湖南省城步縣水坪脈石英礦礦床地質特征

周曉陽，劉超，謝賢波

(1.邵陽市自然資源修復中心， 湖南 邵陽市 422000；2.湖南省地球物理地球化學勘查院， 湖南 長沙 410116)

水坪脈石英礦區(qū)位于城步苗族自治縣與新寧縣交界處，大地構造處于狗子田-貓兒界背斜東側，總體軸向北東 20°。南段軸向北東 10°～15°，北段軸向北東20°～25°，呈微向西北凸的弧形背斜，軸部及東翼有加里東期酸性巖體侵入苗兒山花崗巖體占據(jù)，西翼為長溪水-楠溪斷裂縱切。板溪群上亞群為軸部，西翼由板溪群上亞群拉攬組、震旦系、寒武系組成，傾角一般為20°～25°。背斜南端自北西西向南東東向倒轉。背斜受后期城步-花橋弧形構造的影響，經(jīng)受了輕微改造，而呈微向西北凸的弧形背斜。

苗兒山花崗巖體呈巖基產(chǎn)出，出露面積為1161 km2，為深成酸性火成巖。巖體與圍巖接觸多呈彎曲狀，接觸面一般傾向圍巖，東側傾角為70°～80°；北西側為15°～50°，與板溪群、震旦系、寒武系、奧陶系分別呈侵入接觸。巖石種類單調，主要為中（細中）粒斑狀黑云母花崗巖，局部為中（細中）粒斑狀黑云母二長花崗巖，二者呈漸變關系。巖石結構差異小，有時石英脈充填其中，形成硅化破碎帶，局部偶見石英晶簇，水平分帶較差，因受后期巖體侵入和熱液蝕變影響，普遍具有硅化作用。根據(jù)巖石種類、結構的差異，可分為過渡帶和邊緣帶。

1 礦區(qū)地質特征

1.1 地層

水坪脈石英礦位于苗兒山花崗巖體的西部外接觸帶（見圖1），礦區(qū)出露地層由新到老分別為第四系（Q）、元古界板溪群上亞群加榜組鈣質巖段（Ptbn2j1）。

圖1 水坪脈石英礦區(qū)域地質構造

（1）第四系（Q）。地表地勢低洼部位分布少量第四系地層（圖1中未表示），成因類型為殘積、坡積及洪積物，巖性為黏土、粉砂質黏土、砂土、碎石土，零散分布于基巖之上，厚度為0～5 m。

（2）元古界板溪群上亞群加榜組鈣質巖段（Ptbn2j1）。廣泛出露于礦區(qū)東南部地區(qū)，本段巖性由灰綠色長英鈣質片巖、絹云母片巖、二云母片巖、灰至灰白色薄至厚層大理巖、黑云石英大理巖夾長英二云母片巖等組成，厚度大于640 m。

大理巖呈透鏡狀，沿走向常相變?yōu)殁}質片巖或含錳鈣質片巖，厚度一般為5～10 m。片巖常見由暗灰綠色與淺灰綠色相間而呈條帶狀構造，條帶寬為3～10 mm，沿走向有膨大、尖滅現(xiàn)象。

1.2 構造

礦區(qū)范圍地質構造簡單，礦層呈脈狀產(chǎn)出，走向呈東北—西南展布，傾向東南，傾角變化小且陡，傾角一般大于70°，最大可達83°。區(qū)內(nèi)斷裂構造少，僅在Ⅰ號礦脈北部東面50 m處見一小型斷裂構造，節(jié)理較發(fā)育?？v觀整個礦區(qū)，其構造復雜程度較低，為簡單類型。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)出露的巖漿巖體為加里東期中細?；◢弾r（γ3a），其廣泛分布于礦區(qū)中部—北部地區(qū)，隸屬苗兒山花崗巖主體側緣，巖體呈巖基產(chǎn)出，巖體與圍巖的接觸線多呈彎曲狀，接觸面一般傾向圍巖，傾角為15°～50°，巖石呈灰白色，風化后呈黃灰色，巖性以細粒斑狀黑云母花崗巖為主，局部為中（細中）粒斑狀黑云母二長花崗巖，斑晶成分以微斜紋長石為主，微紋長石和微斜長石次之，大小一般為（1 cm×2 cm）～（1 cm×3 cm），大者可達3 cm×5 cm，基質粒徑為1.2～1.8 mm，礦物成分為鉀長石、斜長石、石英和少量黑云母、白云母，并含有鋯石、磷灰石、獨居石、磁鐵礦、磷釔礦、電氣石、褐簾石和石榴石等礦物。礦物成分中鉀長石以微斜紋長石為主，微紋長石和微斜長石次之，條紋結構較發(fā)育，呈細紋狀，格狀雙晶結構亦較發(fā)育；斜長石中環(huán)帶構造局部發(fā)育，聚片雙晶結構發(fā)育。因受后期巖體侵入和熱液蝕變影響，普遍具有硅化作用，局部云英巖化、鈉長石化、簾石化和綠泥石化。

