湖南溆浦谭家湾石英砂岩矿床地质特征及成因浅析

梁玉明，刘晓辉，卓志丽

（湖南省地质矿产勘查开发局407队，湖南 怀化 418000）

湖南溆浦谭家湾石英砂岩矿床地质特征及成因浅析

梁玉明，刘晓辉，卓志丽

（湖南省地质矿产勘查开发局407队，湖南 怀化 418000）

湖南省溆浦县谭家湾石英砂岩矿是我国优质硅砂基地之一。该矿床属于晚古生代泥盆系跳马涧组滨海—浅海相沉积矿床，赋矿岩性主要为灰白色中细粒石英砂岩，矿体平均厚106m，SiO2平均品位98%，属于优质玻璃原材料。本文通过对地层、矿床特征、成矿地质条件初步研究，浅析了谭家湾石英砂岩矿的矿床成因。

石英砂岩矿床；地质特征；矿床成因；谭家湾

湖南省溆浦县谭家湾石英砂岩矿是中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队于1990年在溆浦县低庄一带发现的大型硅砂矿，该矿位于溆浦县城北东28km处，硅砂颗粒完整、磨圆度好、耐火度高、砂芯强度高、透气性好、流动性好，属于铸造用硅砂[1]和玻璃优质原材料。

1 矿区地质概况

谭家湾石英砂岩矿位于上扬子地块与华南裂陷槽的过渡地带—江南地块[2]。安化—黎平深大断裂之东侧。处于两个Ⅲ级构造单元的接合边缘，即雪峰加里东运动褶皱带的北西部及沅陵—辰溪坳陷的北东部，区域构造处于谭家湾复式向斜。矿区地质简图见图1。

1.1 地层

区内出露的地层主要有下奥陶统宁国组(O1n)、中泥盆统跳马涧组(D2t)和棋梓桥组(D2q)。由老至新介绍如下。

1.1.1 下奥陶统宁国组(O1n)

出露在矿区北部，为黑色炭质板岩、板状页岩，矿区可见厚约30m，与上覆地层呈角度不整合接触。

图1 谭家湾石英砂岩矿地质略图

1.1.2 中泥盆统跳马涧组(D2t)

为矿区赋矿地层，根据岩性组合特征可分为下、中、上三个岩性段。

(1) 下段(D2t1)。

该段为矿体底板，分布于矿区中部，由于地层产状，岩性及地形切割关系，形成单面坡地貌，处于沟谷。厚度＞50m。

该段底部为底砾岩，下部为灰紫色砂砾岩夹砾岩，中部为含砾石英砂岩夹砂砾岩，上部为含砾石英砂岩夹强石英砂岩、泥质粉砂岩等，由下至上砾石含量逐渐减少。

本段顶部有一层浅灰—灰紫色泥质粉砂岩或含铁泥质石英砂岩，沿倾向和走向分布较稳定，连接对比性强，可以作为中、下段的分层标志[3]。

(2) 中段(D2t2)。

为本矿赋存层位，其岩性为灰白色中厚层细粒石英砂岩，灰白—黄灰色中粒石英砂岩，夹紫红色泥质粉砂岩或含铁泥质石英砂岩，该段厚107.70～123.81m，大体可分上中下三部分。

下部岩性主要为灰白色细粒石英砂岩，次为黄灰—灰白色中粒石英砂岩，夹少量含砾石英砂岩(砾石为石英，含量约1%，砾径2cm以下)及泥质粉砂岩透镜体，岩石结构较疏松，地表常风化呈砂状；中部岩性与下部岩性基本一致，所不同的是基本不含砾；上部岩性主要为紫灰—灰白色细粒石英砂岩夹含中细粒石英砂岩，以及紫红色泥质粉砂岩和含铁泥质石英砂岩透镜体。

(3) 上段(D2t3)。

为矿体顶板，厚85m。与中段呈整合接触。

本段岩性主要为紫灰色或灰白色细粒石英砂岩，灰紫—紫红色含铁泥质石英砂岩或紫红色泥质粉砂岩等。由下而上泥质成分逐渐增加，顶部主要为紫红色泥质粉砂岩。

1.1.3 中泥盆统棋梓桥组(D2q)

