江油泥盆系金宝石组石英砂岩特征及用途

2020-03-23刘亮简益詹人权凌强赵相国

价值工程 2020年5期

刘亮　简益　詹人权　凌强　赵相国

摘要：江油二郎庙地区石英砂岩赋存于泥盆系中统金宝石组地层中，厚60-110m。样品分析结果显示，SiO2 含量 96.93～99.70%，平均 98.38%;Fe2O3含量為 0.03～0.69%，平均 0.14%;A12O3 含量为 0.13～0.98%;CaO 含量为 0.02～0.61%;MgO 含量 0.01～0.38%;烧失量0.07-1.18%;n值为58.0～617.5。可以满足平板玻璃、器皿玻璃、耐火材料，铸造以及硅质校正原料等行业对石英砂岩各成分含量的要求。对区域上金宝石组石英砂岩的用途具有参考意义。

Abstract： Quartz sandstone in the Erlang Miao area is hosted in the Middle Devonian gold gem formation， thick 60-110m. The results of sample analysis show that the content of SiO2 is 96.93～99.70%， with an average of 98.38%; Fe2O3 content is 0.03～0.69%， average is 0.14%; A12O3 content is 0.13～0.98%， average is 0.40%; CaO content is 0.02～0.61%; MgO content is 0.01～0.38%; LOSS content is 0.07-1.18%; and the n value is 58.0-617.5. It can meet the requirements of various components of quartz sandstone in plate glass， utensil glass， refractory， casting and silicon correction raw materials industries. It can be used as a reference for the application of quartz sandstone in jinbaoshi formation.

关键词：江油;金宝石组;石英砂岩;地质特征;用途

Key words： Jiangyou;Jinbaoshi formation;quartz sandstone;geological characteristics;application

中图分类号：P558 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）05-0155-04

0 引言

石英砂作为一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，随着其特性被越来越多的研究，石英砂产品在各行各业得到了广泛运用[1-5]。作为重要的工业矿物原料，优质的石英砂产品来源于自然形成的石英砂岩矿，因而寻找和评价石英砂岩具有重要的社会和经济意义。江油二郎庙地区位于四川盆地西北部龙门山前陆推覆带与川中陆内盆地结合部位，成矿地质条件良好，矿产资源丰富，尤其是石英砂岩位居全省前列，已形成相关产业链。但区内已有的石英砂岩矿均作为单一的玻璃用，资源利用效率和价值有待提高。鉴于此，以1：25万广元幅区域地质矿产调查为基础，结合研究区及周边石英砂岩矿资料，对泥盆系金宝石组石英砂岩特征及用途进行评价，以期提高江油地区石英砂岩经济效益和社会效益，为区域上石英砂岩的利用提供参考。

1 地质特征

1.1 地层

研究区位于龙门山前缘推覆——冲断带与川西北前陆盆地交接部位，属上扬子地层分区前龙门山小区（图1），区域上从寒武到三叠纪均有出露，区内一带出露的地层有寒武系下统长江沟组（∈1cj）、泥盆系中统金宝石组（D2j）、泥盆系中-上统观雾山组（D2-3gw）。现由老至新简述如下：

①寒武系长江沟组（∈1cj）：因断层破坏，在研究区东侧外围一带出露，呈带状分布。岩性为浅褐色中-厚层状含砾岩屑砂岩及灰绿、褐黄色薄-中层含岩屑砂岩，夹薄层细砂岩、泥质粉砂岩及页岩。可见最大厚度 57m。

②泥盆系金宝石组（D2j）：在研究区内及其外围东北部，呈宽条带状弧形分布。岩性主为灰白色厚层-块状细粒石英砂岩，夹钙泥质细砂岩、粉砂岩及泥页岩，厚105-320m。石英砂岩风化面呈黄褐色，细粒结构，块状结构，硅质胶结，胶结较致密，岩石坚硬，层面可见波痕。该组石英细砂岩成分和结构成熟度均高，发育斜层理、楔形层理等，属于前滨冲洗带沙滩沉积物，钙泥质细砂岩，泥页岩常见水平层理、波状层理等，产珊瑚、腕足等化石，还见有植物碎片化石，其沉积环境属于近滨较低能带的滨海浅滩沉积环境[6]。岩层产状为310°∠43°。

③泥盆系观雾山组（D2-3gw）：在研究区北部和西部外围区，呈带状分布。岩性主要为灰-深灰色中厚层、块状细晶白云岩夹少量微晶-细晶灰岩，顶部为灰白色中层状豹斑状灰岩[7]。形成于半封闭的泻湖-滨海环境中，为潮上蒸发坪白云岩[8-9]，厚 128m。

1.2 区域构造

研究区隶属于龙门山-大巴山陷裂带雁门凹陷断裂带西侧的竹园坝开阔褶皱变形区，构造形迹主要有水跟头倒转背斜和白果树断层。水跟头倒转背斜在研究区及外围地区，呈北东方向展布，全长 2.5km。背斜核部由寒武系长江沟组地层组成，两翼地层分别为泥盆系金宝组、观雾山组、二叠系阳新组等地层组成。背斜轴倾向北西，倾角 70°，矿层处于该背斜北西翼上。白果树断层呈弧形展布，长度大于 15km，断层面倾向北西，倾角变化大（40～70°）。断层破碎带宽 5～20m，带内由断层角砾岩、碎裂岩组成。