1.4 圍巖內(nèi)外蝕變特征

巖體內(nèi)蝕變帶不發(fā)育，局部僅有綠泥石化、硅化和云英巖化。巖體外蝕變帶寬度一般為200～600 m，局部地段可達1000 m。蝕變類型一般為角巖化，形成云母石英角巖；其次為硅化，形成硅化板巖；局部地段有絹云母化和大理巖化。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)礦體產(chǎn)出類型為熱液充填型石英脈，走向近南北、北東展布，傾向近東、南東，傾角為70°～80°。礦區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)出2條礦脈，Ⅰ號礦脈位于礦區(qū)東北端山坡，礦體于山頂處出露較明顯，礦石部分出露清晰可見，表土層覆蓋厚度較小，一般為 0～0.5 m，石英脈礦體產(chǎn)狀為 105°～116°∠67°～80°，平均為110°∠75°，沿走向延展長約280 m，露頭、鉆探及槽探工程揭示礦體厚度為2.2～5.7 m，平均厚度約3.5 m，總體規(guī)模較小。主礦體礦石為灰白、白色石英巖，塊狀構造，礦體受后期構造破壞，較破碎，局部糜棱化，其中石英為礦石的主要礦物組分，其含量高，透明性較好，長石、云母為礦石的次要礦物組分，含量較低。由礦脈露頭和鉆探工程取心可見，表層石英巖礦體內(nèi)部裂隙較發(fā)育，裂隙面可見紅褐色粉末狀、鱗片狀鐵銹及極少量黃鐵礦雜質，穩(wěn)定性和質量較差；深部石英巖礦體內(nèi)部裂隙較少發(fā)育，雜質含量較少，穩(wěn)定性和質量較好。樣品分析結果表明，礦石的礦物成分主要為SiO2，含量為57.86%～97.66%，其中石英巖礦體SiO2含量為 93.02%～97.66%，礦石中 Fe2O3、Al2O3等微量元素及其它硅酸鹽物質含量少，其中Fe2O3含量為0.62%～1.83%、Al2O3含量為0.34%～10.63%，有害組分 Cr、Ti、W等元素含量極微，其中Cr2O3含量為0.0014%～0.0043%、TiO2含量為0.033%～0.045%、WO3含量為 0.0001%～0.0006%。Ⅱ號礦脈位于礦區(qū)西南端2座山體處，礦體于山頂處出露較明顯，礦石部分出露清晰可見，表土層覆蓋厚度較小，一般為 0～0.5 m，石英脈產(chǎn)狀為 95°～105°∠70°～83°，平均為 100°∠75°，沿走向延展長約300 m，露頭、鉆探及槽探工程揭示礦體厚度為4.8～6.6 m，平均厚度約5 m，總體規(guī)模較小。主礦體礦石為灰白、白色石英巖，其中石英為礦石的主要礦物組分，其含量高，透明性較好，長石、云母為礦石的次要礦物組分，含量較低。由礦脈露頭和鉆探工程取心可見，表層石英巖礦體內(nèi)部裂隙較發(fā)育，裂隙面可見少量紅褐色粉末狀、鱗片狀鐵銹雜質，穩(wěn)定性和質量較差；深部石英巖礦體內(nèi)部裂隙較少發(fā)育，但偶見微晶洞發(fā)育，裂隙面雜質含量較少，晶洞中可見微晶簇產(chǎn)出，穩(wěn)定性和質量較好。樣品分析結果表明，SiO2含量為55.79%～99.46%，其中石英巖礦體SiO2含量為92.38%～99.46%，礦石中Fe2O3、Al2O3等微量元素及其它硅酸鹽物質含量少，其中Fe2O3含量為0.59%～1.87%、Al2O3含量為0.07%～7.56%，有害組分Cr、Ti、W等元素含量極微，其中Cr2O3含量為0.0014%～0.0019%、TiO2含量為 0.029%～0.038%、WO3含量為0.0006%～0.0008%。

