新疆天湖脉石英矿地质特征及控矿条件分析

王德明 李国军

（新疆地矿局第二区域地质调查大队）

脉石英矿是生产工业硅的重要原料，据不完全统计，2021 年冶金用硅石的国内总储量为24 501.44万t，集中分布在新疆、甘肃、陕西、湖北、云南等地。新疆区内目前脉石英矿产量较小，不能满足疆内工业硅需求量，迫使疆内工业硅企业从甘肃、内蒙古等地区采购硅石。考虑到运输半径及其余省份新增工业硅产能对本地硅石的消纳能力，未来新疆工业硅源头将面临压力。天湖西脉石英矿共估算脉石英矿石量193.04 万t，该矿的发现缓减了新疆区内目前脉石英矿产量较小不能满足疆内工业硅需求量的压力，有必要对天湖脉石英矿床成因、控矿条件进行分析梳理［1-3］。

1 区域地质背景

区域地层划分为塔里木—南疆地层大区，中南天山—北山地层区，中天山—马鬃山地层分区之卡瓦布拉克地层小区。区内出露地层主要为新太古—古元古界天湖岩群、中元古界蓟县纪卡瓦布拉克岩群、下寒武统黄山组、中—上寒武统西双鹰山组、中—下奥陶统罗雅楚山组、中奥陶统上白山组、下二叠统红柳河组。

区域内岩浆活动频繁，侵入岩发育，具有多期次，多类型特征，岩浆活动从太古宙一直延续到中生代三叠纪，主要发育大量中新元古代浅变质侵入岩、古生代侵入岩及少量中生代三叠纪侵入岩，岩性主要有变质超基性岩、石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩、二长花岗岩、石英正长岩等，脉岩主要有石英脉、辉长岩脉、闪长岩脉和、闪长玢岩脉、花岗岩脉、伟晶岩脉等。

区域内构造以韧性剪切带、断裂构造、褶皱构造等构造变形为主。断裂构造极为发育，其走向为北东向—北北东向，次级断裂为北西走向，另外发育少量近东西向和近南北走向断裂。韧性剪切带为中深部构造层次韧性剪切带，主要发育在天湖岩群、椭圆山片麻杂岩中。区域上发育褶皱的地层主要为古元古代天湖岩群和早古生代地层。

2 矿区地质特征

2.1 地 层

矿区出露地层主要为新太古代—早元古代天湖岩群，寒武系黄山组和第四系冲洪积等（图1）。地层总体呈北东—南西向展布，倾向北东为主，局部倾向南西，倾角40°～80°。其中新太古—古元古代天湖岩群分为a、b 2个岩组，出露一套角闪岩相变质岩，呈北东—南西向展布，岩性为斜长角闪片岩、石英片岩、绢云母石英片岩、黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、石英片岩、黑云角闪片岩等；该套地层中出露众多石英脉，东部较密集。地层倾向北西为主，倾角一般在50°～80°。下寒武统黄山组岩石组合为富含有机质的炭质硅质岩、粉砂质岩。

2.2 构 造

区内断裂构造十分发育，主要有北东向和北西向2 组。北东向断裂为F1、F4、F8、F10，以F8 断裂为代表；北西向断裂为F3 为区域上阿拉塔格断裂的一部分，自北西至南东贯穿矿区，截断北东向断裂；局部地段发育小型断裂F2、F5、F6、F7、F9。

F3（阿拉塔格）断裂走向北西向，即区域上阿拉塔格断裂，区内延伸长度约10 km，地表表现为断层两侧岩性、产状差异较大，可见宽5～30 m 的断层破碎带，主要由碎裂岩、碎斑岩等组成，可见泥化现象，偶见擦痕构造。断层走向100°～108°，断面北东倾，倾角45°左右，为逆断层。切割古元古代天湖岩群、寒武纪黄山组地层，沿断裂两侧，石英脉十分发育。

F8 断裂走向北东向，区内延伸长约6.5 km，发育宽5～15 m 的断层破碎带，由碎裂岩、碎斑岩、断层泥组成，具褐铁矿化蚀变；较大岩块具片理构造。两侧岩层产状紊乱，局部见牵引褶皱，劈理发育。断层走向60°～75°，断面北西倾，倾角50°左右，后期构造破坏，局部断面达75°，为逆断层。切割区内石英片岩、二长花岗岩，沿断裂北侧，石英脉十分发育。

已有资料分析，北东向断裂被北西向断裂截切，2 组断裂均为重要的控岩控矿构造，石英脉产出受断裂控制明显。区内北东向石英脉发育数量最多，受北东向断裂控制明显，后期受北西向断裂影响，有一定程度的破坏，最明显为使北东向石英脉均有不同程度的变形，多处可见被拉断、挤压变形，多处可见北西向石英脉表现出截断北东向石英脉现象。

