江油泥盆系金寶石組石英砂巖特征及用途

劉亮　簡益　詹人權(quán)　凌強　趙相國

摘要：江油二郎廟地區(qū)石英砂巖賦存于泥盆系中統(tǒng)金寶石組地層中，厚60-110m。樣品分析結(jié)果顯示，SiO2 含量? 96.93～99.70%，平均 98.38%;Fe2O3含量為 0.03～0.69%，平均 0.14%;A12O3 含量為 0.13～0.98%;CaO 含量為 0.02～0.61%;MgO 含量 0.01～0.38%;燒失量0.07-1.18%;n值為58.0～617.5?？梢詽M足平板玻璃、器皿玻璃、耐火材料，鑄造以及硅質(zhì)校正原料等行業(yè)對石英砂巖各成分含量的要求。對區(qū)域上金寶石組石英砂巖的用途具有參考意義。

Abstract： Quartz sandstone in the Erlang Miao area is hosted in the Middle Devonian gold gem formation， thick 60-110m. The results of sample analysis show that the content of SiO2 is? 96.93～99.70%， with an average of 98.38%; Fe2O3 content is 0.03～0.69%， average is? 0.14%; A12O3 content is? 0.13～0.98%， average is 0.40%; CaO content is 0.02～0.61%; MgO content is 0.01～0.38%; LOSS content is 0.07-1.18%; and the n value is 58.0-617.5. It can meet the requirements of various components of quartz sandstone in plate glass， utensil glass， refractory， casting and silicon correction raw materials industries. It can be used as a reference for the application of quartz sandstone in jinbaoshi formation.

關(guān)鍵詞：江油;金寶石組;石英砂巖;地質(zhì)特征;用途

Key words： Jiangyou;Jinbaoshi formation;quartz sandstone;geological characteristics;application

中圖分類號：P558? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）05-0155-04

0? 引言

石英砂作為一種堅硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，隨著其特性被越來越多的研究，石英砂產(chǎn)品在各行各業(yè)得到了廣泛運用[1-5]。作為重要的工業(yè)礦物原料，優(yōu)質(zhì)的石英砂產(chǎn)品來源于自然形成的石英砂巖礦，因而尋找和評價石英砂巖具有重要的社會和經(jīng)濟意義。江油二郎廟地區(qū)位于四川盆地西北部龍門山前陸推覆帶與川中陸內(nèi)盆地結(jié)合部位，成礦地質(zhì)條件良好，礦產(chǎn)資源豐富，尤其是石英砂巖位居全省前列，已形成相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈。但區(qū)內(nèi)已有的石英砂巖礦均作為單一的玻璃用，資源利用效率和價值有待提高。鑒于此，以1：25萬廣元幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查為基礎(chǔ)，結(jié)合研究區(qū)及周邊石英砂巖礦資料，對泥盆系金寶石組石英砂巖特征及用途進行評價，以期提高江油地區(qū)石英砂巖經(jīng)濟效益和社會效益，為區(qū)域上石英砂巖的利用提供參考。

1? 地質(zhì)特征

1.1 地層

研究區(qū)位于龍門山前緣推覆——沖斷帶與川西北前陸盆地交接部位，屬上揚子地層分區(qū)前龍門山小區(qū)（圖1），區(qū)域上從寒武到三疊紀(jì)均有出露，區(qū)內(nèi)一帶出露的地層有寒武系下統(tǒng)長江溝組（∈1cj）、泥盆系中統(tǒng)金寶石組（D2j）、泥盆系中-上統(tǒng)觀霧山組（D2-3gw）?，F(xiàn)由老至新簡述如下：

①寒武系長江溝組（∈1cj）：因斷層破壞，在研究區(qū)東側(cè)外圍一帶出露，呈帶狀分布。巖性為淺褐色中-厚層狀含礫巖屑砂巖及灰綠、褐黃色薄-中層含巖屑砂巖，夾薄層細砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及頁巖?？梢娮畲蠛穸?57m。

