嵩縣某長(zhǎng)石礦地質(zhì)特征及經(jīng)濟(jì)意義評(píng)價(jià)

郭甲一, 陳建光,孫紅濤,姜治業(yè)

(1.河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院，河南 鄭州 450052；2.河南省有色金屬深部找礦勘查技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450000；3.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450000，4.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450000)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

本區(qū)位于華北地臺(tái)南緣，馬超營(yíng)大斷裂橫貫全區(qū)，依據(jù)馬超營(yíng)斷裂南北地質(zhì)體的差異，該礦區(qū)劃分為兩個(gè)Ⅱ級(jí)構(gòu)造單位[1-2]，斷裂北邊為華熊臺(tái)隆，斷裂南面屬洛南—欒川臺(tái)緣褶皺帶。華熊臺(tái)隆在區(qū)內(nèi)又可劃分為兩個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元，即潭頭—大章和外方山斷壟南部邊緣。礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于華熊臺(tái)隆外方山隆斷區(qū)[3]，地質(zhì)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

區(qū)內(nèi)發(fā)育2 條北西向、北東向構(gòu)造。區(qū)內(nèi)裂隙與構(gòu)造方向一致，主要為北西向及北東向，一般長(zhǎng)數(shù)十米，裂隙內(nèi)見(jiàn)高嶺土化及絹云母化。北西向斷裂區(qū)域上廣泛發(fā)育，走向北西—南東，傾向南西，多期活動(dòng)特征明顯，早期韌性變形形成片理化帶，晚期自南向北脆性逆沖推覆，沿?cái)嗔褞纬蓸?gòu)造角礫巖、碎裂巖、碎粉巖等。巖石硅化、鉀化及其他蝕變強(qiáng)烈。其相互平行的次級(jí)斷裂主要表現(xiàn)為逆斷層特征，規(guī)模相對(duì)較小，破碎寬度不等。本組斷裂對(duì)金等多金屬的形成具有一定的控制作用[4]。北西向斷裂控制了本區(qū)所有礦床(點(diǎn))的產(chǎn)出與分布位置，為本區(qū)重要的控礦、導(dǎo)礦構(gòu)造。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，侵入巖按侵入時(shí)代分屬熊耳期、華力西期和燕山期。熊耳期侵入巖主要巖性有石英輝石二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、石英斑巖和次流紋巖；華力西期侵入巖為細(xì)粒正長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)斑巖脈；燕山期侵入巖有合峪斑巖狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖巖體，巖脈的巖性為花崗巖脈和正長(zhǎng)巖脈。

圖1 嵩縣南部地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征和含礦偉晶巖脈特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層簡(jiǎn)單，出露的主要地層：中元古界熊耳群馬家河組、第四系。馬家河組(Pt2xm) 大面積出露于礦區(qū)，地層總體傾向北西320～345°，傾角50～60°。主要有中基性火山巖組成，主要巖性為安山巖，其次為玄武質(zhì)安山巖、輝石安山巖夾流紋斑巖、球粒流紋斑巖及薄層英安巖，局部夾灰綠色玄武安山巖。安山巖呈灰色、灰綠色，紅褐色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、變余結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、輝石、角閃石等。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育。一組為北西向，另一組為北東向。北西向斷裂在區(qū)域上廣泛發(fā)育，走向北西—南東，傾向南西，顯示兩期活動(dòng)的跡象：早期韌性變形形成了片理化帶，晚期自南向北脆性逆沖推覆。沿?cái)嗔褞Э梢?jiàn)碎裂巖、碎粉巖、碎糜巖等，巖石硅化、鉀化及其他蝕變強(qiáng)烈。北西向斷裂控制了本區(qū)所有礦床(點(diǎn))的產(chǎn)出與分布位置，為本區(qū)重要的控礦、導(dǎo)礦構(gòu)造，且本組斷裂對(duì)金等多金屬的形成具有一定的控制作用[4]。

礦區(qū)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，花崗巖脈主要侵入于熊耳群焦園組及合峪巖體內(nèi)部[5]，其出露長(zhǎng)度為0.5～3km，寬10～20m。正長(zhǎng)巖脈在礦區(qū)內(nèi)見(jiàn)有三處：分別位于礦區(qū)北部1 條，礦區(qū)中部2 條，屬堿性深成侵入巖脈。脈巖的巖性為正長(zhǎng)巖，呈肉紅色、淺紅色，具等粒狀(似)斑狀結(jié)構(gòu)。