小型断裂北西、北东、近东西向均有，无明显构造破碎带，局部可见对片岩、片麻岩、花岗岩、脉岩等地质体的截切现象，最明显为控制辉长岩、闪长岩等中基性脉岩的产出，伴生少量规模不大的石英脉，局部可见对石英脉明显破坏。

区内仅在断层附近各岩石层理面之中见牵引褶皱，牵引褶皱的形态特征也可以指示逆断层的存在，判断逆断层的运动学方向。区内变质岩、花岗岩中均可见变形构造，宏观上表现为岩石片理化程度较强，片理面延伸具有明显的弧状形态，尤是东部石英脉相对密集地段尤为明显；局部基岩面出露较好地段可见折曲现象，个别石英细脉见N字形、W字形。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩发育，出露大面积侵入岩，主要岩性为花岗闪长岩、二长花岗岩等，数量众多的石英脉出露，局部可见小型辉长岩、闪长岩岩脉等。

区内脉岩分布广泛，以石英脉为主，初步统计共有324 条，地表出露长度10～1 030 m，出露宽度0.3～6.1 m，北东向数量最多，北西向次之，少数近东西向或近南北向小型石英脉。较大型石英脉主要出露于花岗岩体中，或同时穿插于天湖岩群变质岩与侵入岩体中。石英脉以白、乳白色为主，中粒结构，灰白、烟灰色次之，中-细粒结构，少数杂色石英脉。全区出露长度大于400 m 的石英脉共有9 条，宽0.7～6.1 m，其中7 条整体出露于片麻状花岗闪长岩中，其余2条部分也出露于片麻状花岗闪长岩中，大型石英脉产出与片麻状花岗闪长岩关系密切。

2.4 变质岩

区内变质岩大面积出露，以天湖岩群片麻岩、片岩为主，构造线方向基本均受断层控制，以区域变质和接触变质作用为主，次为动力变质作用，形成沿断裂挤压破碎带分布的糜棱岩和糜棱岩化岩石。区域变质岩变质程度较深，达低角闪岩相—角闪岩相，大部分叠加了同构造期的接触变质作用。接触变质作用所形成的岩石围绕侵入体分布，呈现以岩体为中心、向四周接触变质作用明显递减的趋势。

宏观上来看，新太古代—古元古代区域变质作用呈北东向带状展布，变质程度达到低—高角闪岩相，遭受较深程度的区域动力热流变质作用，岩石后期亦遭受韧性变质变形作用改造，有利于含矿流体的产生迁移。

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质特征

区内共圈出9条脉石英矿体，矿体编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ号矿体。整体呈北东—南西向展布，长490～1 030 m，厚度2.87～4.53 m，SiO2含量976.40%～96.86%，Al2O3含量0.59%～0.68%，Fe2O3平均含量0.16%～0.19%，CaO平均含量0.22%～0.26%。

I、Ⅱ、Ⅲ号脉石英矿体均呈脉状近平行产出，总体呈北东—南西向展布，矿体与围岩界线清晰，走向稳定。矿体岩性为白-青白色石英脉，倾向300°～315°，倾角60°～70°，顶底板岩性为中粒花岗岩。矿体呈脉状，出露长度分别为462、396、168 m，厚度分别5.84，2.88 和3.90 m，SiO2平均含量分别为96.21%、96.05%和96.59%。

Ⅳ号脉石英矿体呈脉状产出，总体呈北西—南东向展布，矿体与围岩界线清晰，走向稳定。矿体岩性为白色石英脉，倾向185°～190°，倾角60°～63°，顶底板岩性为花岗闪长岩。矿体出露形态为脉状，出露长度为490 m，厚度3.44 m，SiO2平均含量为98.49%。

V、Ⅵ、Ⅶ号脉石英矿体均呈脉状产出，V、Ⅵ号矿体整体呈北东—南西向展布，Ⅶ号矿体整体呈近东西向展布，矿体与围岩界线清晰，走向稳定。矿体岩性为白色石英脉，倾向330°～5°，倾角50°～67°，顶底板岩性均为花岗闪长岩。矿体出露形态为脉状，出露长度分别为530、551 和538 m，厚度分别1.16、1.54和1.65 m，SiO2平均含量分别为98.10%、96.05%和96.59%。

