蒙山地區(qū)硅灰石成礦地質(zhì)特征及找礦方向

陳四寶，陳 鋮

（江西省煤田地質(zhì)局 二二四地質(zhì)隊(duì)，江西 新余 336600）

硅灰石是一種天然產(chǎn)出的鈣的偏硅酸鹽類礦物[CaSiO3]，具有一系列優(yōu)異的物化特征和獨(dú)特的工藝性能，主要應(yīng)用在陶瓷、塑料、油漆、涂料、冶金、電焊條等方面，在節(jié)約能源，降低成本方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，市場活力及潛力巨大。

2015年度江西省煤田地質(zhì)局二二四隊(duì)地質(zhì)隊(duì)在施工江西省地勘基金 《江西省分宜縣洞村煤礦普查》項(xiàng)目中注重綜合找礦研究成果，通過ZK1802鉆孔對二疊系中統(tǒng)茅口組地層的控制，發(fā)現(xiàn)深部隱伏硅灰石礦體。該硅灰石礦床位于蒙山地區(qū)蒙山巖體南部地帶，目前工作程度已達(dá)普查。本文通過分析成礦條件，對比成礦特征，研究成礦規(guī)律，探討蒙山地區(qū)硅灰石找礦標(biāo)志及找礦方向，以期在該地區(qū)取得找礦更大的突破。

1 地質(zhì)概況

1.1 地層

勘查區(qū)內(nèi)出露地層有：二疊系中統(tǒng)茅口組、二疊系上統(tǒng)樂平組、第四系。其中二疊系中統(tǒng)茅口組為含硅灰石礦地層（見圖1）。

圖1 新余市渝水區(qū)石竹山—上高縣樟木橋硅灰石礦區(qū)地質(zhì)

二疊系中統(tǒng)茅口組上段下亞段（P2m2-1）：分布于礦區(qū)北部，厚度＞500 m，分上下兩部分。下部：灰色厚層狀含燧石結(jié)核及燧石條帶大理巖化灰?guī)r或大理巖，夾似層狀、透鏡狀、團(tuán)塊狀硅質(zhì)灰?guī)r及團(tuán)塊狀白云質(zhì)灰?guī)r，大理巖具粒狀變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。為硅灰石礦體賦礦地層。上部：灰黑色—灰色中厚層狀泥灰?guī)r、透閃石化灰?guī)r?；?guī)r因受熱力作用，大部分已大理巖化或形成大理巖。

二疊系上統(tǒng)樂平組（P3l）：出露于勘查區(qū)中西部，厚度540 m左右。巖性主要為淺灰—深灰色薄層粉砂巖、細(xì)砂巖，夾薄煤層1～4層。

第四系（Q4）：主要分布于下坑里村和礦區(qū)東面曹坊廟一帶，由肉紅色砂礫層、礫石、亞砂土、亞粘土等組成，厚度3～25 m。

1.2 構(gòu)造

蒙山地區(qū)大地構(gòu)造位置為袁水裂陷槽，欽杭東段成礦帶(II1),萍鄉(xiāng)德興銅金銀多金屬煤巖鹽硅灰石非金屬成礦亞帶(II11)內(nèi)?？辈閰^(qū)總體構(gòu)造形態(tài)為一走向北東東～南西西的復(fù)向斜（亂山復(fù)向斜），走向長11.70 km，最大寬度2.78 km，呈東西展布，其中對硅灰石礦有影響的為新房向斜。亂山復(fù)向斜兩翼大部被F2、F31斷層切割，且有往東變窄及抬升的趨勢,地層走向與亂山復(fù)向斜基本一致，為85°～110°，傾角20°～60°不等，對硅灰石礦有主要影響斷層為F3、F31斷層。

1.3 巖漿巖

勘查區(qū)內(nèi)巖漿巖多為隱伏巖體，蒙山巖體在其東北部出露。據(jù)同位素年齡測試分析，蒙山巖體為印支運(yùn)動(dòng)中晚期多次多階段巖漿活動(dòng)產(chǎn)物，是硅灰石礦熱變質(zhì)來源及成礦巖體。巖體呈巖株產(chǎn)產(chǎn)出，巖體與圍巖的接觸界線不規(guī)則，在平面上呈港灣狀在礦區(qū)縱剖面上，巖體的產(chǎn)狀傾向東，傾角25°～30°左右；在橫剖面上，巖體頂面傾向南，傾角25°～40°左右?？偟膩碚f，巖體在南北方向上起伏幅度較大，而在東西方向上比較平直。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

