Ⅰ～Ⅴ级均有发育，结构体呈现出层状及块状，其大小和具体形态受Ⅳ、Ⅴ级结构面的发育密度和组合形式控制。总体勘查区北部及南部局部为层状，南部为块状。

表1 研究区工程地质岩组及其特征

4.2.3 风化带发育特征

区内风化层厚度0.5～5 m左右，主要为新元古代英云闪长质片麻岩、二长花岗质片麻岩以及中生代二长花岗岩岩体。前者岩性相对较软，易风化，后者岩性一般较坚硬，抗风化能力较强。风化作用降低岩石强度、破坏岩体完整性，会对本矿山未来施工、开采造成一定影响，因此需在片麻岩类风化层较厚地区施工时要加强支护等措施。

4.2.4 开采施工边坡稳定性评价

本矿床埋藏深度不大，以透镜状为主，矿体数量较多，顶底板围岩以层状片麻岩和块状二长花岗岩为主，其中块状花岗岩强度较高，层状片麻岩岩体强度相对较差。岩体中节理裂隙的发育特征对围岩质量影响也较大。本矿床围岩岩体质量等级以良为主，次为中等，仅局部片麻岩强风化区较差，因此矿体围岩稳固性一般。

4.3 矿区环境地质条件

4.3.1 环境地质分区

在结合研究区环境地质现状的基础上，先按照主地貌单元将本区分为两个环境地质区，然后根据次一级地貌单元进一步分成四个环境地质亚区(表2)。

4.3.2 矿区开发可能引发崩塌和滑坡地质灾害的预测

矿区内山体坡度一般在40°～60°间，局部达75°以上。由于岩体工程地质性质的差异，沿局部松散松软弱岩层界面，构造裂隙面或层理面形成松散结构面，较易形成山体滑坡，应高度重视。

4.3.3 矿区开发可能引发和遭受地面变形的预测

本矿区矿体厚度小，若规范开采，及时回填采空区，引发地表产生塌陷的可能性小。