广东东源县牛背脊矿区玻璃用脉石英矿地质特征研究

杨宇祥

摘要：牛脊背脉石英矿床位于广东东源县境内，区内成矿地质条件良好，研究表明：矿体呈单斜似层状，属于浅层矿体，具膨大现象，矿石质量好，SiO2平均含量96.72%～98.56%，夹石成分主要为四级品石英岩，利用价值大；矿体主要赋存于河源深大断裂硅化带的膨大部位，受构造的控制明显，属于构造热液蚀变型硅化脉石英矿床。

关键词：脉石英矿床；地质特征；矿床成因

脉石英是岩浆演化过程中的含SiO2热液在扩容空间沉淀形成的，外观以白色、乳白色为主，岩石质地坚硬，化学成分单一，杂质成分少，具有良好的工业利用价值，如玻璃、高端电子设备屏幕等领域[1，2]。广东省东源县内资源丰富，对脉石英资源的应用也较广泛，促进了当地经济社会的发展[3]。鉴于此，本文以牛脊背脉石英矿为研究对象，分析其地质特征及矿床成因，为区域找矿提供参考。

1.区域地质概况

牛脊背矿区区域地质条件较简单，出露地层由老到新依次为（图1）：

①震旦系，分布于矿区北侧，为浅海相类复理石碎屑岩建造，普遍夹火山岩，含条带磁铁矿及硅质条带，为一套浅变质岩系；

②寒武系八村群，分布于矿区西侧，属浅海相类复理石碎屑岩建造，多为长石石英砂岩，夹炭质页岩、石煤层；

③泥盆系桂头组，分布于矿区西侧，为陆—滨浅海相底砾岩、砂页岩，含植物及鱼化石；

④二叠系下统，主要分布于矿区东侧，矿区西侧亦有少量分布，为浅海相燧石灰岩、炭质灰岩夹页岩；

⑤白垩系上统南雄群，分布于矿区南东侧，属内陆湖泊相碎屑岩夹火山岩；

⑥第四系全新统，分布于矿区北西侧，普遍分布于东江及其支流河漫滩及Ⅰ级阶地，由砾石、砂、粘土组成。

矿区分布于河源区域性断裂深大断裂构造的河源段中，呈北东45°～70°走向斜贯河源地区，为区域性断裂带。河源段倾向南东，平面上略呈“S”形弯曲；龙川段倾向北西，倾角45°以上。沿断裂发育硅化、糜棱岩、构造岩，构成数十米至数千米构造带。矿区所在区域的岩浆岩发育，主要为燕山三期黑云母花岗岩和燕山四期似斑状黑云母花岗岩，前者分布于矿区北西侧，主要沿河源断裂分布，岩体产出总体呈北东向带状分布，主要为细、中、粗粒黑云母花岗岩，区域上属新丰江岩体的一部分，相带发育，有内部—过渡—边缘相；后者是燕山期岩浆活动高潮之后显著减弱的一个侵入期，主要分布于矿区北侧，侵入燕山三期花岗岩，呈长轴北东向产出，主要为细粒、细粒似斑状黑云母花岗岩，属热水岩体的一部分，相带不发育。

2.矿区地质

2.1地层

矿区范围内出露的地层，主要为上白垩統南雄群，分布于矿区南部，属内陆湖泊相碎屑岩，总体产状138°，倾角15°。南雄群下部为砾岩，常夹砂岩；中部为铁、钙质胶结的长石石英砂岩、粉砂岩、钙质砂岩夹页岩；上部为流纹岩及其凝灰岩。主要有恐龙等脊椎动物、昆虫、腹足类及植物化石等。

2.2构造

（1）断裂

矿区位于河源深大断裂硅化带的局部膨大部位，在矿区呈北东70°走向，倾向南东，倾角38°～51°。玻璃用脉石英矿体由硅化岩及脉石英组成，由于硅化程度及矿体颜色的差异，具有明显的垂直分带现象。

