甘肅省肅北縣音凹峽西工業(yè)礦物礦床地質(zhì)特征及開發(fā)利用前景探討

龔振中，范宗福

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

工業(yè)礦物因其特有的針狀構(gòu)造、高白度、低吸油率、高電阻、低介電常數(shù)、無毒、無磁性、低熱膨脹系數(shù)、燒失量小、耐熱性好、耐腐蝕、耐候性及機(jī)械性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。本文通過對(duì)音凹峽礦床的地質(zhì)、礦體地質(zhì)特征等分析研究，對(duì)比分析了音凹峽內(nèi)礦物的主要用途，探討了其開發(fā)利用前景。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

該礦床地處塔里木陸塊區(qū)敦煌地塊之柳園裂谷，位于柳園-平頭山加里東期華力西期印支期金銅鎳鉛鋅鎢(鐵錳)釩磷、鈾、鉀長石、硅灰石成礦帶上，成礦條件十分有利。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為石炭系紅柳園組，其次為石板山組、二疊系方山口組（圖1）。紅柳園組主要分布于礦區(qū)中部，為一套海相陸源碎屑巖—碳酸鹽巖建造。下段由變微—細(xì)粒石英砂巖、粗粒石英雜砂巖、石英巖及硅質(zhì)條紋微晶灰?guī)r、蛇紋石化微晶大理巖等組成；上段由厚大的白云質(zhì)大理巖組成，底部夾有薄層狀細(xì)粒石英砂巖，被華力西晚期巖枝狀中細(xì)粒二長花崗巖體侵入，在其接觸帶形成規(guī)模較大的硅灰石矽卡巖帶，并形成硅灰石礦體。石板山組與下伏紅柳園組呈平行不整合接觸，主要巖性為紫紅色不等粒、中細(xì)粒長石砂巖、褐灰綠色長石巖屑含礫砂巖互層。二疊系方山口組主要分布于礦區(qū)西北角，呈不整合接觸覆蓋在中石炭統(tǒng)石板山組之上，主要由淺灰色英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r及同質(zhì)火山角礫巖、淺灰綠色或深灰色英安質(zhì)凝灰?guī)r夾英安巖、硅質(zhì)板巖、凝灰質(zhì)砂巖組成。區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育。礦區(qū)南北兩側(cè)及東側(cè)出露的侵入巖均為音凹峽巖基的一部分，巖性為中細(xì)粒二長花崗巖和細(xì)中粒二長花崗巖，二者呈涌動(dòng)侵入接觸。礦區(qū)中部見有巖枝狀中細(xì)粒二長花崗巖侵入石炭系紅柳園組上段大理巖中，在其接觸帶發(fā)生接觸交代作用，形成透輝石硅灰石矽卡巖。區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育，主要有輝綠巖脈、石英閃長玢巖脈。

礦區(qū)構(gòu)造較為發(fā)育，主要為斷裂構(gòu)造，按走向進(jìn)一步分為東西向斷裂、北西西向斷裂及北東向斷裂。其中東西向斷裂為區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造，主要分布于礦區(qū)南部，性質(zhì)為逆斷層。

圖1 音凹峽硅灰石礦區(qū)地質(zhì)草圖

2 礦體地質(zhì)

（1）賦礦層位及礦體特征。硅灰石礦體賦存在晚二疊世二長花崗巖與石炭系紅柳園組接觸帶形成的矽卡巖帶中。區(qū)內(nèi)發(fā)育2條矽卡巖帶，分別位于巖體東西兩側(cè)，矽卡巖帶即為硅灰石礦體。西側(cè)矽卡巖帶與二長花崗巖體直接接觸，遠(yuǎn)離巖體逐漸變?yōu)榇罄韼r。該矽卡巖帶平面上呈月牙形，近南北向展布。該帶內(nèi)圈定硅灰石礦體1條，即WL1。是區(qū)內(nèi)的主礦體，呈大型透鏡狀，長約680m，厚62m，物相法分析單樣品中硅灰石含量主要在47.01%～83.72%，最高95.57%，礦體平均含量67%。東側(cè)矽卡巖帶主要分布在二長花崗巖附近的石英砂巖層之間，平面上呈北北西—北西向帶狀展布。圈定硅灰石礦體1條，即WL2，呈層狀，長約1100m，厚23m，物相法分析單樣品中硅灰石含量主要在49.08%～61.58%，最高66.05%，礦體平均含量61%。礦（化）體頂?shù)装鍑鷰r為石英砂巖。

