山东省临沂地区脉石英成矿规律研究

高继辉, 牟路路, 李 旭

（中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100）

高纯石英广泛应用于光伏、电子信息和高端电光源等行业，在新材料新能源战略性新兴产业中具有重要地位和作用[1-2]。以美、日、俄、德等少数发达国家的国际成功案例和我国研究实践表明，能够作为工业应用的石英矿物资源有7种成因类型，它们是天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英[3]。但我国高纯石英技术相对落后，依目前的加工技术水平，我国的高纯石英主要是以天然水晶、低温热液型脉石英为原料。

山东省临沂地区作为江苏东海高纯石英产业基地的原材料供应地之一，已开采多年，矿石类型主要为低温热液型脉石英。

1 区域成矿地质背景

临沂中北部地区位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)的鲁中隆起(Ⅲ)和沂沭断裂带(Ⅲ)中，西自马牧池断隆中东部，东至汞丹山断隆。区内地层主要分布有新太古代泰山岩群、新元古代土门群、古生代地层、中生代青山群大盛群、新近系及第四系。新太古代花岗闪长岩及二长花岗岩等构成了本区的结晶基底。五台期、吕梁期区域上发育有多期NW向韧性剪切变形及韧性变形带，控制了新太古代岩浆岩的展布；之后沂沭断裂带长期左行扭动，受其影响，派生了众多区域性NW-NNW向断裂，其中主干断裂及次级断裂控制了区域地层。而主要控矿构造为五台期、吕梁期韧性剪切变形派生的雁列张裂隙[4]。

2 典型脉石英

2.1 沂水县桃棵子地区脉石英

矿体赋存于新太古代晚期傲徕山序列弱片麻状花岗岩中，矿脉围岩为黑云母片岩。矿体的形态、规模及产状受断裂控制，呈脉状，脉宽1～3m，局部膨胀达10m，总体走向150°，倾向NE，倾角25～35°。矿石类型为乳白色脉石英、含晶脉石英，呈乳白、无色半透明，半自形—他形粒状变晶结构，块状构造，贝壳状断口，油脂光泽、玻璃光泽(见图1)。矿石质量好，原矿石SiO2平均含量为98.74%，Fe2O3含量为0.10%，Al2O3含量为0.66%。

图1 沂水县桃棵子地区脉石英矿脉及矿石特征

通过分析其围岩及物质来源，认为该矿脉为变质热液成因。成矿模式为该区域内老地层受区域变质作用影响，形成富含Si的变质热液，富Si热液沿构造裂隙运移并充填其中，冷却形成脉石英矿体。

2.2 蒙阴县上车夫峪地区脉石英

矿体产于新太古代晚期傲徕山序列弱片麻状花岗岩中，矿体的形态、规模及产状受断裂控制，呈脉状，脉宽约4.0m，总体走向80°，近直立产出。矿体边缘部位见有花岗岩砾石，主矿体两侧见有石英细脉，部分石英细脉呈网状分布。矿石类型为乳白色脉石英、含晶脉石英、砂糖状脉石英，呈乳白、无色半透明，半自形—他形粒状变晶结构，局部呈砂糖状，块状构造，贝壳状断口，油脂光泽、玻璃光泽(见图2)。矿石质量好，局部见有白云母及角闪石，原矿石SiO2平均含量为98.71%，Fe2O3含量为0.08%，Al2O3含量为0.60%。

通过分析其围岩及物质来源，认为该矿脉为岩浆热液成因。成矿模式为傲徕山晚期花岗岩上侵冷凝过程中形成富Si热液，富Si热液沿构造裂隙运移并充填其中，冷却形成脉石英矿体。

3 成矿规律研究

通过对临沂地区开展矿产地质调查及地质简测，在调查区内发现原矿石SiO2含量＞97%且脉宽＞0.6m的脉石英矿体105处，部分脉石英SiO2可达99%以上。矿体主要分布在新太古代晚期的峄山序列闪长岩及傲徕山序列早期花岗岩中，推测富Si热液的侵入时间为傲徕山序列晚期或之后。矿体多呈NW或NNW走向，其次呈NE或NNE走向，少数呈N或E走向，与区内总体构造线方向相吻合。

图2 蒙阴县上车夫峪地区脉石英矿脉及矿石特征

3.1 成矿时代

新太古代晚期区内壳源重溶型花岗岩类活动强烈[5]，区域上形成岩浆穹窿。区内脉石英矿体贯入新太古代侵入的闪长岩、花岗岩或太古代斜长角闪岩、黑云片岩捕掳体中。其中：围岩为新太古代花岗岩的脉石英84条，在全区普遍出露；围岩为新太古代闪长岩的脉石英12条，主要出露于垛庄镇北部；围岩为太古代角闪岩、黑云片岩的脉石英9条，在区内零星出露。在寒武系沉积岩中未发现脉石英矿(化)点。据此推测区内脉石英矿成矿时代属前寒武成矿期(见图3)。

3.2 成矿空间分布规律

区内构造发育，其中与脉石英成矿关系密切的为五台期、吕梁期所发育的北西向右行韧性走滑及右行平移变形。五台期、吕梁期发育的韧性剪切变形及韧性变形带内发育的由变形派生的张应力形成的雁列张裂隙，是区内脉石英矿体的主要成矿空间。区内脉石英矿体主要呈NW或NNW走向，其次呈NE或NNE走向，少数呈N或E走向。其中NW或NNW走向脉石英51条，NE或NNE走向脉石英45条，N或E走向脉石英9条。各矿体总体呈NW向带状展布，与区内岩浆带的展布方向、区域构造线方向一致。通过对脉石英矿体规模及产状的统计，表明NW、NNW向脉石英矿体规模较大，在靠近沂沭断裂带的地区NE、NNE向脉石英矿体增多。

3.3 成矿物质来源

脉石英的成矿物质来源可分为岩浆热液及变质热液两类。

图3 临沂地区脉石英分布图

岩浆热液成因即地幔中富含Si的岩浆在傲徕山序列岩浆活动后期沿NW或NNW向断裂构造上移，逐渐冷却过程中形成富Si热液。

变质热液成因过程相对复杂，区域内老地层受傲徕山序列岩浆活动或区域变质作用影响，在高温高压条件下，经过多期次的变质、变形作用形成富Si热液。

脉石英的物质来源不同，其围岩也不同。岩浆热液型脉石英的围岩主要为花岗岩、花岗片麻岩、花岗闪长岩，其围岩颜色较浅；变质热液型脉石英的围岩主要为斜长角闪岩、黑云斜长角闪岩、黑云片岩，其围岩颜色较深。但二者的成矿空间及矿物结晶时所需要的温度条件基本相同，均为低温热液成因。

3.4 共伴生矿产

区内脉石英矿石用作高纯石英的原材料，矿石成分单一，原矿石SiO2含量＞97%，部分脉石英SiO2可达99%以上，无共伴生矿产。

[1]汪灵，李彩侠，王艳，等.我国高纯石英加工技术现状与发展建议[M].矿物岩石，2011，31(4)：110-114.

[2]申士富.高纯石英砂研究与生产现状[J].中国非金属矿工业导刊，2006(5)：13-16.

[3]汪灵，党陈萍，李彩侠，等.中国高纯石英技术现状与发展前景[J].地学前缘，2014(9)：267-273.

[4]山东省第四地质矿产勘查院.山东省区域地质[M].济南：山东省地图出版社，2003.

[5]张增奇，刘明渭，宋志勇，等.山东省岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，1996.