淺析寧夏石嘴山市北岔溝冶金用石英巖礦地質(zhì)特征及成因

劉 雷 曾亞新

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊，寧夏 銀川750021）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

寧夏石嘴山市北岔溝區(qū)域大地構(gòu)造單元屬柴達(dá)木- 華北板塊（Ⅲ），華北陸塊（Ⅲ5），鄂爾多斯地塊（Ⅲ51），鄂爾多斯西緣中元古代- 早古生代裂陷帶（Ⅲ51-1），賀蘭山褶斷帶（Ⅲ51-1-1）。該區(qū)域經(jīng)歷了多次構(gòu)造變動，大地構(gòu)造位置極為獨特。臺地基底由太古代- 早元古代變質(zhì)巖系及混合花崗巖類巖石組成。自長城紀(jì)以后發(fā)育斷陷，形成一個沉降較深的地帶，晚期燕山運動使本區(qū)產(chǎn)生了強烈褶皺和斷裂，喜馬拉雅運動于本帶發(fā)生強烈的升降運動和斷裂活動，構(gòu)造地震亦發(fā)育。區(qū)域內(nèi)地層區(qū)劃屬華北- 柴達(dá)木地層大區(qū)（Ⅲ），華北地層區(qū)（Ⅲ4），鄂爾多斯西緣地層分區(qū)（Ⅲ41），賀蘭山地層小區(qū)（Ⅲ41-1）。

2 礦床地質(zhì)特征

勘查區(qū)構(gòu)造簡單，以斷層為主。地層呈單斜層狀產(chǎn)出，總體走向北西- 南北向，傾向北北西- 北東東，傾角2°～42°。

2.1 地層

勘查區(qū)內(nèi)出露地層有長城口系黃旗口組（Pt21h）、薊縣系王全口組（Pt22w）、石炭系靖遠(yuǎn)組（C2j）及第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Qh1p）。

2.1.1 長城系黃旗口組（Pt21h）

為一套濱海相碎屑巖建造，按巖石組合特征劃分兩個巖性段?？辈閰^(qū)內(nèi)僅出露第二段，為含礦層；第一段（Pth1）僅見于鉆孔ZK03、ZK04、ZK05 中。

（1）第一段（Pt21h1）。

巖性為紫紅色、灰綠色鈣質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，厚度4.08～48.86m，其中鉆孔ZK03 該段厚度4.08m（未見底），鉆孔ZK04 該段厚度48.86m，鉆孔ZK05 該段厚度19.43m（未見底）。

（2）第二段（Pt21h2）。

巖性為灰白色- 淺灰色中細(xì)粒石英巖狀砂巖、石英砂巖，中細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，再生式膠結(jié)，塊狀構(gòu)造。交錯層理和層面波痕普遍發(fā)育，單層厚20～80cm，風(fēng)化面呈灰白、暗灰、臘黃及褐紅色，向上局部含少量鐵質(zhì)及礫石碎屑。出露寬度20～850m，厚度62～332.30m。

2.1.2 薊縣系王全口組（Pt22w）

底部為一層含砂質(zhì)石英質(zhì)礫巖，下部為灰白色石英砂巖夾壓碎微晶白云巖、硅質(zhì)板巖（粉晶硅質(zhì)巖），中、上部為白云石質(zhì)硅質(zhì)巖夾板巖、砂巖，頂部微晶硅質(zhì)巖。厚度124.22m。

2.1.3 石炭系靖遠(yuǎn)組第一段（C2j1）

巖性為淺灰- 灰白色中- 中厚層狀砂巖與灰黑色頁巖、粉砂巖、粗粒石英砂巖、中粒石英砂巖、含角礫粗粒石英砂巖、含砂質(zhì)燧石巖質(zhì)角礫巖、黑色不等粒石英砂巖不等厚互層，含煤線，底部為含礫不等粒石英砂巖，厚度大于268.21m。

2.1.4 第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Qh1p）

由黃灰色砂質(zhì)粘土、粉砂質(zhì)粘土及少量礫石、砂組成，厚度0～8m；洪積物分布于河床兩側(cè)的陡坎之上，由灰色砂礫石層、含礫砂土組成，厚度0～4m。

2.2 構(gòu)造

勘查區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要有6 條斷層，其產(chǎn)出特征分述如下：

（1）F1正斷層：近北北東向展布，傾向北西，傾角80°，延伸長度約2000m，斷距約300m?；矩灤┝苏麄€勘查區(qū)，它控制了黃旗口組的展布形態(tài)，為一控礦構(gòu)造。