（1）礦體形態(tài)、規(guī)模

硅灰石礦體賦存于蒙山花崗巖體外接觸帶茅口組上段下亞段下部層位中。據(jù)本次勘查資料，距巖體0.5～282 m范圍內(nèi)為礦體的賦存部位，發(fā)育硅灰石礦體13個(gè)。礦體形態(tài)較規(guī)則，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體真厚度1.00～31.16 m，礦體走向與地層走向基本一致85°～110°，傾向南，傾角20°～50°。其中Ⅲ、Ⅳ、Ⅷ號(hào)礦體資源量規(guī)模均為大型，Ⅵ、Ⅶ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ號(hào)礦體資源量規(guī)模均為中型，其他為小型（見圖2、圖3）。

圖2 新余市渝水區(qū)石竹山—上高縣樟木橋硅灰石礦區(qū)A-A縱剖面

（2）礦體類型及圍巖、夾石

硅灰石礦體類型與距蒙山巖體遠(yuǎn)近有關(guān)，根據(jù)本次勘查所揭露的巖體32個(gè)鉆孔表明，距巖體0.5～282 m為硅灰石儲(chǔ)存部位。一般距巖體大于50 m為熱接觸變質(zhì)礦床，圍巖為大理巖及硅灰石化大理巖，且以大理巖為主，硅灰石礦體與圍巖界線較清晰，為突變接觸，夾石層巖性多為大理巖或硅灰石化大理巖；小于50 m為接觸交代變質(zhì)礦床，蝕變分帶現(xiàn)象明顯，以綠泥簾石化、綠泥石化→云英巖化→矽卡巖化（透閃石、符山石、石榴石、硅灰石）→矽卡巖化大理巖(硅灰石，透輝石、硅灰石)→大理巖→大理巖化灰?guī)r→強(qiáng)螢石礦，各巖化或礦化彼此消長，硅灰石礦體與圍巖界線清晰，夾石層多為大理巖、矽卡巖和呈透鏡體的石英巖，其中局部矽卡巖化地段Sn、W、Cu、Mo達(dá)工業(yè)指標(biāo)。各礦體特征見表1。

2.2 巖石特征

（1）礦石的礦物組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

根據(jù)巖礦鑒定和化學(xué)分析，礦石的礦物成份主要有：硅灰石58.18%、方解石25.19%、透輝石7.68%、石英6.58%、榴石子石2.47%，礦物總計(jì)平均含量為100.1%。各礦物含量比例多不固定，相互間呈消長變化組成了不同的礦石類型。硅灰石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造：大部分為白色，少數(shù)為灰白色；板柱狀變晶結(jié)構(gòu)，放射狀構(gòu)造（見圖4、表2）。

圖4 硅灰石鏡下結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦物組合照片

表1 各礦體特征統(tǒng)計(jì)

礦體編號(hào) 礦體分布有效工程/點(diǎn)鉛直厚度/m 真厚度 礦物含量/% 揭露標(biāo)高/m礦體形態(tài)及規(guī)模兩極 平均 兩極 平均 兩極 平均 最低 最高Ⅵ 分布在15～48勘查線，長約57.03 -412.4 15.14 呈似層狀、透鏡狀，形態(tài)較規(guī)則，厚度較穩(wěn)定，礦體、資源量規(guī)模均為中型Ⅶ 分布在47～7勘查線，長約3100 m，寬約280～100 m 14 1.1～5.53 2.99 1.0～4.72 2.45 43.86～65.49 2000 m，寬約280～100 m 10 1.5～6.0 2.58 1.15～4.91 2.1 45.37～76.41 59.95-455.4 5.74呈似層狀、透鏡狀，大部有膨大縮小、分枝復(fù)合，形態(tài)較規(guī)則，厚度較穩(wěn)定，礦體、資源量規(guī)模均為大型Ⅸ 主要分布在47～15勘查線，Ⅷ 分布在47～8勘查線，長約2400 m，寬約310～100 m 11 1.8～8.4 6.03 1.47～7.27 4.97 48.58～69.87 57.95 -609.17 -9.44長約1600 m，寬約100 m 8 1.5～5.03 2.34 1.15～4.43 1.98 41.83～66.77 56.47 -315 -197.18Ⅹ 分布在0～16勘查線，長約80 m，寬約150～100 m 5 1.8～6.16 3.36 1.47～4.6 2.66 53.05～60.96 57.87-236.6 -61.81Ⅺ 主要分布在0～8勘查線，長約400 m，寬約150～100 m 5 2.0～16.55 6.52 1.64～14.33 5.56 45.12～60.2 53.85-236.7 -140.67呈似層狀、透鏡狀，形態(tài)較規(guī)則，厚度較穩(wěn)定，礦體、資源量規(guī)模均為中型Ⅻ 主要分布在31～15勘查線，長約800 m，寬約100 m 5 2.48～37.9 19.51 1.9～23.97 15.77 59.67～68.77 62.55-267.7 -154.87 XIII 8勘查線 1 1.9 1.23 47.16 -166.9