2.2 礦石特征

（1）礦石化學成分。區(qū)內(nèi)礦石巖性為灰白、白色石英巖，化學成分主要為 SiO2，含量為55.79%～99.46%，其中石英巖礦體 SiO2含量為92.38%～99.46%，F(xiàn)e2O3、Al2O3等微量元素及其它硅酸鹽物質含量少，其中 Fe2O3含量為 0.59%～1.87%、Al2O3含量0.07%～10.63%，Cr、Ti、W等雜質含量極微，其中 Cr2O3含量為 0.0014%～0.0043%、TiO2含量為0.029%～0.045%、WO3含量為0.0001%～0.0008%。

（2）礦物成分。該石英脈礦體系熱液充填形成，巖性為灰白、白色石英巖，礦物成分主要由石英、長石和云母組成，以石英為主，含量為55.79%～99.46%，其中石英巖礦體 SiO2含量為 92.38%～99.46%，長石次之，可分為微斜微紋長石、斜長石、鉀長石等，含量為3%～8%，云母含量極低，可分為黑云母和白云母，黑云母含量為1%～3%，白云母含量一般小于＜1%，大部分變質為鐵的氧化物析出。

（3）巖石（礦石）的結構及構造。該礦礦石呈細-中細粒結構，為熱液充填類型。以礦石礦物為主體的石英呈次棱角狀-次圓狀，粒徑一般為0.1～0.3 mm，分選性較好，礦石呈脈型塊狀構造產(chǎn)出。

2.3 礦體圍巖和夾石

（1）礦體頂、底板圍巖。礦體頂、底板圍巖主要為中細粒斑狀黑云母花崗巖、二長花崗巖及花崗巖硅化破碎帶，巖石具有碎裂碎斑結構、糜棱結構。礦物成分：鉀長石為 30%～40%，斜長石為25%～30%，石英為25%～35%，黑云母為3%～8%，白云母為 1%，鋯石、磷灰石、獨居石、磁鐵礦、磷釔礦、電氣石、褐簾石、石榴石微量。外圍花崗巖體風化程度較高，強風化層厚為5～20 m，且裂隙發(fā)育，巖體較破碎，裂隙面鐵、鋁氧化物含量較高，在露采時作剝離處理。

（2）礦體內(nèi)部夾石。礦體內(nèi)部裂隙較發(fā)育，裂隙面具有少量鐵、鋁氧化物雜質，礦體內(nèi)另無其它夾石層。未來礦山開采時，礦體內(nèi)部雜質由于與礦體不易分離，容易混入礦石中，可能造成礦石貧化，對礦石質量有一定負面影響。

3 礦床成因分析

水坪脈石英礦為零星分散型小礦，礦床主礦體的延展長度和寬度均較小，石英巖Ⅰ號礦體沿走向長約280 m，沿傾向平均寬約3.5 m；Ⅱ號礦體沿走向長約300 m，沿傾向平均寬約5 m。

水坪礦床系加里東期中細?；◢弾r體經(jīng)中低溫熱液充填于構造破碎帶中形成，石英巖礦體呈脈型，礦層受內(nèi)生構造控制，其礦床成因屬于熱液充填型礦床。該礦層礦界范圍內(nèi)礦化較均一，變化較小。礦層因其石英巖抗風化能力相對較強，區(qū)域范圍內(nèi)與圍巖形成不同的地貌、巖性特征，礦層通常呈脈狀出露于山頂部位，是尋找同類礦床的明顯標志之一。