宁夏中卫市香山冶金用石英岩矿床地质特征及找矿标志

2022-04-06张晨威

科学技术创新 2022年8期

张晨威

(中国建筑材料工业地质勘查中心宁夏总队，宁夏银川 750021)

中卫市为宁夏重要硅铁生产基地，当前冶金用石英岩矿原料供需关系严重失衡，现急需寻找冶金用石英岩储备矿产为进一步促进地方经济发展，拓宽硅铁产业链、加快当地经济结构性改革、进一步快速的提升产品的价值。本文阐述了中卫香山冶金用石英岩矿床地质特征、矿体及矿石等特征，分析总结了该区域冶金用石英岩矿床成因和找矿标志。

1 区域地质背景

香山冶金用石英岩矿床地处宁夏中卫香山腹地，地势总体起伏不大，地形及地貌明显受制于构造及各地层岩性。新生界以来，地壳逐渐上升，地形切割严重，“V”型地形发育。矿区属剥蚀构造低中山丘陵地形，局部有风成黄土堆积地形，以梁峁为主，丘顶园缓。地表仅有稀疏灌木生长，覆盖较少，基岩地表出露良好，物理风化较强。香山冶金用石英岩矿床大地构造位置位于阿拉善微陆块(Ⅲ4)、腾格里早古生代增生楔(Ⅲ41)、卫宁北山- 香山晚古生代前陆- 上叠盆地(Ⅲ41-1)、香山褶断带(Ⅲ41-1-5)，综合地层区划为柴达木- 华北地层大区(Ⅲ)，阿拉善地层区(Ⅲ3)，阿拉善南缘地层分区(Ⅲ31)，景泰- 中宁地层小区(Ⅲ31-1)[1]。区域上除寒武纪、志留纪、泥盆纪、三叠纪、侏罗纪、古近纪、新近纪地层缺失外，其余从古生界到新生界地层均有出露[2]。

区域上经历了长期的构造活动，自寒武纪以来，经历了加里东期[3]、华力西- 印支期、燕山期和喜玛拉雅期[4]构造运动。构造形态较复杂，褶皱及断裂十分发育。

区域内褶皱表现为红寺台向斜，展布于古长台- 红寺台一带，形成于华力西期，轴向由西向东280°转300°，延伸14.0km，宽3～8km，轴线呈舒缓波状[5]，形似葫芦状。核部地层为二叠系大黄沟组及红泉组，两翼地层为石炭系- 二叠系太原组及羊虎沟组。向西倾伏，转折端圆滑，为南西翼略陡的对称开阔向斜,北东翼地层倾角约为6～20°、南西翼地层倾角约为8～22°。

区域内断裂较发育，从北至南有7 条断层(见图1)。

图1 区域地质图

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层由老到新有：奥陶系中统香山群徐家圈组、狼嘴子组、磨盘井组、石炭系下统前黑山组、臭牛沟组、石炭系上统羊虎沟组、石炭系- 二叠系太原组、二叠系下统大黄沟组、二叠系上统红泉组、白垩系下统和尚铺组、第四系更新统洪积层、第四系更新统马兰组及第四系全新统冲积层。含矿层位为石炭系- 二叠系太原组下段，地层总体呈单斜层状产出，产状总体缓倾斜，倾向125～285°、倾角5～34°，由于受红寺台向斜影响，次生褶皱、断层发育，局部产状变化较大。

2.2 构造

矿区受区域红寺台向斜影响，小规模褶皱亦发育，可见倾斜、直立等褶皱。褶皱对矿区内地层分布形态有一定控制作用，如石炭系上统羊虎沟组上段地层，由于褶皱导致地层重复出露，在矿区内大面积分布。小规模褶皱对矿区含矿层分布形态有一定影响。

