江西新余石竹山－樟木桥矿区硅灰石矿成因浅析

2022-08-10刘溢宣张缓缓

江西煤炭科技 2022年3期

刘溢宣，张缓缓

（江西省地质局能源地质大队，江西南昌 330002）

1 矿床地质背景

石竹山—樟木桥硅灰石矿区地处萍乐坳陷带西部的袁水复向斜北翼，北邻蒙山复式背斜，南倚武功山隆起[2,5]。硅灰石矿体在早中生代花岗岩与晚古生代碳酸盐岩的接触带产出[4]，如图1所示。区内主要地层为二叠系中统茅口组、二叠系上统乐平组、第四系等。其中，茅口组为含硅灰石矿地层，乐平组为含煤地层。区内岩层在北部九岭逆冲推覆构造和南部武功滑覆构造的共同挤压下褶皱、断裂较为发育，构造线总体呈北东向展布,近东西向与北西向构造线次之。蒙山岩体在蒙山复背斜与近东西向、北东向断裂构造控制的影响下，呈不规则椭圆形的岩株状侵入于石炭纪、二叠纪地层中,地表出露面积约39 km2,是中—晚三叠世的多期次复式岩体[2,6,7]，其锆石U-Pb年龄为（217±1）～（236±3）Ma[3，8]。蒙山岩体岩性以黑云母二长花岗岩为主，次为黑云母花岗岩；围岩蚀变强烈。

图1 研究区区域地质简图

2 矿体赋存特征

据勘查资料[4]显示，石竹山—樟木桥矿区揭露硅灰石矿体13条，其中，Ⅰ～Ⅺ矿体为热变质型，呈似层状、透镜状赋存于茅口组下段地层中，距岩体50～300 m范围内。Ⅻ～ⅩⅢ矿体为交代变质型，赋存于茅口组下段地层与花岗岩体接触带50 m范围内。Ⅳ矿体为主要矿体，Ⅷ、Ⅲ、Ⅻ、Ⅹ、Ⅵ、Ⅶ矿体为次要矿体，其它为小矿体（主、次矿体特征统计如表1所示）。矿体走向85°～110°，倾向南，倾角20°～65°。矿体最大视厚度38.16 m，真厚度1.00～29.33 m。控制矿体最低标高-606.58 m，最高标高为+96.53 m，如图2所示。从图2来看，构造对硅灰石矿体的形成有着重要的控制作用，对矿体的形态、分布和规模有着较大的影响。

图2 研究区A-A,纵剖面

表1 矿体特征统计

3 矿石特征

3.1 矿石类型

根据勘查资料[4]，可将研究区内的矿石类型划分为如下种类，如表2所示。

表2 研究区内硅灰石矿石划分类型

3.2 矿石结构构造

区内硅灰石矿石结构主要为柱状变晶结构和放射状结构，如图3所示。构造以块状为主，似角砾状次之。矿石多呈似同心环状分布，矿物集合体从中心到边缘大致分布的次序是：硅质（石英）核心-硅灰石（或透辉石）-粗晶方解石-大理岩。各矿物集合体组成的环带、厚度、形态不一，变化较大。

图3 硅灰石样品照片

3.3 矿石矿物组成

区内硅灰石矿石矿物主要包括5种，其含量由高到低依次为硅灰石、方解石、石英、透辉石、石榴石，其它矿物含量甚微。矿石矿物含量一般为96%～100%，平均为99%，如图4所示。

图4 硅灰石矿物显微镜下照片

3.4 矿石化学成分

从全区全分析样和组合分析样、基本分析样分析结果如表3所示，SiO2、CaO成份含量表现稳定，MgO、CO2成份含量较稳定，Al2O3、Fe2O3成份含量不稳定，CaO/SiO2比值达1.03，矿石中方解石含量较高，有害杂质TiO2、P、S、P2O5、MnO等含量较低。

表3 矿石化学成分分析结果

4 矿床蚀变分带及成因分析

4.1 矿床蚀变分带

二叠系茅口组下段为区内赋矿地层，岩性由团块状及条带状硅质岩、石灰岩、白云质灰岩组成。因蒙山花岗岩体的侵入，在其外接触带发生了强烈的围岩蚀变与矿化，如表4所示。

表4 围岩矿化和蚀变分带分类

4.2 成因分析

区内硅灰石成矿岩体为蒙山岩体花岗岩，而由于蒙山岩体侵入体的烘烤，使得成矿流体发生扩散、渗滤作用[1,4,9]，再形成富含SiO2和CaO物质的变质水，使富含硅质的灰岩中的游离SiO2和方解石重新组合而形成硅灰石，形成过程按SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2（↑）式进行，石英和方解石均由茅口组硅质灰岩提供。在硅灰石的形成过程中，吸收热量，并通过伸展滑脱构造（F3）[10]释放出大量CO2，形成大规模的硅灰石矿，而处于深度较大的封闭体系内，反应所形成的CO2无法逸出，不可能形成大量的硅灰石。石竹山硅灰石矿床成矿条件包括成矿原岩硅质灰岩（大理岩）、侵入岩体提供热能、半开放的盖层系统，即硅质碳酸盐岩＋浅（中）成岩体＋盖层（构造裂隙）控矿因素组合。其中硅质灰岩为成矿提供物质来源；岩浆熔体的侵位与成矿母岩的距离、岩体的规模以及与围岩的接触形式控制了热传递方式和热能的大小及围岩受热面积；盖层使侵入岩体与周边硅质灰岩（大理岩）处于一个高温低压的半封闭体系[10]中，盖层中岩溶裂隙和断层又是硅灰石矿体形成时CO2排放的主要通道。控矿因素组合按硅质碳酸盐岩+浅（中）成岩体+盖层（构造裂隙），构成了“碳酸盐岩+岩体+盖层+伸展滑脱构造”硅灰石成矿模式，如图5所示。