河南新县方岗一带脉石英矿地质特征及找矿方向

包峻帆，景斐媛，张 洋，许 栋，李 旭，范金伟

(河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，河南 信阳 464000)

高纯石英广泛应用于光伏、电子信息和高端电光源等行业，在新材料新能源战略性新兴产业中具有重要地位和作用[1-2]。随着天然水晶资源的日趋枯竭[3]，脉石英矿作为制取高纯石英的原料，是一种非常重要的非金属矿产资源。笔者对新县方岗一带脉石英矿矿床地质特征、控矿因素、找矿标志进行了研究，并探讨了研究区内脉石英矿床的成因类型，对大别山地区脉石英找矿工作具有重要的借鉴意义。

1 成矿地质背景

研究区位于秦岭—大别造山带东段，根据高树学等[4]关于我国脉石英成矿区带初步划分，研究区属秦祁—昆成矿域Ⅱ-7秦岭—大别成矿省，Hi-4东秦岭—大别脉石英成矿区带。该带是由多个形成于不同时代、不同构造环境，有着各自的建造特征和变形变质演化序列的构造地层地体，经受多次聚合后拼贴为一体的复杂构造带，是在多期碰撞造山地球动力与背景下形成的。构造型式复杂多样，为各类矿产的形成、成矿物质的迁移、聚集创造了有利的空间。侵入岩和火山活动强烈，变质作用普遍，燕山期花岗岩发育，且富含硅，岩浆不仅带来了矿液，而且为围岩提供了大量热源，使围岩中硅被活化转移，为脉石英矿体提供了丰富的成矿物质来源。区内田铺序列花岗质片麻岩中石英脉发育，已发现有新县四角尖水晶矿、新县棉子山玻璃硅质原料矿和邹河玻璃硅质原料矿等，已查明的脉石英矿产地5处，查明脉石英资源储量731.4万t[4]。

2 研究区地质特征

2.1 地层

研究区地层出露主要为大别岩群(Ar3Db)，一般呈残留包体分布于田铺序列花岗质片麻岩系之中，主要由黑云斜长片麻岩、含榴白云斜长片(麻)岩、斜长角闪(片)岩、白云石英片岩(构造片岩)及磁铁浅粒岩、榴辉(闪)岩透镜体等组成，原岩为基性火山岩—酸性火山岩，夹陆源碎屑沉积岩、碳酸盐岩沉积建造。

2.2 岩浆岩

区内岩浆活动频繁，为脉石英的形成提供了充足的物源；大面积出露新元古代田铺序列花岗质片麻岩，其次为早白垩世新县序列二长花岗岩。研究区出露的脉岩主要有花岗斑岩脉、花岗岩脉、闪长玢岩脉和石英脉等。

2.3 构造

区内构造以断裂构造为主，褶皱构造不发育，仅表现为一些层内小褶曲。近南北向韧性剪切带及脆性断裂构造发育。根据断裂的不同方向，将研究区内的脆性断裂大致分为四组：北东向、北西向、近南北向、近东西向。脆性断裂是区内脉石英矿(化)体重要的控矿因素，其走向以北东向、北西向为主(图1)。经对研究区内脉石英矿化较好的12个探槽、1个样坎上节理裂隙统计的617组产状，做出节理走向玫瑰花图、倾向玫瑰花图和倾角分布直方图(图2)。由图2b、c可知，研究区内脉石英矿(化)体节理发育，其中，南东倾向节理规模大、密度高。由图2a可知，石英脉节理倾角在50°以上约占75%，总体较陡立。

图1 方岗一带脉石英研究区地质简图

图2 节理倾角分布直方图(a)、节理走向玫瑰花图(半径=64条)(b)及节理倾向玫瑰花图(半径=58条)(c)