②泥盆系金寶石組（D2j）：在研究區(qū)內(nèi)及其外圍東北部，呈寬條帶狀弧形分布。巖性主為灰白色厚層-塊狀細粒石英砂巖，夾鈣泥質(zhì)細砂巖、粉砂巖及泥頁巖，厚105-320m。石英砂巖風(fēng)化面呈黃褐色，細粒結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，硅質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較致密，巖石堅硬，層面可見波痕。該組石英細砂巖成分和結(jié)構(gòu)成熟度均高，發(fā)育斜層理、楔形層理等，屬于前濱沖洗帶沙灘沉積物，鈣泥質(zhì)細砂巖，泥頁巖常見水平層理、波狀層理等，產(chǎn)珊瑚、腕足等化石，還見有植物碎片化石，其沉積環(huán)境屬于近濱較低能帶的濱海淺灘沉積環(huán)境[6]。巖層產(chǎn)狀為310°∠43°。

③泥盆系觀霧山組（D2-3gw）：在研究區(qū)北部和西部外圍區(qū)，呈帶狀分布。巖性主要為灰-深灰色中厚層、塊狀細晶白云巖夾少量微晶-細晶灰?guī)r，頂部為灰白色中層狀豹斑狀灰?guī)r[7]。形成于半封閉的瀉湖-濱海環(huán)境中，為潮上蒸發(fā)坪白云巖[8-9]，厚 128m。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

研究區(qū)隸屬于龍門山-大巴山陷裂帶雁門凹陷斷裂帶西側(cè)的竹園壩開闊褶皺變形區(qū)，構(gòu)造形跡主要有水跟頭倒轉(zhuǎn)背斜和白果樹斷層。水跟頭倒轉(zhuǎn)背斜在研究區(qū)及外圍地區(qū)，呈北東方向展布，全長 2.5km。背斜核部由寒武系長江溝組地層組成，兩翼地層分別為泥盆系金寶組、觀霧山組、二疊系陽新組等地層組成。背斜軸傾向北西，傾角 70°，礦層處于該背斜北西翼上。白果樹斷層呈弧形展布，長度大于 15km，斷層面傾向北西，傾角變化大（40～70°）。斷層破碎帶寬 5～20m，帶內(nèi)由斷層角礫巖、碎裂巖組成。

2? 礦體及礦石特征

2.1 礦體特征

研究區(qū)含礦層為泥盆系中統(tǒng)金寶石組石英砂巖，層位穩(wěn)定（圖2、圖3）。礦體產(chǎn)出于兩個層位，金寶石組中部（圖2）和金寶石組底部（圖3），兩個礦層均呈單斜層狀產(chǎn)出，傾向北西，傾角36～43°，產(chǎn)狀穩(wěn)定，厚度60～110m。底部礦體底板為金寶石組青灰色薄-中厚層泥質(zhì)砂巖，夾暗紫紅色薄層泥巖，頂板為長江溝組褐灰色薄層泥質(zhì)砂巖及頁巖。中部礦體底板為灰-深灰色細砂巖、粉砂巖夾紫紅色泥巖，頂版為泥盆系上統(tǒng)觀霧山組細晶白云巖。由于礦體巖性均為灰-灰白色石英砂巖，與上下層位顏色差別較明顯，頂?shù)捉缦掭^清晰。

2.2 礦石特征

研究區(qū)礦石類型單一，為淺灰-灰白色細粒石英砂巖。礦石主要礦物成分為石英（>96%），石英表面較干凈，呈他形粒狀，細粒結(jié)構(gòu)，粒度為0.1～0.5mm，顆粒磨圓度較好，成分及結(jié)構(gòu)成熟度均較高，膠結(jié)物以硅質(zhì)為主，少量鈣質(zhì)，膠結(jié)較緊密。局部礦石中含有黑色炭質(zhì)斑點，斑點大小 0.5～2mm。在礦石的節(jié)理面及裂隙面可見少量黃褐色鐵銹。基于以上特征，判斷石英砂巖應(yīng)為長期風(fēng)化、搬運、分選和磨蝕作用后沉積形成的產(chǎn)物[10]。石英砂巖呈致密塊狀，硬度較大，抗壓、抗風(fēng)化力較強，加工難度較大。