燕山期花崗巖與鉬、鉛、鋅、金、銀等金屬礦及螢石礦成礦關(guān)系最為密切。成脈狀產(chǎn)出的花崗斑巖、細(xì)晶花崗巖等[6]。

2.2 含礦偉晶巖脈特征

2.2.1 偉晶巖脈特征

偉晶巖脈呈脈狀、似層狀分布，礦區(qū)可見(jiàn)三條偉晶巖脈。礦區(qū)北部偉晶巖脈，長(zhǎng)約70m，寬約20m；中部偉晶巖脈長(zhǎng)約150m，寬約50m；南部含礦偉晶巖脈長(zhǎng)約50m，寬約28m。

2.2.2 偉晶巖脈結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征

偉晶巖脈呈肉紅色、淺紅色，按主要礦物鉀長(zhǎng)石的結(jié)晶程度可分為全晶質(zhì)自形結(jié)構(gòu)、半自形結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)。按結(jié)晶大小可分為細(xì)粒結(jié)構(gòu)、中粒結(jié)構(gòu)、粗?！獋ゾЫY(jié)構(gòu)，偉晶巖脈內(nèi)部呈塊狀構(gòu)造。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)中部出露四條正長(zhǎng)巖脈，鉀長(zhǎng)石礦體賦存于正長(zhǎng)巖脈內(nèi)，與正長(zhǎng)巖脈沒(méi)有明顯的界面。根據(jù)化驗(yàn)分析結(jié)果滿足工業(yè)指標(biāo)時(shí)圈定為鉀長(zhǎng)石礦體，共圈出4 個(gè)鉀長(zhǎng)石礦體，分別為Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)以及Ⅳ號(hào)礦體(表1、圖2)。

表1 嵩縣某鉀長(zhǎng)石礦礦體特征一覽表

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

3.2 礦石質(zhì)量特征

3.2.1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)：按礦石中主要礦物鉀長(zhǎng)石的結(jié)晶程度劃分，可分為全晶質(zhì)自形結(jié)構(gòu)、半自形結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)。按結(jié)晶大小劃分，可分為細(xì)粒結(jié)構(gòu)、中粒結(jié)構(gòu)、粗?！獋ゾЫY(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造。

3.2.2 礦石礦物組成

礦石礦物以鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石為主，含量87%～93%；其次為石英、磁鐵礦、赤褐鐵礦、云母、重晶石等(表2)。礦石中主要有用組分為鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石，有害組分為鐵的氧化礦物及鐵的硫化礦物等。

表2 礦石中主要礦物的相對(duì)含量 (單位：%)

鉀長(zhǎng)石呈肉紅色、紅褐色、玻璃質(zhì)光澤，解理中等，大部分顆粒結(jié)晶粗大，粒度(1.7×6～15×17)mm 之間，少部分顆粒較小，粒度((0.3～1.1)×3)mm 之間，細(xì)顆粒鉀長(zhǎng)石呈填隙狀分布于粗大的顆粒間。鉀長(zhǎng)石切面上較混濁，具明顯的泥化現(xiàn)象，鉀長(zhǎng)石具條紋構(gòu)造，部分顆粒具有簡(jiǎn)單雙晶[5](圖3a、b)。

石英呈粒狀，大小為((0.08～0.6)×1.2)mm之間，顆粒間接觸界線彎曲，呈填隙狀不均勻分布，部分石英間包裹鐵礦物(圖3c、d)

氧化鐵礦物包括磁鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦等礦物，是礦石中主要的有害礦物之一。其中赤鐵礦和褐鐵礦是磁鐵礦和黃鐵礦等礦物氧化的產(chǎn)物(圖3e～h)。氧化鐵礦物主要呈浸染狀分布，可見(jiàn)赤鐵礦交代磁鐵礦，多為他形粒狀，分粗細(xì)兩群。粗粒鐵礦物與脈石礦物平直接觸，細(xì)粒鐵礦物多被脈石礦物包裹或與脈石礦物連體，不利于其單體解離[6]。黃鐵礦主要呈浸染狀分布，多為他形粒狀，粒度較粗，多已經(jīng)單體解離。礦石中部分鐵礦物粒度極細(xì)，被脈石礦物包裹，難以單體解離，這是該礦難選的主要原因之一。

3.2.3 礦石化學(xué)成分

區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦的主要化學(xué)成分：K2O、Na2O、Al2O3、Fe2O3、TiO2等。全礦床中K2O+Na2O 含量11.13%～17.36%，平均15.76%，變化系數(shù)為7.86%，變化較??；K2O 與Na2O 比值平均為3.08。Al2O3含量14.07%～19.12%，平均品位18.11%，品位變化較小，礦石中有害成分Fe2O3含量0.38%～0.53%，平均0.46%，品位變化不大(表3)。