按矿体的颜色、充填物与硅化程度划分，自上盘至下盘可分为四带：①第一带（QSi1）为杂色脉石英，裂隙发育，主要充填铁质，与上覆白垩系呈构造接触，垂直厚度0.75m～30.44m，四级品主要产在第一带中；②第二带（QSi2）为灰白色脉石英，主要呈灰白色，铁含量较少，裂隙发育，可见晶状石英充填，垂直厚度8m～40.28m，优等品、一、二、三级品矿体主要产在此带中；③第三带（QSi3）为杂色硅化脉石英，硅化较强，岩石坚硬，裂隙发育，主要充填铁质，垂直厚度3.98m～23.98m，少量四级品产在第三带中；④第四带（QSi4）为杂色碎裂状脉石英，岩石松散较脆，碎裂结构，具绿泥石化、绢云母化、粘土矿化等蚀变，相对含较多铁质及泥质，钻探施工中未揭穿该带，有少量四级品产在此带中。

（2）节理裂隙

在矿区出露的河源深大断裂带内，节理裂隙发育，按走向大致可分为北东向、北西向、近南北向三组节理裂隙。节理裂隙中主要充填泥质或褐色、褐红色铁质、褐黑色铁锰质物，少量充填0.2cm～1cm的晶状石英。

2.3岩浆岩

矿区范围出露的岩浆岩为燕山三期黑云母花岗岩，出露面积较大，分布于矿区北部，沿河源断裂分布，岩体产出总体呈北东向带状分布，主要为细、中、粗粒黑云母花岗岩，区域上属新丰江岩体的一部分。相带发育，有内部—过渡—边缘相，岩石化学属硅酸过饱和钙碱性岩石。

3.矿体地质

3.1矿体特征

牛脊背矿区内初步圈定玻璃用脉石英矿体3条，编号分别为V1、V2和V3矿体（表1），其中V2矿体为主矿体。

（1）V1矿体

V1矿体主要出露于矿区南东侧地表浅部，属表层矿体，矿体埋深7.2m～9.2m，赋存标高273m～254m，垂直厚度2.00m。矿体总体倾向148°，倾角20°～30°，地表上观察矿体延伸与山体自然坡度基本一致，在矿区南东侧道路建设中基本被挖穿。走向延长50m。矿体矿石中的SiO2含量98.56%，Al2O3含量0.667%，Fe2O3含量0.24%。

（2）V2矿体

V2矿体出露于整个矿区，为矿区主矿体。空间上呈单斜似层状，埋深位于处于V1矿体下部，V3矿体上部，属于浅层矿体，平面上呈南西至北东向的弯曲宽带状。矿体在矿区中部至南东部矿体厚度变厚，具膨大现象，质量也较好。矿体埋深0～52.0m，赋存标高384m～189m。矿体总体倾向148°，倾角20°～30°，倾向延长210m～480m，走向延长860m，垂直厚度0.85m～47.75m，平均垂直厚度14.64m，厚度变化系数46.03。部分地段夹2m～4m夹石。矿体夹石率17.85%，夹石成分主要为四级品石英岩。矿体矿石中的SiO2平均含量97.17%，Al2O3平均含量1.50%，Fe2O3平均含量0.18%，总体质量较好。

（3）V3号矿体

V3矿体出露于矿区南西侧中深部，空间上呈单斜似层状，平面上呈面状分布，埋深位于处于V2矿体下部，属于中深层矿体。矿体埋深12.00m～20.0m，赋存标高378m～232m。矿体总体倾向148°，倾角20°～30°，倾向延长410m，走向延长230m，垂直厚度2.00m～12.34m，平均垂直厚度5.50m，厚度变化系数64.63。矿夹石率为5.82%，夹石成分主要为四级品石英岩。矿体矿石中的SiO2平均含量96.72%，Al2O3平均含量1.89%，Fe2O3平均含量0.19%。

3.2矿石类型

按《玻璃硅质原料、饰面石材、石膏、温石棉、硅灰石、滑石、石墨矿产地质勘查规范》（DZ/T0207-2002）附录H表H.1（平板玻璃用硅质原料质量要求）中的要求，牛背脊矿区的矿石属平板玻璃用脉石英。矿石自然类型主要有块状脉石英矿和碎裂状脉石英矿二类。矿石工业类型为构造热液蚀变型硅化脉石英矿。