3 脉石英特征

研究区内燕山期石英脉SiO2含量普遍在99%以上，为脉石英矿体主要找矿目标。区内共发现4条不同用途的矿体(表1)，其中，q-39(图3a)和q-5(图3b)矿体可作为高纯石英原料脉石英，q-1(图3c)和q-16(图3d)矿体可作为平板玻璃、器皿用硅质原料，均为燕山期石英脉。4条燕山期石英脉矿体均出露在研究区北中部，主要赋存于北东、北西向脆性断裂带内，倾向120°～317°，倾角35°～75°，沿走向长150～280m，赋存于新元古代田铺序列第二单元(Pt3T2γδ)二云斜长片麻岩中，顶、底板围岩主要为二云斜长片麻岩。矿体主要受北东、北西向断裂的控制，形态多呈不规则的脉状，不含围岩捕掳体，具收缩、膨胀、分支、复合等特征。矿体连续性一般，普遍剥蚀程度较高，构造对矿体的影响较大，矿化蚀变以硅化为主，局部见褐铁矿化，矿体与围岩界线清晰，组分含量SiO298.39%～99.34%、Al2O30.12%～0.17%、Fe2O30.04%～0.23%、CaO 0.04%～ 0.16%。经光薄片鉴定，燕山期石英脉矿体均为粒状变晶结构，块状构造，矿物成分全部为石英。

表1 河南省新县方岗脉石英矿普查主要矿体特征一览表

图3 脉石英矿石矿体照片

4 成因分析

脉石英是由花岗岩浆或混合岩化的富硅热液充填于裂隙形成的，可分为花岗岩浆热液型矿床与混合岩化热液型矿床两种[5]，如广东阳江地区脉石英为花岗岩浆热液型矿床[6]、安徽太湖白石山脉石英为混合岩化热液型矿床等[7]。根据研究区内的4个燕山期石英脉矿体分析结果按周世泰方法计算[8]出K值(ω(K2O)/ω(K2O+Na2O)与A值(ω(Al2O3)/ω(Al2O3+K2O+Na2O))(表2)，并投入相关图解(图4)，4个样点全部分布在岩浆岩区。结合研究区大面积出露新元古代田铺序列花岗闪长质片麻岩、二长花岗质片麻岩，初步认为研究区内脉石英矿床类型为花岗岩浆热液型矿床。

图4 K值与A值图解(据周世泰方法计算)

表2 河南省新县方岗脉石英矿普查K值与A值计算结果表

岩浆热液型脉石英的主要成矿物质来源为中酸性岩浆侵入时所形成的岩浆后期热液[9]。类比于豫西同类型研究区—河南栾川脉石英矿床成矿流体为低温、低盐度、低密度流体[10]和湖北黄柿平脉石英矿成矿流体为低温、低盐度岩浆流体[11]，结合野外实地观察及研究区内K值与A值投点结果，认为研究区脉石英属于岩浆热液活动的晚期产物。研究区脉石英矿体形态多与容矿空间的形态一致，在不稳定环境下形成的脉石英矿体多呈不规则脉状，不含或少含围岩捕虏体[12]。

脉石英矿床形成温度一般低于200℃[13]，必须要有物质基础和容矿空间。SiO2可以来自深部的热液[14]，也可以通过裂隙周围的主岩扩散运移形成[15]。容矿空间可以是裂隙(如断层)，或可以是沉积岩中的层理[16]。研究区内的脉石英矿体主要受构造、岩浆岩控制，北东向、北西向控矿断裂控制着脉体的产出，中生代燕山期岩浆活动旋回为研究区脉石英的形成提供了充足的物源。

5 结论

(1)研究区内脉石英矿体主要产于新元古代田铺序列及上太古界大别岩群片麻岩中脆性断裂带中，与燕山期岩浆热液活动密切相关，受构造控制明显，控矿断裂以北东向、北西向为主。

(2)初步认为研究区内脉石英矿床类型为花岗岩浆热液型矿床。脉石英主要是由花岗岩岩浆分异后形成的富硅热液沿构造活动面充填形成。脉石英矿床主要受构造和岩浆活动控制，脆性断裂、次级断裂、裂隙面是矿体赋存的有利部位。

(3)研究区内燕山期石英脉为脉石英矿体找矿的主要目标，具有块状构造、油脂光泽、节理发育、形成时代较新等特征标志。新元古代田铺序列及上太古界大别岩群片麻岩中脆性断裂带发育处是寻找高纯石英原料用脉石英的有利地区，为下一步脉石英找矿工作提供方向。