通 過(guò) 組 合 分 析 礦 石 中SiO2含 量52.16%～64.34%，CaO含量0.19%～4.01%，MgO含量0.01%～0.90%，Mo含量0.000～0.016%，TiO2含量0.18%～0.62%，礦石中其他組分含量未能達(dá)到共伴生要求。

3.3 礦石品級(jí)

區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦主要有用化學(xué)成分：K2O+Na2O 11.13%～17.36%， 平 均15.76%； K2O 與Na2O比值平均為3.08；礦石中有害成分Fe2O3含量0.38%～0.53%，平均0.46%。根據(jù)鉀長(zhǎng)石礦最新勘查規(guī)范(DZ/T 報(bào)批版)，礦區(qū)鉀長(zhǎng)石礦均滿足礦床工業(yè)品位要求，部分塊段鉀長(zhǎng)石精礦的品質(zhì)達(dá)到優(yōu)等品及一等品。K2O+Na2O 含量≥11%時(shí)可以作為陶瓷、玻璃等用途，此外還可作制玻璃的助熔劑等。部分塊段Fe2O3含量較高，但經(jīng)除鐵試驗(yàn)后可被利用[8]。

圖3 礦物鏡下鑒定及背散射圖像

3.4 礦體圍巖、圍巖蝕變和成因

鉀長(zhǎng)石礦體賦存于正長(zhǎng)巖脈中，礦體圍巖主要為正長(zhǎng)巖、安山巖，礦體與安山巖界線明顯，可用肉眼區(qū)分，與正長(zhǎng)巖界線不明顯，依化學(xué)分析結(jié)果圈定。礦體頂?shù)装鍑鷰r主要為正長(zhǎng)巖，安山巖與礦體接觸面偶有不規(guī)則鋸齒狀[9]。

礦體圍巖主要礦化蝕變：鉀化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化等，金屬礦化主要為黃鐵礦化以及褐鐵礦化。

礦床成因類型屬巖漿熱液結(jié)晶分異偉晶巖型，主成礦時(shí)代屬華力西期。

表3 某礦段礦石化驗(yàn)分析結(jié)果

4 經(jīng)濟(jì)意義評(píng)價(jià)

4.1 礦石加工技術(shù)性能

本區(qū)礦石中部分塊段鐵含量較高，超出陶瓷＜0.2%或＜0.5%要求。通過(guò)采取了200kg 的原礦石進(jìn)行相關(guān)除鐵增白試驗(yàn)，經(jīng)除鐵試驗(yàn)效果較好，礦石中鐵可達(dá)0.22%～0.49%，可以滿足陶瓷鉀長(zhǎng)石相關(guān)要求[12]。對(duì)Fe2O3含量1.12%的原礦樣品[7]，采用高梯度磁選—非磁性物脫泥的簡(jiǎn)單工藝，可獲得產(chǎn)率83.56%，F(xiàn)e2O3含量0.49%的鉀長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品；對(duì)鐵含量高(Fe2O32.57%)的樣品采用超導(dǎo)磁選—非磁性物脫泥(+10μm)工藝，可獲得產(chǎn)率30.93%，F(xiàn)e2O30.22%的鉀長(zhǎng)石精礦。

4.2 礦床經(jīng)濟(jì)意義概略

本次工作估算了礦區(qū)長(zhǎng)石礦石資源量368 萬(wàn)t，為一中型長(zhǎng)石礦床。礦床水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件總體屬于簡(jiǎn)單類型。礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，附近無(wú)污染，地表水、地下水水質(zhì)基本良好；區(qū)域內(nèi)地殼穩(wěn)定，礦石、廢石中無(wú)有害組分，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好，未來(lái)礦山開(kāi)采對(duì)環(huán)境影響較小。

5 結(jié)論

(1)區(qū)內(nèi)分布有三條偉晶巖脈，鉀長(zhǎng)石礦體賦存于偉晶巖脈內(nèi)，且嚴(yán)格受控于北東向張性斷裂帶中，本次共圈出4 條鉀長(zhǎng)石礦體。

(2)鉀長(zhǎng)石礦石質(zhì)量較好，K2O+Na2O 11.13%～17.36%，平均15.76%，Al2O314.05%～19.07%，平均18.11%，K2O 與Na2O 比值平均達(dá)到3.08。

(3)礦體規(guī)模較大，開(kāi)采技術(shù)條件良好，外部建設(shè)條件優(yōu)越，經(jīng)初步經(jīng)濟(jì)意義評(píng)價(jià)，該礦山開(kāi)發(fā)利用前景較廣。