（2）礦石的化學(xué)成份

經(jīng)對Ⅰ～Ⅻ礦體達(dá)工業(yè)指標(biāo)的468件原礦樣品采樣分析統(tǒng)計(jì)，硅灰石化學(xué)成份主要由CaO和SiO2組成， 其次是CO2、MgO、Fe2O3、Al2O3、TiO2，占化學(xué)平均99.55%，其它成份含量極少。各礦體之和平均含量如表2所示。

CaO：一般含量43.04%～47.08%，平均為44.89%；SiO2：一般含量35.79%～44.7%，平均為41.5%；CO2（灼燒量）一般含量7.59%～14.59%，平均為11.07%；MgO：一般含量1.02%～1.59%，平均為1.42%；Fe2O3：一般含量0.17%～1.1%，平均為0.38%；Al2O3：一般含量0.14%～0.51%，平均為0.28%；TiO2：一般含量0～0.01，平均為0.01%。

（3）礦石類型

礦石類型按礦石的主要礦物組合劃分主要為硅灰石—透輝石—方解石型和硅灰石—透輝石型；按成因劃分為接觸變質(zhì)型和交代（矽卡巖）變質(zhì)型，其中接觸變質(zhì)型又以硅灰石—透輝石—方解石型為主，交代變質(zhì)型中又以硅灰石—透輝石型為主，并共（伴）生銅、錫、鎢、鉬、螢石礦。

2.3 含礦建造及礦化分帶

茅口組上段下亞段下部層位是硅灰石賦礦重要層位，含礦建造為一套淺海-濱海碳酸鹽巖建造。在礦化分帶上，頂界以茅口組上段下亞段上部泥質(zhì)灰?guī)r或大理巖化灰?guī)r，底界為印支中晚期黑云母二長花崗石。礦化帶厚度220～282 m。礦化帶內(nèi)按礦物組合，以距巖體遠(yuǎn)近為標(biāo)準(zhǔn)劃分為二個(gè)礦帶：一是上部接觸變質(zhì)型硅灰石礦帶，帶厚180～232 m，礦石類型以硅灰石-透灰石-方解石為主，CO2（灼燒量）相對含量較高，SiO2、MgO相對含量偏少，不含多金屬礦物；二是下部矽卡巖型（交代變質(zhì)）硅灰石礦帶，厚40～50 m，礦石類型以硅灰石-透灰石為主，CO2（灼燒量）相對含量減少，SiO2、MgO相對含量增加，局部地段富含達(dá)工業(yè)指的銅、鎢、鉬、錫礦體(見圖5)。

圖5 含礦建造及成礦模式簡圖

3 礦床成因

3.1 成礦時(shí)代及物體來源

硅灰石礦體賦存在二疊系中統(tǒng)茅口組上段下亞段下部硅質(zhì)灰?guī)r中，與蒙山巖體時(shí)代相對應(yīng)，成礦時(shí)代應(yīng)晚于三疊系晚期。成礦過程是由于蒙山巖體侵入體的烘烤，使富含硅質(zhì)的灰?guī)r中的石英(游離SiO2)和方解石重新組合而形成硅灰石,形成過程按SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2（氣體）方式進(jìn)行，其接觸變質(zhì)型硅灰石礦成礦過程中的石英和方解石均由硅質(zhì)灰?guī)r提供,層控特征明顯；矽卡巖型硅灰石礦床成礦過程中的硅由侵入巖漿提供,并通過SiO2交代作用參加造礦。

