山東大季家透閃石礦區(qū)趙家礦段礦床地質(zhì)特征

安生海

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)，山東 濟(jì)南 250100）

大季家透閃石礦區(qū)位于山東省蓬萊市大季家鎮(zhèn)。中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)中心山東總隊(duì)對該礦區(qū)進(jìn)行了野外地質(zhì)調(diào)查工作，通過野外調(diào)查以及室內(nèi)研究，筆者對該礦區(qū)地質(zhì)特征、礦床地質(zhì)特征、礦床成因進(jìn)行了系統(tǒng)研究，分析了透閃石利用前景。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地層

礦區(qū)位于華北板塊(Ⅰ)膠遼隆起區(qū)(Ⅱ)膠北隆起(Ⅲ)膠北斷隆(Ⅳ)膠北凸起(Ⅴ)東北部[1]。區(qū)內(nèi)鎂質(zhì)碳酸鹽巖發(fā)育，均受到一定程度的區(qū)域變質(zhì)作用和巖漿活動的影響，對透閃石礦床的形成極為有利。

區(qū)內(nèi)地層主要為古元古代粉子山群(Ht1F )，主要巖性為：白云石大理巖、青灰色大理巖、硅質(zhì)大理巖夾黑云變粒巖、絹云石英片巖、透閃巖、菱鎂礦、滑石片巖、滑石綠泥石片巖、斜長角閃巖等。據(jù)其巖性差異及組合特征，自下而上分為小宋組、祝家夼組、張格莊組、巨屯組、崗崳組。其中張格莊組為富鎂碳酸鹽巖相含礦建造，其原巖主要為一套鈣鎂質(zhì)碳酸鹽巖夾鈣鎂硅酸鹽巖，為淺海相沉積，該層夾有斜長角閃巖，反應(yīng)該地區(qū)尚有基性的熔巖流噴出，是火山噴發(fā)作用所致，該區(qū)經(jīng)歷了高綠片巖相—低角閃巖相變質(zhì)[2]。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)褶曲構(gòu)造、節(jié)理裂隙發(fā)育，斷裂構(gòu)造發(fā)育一般。褶曲軸面走向約310°，傾向北東，傾角60～70°。礦化多發(fā)育于褶曲轉(zhuǎn)折端及其附近。礦區(qū)發(fā)育兩條平移斷層F1和F2，F(xiàn)1走向近東西，F(xiàn)2為北東向。礦區(qū)各種小構(gòu)造發(fā)育，有小褶曲、層間破碎和節(jié)理裂隙，其中層間破碎和節(jié)理裂隙對礦化有直接影響。

1.3 巖漿巖

中生代侏羅紀(jì)燕山早期玲瓏序列大莊子單元(J3ηγLd)大面積分布于礦區(qū)西南部，巖性為含斑粗—中粒二長花崗巖，與張格莊組三段呈侵入接觸關(guān)系。另外，還見有基性巖脈、閃長巖脈、花崗巖及花崗斑巖脈、長英巖脈等，長數(shù)十至百余米，寬1～5m。巖脈一般位于含礦帶之外，對礦體影響甚小。

1.4 區(qū)域變質(zhì)作用

該區(qū)位于膠北隆起區(qū)域變質(zhì)區(qū)，在高溫高壓作用下，古元古代粉子山群鎂質(zhì)碳酸鹽巖遭受區(qū)域變質(zhì)作用，使得原來穩(wěn)定的礦物平衡組合被新條件下穩(wěn)定的礦物組合所代替，產(chǎn)生一系列的角閃石相巖石組合。透閃石礦便是鈣鎂質(zhì)碳酸鹽巖發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物[3-5]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

該礦床為鎂質(zhì)碳酸鹽巖區(qū)域變質(zhì)型透閃石礦床[6](圖1)，賦存于張格莊組三段白色白云石大理巖中，呈脈狀、透鏡狀及不規(guī)則狀產(chǎn)出，礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀一致(圖2)。含有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號三個(gè)礦體，礦體由透閃石、滑石組成，同一礦體中，兩者往往相對獨(dú)立分布，亦有共生或透閃石礦包容滑石礦現(xiàn)象。其一般規(guī)律是自內(nèi)向外依次出現(xiàn)滑石—透閃石—白云石大理巖，自上而下為透閃石—滑石—蛇紋石，但各礦體分帶現(xiàn)象不盡完整，礦體中常有幾厘米至一米以上平行排列的透鏡狀及不規(guī)則狀夾石，夾石為白云石、方解石、滑石大理巖及透閃石大理巖。