矿区内断裂构造较发育，共发现小规模断层5 条。

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质特征

矿床所属地层为石炭系- 二叠系太原组下段(图2)，岩性主要为灰- 灰白色中厚层中细粒长石石英砂岩。矿体总体倾向为南西，呈单斜产出，产状近水平，常沿山坡或山梁分布，走向与山体走势一致，倾角与坡角相近，局部受区域红寺台向斜影响，产状变化较大。矿区内矿层分K1-1、K1-2、K1-3、K1-4、K1-5、K1-6、K1-7、K1-8、K1-9 九个矿段。矿体控制厚 2.00 ～13.36m，变化系数21.97～68.83%(表1)。

图2 矿区地质简图

表1 矿体厚度及变化系数结果

3.2 矿体顶底板

K1-1、K1-2 顶板地层为石炭- 二叠系太原组上段，主要岩性为灰- 灰黑色炭质页岩及紫红色中- 厚层钙质砂岩；底板地层为石炭系上统羊虎沟组上段第二层，主要岩性为紫红色中- 厚层钙质砂岩。

K1-3、K1-4 顶板地层为石炭- 二叠系太原组上段，主要岩性为灰- 灰黑色炭质页岩；底板地层为石炭系上统羊虎沟组上段第二层，主要岩性为灰黑色炭质页岩及紫红色中- 厚层钙质砂岩。

K1-5、K1-6 未见基岩顶板，仅有少量第四系黄土覆盖；底板地层为石炭系上统羊虎沟组上段第二层，主要岩性为灰黑色炭质页岩及紫红色中- 厚层钙质砂岩。

K1-7、K1-8、K1-9 顶板地层为石炭- 二叠系太原组上段，主要岩性为灰- 灰黑色炭质页岩及紫红色中- 厚层钙质砂岩、褐灰色厚层泥灰岩；底板地层为石炭系上统羊虎沟组上段第二层，主要岩性为灰黑色炭质页岩、紫红色- 杂色中- 厚层钙质砂岩。

3.3 矿石质量特征

3.3.1 矿石类型和品级

矿区冶金用石英岩矿物成分较单一，矿物组成差异较小，结构构造及颜色相近，因此，矿石只存在石英砂岩一种自然类型。

冶金用石英岩Ⅰ级品的要求：SiO2≥97.50%；Al2O3≤1.00%；CaO≤0.30%；P2O5≤0.02%。Ⅱ级品质量要求(SiO2≥96.00%；Al2O3≤1.50%；CaO≤1.00%；P2O5≤0.03%)，本次工作Ⅰ级品样品占比为40%，但分布零散，不能连接成片，单工程加权后符合Ⅱ级品，故矿区冶金用石英岩矿均为Ⅱ级品。

3.3.2 矿石结构构造

矿石主要岩性为灰- 灰白色中细粒石英砂岩，呈中细粒砂状结构，接触式胶结，石英占95～99%，偶见白云母、粘土矿物。硅质胶结物呈隐晶状，部分重结晶向石英颗粒过渡，边界不清，少量次生加大于石英碎屑边界，粘土矿物主要呈浸染状散布于石英颗粒表面，少数沿碎屑边界分布，铁质呈星点状，局部可见。

3.3.3 矿石矿物成分及化学成分

岩石矿物成分简单，主要为石英(95%～99%)，白云母(＜1%)，粘土矿物(＜1%)，金属矿物(＜1%)。

矿石有益成分为SiO2，有害成分为Al2O3、CaO、P2O5，其中SiO2单样最高含量为99.44%，单样最低含量为91.96%，各矿段矿层块段体积加权平均含量为96.64～98.18%。Al2O3单样最高含量为2.53%，单样最低含量为0.03%，各矿段矿层块段体积加权平均含量为0.52～1.08%。CaO 单样最高含量为0.860%，单样最低含量为0.002%，各矿段矿层块段体积加权平均含量为0.172～0.239%。P2O5单样最高含量为0.0088%，单样最低含量为0.0006%，各矿段矿层块段体积加权平均含量为0.0037～0.0052%。各矿层SiO2及Al2O3沿走向自西向东变化趋势见图3。