方城县油坊庄钾长石矿地质特征及成因分析

李甜甜, 武少菁

(河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450000)

研究区位于方城县北，方城县四里店乡境内，属低山丘陵区。区内海拔高程最高为562 m，最低为220 m，矿区东北高，西南低，紧邻方城一鲁山公路，距鲁山县城20 km，距方城县城50 km，焦枝铁路在其西边通过，距最近的分水岭站12 km，交通较为便利。

1 区域地质概况

区域大地构造位置属于华北地台南缘，秦岭地轴北侧，属北秦岭地层区豫西南分区，区域上构造活动极为强烈，岩浆活动较为频繁，为岩浆岩型的矿床成矿提供了良好的地质条件。研究区内出露地层主要为熊耳群、官道口群、栾川群和第四系，区域内褶皱简单，断裂构造发育[1]。

2 矿区地质特征

2.1 地层

研究区出露地层较为简单，主要为熊耳群上段和下段以及第四系。熊耳群下岩段分布于整个研究区，近东西向展布，北侧与薄刀岭大石英脉呈构造接触，自下而上可分为三个岩性层。三个岩性层大体平行整合接触，倾向160°～190°，倾角40°～65°。熊耳群上岩段分布在研究区南部，面积较小，近东西向展布，南界超出研究区范围。该岩段主要岩性为斜长角闪片岩，与下段相比，变形相对较弱，与下段呈整合接触，倾向160°～190°，倾角40°～65°。新生界第四系主要分布在研究区沟谷地带及山涧凹地，山前丘陵也有零星分布。

2.2 构造

区内断裂构造十分发育，受凉亭韧性剪切带影响，区内构造蚀变带均赋存在熊耳群下段岩层中，长270～3 100 m，厚0.3～2 m。其中大部分断裂构造走向为近东西向，且蚀变带规模相对较大，少部分晚期形成的近南北向断裂构造蚀变带规模较小,与前期东西向构造蚀变带交叉明显，具有棋盘格式展布特征。

2.3 岩浆岩(含矿层)

岩浆岩主要分布在矿区中西部，组成岩性为燕山期中酸性-酸性交互序列似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩单元岩，岩性主要为似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩。地表岩石风化强烈，风化面为浅灰白色，似斑状结构，遭受风化后呈松散砂状构造。斑晶主要为钾长石，呈半自形板柱状，具卡氏双晶，微条纹结构发育，颗粒一般为12～60 mm，最大达80 mm。

据本次在小型采矿场实地调查发现：自然边坡角为20°～25°，开挖边坡角约为58°。据本次研究对地表节理裂隙统计结果表明：单位面积裂隙系数为3.2～5.8条/m2，平均为4.7条/m2，裂隙不发育，花岗岩体共发育有8组裂隙，其中以340°组和80°组较发育，形成节理密集带。

风化带深度最大为31.2 m，岩石松软，裂隙较发育，自上而下岩芯呈碎屑状-碎块状-块状产出，岩芯块度值为0～30.9%，加权平均值为8.2%。该区花岗岩岩石物理力学测试结果表明：岩石密度为2.42～2.76 g/cm3，极限抗压强度为303～1 613 kg/cm2，极限抗剪强度为190～630 kg/cm2，内摩擦角为61°～86°，岩石强度均匀，属坚硬岩石。

3 矿体地质特征

在矿区范围内，矿体均出露地表，在最低侵蚀基准面以上，矿体平均厚度为18.6 m。矿体中间河沟较深，河床被残坡积物覆盖，残坡积物厚度为10～15 m。根据周边矿区的开采情况，河床覆盖层以下为微风化的花岗岩，根本无法开采。因此，根据工程控制，将风化花岗岩型钾长石矿分为K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7共7个矿体，现对具有代表性的K2、K4、K5、K6矿体特征进行分析。

3.1 K2号矿体

K2主要分布于研究区西北部，呈近南北向，矿体总长880 m，宽320 m，面积约0.27 km2，矿体倾向与上部地形基本一致，倾角平缓，一般2°～5°，矿体赋存标高240～292 m。控制矿体厚度一般为6.8～31.20 m，平均为15.56 m，厚度变化系数为70.8%，矿石中钾长石斑晶含矿率为7.0%～13.6%，平均含矿率为9.23%，含矿率变化系数为50.3%。矿体与底板围岩呈渐变关系。矿体中钾长石斑晶化学成分详见表1。

表1 各矿体钾长石斑晶化学成分(%)

