沂水縣關(guān)頂?shù)貐^(qū)含水晶脈石英的成礦特征

高繼輝

(中國(guó)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）

天然水晶、低溫?zé)嵋盒兔}石英是國(guó)內(nèi)加工提純高純石英的主要原料[1]，其獨(dú)特的機(jī)械性能和熱性能以及非常低的雜質(zhì)是石英玻璃、太陽(yáng)能電池、電光源、石英玻璃管、集成電路、光纖通訊、激光、軍事和航天工業(yè)等產(chǎn)品的主要原料。在新材料新能源戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和作用[2-3]。山東沂水縣關(guān)頂?shù)貐^(qū)發(fā)育有多條脈石英礦體，脈石英礦體內(nèi)有晶洞發(fā)育，晶洞內(nèi)發(fā)育有水晶簇及水晶晶體。

1 成礦地質(zhì)背景

關(guān)頂?shù)貐^(qū)位于華北陸塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)沂山—臨朐斷隆(Ⅳ)沂山凸起(Ⅴ)東部，靠近沂沭斷裂帶。成礦區(qū)帶屬于魯中地區(qū)煤-Fe-Al-Au-建材、非金屬成礦亞帶。

1.1 地層

關(guān)頂?shù)貐^(qū)分布有新太古代泰山巖群柳杭組斜長(zhǎng)角閃巖夾黑云變粒巖、黑云角閃片巖，中生代白堊系大盛群馬朗溝組紫紅色礫巖、砂礫巖、粉砂巖及頁(yè)巖，新近系臨朐群牛山組玄武巖夾砂礫巖，第四系分布于溝谷及低洼處[4]。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，沂沭斷裂帶的鄌郚—葛溝斷裂從礦區(qū)東部通過(guò)，受其影響，區(qū)內(nèi)廣泛分布的NNE向次級(jí)斷裂構(gòu)造及其派生的張應(yīng)力形成的雁列張裂隙對(duì)含水晶脈石英礦的形成起著重要作用。

鄌郚—葛溝斷裂：該斷裂構(gòu)成沂沭斷裂帶的西界，其西盤多為泰山巖群、寒武系、奧陶系，東盤多為侏羅系、白堊系，控制了中生界的分布，總體顯示為東盤下降的左行壓扭性斷裂，它與沂水—湯頭斷裂共同控制了馬站—蘇村地塹的形成。礦區(qū)東側(cè)為該斷裂中段走向10～28°，傾向東，傾角85°。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)具多旋回多期次的特點(diǎn)[5]，以新太古代侵入巖為主，主要由二長(zhǎng)花崗巖系列巖石組成，中元古代、古生代、中生代侵入巖分布零星，出露少。新太古代五臺(tái)期—新太古代呂梁期大規(guī)模造山巖漿活動(dòng)旋回構(gòu)建了區(qū)內(nèi)基地，該期次發(fā)育的傲徠山序列花崗巖石為主要的含礦建造；中元古代—中生代陸內(nèi)局部熱事件巖漿旋回為含水晶脈石英礦形成提供了豐富的物質(zhì)來(lái)源，燕山期巖漿活動(dòng)與含水晶脈石英礦形成密切相關(guān)。

2 成礦特征

關(guān)頂?shù)貐^(qū)含水晶脈石英礦床成因類型為低溫?zé)嵋毫严冻涮蠲}型。

2.1 地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)發(fā)育有8處礦體，礦體圍巖均為新太古代傲徠山序列條花峪單元弱片麻狀含黑云二長(zhǎng)花崗巖，礦體與圍巖接觸部位有輕微綠泥石化蝕變。礦體沿張性裂隙充填，控礦構(gòu)造受沂沭斷裂帶控制，走向NNE，傾向NW，以高角度雁列式產(chǎn)出于鄌郚—葛溝斷裂西側(cè)。

2.2 礦體形態(tài)及分布特征

礦體呈透鏡狀、脈狀、帶狀，具帶狀構(gòu)造、晶洞狀構(gòu)造，規(guī)模較大的主礦體兩側(cè)可見(jiàn)近于平行分布的水晶細(xì)脈，寬度一般較小。礦體產(chǎn)狀受控于斷裂構(gòu)造產(chǎn)狀，走向NNE或近南北，傾向NW或近直立產(chǎn)出，傾角在60～90°，礦脈厚度0.5～2.0m，沿走向延伸長(zhǎng)度20～980m，沿傾向延深可達(dá)百米以上，礦體特征見(jiàn)表1。