Ⅷ、Ⅸ号脉石英矿体均呈脉状产出，局部有膨大现象，Ⅷ、Ⅸ号矿体整体呈北东—南西向展布，矿体与围岩界线清晰，走向稳定。矿体岩性为白色石英脉，Ⅷ号矿体倾向160°～200°，倾角53°～74°，Ⅸ号矿体倾向335°～5°，倾角60°～70°，顶底板岩性为花岗闪长岩、斜长角闪片岩、黑云斜长片麻岩。矿体出露形态为脉状，出露长度分别为982 和1 030 m，厚度分别为1.13 和2.88 m，SiO2平均含量分别为97.96% 和98.56%。

3.2 矿石质量

矿石结构主要为晶质粒状结构，主要矿石矿物石英呈他形粒状为主，粒径在0.3～5 mm，颗粒之间的界线呈平直接触，微量斜长石呈片状。矿石构造为块状构造，整体呈脉状沿构造面产出，受变质作用中构造应力作用影响，晶粒有轻微压扁变形并沿着拉长方向定向性分布。

矿石矿物成分主要为石英，微量斜长石、白云母，未见明显蚀变，未见金属矿物。

4 控矿条件分析及找矿标志

4.1 控矿条件

（1）断裂构造对矿产的控制。区域内断裂构造十分发育，区域上脉石英矿床如尾亚白山脉石英矿沿红柳河大断裂次级断裂的两侧分布。区域断裂构造为岩浆期后热液、火山期后热液及地下水热液的活动提供了十分便利的条件，同时断裂构造为成矿物质的迁移与富集提供了通道和矿质赋存的空间。因此，断裂构造对矿产有明显的控制作用，红柳河大断裂次级断裂是脉石英矿的有利找矿部位。

（2）地层对矿产的控制。区域上下石炭统雅满苏组、新太古界—古元古界天湖岩群地层在1∶25 万化探成果中显示SiO2呈集中分布，成矿元素显示了明显的局部富集趋势，硅元素高值点较多，在后期构造和热液活动影响下，促使有SiO2在成矿有利部位富集成矿。

（3）岩浆岩对矿产的控制。区内岩浆侵入活动强烈，初步可划分为古元古界变质侵入体、中元古界变质侵入体、晚志留世、中二叠世和晚石炭世。岩石类型主要有石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩、花岗岩（正长花岗岩）等。结合区域资料、区域矿点分布看，中二叠世、晚石炭世花岗岩与成矿较为明显。从岩石类型看，花岗闪长岩、二长花岗岩、闪长岩为区内主要与成矿有关岩体。脉石英矿主要为岩浆热液晚期成矿。

4.2 找矿标志

（1）直接特征：矿区内石英脉出露明显，地形起伏不大，一般为低山丘陵微地貌，另石英碎石及残坡积物中石英的滚石较多，且其来源一般都是近源，也是找矿最直接的标志。

（2）构造标志：区内较大的脉石英均发育于断层附近，断层为找矿的有利标志，区内以北东向与北西向两组断裂为主，相应石英脉数量更多。

（3）围岩标志：脉石英主要产出于古元古代花岗闪长岩内，该层位是寻找此类脉石英的有利地段。

5 成因探讨

结合区域已有类似矿床资料分析认为：区内脉石英矿的成因类型均较简单，属中-低温热液型，认为是岩浆活动后期，热液沿构造裂隙上移，在连续降温过程中形成富Si 热液，以脉动式依次贯入改造形成。

区内石英脉主要产出于花岗闪长岩与花岗岩内，见有数条脉石英矿体，其与岩浆活动关系密切，有受岩浆活动控制特征，区域资料分析矿区一带岩浆活动以早古生代—三叠纪为主，因此推断矿区内脉石英矿成矿时代为岩浆活动晚期，即三叠纪。

6 结论

（1）天湖脉石英矿区域断裂构造为岩浆期后热液、火山期后热液及地下水热液的活动提供了十分便利的条件，同时断裂构造为成矿物质的迁移与富集提供了通道和矿质赋存的空间。因此，断裂构造对矿产有明显的控制作用，红柳河大断裂次级断裂是脉石英矿的有利找矿部位。

（2）下石炭统雅满苏组、新太古界—古元古界天湖岩群地层在1∶25 万化探成果中显示SiO2呈集中分布，成矿元素显示了明显的局部富集趋势，硅元素高值点较多，在后期构造和热液活动影响下，促使有SiO2在成矿有利部位富集成矿。

（3）中二叠世、晚石炭世花岗岩与成矿较为明显。从岩石类型看，花岗闪长岩、二长花岗岩、闪长岩为区内主要与成矿有关岩体。脉石英矿主要为岩浆热液晚期成矿。

（4）天湖脉石英矿是岩浆活动后期，热液沿构造裂隙上移，在连续降温过程中形成富Si 热液，以脉动式依次贯入改造形成。该矿成因类型均较简单，属中-低温热液型。