3.3矿石质量

矿石呈杂色与灰白色，显微粒状变晶结构，块状构造。矿石中石英大多呈显微粒状、他形粒状，可分为早晚两期，早期石英多呈显微粒状和隐晶质集合体；晚期石英主要呈细脉状、网脉状，或呈颗粒较粗的他形粒状、晶簇状、梳状集合体分布。矿石镜下定名为硅质岩（微晶石英岩），矿石主要呈灰白色，主要由石英组成，四级品、三级品及二级品矿石主要呈不等粒变晶结构，一级品及优等品主要具显微粒状变晶结构。矿石主要由显微粒状、他形粒状石英和隐晶质硅质组成。其中，V1矿体矿石中的SiO2含量98.56%，Al2O3含量0.667%，Fe2O3含量0.24%。V2矿体矿石的SiO2含量92.54%～99.26%，平均97.17%，品位变化系数1.71%；Al2O3含量0.56%～4.71%，平均1.50%，变化系数67.01%；Fe2O3含量0.05%～0.25%，平均0.18%，品位变化系数73.60%。V3矿体矿石的SiO2含量94.26%～98.71%，平均96.72%，品位变化系数1.37%；Al2O3含量0.506%～3.9%，平均1.89%，變化系数46.53%；Fe2O3含量0.08%～0.25%，平均0.19%，变化系数43.57%。

综上所述，牛背脊矿区脉石英矿石的质量较好，矿石的放射性元素含量低，可作为建筑主体材料，产销和使用范围不受限制。

3.4矿体围岩与夹石

牛脊背矿区中矿体上盘围岩主要为杂色脉石英，矿体下盘围岩主要为杂色硅化脉石英。矿体围岩与矿体之间界线不清晰。矿体夹石主要为铁含量稍高的石英岩，大部分为四级品石英岩。

3.5热液蚀变

牛背脊矿区的热液蚀变发育，主要为硅化，局部可见绢云母化、绿泥石化、粘土化。其中硅化与矿体的关系密切，是良好的找矿标志。

4.矿床成因

矿体主要赋存于河源深大断裂硅化带的膨大部位，受构造的控制明显，属于构造热液蚀变型硅化脉石英矿床。牛背脊玻璃用脉石英矿主要赋存在燕山三期黑云母花岗岩中，矿体的赋存围岩单一，且在漫长的地质活动过程中形成了大量的较为纯净的硅质热液，在区域性断裂带产生的次级张性断裂的作用下，硅质热液沿着断裂破碎带向上运移充填，随着温度和压力的逐渐降低[3]，硅质热液在黑云母花岗岩岩体内的断裂破碎带中储闭，由于黑云母花岗岩的渗透系数相对较低，属于热液储闭层，使得硅质热液逐渐的较为封闭的断裂破碎带中结晶形成脉石英矿床[4]。因此，牛脊背脉石英岩床的控矿因素可以表述为：

①矿床区域内发育多期次的岩浆活动，为硅质热液的持续供给提供了基础；

②区域性产生的次级张性断裂带是良好的容矿空间，在断层形成过程中，硅质热液沿着断层破碎带充填，故矿区内断裂破碎带是主要的导矿构造和容矿构造；

③矿体明显受控于断裂破碎带，且具有明显的方向性，即区域同时期该方向的断裂破碎带具有较大的找矿潜力。

参考文献：

[1]潘标开，张志颖，陈永桂，宁思远，陈厚润，田斌升.广东阳江地区脉石英成矿地质背景及成矿规律探讨[J].中国非金属矿工业导刊， 2020（05）：34-37+74.

[2]周冬冬，庄石云，莫勇.湘西南绥宁地区脉石英矿床地质特征及成因浅析[J].中国非金属矿工业导刊， 2020（02）：42-45.

[3]宁思远，潘标开，陈永桂，陈厚润，张志颖.广东阳江地区脉石英显微结构与包裹体特征[J].中国非金属矿工业导刊， 2020（05）：65-68.

[4]谢朝永，韩江伟，巴燕，郭晓燕.河南省栾川县脉石英矿特征及找矿远景[J].化工矿产地质， 2011， 33（03）：161-165.