蒙山地区硅灰石成矿地质特征及找矿方向

陈四宝，陈 铖

（江西省煤田地质局 二二四地质队，江西 新余 336600）

硅灰石是一种天然产出的钙的偏硅酸盐类矿物[CaSiO3]，具有一系列优异的物化特征和独特的工艺性能，主要应用在陶瓷、塑料、油漆、涂料、冶金、电焊条等方面，在节约能源，降低成本方面具有独特优势，市场活力及潜力巨大。

2015年度江西省煤田地质局二二四队地质队在施工江西省地勘基金 《江西省分宜县洞村煤矿普查》项目中注重综合找矿研究成果，通过ZK1802钻孔对二叠系中统茅口组地层的控制，发现深部隐伏硅灰石矿体。该硅灰石矿床位于蒙山地区蒙山岩体南部地带，目前工作程度已达普查。本文通过分析成矿条件，对比成矿特征，研究成矿规律，探讨蒙山地区硅灰石找矿标志及找矿方向，以期在该地区取得找矿更大的突破。

1 地质概况

1.1 地层

勘查区内出露地层有：二叠系中统茅口组、二叠系上统乐平组、第四系。其中二叠系中统茅口组为含硅灰石矿地层（见图1）。

图1 新余市渝水区石竹山—上高县樟木桥硅灰石矿区地质

二叠系中统茅口组上段下亚段（P2m2-1）：分布于矿区北部，厚度＞500 m，分上下两部分。下部：灰色厚层状含燧石结核及燧石条带大理岩化灰岩或大理岩，夹似层状、透镜状、团块状硅质灰岩及团块状白云质灰岩，大理岩具粒状变晶结构、块状构造。为硅灰石矿体赋矿地层。上部：灰黑色—灰色中厚层状泥灰岩、透闪石化灰岩。灰岩因受热力作用，大部分已大理岩化或形成大理岩。

二叠系上统乐平组（P3l）：出露于勘查区中西部，厚度540 m左右。岩性主要为浅灰—深灰色薄层粉砂岩、细砂岩，夹薄煤层1～4层。

第四系（Q4）：主要分布于下坑里村和矿区东面曹坊庙一带，由肉红色砂砾层、砾石、亚砂土、亚粘土等组成，厚度3～25 m。

1.2 构造

蒙山地区大地构造位置为袁水裂陷槽，钦杭东段成矿带(II1),萍乡德兴铜金银多金属煤岩盐硅灰石非金属成矿亚带(II11)内。勘查区总体构造形态为一走向北东东～南西西的复向斜（乱山复向斜），走向长11.70 km，最大宽度2.78 km，呈东西展布，其中对硅灰石矿有影响的为新房向斜。乱山复向斜两翼大部被F2、F31断层切割，且有往东变窄及抬升的趋势,地层走向与乱山复向斜基本一致，为85°～110°，倾角20°～60°不等，对硅灰石矿有主要影响断层为F3、F31断层。

1.3 岩浆岩

勘查区内岩浆岩多为隐伏岩体，蒙山岩体在其东北部出露。据同位素年龄测试分析，蒙山岩体为印支运动中晚期多次多阶段岩浆活动产物，是硅灰石矿热变质来源及成矿岩体。岩体呈岩株产产出，岩体与围岩的接触界线不规则，在平面上呈港湾状在矿区纵剖面上，岩体的产状倾向东，倾角25°～30°左右；在横剖面上，岩体顶面倾向南，倾角25°～40°左右。总的来说，岩体在南北方向上起伏幅度较大，而在东西方向上比较平直。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

（1）矿体形态、规模

硅灰石矿体赋存于蒙山花岗岩体外接触带茅口组上段下亚段下部层位中。据本次勘查资料，距岩体0.5～282 m范围内为矿体的赋存部位，发育硅灰石矿体13个。矿体形态较规则，呈似层状、透镜状产出，矿体真厚度1.00～31.16 m，矿体走向与地层走向基本一致85°～110°，倾向南，倾角20°～50°。其中Ⅲ、Ⅳ、Ⅷ号矿体资源量规模均为大型，Ⅵ、Ⅶ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ号矿体资源量规模均为中型，其他为小型（见图2、图3）。

图2 新余市渝水区石竹山—上高县樟木桥硅灰石矿区A-A纵剖面

（2）矿体类型及围岩、夹石

硅灰石矿体类型与距蒙山岩体远近有关，根据本次勘查所揭露的岩体32个钻孔表明，距岩体0.5～282 m为硅灰石储存部位。一般距岩体大于50 m为热接触变质矿床，围岩为大理岩及硅灰石化大理岩，且以大理岩为主，硅灰石矿体与围岩界线较清晰，为突变接触，夹石层岩性多为大理岩或硅灰石化大理岩；小于50 m为接触交代变质矿床，蚀变分带现象明显，以绿泥帘石化、绿泥石化→云英岩化→矽卡岩化（透闪石、符山石、石榴石、硅灰石）→矽卡岩化大理岩(硅灰石，透辉石、硅灰石)→大理岩→大理岩化灰岩→强萤石矿，各岩化或矿化彼此消长，硅灰石矿体与围岩界线清晰，夹石层多为大理岩、矽卡岩和呈透镜体的石英岩，其中局部矽卡岩化地段Sn、W、Cu、Mo达工业指标。各矿体特征见表1。