3? 礦石主要化學(xué)成分及用途

礦石主要化學(xué)成分為SiO2，其次為Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO等。SiO2為礦石的主要有益組分，以石英形式存在;Al2O3主要賦存與膠結(jié)物及泥質(zhì)巖巖屑中，以粘土礦物形式存在;Fe2O3為玻璃原料的主要有害組分，主要以泥鐵質(zhì)的形式賦存于膠結(jié)物中，少量以鐵質(zhì)薄膜的形式附著在節(jié)理裂隙面及石英顆粒表明，以鐵質(zhì)氧化物的形式出現(xiàn)。研究區(qū)共采集15件礦石樣品（表 1），礦石SiO2 含量 96.93～99.70%，平均 98.38%;Fe2O3含量為 0.03～0.69%，平均 0.14%;A12O3 含量為 0.13～0.98%，平均 0.40%;CaO含量為 0.02～0.61%，平均值0.19%;MgO含量 0.01～0.38%，平均值0.16%;燒失量0.07-1.18%，平均值0.55%;n值為58.0～617.5，平均值為299.7。

石英砂作為一種堅硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，其主要成分為SiO2，金包石組石英砂巖可提煉出優(yōu)質(zhì)的石英砂，可廣泛運用于陶瓷、耐火材料、制造玻璃、鑄造、建筑、硅質(zhì)校正原料等領(lǐng)域 [11-12]，但不同行業(yè)對成分含量的要求不同（表2）。從表1和表2可以看出，研究區(qū)所有礦石質(zhì)量均符合器皿C級、耐火材料二級、鑄造三級、四級，即SiO2含量 >96%;Fe2O3含量<1.5%;A12O3含量<1.0%。除H2、H4、H8樣品外，其余樣品均可用作耐火材料一級、鑄造一級、二級，即SiO2含量 >97.5%，F(xiàn)e2O3含量<0.75%，尤其是H4樣品已接近相關(guān)指標(biāo)。多數(shù)樣品（H1、H7-H15）可用作平板玻璃B、C級，即SiO2含量 >98%，F(xiàn)e2O3含量<0.20%。接近一半的樣品可達到建筑、衛(wèi)生陶瓷和無線電瓷用原料。根據(jù)礦山實際開采的礦石加工技術(shù)性能資料，礦石經(jīng)鄂式破碎機粗碎、中碎、細碎、球磨、篩分、磁選、水洗等工藝便可生產(chǎn)出石英精砂，加工工藝簡單，選礦成本較低。最終成品（石英砂）產(chǎn)率為50～60%。石英精砂產(chǎn)品可以作為制造一般平板玻璃、器皿玻璃、鑄造、耐火材料的原料。

同時，該研究區(qū)礦石的硅酸率為58.0～617.5，平均值為299.7，遠大于4，MgO 0.01～0.38%，平均值0.16%，遠小于3%。也可以作為制造水泥的硅質(zhì)配料。研究區(qū)周邊及整個江油地區(qū)是省內(nèi)優(yōu)質(zhì)水泥生產(chǎn)基地，需要大量的硅質(zhì)校正原料，因此綜合利用能夠有效提高資源利用率。由此可見，對研究區(qū)石英砂巖的評價分類，并結(jié)合分優(yōu)劣進行開采和對優(yōu)質(zhì)石英砂巖進一步深加工，可以提升江油地區(qū)石英砂巖經(jīng)濟效益和社會效益。

4? 結(jié)論

①二郎廟地區(qū)金寶石組石英砂巖礦體厚60-110m，走向延伸穩(wěn)定，資源潛力大。主要礦物成分為石英（>96%），粒度為 0.1～0.5mm，顆粒磨圓度較好，成分及結(jié)構(gòu)成熟度較高。

②研究區(qū)石英砂巖礦石SiO2含量96.93～99.70%，F(xiàn)e2O3含量為0.03～0.69%，A12O3 含量為0.13～0.98%， CaO 含量為 0.02～0.61%，MgO含量0.01～0.38%，燒失量0.07-1.18%，n值為58.0～617.5。可滿足平板玻璃、器皿玻璃、耐火材料、鑄造以及硅質(zhì)校正原料等行業(yè)對石英砂巖各成分含量的要求，可為該地區(qū)及周邊石英砂巖的利用提供參考。

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