甘肃省肃北县音凹峡西工业矿物矿床地质特征及开发利用前景探讨

龚振中，范宗福

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

工业矿物因其特有的针状构造、高白度、低吸油率、高电阻、低介电常数、无毒、无磁性、低热膨胀系数、烧失量小、耐热性好、耐腐蚀、耐候性及机械性能优良等优点被广泛应用于各行各业。本文通过对音凹峡矿床的地质、矿体地质特征等分析研究，对比分析了音凹峡内矿物的主要用途，探讨了其开发利用前景。

1 矿区地质特征

该矿床地处塔里木陆块区敦煌地块之柳园裂谷，位于柳园-平头山加里东期华力西期印支期金铜镍铅锌钨(铁锰)钒磷、铀、钾长石、硅灰石成矿带上，成矿条件十分有利。

矿区内出露的地层主要为石炭系红柳园组，其次为石板山组、二叠系方山口组（图1）。红柳园组主要分布于矿区中部，为一套海相陆源碎屑岩—碳酸盐岩建造。下段由变微—细粒石英砂岩、粗粒石英杂砂岩、石英岩及硅质条纹微晶灰岩、蛇纹石化微晶大理岩等组成；上段由厚大的白云质大理岩组成，底部夹有薄层状细粒石英砂岩，被华力西晚期岩枝状中细粒二长花岗岩体侵入，在其接触带形成规模较大的硅灰石矽卡岩带，并形成硅灰石矿体。石板山组与下伏红柳园组呈平行不整合接触，主要岩性为紫红色不等粒、中细粒长石砂岩、褐灰绿色长石岩屑含砾砂岩互层。二叠系方山口组主要分布于矿区西北角，呈不整合接触覆盖在中石炭统石板山组之上，主要由浅灰色英安质角砾凝灰岩及同质火山角砾岩、浅灰绿色或深灰色英安质凝灰岩夹英安岩、硅质板岩、凝灰质砂岩组成。区内侵入岩发育。矿区南北两侧及东侧出露的侵入岩均为音凹峡岩基的一部分，岩性为中细粒二长花岗岩和细中粒二长花岗岩，二者呈涌动侵入接触。矿区中部见有岩枝状中细粒二长花岗岩侵入石炭系红柳园组上段大理岩中，在其接触带发生接触交代作用，形成透辉石硅灰石矽卡岩。区内脉岩发育，主要有辉绿岩脉、石英闪长玢岩脉。

矿区构造较为发育，主要为断裂构造，按走向进一步分为东西向断裂、北西西向断裂及北东向断裂。其中东西向断裂为区内主要构造，主要分布于矿区南部，性质为逆断层。

图1 音凹峡硅灰石矿区地质草图

2 矿体地质

（1）赋矿层位及矿体特征。硅灰石矿体赋存在晚二叠世二长花岗岩与石炭系红柳园组接触带形成的矽卡岩带中。区内发育2条矽卡岩带，分别位于岩体东西两侧，矽卡岩带即为硅灰石矿体。西侧矽卡岩带与二长花岗岩体直接接触，远离岩体逐渐变为大理岩。该矽卡岩带平面上呈月牙形，近南北向展布。该带内圈定硅灰石矿体1条，即WL1。是区内的主矿体，呈大型透镜状，长约680m，厚62m，物相法分析单样品中硅灰石含量主要在47.01%～83.72%，最高95.57%，矿体平均含量67%。东侧矽卡岩带主要分布在二长花岗岩附近的石英砂岩层之间，平面上呈北北西—北西向带状展布。圈定硅灰石矿体1条，即WL2，呈层状，长约1100m，厚23m，物相法分析单样品中硅灰石含量主要在49.08%～61.58%，最高66.05%，矿体平均含量61%。矿（化）体顶底板围岩为石英砂岩。