圖1 大季家透閃石礦區(qū)趙家礦段地質(zhì)略圖

Ⅰ號礦體位于礦段中部，礦體走向300°，傾向北東，傾角80°，礦體長380m，寬2.18m，延深50m。主要由透輝—透閃石礦組成，含礦率56%。

圖2 大季家礦區(qū)趙家礦段00線地質(zhì)剖面圖

Ⅱ號礦體走向305°，被斷層F1、F2分為三段，中段與西段垂直斷距約20m，中段與東段橫向平移160m。中、西兩段均傾向北東，傾角80°，長600m，寬1.5m；東段傾向南西，傾角69～85°，寬1.27～25.33m，平均寬9.89m，長900m，延深50～150m。礦體主要為透閃石礦，含礦率77%，局部零星為滑石礦，含量為19%。本礦體深部多見蛇紋石化，礦體向深部尖滅。

Ⅲ號礦體位于斷層以西，走向305°，傾向北東，傾角84°，長320m，厚4.26～13.53m，平均厚8.9m，延深50m，由透閃石礦組成，含礦率100%。

2.2 礦石質(zhì)量

礦石自然類型主要為含白云石—方解石透閃石型。 白色、少數(shù)呈淺綠色、玫瑰色，組成礦石的礦物成分主要為透閃石54%～100%、平均72%，方解石0～35%、平均18%，白云石0～25%、平均10%，白度72.5%～90.7%、平均81.12%。礦石的結(jié)構(gòu)主要為纖狀—針柱狀變晶結(jié)構(gòu)(圖3a)。礦石的構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造(圖3b)。礦石主要化學(xué)成分為SiO2、MgO、CaO、A12O3、Fe2O3、LOI 、K2O、Na2O、TiO2，各礦體化學(xué)組分含量見表1。

表1 礦體化學(xué)組分 (單位：%)

2.3 圍巖和夾石特征

圍巖主要為白色白云石大理巖。白色、巨厚層、細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石質(zhì)地細(xì)膩。礦物成分：白云石78%～95%、平均88%，方解石5%，石英6%。圍巖化學(xué)成分為(%)：SiO27.0、MgO 20.3、CaO 29.67、A12O30.21、Fe2O30.27、LOI 37.36、K2O 0.03、Na2O 0.03、TiO20.04。圍巖中常見的蝕變作用有硅化、碳酸巖化、深部普遍蛇紋石化。

夾石主要為滑石、透閃大理巖、滑石大理巖，次為蛇紋石大理巖、石英巖。常呈條帶狀、透鏡狀、浸染狀或不規(guī)則狀夾于礦體之中。透閃大理巖、滑石大理巖中方解石含量50%～80%、平均60%，滑石、夾石主要化學(xué)成分見表2。

表2 夾石主要化學(xué)成分 (單位：%)

2.4 成礦物質(zhì)來源

礦床賦存于張格莊組三段(Htzg3)，巖性以白云石大理巖為主，局部夾透閃巖、斜長角閃巖、云母片巖及長石石英巖。其成礦物質(zhì)來源于淺海相沉積的碳酸鹽巖夾鈣鎂硅酸鹽巖建造。

3 利用前景

透閃石為新型節(jié)能礦產(chǎn)資源，具有熔點(diǎn)低、易于干燥等優(yōu)點(diǎn)，主要用于節(jié)能增產(chǎn)的陶瓷原料，制作釉面磚、日用細(xì)瓷器、工藝瓷、陶瓷錦瓷等，取得顯著的節(jié)能效果。此外，其還可用作玻璃原料，造紙及橡膠、涂料的填料。

(1) 在現(xiàn)有陶瓷生產(chǎn)中，加入少量透閃石，即可降低燒結(jié)溫度50～100℃，可節(jié)能20%～30%，并提高瓷化程度和白度。

(2) 透閃石是釉面磚衛(wèi)生陶瓷低溫快燒的好原料，可降低釉燒溫度和釉的膨脹系數(shù)，降低釉料成本。

(3) 在瓷質(zhì)磚生產(chǎn)中，加入7%～15%的透閃石，坯體瓷化溫度低，燒成范圍寬(1 160～1 180℃)，坯釉結(jié)合性能好，坯體尺寸規(guī)整不變形。具有良好的熱膨脹特性和助熔效果，其有利于快速升溫和成瓷后的快速冷卻，可顯著縮短燒成周期，降低成本。