3.2 K4号矿体

K4主要分布于研究区北中部，呈南北向展布，矿体南北长480 m，宽200 m，面积0.1 km2。矿体倾向与上部地形基本一致，倾角平缓，一般3°～5°，矿体赋存标高240～278 m。矿体呈面状、似层状分布，矿体在山脊较厚，两侧厚度变薄，矿体厚度为8.5～27.2 m，平均为16.8 m，厚度变化系数为74.1%。矿石中钾长石斑晶含矿率为7.8%～15.4%，平均含矿率为9.91%，含矿率变化系数为35.2%。矿体连续性好，钾长石斑晶分布均匀，无夹石，矿体裸露地表，在顶部及其低洼处可见有少量覆盖层。矿体与底板围岩呈渐变关系，利用自然河沟将裸露地表的矿体用地质界线连接起来。矿体中钾长石斑晶化学成分详见表1。

3.3 K5号矿体

K5分布于研究区中部，呈南北向展布，矿体长1 960 m，宽500 m，面积0.88 km2。矿体倾向与上部地形基本一致，倾角平缓，一般3°～5°，矿体赋存标高220～317 m。矿体呈面状、似层状分布，矿体在山脊较厚，两侧厚度变薄，矿体厚度为8.5～29.2 m，平均为17.8 m，厚度变化系数为77.6%。矿体连续性好，钾长石斑晶分布均匀，无夹石，矿体裸露地表，在顶部及其低洼处可见有少量覆盖层，矿体与底板围岩呈渐变关系。矿石中钾长石斑晶含矿率为7.0%～15.8%，平均含矿率为9.13%，含矿率变化系数为52.8%。矿体中钾长石斑晶化学成分详见表1。

3.4 K6号矿体

K6主要分布于研究区东南部，呈南北向展布，矿体总长560 m，宽280 m，面积0.14 km2。矿体倾向与上部地形基本一致，倾角平缓，一般为3°～5°，矿体赋存标高220～275 m。矿体呈面状、似层状分布，矿体在山脊较厚，两侧厚度变薄，矿体厚度为10.8～26.6 m，平均为18.6 m，厚度变化系数为59.7%。矿体连续性好，钾长石斑晶分布均匀，无夹石，矿体裸露地表，在顶部及其低洼处可见有少量覆盖层，矿体与底板围岩呈渐变关系。矿体中钾长石斑晶含矿率为7.0%～12.7%，平均含矿率为9.43%，含矿率变化系数为35.5%。矿体中钾长石斑晶化学成分详见表1。

4 矿石化学成分

矿石的化学成分主要为SiO2、K2O、Na2O、Al2O3、TiO2、Fe2O3、 MnO、CaO、P2O5、MgO等，其中主要有用组分为K2O+Na2O，含量为10.96%～14.48%，平均为12.76%；矿石的有益组分为Al2O3，含量为17.9%～21.41%,平均为20.16%；矿石有害组分为TiO2+Fe2O3，含量为0.44%～0.88%，平均为0.714%；CaO含量为0.54%～0.77%，平均为0.64%；MgO含量为0.12%～0.22%，平均为0.15%，CaO+MgO含量小于2%。

通过与临区矿石加工企业对比，研究区矿石质量较好，通过选矿处理后斑晶样品取得的精矿Fe2O3含量为0.14%，TiO2含量为0.016%，K2O含量为10.66%～10.70%，是非常优质的钾长石产品，可以达到平板玻璃和陶瓷用长石一等品的标准，其市场优势应该考虑玻璃行业。

5 矿床成因及找矿标志

5.1 矿床成因

(1)原岩是形成风化矿床的物质基础，矿石的物质组分与原岩组分关系密切[2]。

(2)构造是控岩成矿的重要因素，区域上断裂构造发育，表现为多期次活动，为成岩和成矿提供了良好的构造条件。

(3)大气降水和地表水以垂直渗透为主，岩石裂隙发育，地表水渗透速度快，为区内提供了舒缓的水动力条件，有利于风化。

5.2 找矿标志

(1)含矿母岩标志。其含矿原岩为似斑状黑云母二长花岗岩，为寻找钾长石矿的标志性层位。

(2)后期改造标志。花岗岩类型的钾长石矿是由于花岗岩在后期改造下最终形成的，由于各级构造运动加之风化作用，花岗岩体发生破碎，研究区风化作用较为微弱，钾长石矿体多数得以保存。

6 结论

文章以方城县油坊庄钾长石矿为研究对象，在了解区域地质概况、矿区地质特征的基础上，详细分析了研究区比较典型的K2、K4、K5、K6四个矿体的特征，探讨了矿床成因及找矿标志，指出研究区钾长石矿的找矿标志为含矿母岩标志和后期改造标志。