中国石英岩矿床成矿系列与成矿谱系初探

2022-02-02程绍恒李忠水于雷

吉林地质 2022年2期

程绍恒，李忠水，于雷

中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林长春 130000

0 引言

中国是世界上石英矿产资源丰富的国家之一。随着我国工业的发展，对石英岩矿的需求量与日俱增，其产品广泛应用于平板玻璃、日用玻璃、石英玻璃、微电子塑封料填料、机械铸造、冶金和化工等领域，在国民经济的可持续发展中占有十分重要的地位[1-4]。全面了解我国石英岩矿的资源状况，加强石英岩矿的基础研究，对推进新时期找矿、矿业发展和石英矿产地质科学创新有着十分迫切的重要意义[5]。本文研究对象为石英岩，不包括脉石英、石英砂岩、石英砂和粉石英。

1 中国石英岩矿概况

1.1 资源特征

中国石英岩矿产资源的矿区有399个。其中玻璃用石英岩矿床242个，主要分布于辽宁、安徽、江西、山东和福建等地区，青海地区也有一些规模较大的矿区分布，但数量不多。中国冶金用石英岩矿床155个，主要分布在北京、宁夏、青海、甘肃、陕西、内蒙和辽宁等地区。其它用途石英岩矿较少，福建见1处化肥用石英岩，西藏见1处饰面用石英岩[6]。

从中国石英岩资源分布特征分析，资源分布不均衡，集中度较高，矿产地规模结构以小型矿床为主，次为中型矿床。

1.2 矿床类型

石英岩形成的整个过程，是一个伴随着岩石风化、搬运而后沉积的历史，矿床的形成与地质历史的稳定区域、古地理环境稳定地段的机械成矿作用密切相关。本文参照全国《重要矿产和区域成矿规律研究技术要求》[7]《矿产资源工业要求手册》[8]《矿产地质勘查规范硅质原料类》[9]及《矿床学》[10]提出的矿床类型划分原则和方案。综合考虑中国石英岩矿床的成矿作用和成矿物质来源，以矿床的成矿作用为主导，突出成矿主岩，将中国石英岩矿床成因类型划分为一级、二级、三级和四级，并附矿床实例。矿床成因类型见表1。

表1 中国石英岩矿床成因类型划分表

矿床成因类型的划分不仅能加深对矿床的形成机理、时空分布、成矿条件的理解，也能指导找矿勘查。

1.3 中国石英岩矿的成矿时代

中国石英岩矿产地成矿时间分布局限，形成时代主要集中于古元古代至中元古代(图1)，其中以前寒武纪为主导，是中国石英岩矿的主要成矿时代，矿石质量较好。

1.4 中国石英岩矿的赋矿层位

中国石英岩矿的赋矿层位主要为元古宇，还有少量的新太古界和古生界。

图1 中国石英岩矿产地数量时代分布图(据自然资源部，2020)Fig.1 Distribution map of quantity and age of quartzite deposits in China

表2 中国石英岩矿床主要赋存层位

2 中国石英岩矿床的成矿系列

关于成矿系列的概念问题，程裕淇等[11]、陈毓川等[12-15]、王登红等[16]、翟裕生等[17]和冯学仕等[18]有过专门论述。程裕淇等是以研究金属矿床为主而提出的成矿系列的概念。成矿系列理论是程裕淇等于1975—1976年提出的，研究成矿系列对指导找矿有实际意义。根据已知的成矿系列理论，针对工作地区的地质构造环境和岩石建造特征，可以预测该区可能存在的某一(些)成矿系列。

陈毓川院士在之后提出了矿床成矿系列理论[19-20]，其核心内容：“在一定的地质历史时期或构造运动阶段，在一定的地质构造单元及构造部位，与一定的地质成矿作用有关，形成一组具有成因联系的矿床的自然组合”该成矿系列理论强调了“四个一定”，即一定的历史时期，一定的地质构造环境所构成的地质构造单元，一定的地质成矿作用和一组具有一定成因联系的矿床。以该成矿系列理论为依据，进行石英岩矿种的成矿系列研究及划分。

陶维屏等将中国石英岩矿划分为绿片岩相千枚岩片岩石英岩建造区域变质成矿系列[21-22]，绿片岩相千枚岩片岩石英岩建造由各类云母石英片岩、千枚岩、石英岩组成，以含石英岩为特征。其中的非金属矿床较少，仅偶有千枚岩(水泥配料矿床)、钠长阳起片岩(岩棉原料)、石英岩、(玻璃原料)和磷矿。

中国石英岩矿资源丰富，矿床的区域分布受着沉积古地理环境及大地构造的影响，常呈现出带状或片状分布特征，规律性明显。

另据石英岩的成矿特征和石英岩的空间分布规律、时间分布规律，据《中国成矿体系与区域成矿评价》[23]对全国成矿系列的厘定，本文将全国石英岩矿床分为51个成矿系列(组)，58个成矿亚系列(表3、4、5、6和7)。

表3 中国太古宙与石英岩矿有关的矿床成矿系列的初步厘定

表4 中国元古宙与石英岩矿有关的矿床成矿系列的初步厘定

续表4 中国元古宙与石英岩矿有关的矿床成矿系列的初步厘定

表5 中国早古生代与石英岩矿有关的矿床成矿系列的初步厘定

表6 中国晚古生代与石英岩矿有关的矿床成矿系列的初步厘定

表7 印支—燕山期与石英岩矿有关的矿床成矿系列的初步厘定(古亚洲成矿域)

3 中国石英岩矿的成矿谱系

成矿谱系的概念是王登红等对阿尔泰成矿省的矿床成矿系列与成矿规律研究中提出来的，指一定区域内地质构造演化过程中成矿作用的演化及时空结构[23]。成矿谱系有两个重点关注的方面。一是“矿床成矿(亚)系列随地质历史时期而发生规律性变化”，二是“成矿元素在同一地区长期聚集”[24]。成矿谱系一般指特定区域内成矿作用的演化历史和分布规律。它指示区域内成矿物质在区域地质构造不断演化过程中的行为，成矿物质的组合变化、分散或富集的规律以及区域成矿的继承性或突变性[24]。

本文在全面总结中国石英岩矿勘查成果及前人已有研究成果[25-26]的基础上编制了中国石英岩矿床成矿谱系(图2)。横轴为我国三大地区：中国北方地区、中国中部地区和中国南方地区。空间位置变化为自西向东。纵轴为地质时代、造山运动与地质旋回。地质时代的绝对年龄依据全国地层委员会[27]；造山运动与旋回依据任纪舜等的划分[28]；主要构造事件依据潘桂棠等的研究成果[29]；箭头表示的是物质、构造和盆地等的继承关系[30]。石英岩成矿谱系图可以更加直观反映出石英岩成矿作用的时空结构、分布和演化规律。

图2 中国石英岩矿床成矿谱系Fig.2 Metallogenic pedigree of quartzite deposits in China

中国的石英岩矿主要形成于前寒武纪，无论是在矿床数量、规模还是矿石质量上均具优势[6](图2)，这是中国石英岩矿的最大特点之一。在找矿实践中，通过石英岩成矿谱系研究做到优势的时代、地区、类型不放，劣势的时代、地区、类型不忘。中国石英岩矿成矿谱系的建立对研究石英岩成矿规律的研究及今后石英岩的找矿实践具有重要意义。