（2）礦石質(zhì)量特征。①礦石礦物成分。根據(jù)野外觀察及15件礦石光薄片鑒定，礦石中礦物成分相對(duì)較為簡單，有少量透輝石、鐵鋁榴石（圖2）。硅灰石：呈桿狀、針狀、顯微纖維狀集合體，粒度在0.008mm～0.15×0.6mm，最大粒度約0.1～0.4×2.0mm，較致密混雜鑲嵌分布，多數(shù)針狀者集合體呈放射狀，少數(shù)板狀不規(guī)則鑲嵌分布，含量在73%～98%。透輝石：呈短柱狀，粒度約在0.01mm～0.03mm，粒度細(xì)小不規(guī)則鑲嵌集合體狀填充硅灰石空隙分布，含量在3%～10%。鐵鋁榴石：呈不規(guī)則粒狀，帶有淺褐色，均質(zhì)，極高正突起，粒度約0.03mm～0.1mm。含量在3%～8%，最高含量達(dá)10%。②礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單。礦石結(jié)構(gòu)主要為細(xì)粒纖維變晶結(jié)構(gòu)，次為它形粒狀變晶結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造。③礦石的礦物共生組合。礦石中礦物組合為：硅灰石+透輝石+石榴子石。④礦石化學(xué)成分。據(jù)礦石化學(xué)分析結(jié)果（表1）。

圖2 硅灰石礦石標(biāo)本及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

表1 音凹峽西硅灰石礦礦石化學(xué)分析樣結(jié)果表

從化學(xué)分析法計(jì)算礦石中硅灰石含量在60%～74.9%，透輝石5%～15%，石榴子石2%～4%，方解石11%～16%。這與物相分析法計(jì)算的硅灰石含量基本相同。

（3）礦石類型。根據(jù)礦石中礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造可分為致密塊狀透輝硅灰石矽卡巖型礦石和致密塊狀石榴透輝硅灰石矽卡巖型礦石，以致密塊狀透輝硅灰石矽卡巖型礦石為主。按選礦加工方法劃分為不需選礦礦石。

（4）圍巖蝕變。矽卡巖化、硅化與成礦關(guān)系最為密切。蛇紋石化，僅在局部地段出露，規(guī)模較小，蝕變強(qiáng)烈，與硅灰石礦（化）體無直接關(guān)系。方解石化，較弱，多沿硅灰石矽卡巖裂隙填充形成方解石微細(xì)脈。

3 礦床成因

音凹峽硅灰石礦體產(chǎn)在華力西晚期中細(xì)粒二長花崗巖與石炭系紅柳園組大理巖接觸帶形成的矽卡巖帶中。礦體呈層狀、大型透鏡狀。礦石多呈細(xì)粒柱狀變晶結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造。礦石類型為矽卡巖型硅灰石礦石。圍巖蝕變有矽卡巖化、硅化、蛇紋石化、大理巖化、方解石化。與化學(xué)性質(zhì)活潑、富含Mg、Ca的白云石大理巖層發(fā)生交代作用形成硅灰石交代巖—硅灰石矽卡巖，從而構(gòu)成矽卡巖型硅灰石礦床。

綜上所述，音凹峽硅灰石礦床成因類型為與華力西晚期花崗巖有關(guān)的接觸交代矽卡巖型硅灰石礦床。

4 礦石用途

音凹峽硅灰石礦床具有如下特征：①礦床規(guī)模大，硅灰石平均含量高（大于60%），礦床遠(yuǎn)景儲(chǔ)量大于1000萬噸。②礦石礦物成分簡單、有用組分分布均勻、致密、白度高、有害雜質(zhì)少、礦石品質(zhì)好。③硅灰石晶體呈桿狀、針狀、纖維狀，粒度集中在0.008mm～0.15×0.6mm，粒度細(xì)小。④原礦石不需經(jīng)過選礦即可滿足工業(yè)指標(biāo)要求，直接被工業(yè)應(yīng)用，屬于不需選礦礦石。

根據(jù)音凹峽西硅灰石礦床特征，對(duì)比工業(yè)應(yīng)用對(duì)硅灰石礦石質(zhì)量要求，音凹峽硅灰石礦可作為陶瓷新型快燒節(jié)能陶瓷原料，新世紀(jì)環(huán)保建材的新原料及玻璃、冶金、造紙、橡膠、涂料等工業(yè)原料，用途極為廣泛。

5 音凹峽硅灰石礦床未來開發(fā)前景

隨著研究的深入及科技水平的發(fā)展，非金屬礦及非金屬材料的消費(fèi)和產(chǎn)值將超過金屬礦及金屬礦物。硅灰石作為一種附加值高、增長快的非金屬礦物材料以及其獨(dú)特的物理化學(xué)性能，硅灰石的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)更加光泛。

音凹峽西硅灰石礦位于甘肅北山南帶，隸屬于甘肅省肅北縣管轄。自玉門市經(jīng)音凹峽至礦區(qū)有柏油路、便道通行，行程約100km，交通便利。音凹峽西硅灰石礦床經(jīng)初步估算，硅灰石礦物量大于1000萬噸。因其礦化規(guī)模大、品位高、礦化均勻、白度高、礦物粒度細(xì)小、加工選冶簡單、開采成本低等優(yōu)勢，尤其是礦物粒度細(xì)小，屬不需選礦礦石，節(jié)省了成本，減少了對(duì)環(huán)境的污染及破壞，未來開采對(duì)地方經(jīng)濟(jì)及當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)將起到巨大影響。