出露于矿区南西部，岩性为泥质灰岩、白云质灰岩等，地表一般被风化残积粘土或坡积碎石、砂土覆盖，仅局部见零星露头。本组与下覆跳马涧组呈整合接触。

1.2 构造

矿区构造简单，总体为一倾向西南的单斜构造，走向呈北西—南东向，倾向174～245°，倾角20～46°。

矿区内断裂不发育，区域性断裂对矿层没有破坏作用，但节理较发育，节理密度为4～5条/m，发育处达10～30条/m，以剪节理为主，次为张节理。剪节理面延伸平直光滑，呈闭合或微开状；张节理面不平整，呈锯齿状，闭合性差。节理内均为石英及少量铁泥质充填。

2 矿床地质特征

矿体岩性由细粒石英砂岩、中粒石英砂岩和含铁泥质石英砂岩、泥质粉砂岩组成，并以细、中粒石英砂岩为主。含铁泥质石英砂岩、泥质粉砂岩呈透镜体产于矿体的中部和上部。

2.1 矿体产状、形态

区内矿体呈层状产出，总体走向为北西—南东向，倾向220～235°，倾角25～35°。

2.2 矿体规模

矿体出露长约2 000m，地表出露宽135～460m，前期工程控制矿体沿倾向最大延伸320m，矿厚80～127m，平均厚106m。矿体资源量达3 101万t，为一大型玻璃用石英砂岩矿床。

2.3 矿体的顶、底板岩性特征

(1) 矿体顶板特征。

矿体顶板为中泥盆统跳马涧组上段(D2t3)，岩性为灰紫—紫红色铁泥质粉砂岩、泥质粉砂岩。矿体与铁泥质粉砂岩、泥质粉砂岩直接接触，矿体与顶板界线清晰，易于辨认。

(2) 矿体底板特征。

矿体底板为中泥盆统跳马涧组下段(D2t1)，其岩性为浅灰—灰紫色中厚层砾岩、含砾石英砂岩与紫红色铁泥质石英砂岩。砾石成分主要为石英，磨圆度中等，由下往上砾石含量逐渐减少。

3 矿石质量特征

根据矿石的结构，矿物成分及风化程度，将矿石划分为细粒石英砂岩，中粒石英砂岩，含泥质石英砂岩[4]，含铁泥质石英砂岩，泥质粉砂岩，风化石英砂岩等六种矿石类型。其中细粒石英砂岩为矿区最主要的矿石类型，约占储量的57%，主要分布于矿体的中上部，该类型矿石品位：SiO298.76%，Al2O30.52%、Fe2O30.08%。其次为中粒石英砂岩，该类型约占储量的35%，主要分布于矿体的中下部，该类型矿石品位：SiO298.44%、Al2O30.65%、Fe2O30.11%。

3.1 矿石结构

矿石均为碎屑结构，由碎屑物和胶结物组成。碎屑物含量＞95%，主要为石英颗粒，占碎屑物的96%以上，石英多为细粒、中粒，少量粗粒，滚圆、分选较好；胶结物多为硅质，少量硅泥质或泥铁质，胶结方式以接触式胶结为主，次为空隙式胶结。

3.2 矿石构造

矿石由石英碎屑和胶结物组成，具块状构造和中厚层状构造。

3.3 矿石的矿物成分

矿石矿物成分主要为石英，次为粘土矿物。石英含量一般＞90%，呈次圆状，少量呈次棱角状，无色透明。石英颗粒具次生加大边。双目镜下石英颗粒表面比较光滑、干净。泥质矿物：以水云母等形式分布于胶结物中，或以泥质岩屑的形式存在。

矿石中偶见有长石、燧石、磁铁矿、锡石等，颗粒细小，其中磁铁矿分布于胶结物中。

3.4 矿石的化学成分特征

矿石主要化学成分为SiO2，其次为Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2O及微量Cr2O3。

SiO2为矿石的主要有益组分，以石英形式存在。Al2O3主要赋存在胶结物及泥质岩岩屑中，以粘土矿物形式存在。Fe2O3为玻璃原料的主要有害组分，主要以泥铁质的形式赋存于胶结物中，少量以薄膜铁的形式附着在节理裂隙面及石英颗粒表面，以铁质氧化物的形式存在。

3.5 矿石主要有益组分及有害组分含量

根据矿区1 050件样品分析结果统计，其中：①SiO2≥96%的有955件，占总样数的90.95%，Al2O3≤2%有952件，占总数的90.67%，Fe2O3≤0.3%有952件，占总数的90.67%；②SiO2＜96%的有95件，占总样数的9.05%，Al2O3＞2%有98件，占总数的9.33%，Fe2O3＞0.3%有98件，占总数的9.33%。