2.2 岩石特征

（1）矿石的矿物组分、结构、构造

根据岩矿鉴定和化学分析，矿石的矿物成份主要有：硅灰石58.18%、方解石25.19%、透辉石7.68%、石英6.58%、榴石子石2.47%，矿物总计平均含量为100.1%。各矿物含量比例多不固定，相互间呈消长变化组成了不同的矿石类型。硅灰石结构、构造：大部分为白色，少数为灰白色；板柱状变晶结构，放射状构造（见图4、表2）。

图4 硅灰石镜下结构、构造及矿物组合照片

表1 各矿体特征统计

矿体编号 矿体分布有效工程/点铅直厚度/m 真厚度 矿物含量/% 揭露标高/m矿体形态及规模两极 平均 两极 平均 两极 平均 最低 最高Ⅵ 分布在15～48勘查线，长约57.03 -412.4 15.14 呈似层状、透镜状，形态较规则，厚度较稳定，矿体、资源量规模均为中型Ⅶ 分布在47～7勘查线，长约3100 m，宽约280～100 m 14 1.1～5.53 2.99 1.0～4.72 2.45 43.86～65.49 2000 m，宽约280～100 m 10 1.5～6.0 2.58 1.15～4.91 2.1 45.37～76.41 59.95-455.4 5.74呈似层状、透镜状，大部有膨大缩小、分枝复合，形态较规则，厚度较稳定，矿体、资源量规模均为大型Ⅸ 主要分布在47～15勘查线，Ⅷ 分布在47～8勘查线，长约2400 m，宽约310～100 m 11 1.8～8.4 6.03 1.47～7.27 4.97 48.58～69.87 57.95 -609.17 -9.44长约1600 m，宽约100 m 8 1.5～5.03 2.34 1.15～4.43 1.98 41.83～66.77 56.47 -315 -197.18Ⅹ 分布在0～16勘查线，长约80 m，宽约150～100 m 5 1.8～6.16 3.36 1.47～4.6 2.66 53.05～60.96 57.87-236.6 -61.81Ⅺ 主要分布在0～8勘查线，长约400 m，宽约150～100 m 5 2.0～16.55 6.52 1.64～14.33 5.56 45.12～60.2 53.85-236.7 -140.67呈似层状、透镜状，形态较规则，厚度较稳定，矿体、资源量规模均为中型Ⅻ 主要分布在31～15勘查线，长约800 m，宽约100 m 5 2.48～37.9 19.51 1.9～23.97 15.77 59.67～68.77 62.55-267.7 -154.87 XIII 8勘查线 1 1.9 1.23 47.16 -166.9

（2）矿石的化学成份

经对Ⅰ～Ⅻ矿体达工业指标的468件原矿样品采样分析统计，硅灰石化学成份主要由CaO和SiO2组成， 其次是CO2、MgO、Fe2O3、Al2O3、TiO2，占化学平均99.55%，其它成份含量极少。各矿体之和平均含量如表2所示。

CaO：一般含量43.04%～47.08%，平均为44.89%；SiO2：一般含量35.79%～44.7%，平均为41.5%；CO2（灼烧量）一般含量7.59%～14.59%，平均为11.07%；MgO：一般含量1.02%～1.59%，平均为1.42%；Fe2O3：一般含量0.17%～1.1%，平均为0.38%；Al2O3：一般含量0.14%～0.51%，平均为0.28%；TiO2：一般含量0～0.01，平均为0.01%。

（3）矿石类型

矿石类型按矿石的主要矿物组合划分主要为硅灰石—透辉石—方解石型和硅灰石—透辉石型；按成因划分为接触变质型和交代（矽卡岩）变质型，其中接触变质型又以硅灰石—透辉石—方解石型为主，交代变质型中又以硅灰石—透辉石型为主，并共（伴）生铜、锡、钨、钼、萤石矿。

2.3 含矿建造及矿化分带

茅口组上段下亚段下部层位是硅灰石赋矿重要层位，含矿建造为一套浅海-滨海碳酸盐岩建造。在矿化分带上，顶界以茅口组上段下亚段上部泥质灰岩或大理岩化灰岩，底界为印支中晚期黑云母二长花岗石。矿化带厚度220～282 m。矿化带内按矿物组合，以距岩体远近为标准划分为二个矿带：一是上部接触变质型硅灰石矿带，带厚180～232 m，矿石类型以硅灰石-透灰石-方解石为主，CO2（灼烧量）相对含量较高，SiO2、MgO相对含量偏少，不含多金属矿物；二是下部矽卡岩型（交代变质）硅灰石矿带，厚40～50 m，矿石类型以硅灰石-透灰石为主，CO2（灼烧量）相对含量减少，SiO2、MgO相对含量增加，局部地段富含达工业指的铜、钨、钼、锡矿体(见图5)。