2.3 礦石礦物特征

礦石自然類型主要有脈石英、水晶。脈石英為礦體的主要礦石類型占礦體的60%以上，水晶僅在晶洞中發(fā)育，約占礦體的40%。

圖1 關(guān)頂?shù)貐^(qū)地質(zhì)圖

表1 關(guān)頂?shù)貐^(qū)含水晶脈石英礦體特征

脈石英為致密塊狀，礦物組成主要為石英集合體，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，表面風(fēng)化受鐵質(zhì)渲染，局部沿裂隙染有黃褐色鐵質(zhì)銹斑，新鮮面為白色、乳白色、淡紫色、無(wú)色，透明半透明，油脂光澤，貝殼狀斷口，性脆，無(wú)解理。透明度較差，僅局部透明(圖2)。

圖2 脈石英照片

水晶主要有無(wú)色透明、紫色、粉色及煙色，致密塊狀、短柱形晶簇狀，水晶晶體呈六棱短柱狀晶體，玻璃光澤、油脂光澤，貝殼狀斷口，性脆，無(wú)解理。礦物組成主要為石英結(jié)晶體，透明度較好，局部發(fā)育有裂隙及棉狀物，影響礦石透明度(圖3)。

圖3 水晶照片

石英呈無(wú)色，半自形粒狀、柱狀，大小約1.5～8mm，局部具有碎裂、碎斑結(jié)構(gòu)、梳狀構(gòu)造，另見(jiàn)后期硅化石英細(xì)脈有穿切前期石英顆?，F(xiàn)象。

鐵質(zhì)礦物、白云母、綠簾石及其他礦物包裹體呈塵狀、細(xì)粒狀、針狀、鱗片狀、次圓狀及不規(guī)則狀，大小約1～12μm，局部可見(jiàn)粒度較大的鐵質(zhì)團(tuán)塊及針狀、片狀。

區(qū)內(nèi)礦體的SiO2平均含量在98.51%～99.29%。礦石中有害組分Fe2O3平均含量在0.02%～0.11%，Al2O3含量在0.31%～0.87%。

2.4 包裹體特征

關(guān)頂?shù)貐^(qū)含水晶脈石英礦石中包裹體較少，主要成孤立狀、條帶狀分布在不同的焦平面。包裹體主要由氣—液二相組成，且屬富液型，最大可見(jiàn)10μm。形狀一般呈長(zhǎng)條形、柱狀、圓形、橢圓形、不規(guī)則狀等。氣液比較小，一般＜10%；在視域(155×115)μm范圍內(nèi)，有可看清楚相組成(一般在1μm以上)的包裹體少于40個(gè)。包裹體均一溫度為160～266℃。

2.5 開(kāi)采利用特征

關(guān)頂?shù)貐^(qū)含水晶脈石英礦成礦溫度＜300℃，為低溫?zé)嵋盒停V石成分簡(jiǎn)單，包裹體含量少，易提純，可用作加工高純石英的原料。

3 礦床成因及找礦方向

區(qū)內(nèi)含水晶脈石英礦床形成時(shí)期為中生代。燕山期受太平洋板塊俯沖的影響，魯西地區(qū)地殼發(fā)生活化，區(qū)內(nèi)以沂沭斷裂帶為代表的NE向斷裂構(gòu)造發(fā)育，同時(shí)大量的巖漿沿著斷裂構(gòu)造上侵或噴出，在此影響下形成富Si熱液沿?cái)嗔褬?gòu)造運(yùn)移并在裂隙空間內(nèi)充填形成含水晶脈石英礦體。

根據(jù)野外調(diào)查情況及以往地質(zhì)資料分析，認(rèn)為該區(qū)含水晶脈石英礦找礦可參考以下幾個(gè)方向。

(1) 在成礦帶內(nèi)尋找NNE向、NE向張扭性構(gòu)造。

(2) 含水晶脈石英礦一般在正地形中，區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的礦體均有民采老硐，礦體附近常見(jiàn)致密的石英、水晶碎石。

(3) 區(qū)內(nèi)含水晶脈石英礦常成組成群發(fā)育，細(xì)脈可作為找礦線索。