（2）矿石质量特征。①矿石矿物成分。根据野外观察及15件矿石光薄片鉴定，矿石中矿物成分相对较为简单，有少量透辉石、铁铝榴石（图2）。硅灰石：呈杆状、针状、显微纤维状集合体，粒度在0.008mm～0.15×0.6mm，最大粒度约0.1～0.4×2.0mm，较致密混杂镶嵌分布，多数针状者集合体呈放射状，少数板状不规则镶嵌分布，含量在73%～98%。透辉石：呈短柱状，粒度约在0.01mm～0.03mm，粒度细小不规则镶嵌集合体状填充硅灰石空隙分布，含量在3%～10%。铁铝榴石：呈不规则粒状，带有浅褐色，均质，极高正突起，粒度约0.03mm～0.1mm。含量在3%～8%，最高含量达10%。②矿石结构构造。矿石结构构造简单。矿石结构主要为细粒纤维变晶结构，次为它形粒状变晶结构；矿石构造主要为块状构造。③矿石的矿物共生组合。矿石中矿物组合为：硅灰石+透辉石+石榴子石。④矿石化学成分。据矿石化学分析结果（表1）。

图2 硅灰石矿石标本及结构、构造

表1 音凹峡西硅灰石矿矿石化学分析样结果表

从化学分析法计算矿石中硅灰石含量在60%～74.9%，透辉石5%～15%，石榴子石2%～4%，方解石11%～16%。这与物相分析法计算的硅灰石含量基本相同。

（3）矿石类型。根据矿石中矿物成分、结构构造可分为致密块状透辉硅灰石矽卡岩型矿石和致密块状石榴透辉硅灰石矽卡岩型矿石，以致密块状透辉硅灰石矽卡岩型矿石为主。按选矿加工方法划分为不需选矿矿石。

（4）围岩蚀变。矽卡岩化、硅化与成矿关系最为密切。蛇纹石化，仅在局部地段出露，规模较小，蚀变强烈，与硅灰石矿（化）体无直接关系。方解石化，较弱，多沿硅灰石矽卡岩裂隙填充形成方解石微细脉。

3 矿床成因

音凹峡硅灰石矿体产在华力西晚期中细粒二长花岗岩与石炭系红柳园组大理岩接触带形成的矽卡岩带中。矿体呈层状、大型透镜状。矿石多呈细粒柱状变晶结构，致密块状构造。矿石类型为矽卡岩型硅灰石矿石。围岩蚀变有矽卡岩化、硅化、蛇纹石化、大理岩化、方解石化。与化学性质活泼、富含Mg、Ca的白云石大理岩层发生交代作用形成硅灰石交代岩—硅灰石矽卡岩，从而构成矽卡岩型硅灰石矿床。

综上所述，音凹峡硅灰石矿床成因类型为与华力西晚期花岗岩有关的接触交代矽卡岩型硅灰石矿床。

4 矿石用途

音凹峡硅灰石矿床具有如下特征：①矿床规模大，硅灰石平均含量高（大于60%），矿床远景储量大于1000万吨。②矿石矿物成分简单、有用组分分布均匀、致密、白度高、有害杂质少、矿石品质好。③硅灰石晶体呈杆状、针状、纤维状，粒度集中在0.008mm～0.15×0.6mm，粒度细小。④原矿石不需经过选矿即可满足工业指标要求，直接被工业应用，属于不需选矿矿石。

根据音凹峡西硅灰石矿床特征，对比工业应用对硅灰石矿石质量要求，音凹峡硅灰石矿可作为陶瓷新型快烧节能陶瓷原料，新世纪环保建材的新原料及玻璃、冶金、造纸、橡胶、涂料等工业原料，用途极为广泛。

5 音凹峡硅灰石矿床未来开发前景

随着研究的深入及科技水平的发展，非金属矿及非金属材料的消费和产值将超过金属矿及金属矿物。硅灰石作为一种附加值高、增长快的非金属矿物材料以及其独特的物理化学性能，硅灰石的应用领域将会更加光泛。

音凹峡西硅灰石矿位于甘肃北山南带，隶属于甘肃省肃北县管辖。自玉门市经音凹峡至矿区有柏油路、便道通行，行程约100km，交通便利。音凹峡西硅灰石矿床经初步估算，硅灰石矿物量大于1000万吨。因其矿化规模大、品位高、矿化均匀、白度高、矿物粒度细小、加工选冶简单、开采成本低等优势，尤其是矿物粒度细小，属不需选矿矿石，节省了成本，减少了对环境的污染及破坏，未来开采对地方经济及当地就业将起到巨大影响。