图5 含矿建造及成矿模式简图

3 矿床成因

3.1 成矿时代及物体来源

硅灰石矿体赋存在二叠系中统茅口组上段下亚段下部硅质灰岩中，与蒙山岩体时代相对应，成矿时代应晚于三叠系晚期。成矿过程是由于蒙山岩体侵入体的烘烤，使富含硅质的灰岩中的石英(游离SiO2)和方解石重新组合而形成硅灰石,形成过程按SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2（气体）方式进行，其接触变质型硅灰石矿成矿过程中的石英和方解石均由硅质灰岩提供,层控特征明显；矽卡岩型硅灰石矿床成矿过程中的硅由侵入岩浆提供,并通过SiO2交代作用参加造矿。

3.2 矿床成因

区内构造复杂，硅灰石矿体在勘查区内无地表出露为隐伏状态。上覆盖层为二叠系上统乐平组煤系地层，基底为印支中晚期花岗岩类。含矿地层中岩溶裂隙和矿区南部F31、F3断层是硅灰石矿体形成时气热来源和CO2排放的主要通道，加之上覆乐平组煤系地层的“屏蔽”作用，使含矿地层中硅质灰岩长期保持在较高温度下，为成矿物质的重新组成提供有利的内外条件，使之含矿地带处于一个半封闭半开放体系，即“浅成岩体+碳酸盐岩+构造裂隙+盖层”体系模型。在整个成矿过程中,以接触变质为主，局部地段出现矽卡岩的迭加,即接触交代作用的迭加。一般距岩体大于50 m为热接触变质矿床；小于50 m为接触交代变质矿床，并普遍有强萤石化、硅化、矽卡岩化，并伴萤石矿层和呈透镜体石英岩(见图6)。

4 成矿规律

1）硅灰石矿层主要赋存于二叠系中统茅口组上段下亚段下部硅质灰岩层中，成矿过程是由于蒙山岩体侵入体的烘烤，使富含硅质的灰岩中的石英(游离SiO2)和方解石重新组合而形成硅灰石,矿体形态、规模受原岩沉积和建造的控制,呈似层状和透镜状产出。

2）在勘查区内，据钻孔揭露，硅灰石矿层厚度有随埋藏深度增加而变薄，矿石质量变差趋势，主矿体（Ⅳ矿体）一般在标高+50 m～-350 m厚度较稳定，质量较好。这与形成硅灰石过程中CO2气体不能及时排放有着密切关联。

3）硅灰石成矿部位一般距岩体0.5～282 m，矿床类型以接触变质为主，局部地段出现矽卡岩的迭加。一般距岩体大于50 m为热接触变质矿床，矿石类型以硅灰石—透辉石—方解石型为主；小于50 m为接触交代变质矿床，矿石类型以硅灰石—透辉石为主并伴生（共生）达工业指标铜、钨、钼、锡矿床。

图6 勘查区赋存硅灰石矿床模型平面及垂直位置简图

5 找矿标志与找矿方向

蒙山地区二叠系中统茅口组上段下亚段下部是热接触变质和接触交代变质硅灰石矿床最重要赋矿层，其中Ⅳ硅灰石矿体规模超大，质量好。

找矿标志：岩浆岩与硅灰石矿床赋矿层位的距离有关联，距岩体282 m范围内最有利于成矿，一般在距岩体0.5～50 m中有硅灰石矽卡岩和硅灰石大理岩，局部地段有接触交代型铜、钨、钼、锡矿床。

找矿方向：围绕着蒙山岩体且有二叠系中统茅口组上段下亚段下部含碳酸盐建造硅质岩层中，都有望寻找硅灰石矿床，特别是蒙山岩体西部未经过硅灰石勘查的茅口组地层中。

6 结语

1）江西蒙山地区硅灰石矿体的含矿建造为受热液接触变质或交代作用的二叠系中统茅口组上段下亚段下部层位。

2）江西蒙山地区硅灰石矿石类型按成因划分为接触变质型和交代（矽卡岩）变质型，其中接触变质型又以硅灰石—透辉石—方解石型为主，交代变质型中又以硅灰石—透辉石型为主，并共（伴）生铜、锡、钨、钼、萤石矿。

3）根据本次勘查成果，蒙山岩体以25°～30°的倾角沿东西方向倾伏，以25°～40°倾角沿南北方向倾伏，因此围绕着蒙山岩体且有二叠系中统茅口组上段下亚段下部碳酸盐建造硅质岩层中，都有望寻找硅灰石矿床，特别是蒙山岩体西部尚未进行硅灰石勘查的二叠系中统茅口组地层中。