3.2 礦床成因

區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，硅灰石礦體在勘查區(qū)內(nèi)無地表出露為隱伏狀態(tài)。上覆蓋層為二疊系上統(tǒng)樂平組煤系地層，基底為印支中晚期花崗巖類。含礦地層中巖溶裂隙和礦區(qū)南部F31、F3斷層是硅灰石礦體形成時(shí)氣熱來源和CO2排放的主要通道，加之上覆樂平組煤系地層的“屏蔽”作用，使含礦地層中硅質(zhì)灰?guī)r長期保持在較高溫度下，為成礦物質(zhì)的重新組成提供有利的內(nèi)外條件，使之含礦地帶處于一個(gè)半封閉半開放體系，即“淺成巖體+碳酸鹽巖+構(gòu)造裂隙+蓋層”體系模型。在整個(gè)成礦過程中,以接觸變質(zhì)為主，局部地段出現(xiàn)矽卡巖的迭加,即接觸交代作用的迭加。一般距巖體大于50 m為熱接觸變質(zhì)礦床；小于50 m為接觸交代變質(zhì)礦床，并普遍有強(qiáng)螢石化、硅化、矽卡巖化，并伴螢石礦層和呈透鏡體石英巖(見圖6)。

4 成礦規(guī)律

1）硅灰石礦層主要賦存于二疊系中統(tǒng)茅口組上段下亞段下部硅質(zhì)灰?guī)r層中，成礦過程是由于蒙山巖體侵入體的烘烤，使富含硅質(zhì)的灰?guī)r中的石英(游離SiO2)和方解石重新組合而形成硅灰石,礦體形態(tài)、規(guī)模受原巖沉積和建造的控制,呈似層狀和透鏡狀產(chǎn)出。

2）在勘查區(qū)內(nèi)，據(jù)鉆孔揭露，硅灰石礦層厚度有隨埋藏深度增加而變薄，礦石質(zhì)量變差趨勢，主礦體（Ⅳ礦體）一般在標(biāo)高+50 m～-350 m厚度較穩(wěn)定，質(zhì)量較好。這與形成硅灰石過程中CO2氣體不能及時(shí)排放有著密切關(guān)聯(lián)。

3）硅灰石成礦部位一般距巖體0.5～282 m，礦床類型以接觸變質(zhì)為主，局部地段出現(xiàn)矽卡巖的迭加。一般距巖體大于50 m為熱接觸變質(zhì)礦床，礦石類型以硅灰石—透輝石—方解石型為主；小于50 m為接觸交代變質(zhì)礦床，礦石類型以硅灰石—透輝石為主并伴生（共生）達(dá)工業(yè)指標(biāo)銅、鎢、鉬、錫礦床。

圖6 勘查區(qū)賦存硅灰石礦床模型平面及垂直位置簡圖

5 找礦標(biāo)志與找礦方向

蒙山地區(qū)二疊系中統(tǒng)茅口組上段下亞段下部是熱接觸變質(zhì)和接觸交代變質(zhì)硅灰石礦床最重要賦礦層，其中Ⅳ硅灰石礦體規(guī)模超大，質(zhì)量好。

找礦標(biāo)志：巖漿巖與硅灰石礦床賦礦層位的距離有關(guān)聯(lián)，距巖體282 m范圍內(nèi)最有利于成礦，一般在距巖體0.5～50 m中有硅灰石矽卡巖和硅灰石大理巖，局部地段有接觸交代型銅、鎢、鉬、錫礦床。

找礦方向：圍繞著蒙山巖體且有二疊系中統(tǒng)茅口組上段下亞段下部含碳酸鹽建造硅質(zhì)巖層中，都有望尋找硅灰石礦床，特別是蒙山巖體西部未經(jīng)過硅灰石勘查的茅口組地層中。

6 結(jié)語

1）江西蒙山地區(qū)硅灰石礦體的含礦建造為受熱液接觸變質(zhì)或交代作用的二疊系中統(tǒng)茅口組上段下亞段下部層位。

2）江西蒙山地區(qū)硅灰石礦石類型按成因劃分為接觸變質(zhì)型和交代（矽卡巖）變質(zhì)型，其中接觸變質(zhì)型又以硅灰石—透輝石—方解石型為主，交代變質(zhì)型中又以硅灰石—透輝石型為主，并共（伴）生銅、錫、鎢、鉬、螢石礦。

3）根據(jù)本次勘查成果，蒙山巖體以25°～30°的傾角沿東西方向傾伏，以25°～40°傾角沿南北方向傾伏，因此圍繞著蒙山巖體且有二疊系中統(tǒng)茅口組上段下亞段下部碳酸鹽建造硅質(zhì)巖層中，都有望尋找硅灰石礦床，特別是蒙山巖體西部尚未進(jìn)行硅灰石勘查的二疊系中統(tǒng)茅口組地層中。