矿区平均品位：SiO298%，Al2O30.94%，Fe2O30.15%，TiO20.051%， Cr2O30.000 65%(见表1)。

3.6 矿石粒度特征

根据矿区样品薄片镜下统计和粒度样筛分析(松散样)结果统计，矿石粒度主要集中在0.125～0.50mm范围内，0.125mm以下及0.50mm以上者含量较少(见表2、表3)。

表1 矿石品位分布区间统计结果

表2 镜下粒度统计结果

表3 筛分析结果统计

根据筛分析结果计算Φ值及累积百分含量，做出矿石粒度分布图(见图2)。

根据图2中的有关数据，计算出矿石的平均粒径：MZ=2.22，即d=0.21mm。标准偏差：δ=0.80，偏度=0.063，尖度=0.97。

综上所述，矿石分选性较好，粒度呈正态分布，且以中细砂为主，根据矿石的粒度参数，该矿床属滨—浅海沉积环境沉积的沉积矿床。

4 矿床成因

矿区所在的区域晚古生代至中生代三叠世是继加里东构造运动的全面海退之后产生的一轮新的巨型沉积旋回，由于加里东运动影响“江南古陆”以北属稳定的扬子海沉积盆地，唯溆浦一带，由于雪峰山地的反复升降，成为扬子海与华南海的过渡带，中泥盆世之前，矿区所在的区域为陆地，广泛出露元古代—早古生代地层，至中泥盆世早期，海侵到达矿区范围并陆续缓慢向北东东向推进，沉积了中泥盆统跳马涧组的砾岩—含砾石英砂岩—石英砂岩—泥质粉砂岩，因此，中泥盆统跳马涧组为一套滨—浅海相沉积建造。

图2 粒度样粒度分布图

跳马涧组中段石英砂岩矿床形成于滨海潮间带的高能环境中，表现为石英砂岩组分成熟度比较高，分选性比较好等，沉积的石英砂比较纯净，在后期成岩过程中被SiO2胶体胶结，压结成岩，形成了以硅质胶结为主的石英砂岩矿床。

5 结语

本矿床为沉积型石英砂岩矿床，赋矿层位为古生代中泥盆统跳马涧组，矿体呈北西—南东走向，组成矿体的主要岩石类型为中细粒石英砂岩及少量含泥质石英砂岩，矿体中矿石质量沿走向、倾向及厚度方向变化较稳定，总体矿石质量好，属于优质玻璃原材料。

在溆浦县境内，古生代中泥盆统跳马涧组地层是寻找优质玻璃石英砂岩矿原料最为理想的层位，在矿区以西大渭溪、以北水隘等地均有中泥盆统跳马涧组分布，是今后寻找优质玻璃原材料的有利靶区。

[1]宋象军，徐正达，罗吉荣.溆浦砂岩砂的开发应用研究[J].热加工工艺，1999(5)：57-58.

[2]湖南省地质矿产局.湖南省区域地质志[M].北京：地质出版社，1988.

[3]谭建农.湖南省溆浦县谭家湾玻璃用石英砂岩矿勘探报告[R].中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队，1997.

[4]谭建农.湖南淑浦谭家湾石英砂岩矿简介[J].中国非金属矿工业导刊，2000(4)：37-38.

Geological Characteristics and Genesis Analyses of
Tanjiawan Quartz Sandstone Deposit in Xupu, Hunan Province

LIANG Yu-ming, LIU Xiao-hui, ZHUO Zhi-li
(Team 407 of Hunan Geological and Mineral Exploration and Developing Bureau, Huaihua 418000, China)

Hunan province Xupu Tanjiawan quartz sandstone mining is one of high quality silica sand base in our country. The ore deposit mineralized in the late Paleozoic devonian system vault jian group, the shore-shallowsea facies sedimentary deposit, ore is mainly to the gray white fine-grained quartz sandstone, ore bed thick 106m on average, SiO298% on average, belong to a high quality glass raw material. Through to preliminary study on the strata, deposit features, metallogenetic geological conditions, this article analyzed the Tanjiawan quartz sandstone ore deposit genesis.

quartz sandstone deposit; geological characteristics; genesis of mineral deposit; Tanjiawan

P619.233

A

1007-9386(2017)01-0049-03

2016-06-28