（2）F2正斷層：近南北向展布，傾向西，傾角55°，延伸長度約550m，斷距約103m。

（3）F3逆斷層：近北西向展布，傾向北東東，傾角80°，延伸長度約80m。

（4）F4正斷層：近北西向展布變?yōu)槟媳毕蛘共?，傾向南西，傾角70°，延伸長度約800m，斷距約90m。

（5）F5正斷層：近北西西向展布，傾向南西，傾角85°，延伸長度約1100m，最大斷距約240m。該斷層被F4正斷層所切割。

（6）F6平移斷層：近北北西向展布，延伸長度約120m，斷層?xùn)|盤長城系黃旗口組第二段、薊縣系王全口組向南平移，斷層西盤石炭系土坡組第一段向北平移。

3 礦層地質(zhì)特征

3.1 礦層特征

礦層賦存于長城系黃旗口組第二段（Pth2）地層中，巖性為灰白色- 淺灰色中薄層- 中厚層塊狀石英巖狀砂巖、石英砂巖，呈單斜層狀、厚層狀產(chǎn)出，傾向340°～90°，傾角2°～42°。礦層呈層狀近南北向帶狀分布，南北長約3000m，東西寬20～850m，厚度32.34～307.17m，平均厚度171.58m（圖1）。礦層厚度變化系數(shù)為58.43%，厚度較穩(wěn)定。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石的化學(xué)成分

礦石化學(xué)成份以SiO2為主，含有Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2O、Cr2O3、P2O5。礦石基本分析結(jié)果表明：SiO2含量為92.82%～99.42%，平均為97.61%；Al2O3含量為0.05%～1.73%，平均為0.87%；Fe2O3含量為0.05%～1.70%，平均為0.21%；可知該區(qū)冶金用石英巖礦屬高硅、低鋁、低鐵型的工業(yè)原料。礦石組合分析結(jié)果統(tǒng)計表明：CaO 含量為0.058%～0.603%，平均為0.185%；MgO 含量為0.040%～0.553%，平均為0.092%；TiO2含量為0.038%～0.126%，平均為0.065%；K2O 含量為0.090%～0.351%，平均為0.236%；Na2O 含量為0.009%～0.163%，平均為0.088%；Cr2O3含量為0.00011%～0.00422/%，平均為0.00107%；P2O5含量為0.001%～0.036%，平均為0.004%；有害組份含量甚微。

3.2.2 礦石的化學(xué)成分變化特征

選取地表礦石樣品作為礦層礦石品位沿走向變化的研究對象。礦層礦石品位沿走向自南東向北西（表1、圖2）SiO2含量變化幅度0.04～0.87%；Al2O3含量變化幅度0～0.29%；Fe2O3含量變化幅度0.01～0.08%。從圖中可以看出，當(dāng)SiO2含量較高時，Al2O3含量則較低，二者之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)Al2O3含量較高時，則Fe2O3含量較低，二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表1 礦層平均品位統(tǒng)計表

3.2.3 礦層頂?shù)装寮皧A石特征

礦層頂板為薊縣系王全口組灰白色含砂質(zhì)石英質(zhì)礫巖及石炭系土坡組第一段灰白色含礫不等粒石英砂巖。礦層底板為黃旗口組第一段紫紅色、灰綠色鈣質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖地表未見出露。礦層內(nèi)夾石巖性以低品位石英巖狀砂巖、石英砂巖為主，主要是因為化學(xué)成分中SiO2偏低，或有害組分Al2O3超標(biāo)而圈定為夾石。

圖2 礦層礦石組分沿走向變化曲線圖

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

冶金用石英巖礦層賦存于元古界長城系黃旗口組第二段（Pth2），在區(qū)域上產(chǎn)出穩(wěn)定。巖性為灰白色- 淺灰色中細(xì)粒石英巖狀砂巖，石英顆粒分選性、磨圓度較好，成分純凈，單層厚0.3～1.0m，海浪波痕及濱海相單板狀斜層理和波狀水平層理發(fā)育。早期本區(qū)處于溫濕的氧化環(huán)境，沉積巖層中富高價鐵呈現(xiàn)紅色，晚期逐步向還原環(huán)境轉(zhuǎn)化，形成元古界長城系濱海相的石英巖狀砂巖礦床，后期又經(jīng)受輕微的區(qū)域變質(zhì)作用的影響。該石英巖狀砂巖礦層厚、規(guī)模大、產(chǎn)狀較為穩(wěn)定，具斜層理及波痕特征，推斷北岔溝石英巖狀砂巖應(yīng)屬于濱海相的碎屑巖沉積型礦床。

該礦層嚴(yán)格受層位控制，致密堅硬，抗風(fēng)化能力強，常形成陡峭的山梁，基本裸露，風(fēng)化面呈青灰色，新鮮面多為灰白色，因此尋找冶金用石英巖礦需在黃旗口組第二段內(nèi)進(jìn)行。