2 矿体及矿石特征

2.1 矿体特征

研究区含矿层为泥盆系中统金宝石组石英砂岩，层位稳定（图2、图3）。矿体产出于两个层位，金宝石组中部（图2）和金宝石组底部（图3），两个矿层均呈单斜层状产出，倾向北西，倾角36～43°，产状稳定，厚度60～110m。底部矿体底板为金宝石组青灰色薄-中厚层泥质砂岩，夹暗紫红色薄层泥岩，顶板为长江沟组褐灰色薄层泥质砂岩及页岩。中部矿体底板为灰-深灰色细砂岩、粉砂岩夹紫红色泥岩，顶版为泥盆系上统观雾山组细晶白云岩。由于矿体岩性均为灰-灰白色石英砂岩，与上下层位颜色差别较明显，顶底界限较清晰。

2.2 矿石特征

研究区矿石类型单一，为浅灰-灰白色细粒石英砂岩。矿石主要矿物成分为石英（>96%），石英表面较干净，呈他形粒状，细粒结构，粒度为0.1～0.5mm，颗粒磨圆度较好，成分及结构成熟度均较高，胶结物以硅质为主，少量钙质，胶结较紧密。局部矿石中含有黑色炭质斑点，斑点大小 0.5～2mm。在矿石的节理面及裂隙面可见少量黄褐色铁锈。基于以上特征，判断石英砂岩应为长期风化、搬运、分选和磨蚀作用后沉积形成的产物[10]。石英砂岩呈致密块状，硬度较大，抗压、抗风化力较强，加工难度较大。

3 矿石主要化学成分及用途

矿石主要化学成分为SiO2，其次为Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO等。SiO2为矿石的主要有益组分，以石英形式存在;Al2O3主要赋存与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，少量以铁质薄膜的形式附着在节理裂隙面及石英颗粒表明，以铁质氧化物的形式出现。研究区共采集15件矿石样品（表 1），矿石SiO2 含量 96.93～99.70%，平均 98.38%;Fe2O3含量为 0.03～0.69%，平均 0.14%;A12O3 含量为 0.13～0.98%，平均 0.40%;CaO含量为 0.02～0.61%，平均值0.19%;MgO含量 0.01～0.38%，平均值0.16%;烧失量0.07-1.18%，平均值0.55%;n值为58.0～617.5，平均值为299.7。

石英砂作为一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要成分为SiO2，金包石组石英砂岩可提炼出优质的石英砂，可广泛运用于陶瓷、耐火材料、制造玻璃、铸造、建筑、硅质校正原料等领域 [11-12]，但不同行业对成分含量的要求不同（表2）。从表1和表2可以看出，研究区所有矿石质量均符合器皿C级、耐火材料二级、铸造三级、四级，即SiO2含量 >96%;Fe2O3含量<1.5%;A12O3含量<1.0%。除H2、H4、H8样品外，其余样品均可用作耐火材料一级、铸造一级、二级，即SiO2含量 >97.5%，Fe2O3含量<0.75%，尤其是H4样品已接近相关指标。多数样品（H1、H7-H15）可用作平板玻璃B、C级，即SiO2含量 >98%，Fe2O3含量<0.20%。接近一半的样品可达到建筑、卫生陶瓷和无线电瓷用原料。根据矿山实际开采的矿石加工技术性能资料，矿石经鄂式破碎机粗碎、中碎、细碎、球磨、筛分、磁选、水洗等工艺便可生产出石英精砂，加工工艺简单，选矿成本较低。最终成品（石英砂）产率为50～60%。石英精砂产品可以作为制造一般平板玻璃、器皿玻璃、铸造、耐火材料的原料。

同时，该研究区矿石的硅酸率为58.0～617.5，平均值为299.7，远大于4，MgO 0.01～0.38%，平均值0.16%，远小于3%。也可以作为制造水泥的硅质配料。研究区周边及整个江油地区是省内优质水泥生产基地，需要大量的硅质校正原料，因此综合利用能够有效提高资源利用率。由此可见，对研究区石英砂岩的评价分类，并结合分优劣进行开采和对优质石英砂岩进一步深加工，可以提升江油地区石英砂岩经济效益和社会效益。

4 结论

①二郎庙地区金宝石组石英砂岩矿体厚60-110m，走向延伸稳定，资源潜力大。主要矿物成分为石英（>96%），粒度为 0.1～0.5mm，颗粒磨圆度较好，成分及结构成熟度较高。

②研究区石英砂岩矿石SiO2含量96.93～99.70%，Fe2O3含量为0.03～0.69%，A12O3 含量為0.13～0.98%， CaO 含量为 0.02～0.61%，MgO含量0.01～0.38%，烧失量0.07-1.18%，n值为58.0～617.5。可满足平板玻璃、器皿玻璃、耐火材料、铸造以及硅质校正原料等行业对石英砂岩各成分含量的要求，可为该地区及周边石英砂岩的利用提供参考。

参考文献：

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