新疆天湖脈石英礦地質(zhì)特征及控礦條件分析

王德明 李國軍

（新疆地礦局第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)）

脈石英礦是生產(chǎn)工業(yè)硅的重要原料，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2021 年冶金用硅石的國內(nèi)總儲量為24 501.44萬t，集中分布在新疆、甘肅、陜西、湖北、云南等地。新疆區(qū)內(nèi)目前脈石英礦產(chǎn)量較小，不能滿足疆內(nèi)工業(yè)硅需求量，迫使疆內(nèi)工業(yè)硅企業(yè)從甘肅、內(nèi)蒙古等地區(qū)采購硅石。考慮到運(yùn)輸半徑及其余省份新增工業(yè)硅產(chǎn)能對本地硅石的消納能力，未來新疆工業(yè)硅源頭將面臨壓力。天湖西脈石英礦共估算脈石英礦石量193.04 萬t，該礦的發(fā)現(xiàn)緩減了新疆區(qū)內(nèi)目前脈石英礦產(chǎn)量較小不能滿足疆內(nèi)工業(yè)硅需求量的壓力，有必要對天湖脈石英礦床成因、控礦條件進(jìn)行分析梳理［1-3］。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域地層劃分為塔里木—南疆地層大區(qū)，中南天山—北山地層區(qū)，中天山—馬鬃山地層分區(qū)之卡瓦布拉克地層小區(qū)。區(qū)內(nèi)出露地層主要為新太古—古元古界天湖巖群、中元古界薊縣紀(jì)卡瓦布拉克巖群、下寒武統(tǒng)黃山組、中—上寒武統(tǒng)西雙鷹山組、中—下奧陶統(tǒng)羅雅楚山組、中奧陶統(tǒng)上白山組、下二疊統(tǒng)紅柳河組。

區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，侵入巖發(fā)育，具有多期次，多類型特征，巖漿活動(dòng)從太古宙一直延續(xù)到中生代三疊紀(jì)，主要發(fā)育大量中新元古代淺變質(zhì)侵入巖、古生代侵入巖及少量中生代三疊紀(jì)侵入巖，巖性主要有變質(zhì)超基性巖、石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、鉀長花崗巖、二長花崗巖、石英正長巖等，脈巖主要有石英脈、輝長巖脈、閃長巖脈和、閃長玢巖脈、花崗巖脈、偉晶巖脈等。

區(qū)域內(nèi)構(gòu)造以韌性剪切帶、斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造等構(gòu)造變形為主。斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，其走向?yàn)楸睎|向—北北東向，次級斷裂為北西走向，另外發(fā)育少量近東西向和近南北走向斷裂。韌性剪切帶為中深部構(gòu)造層次韌性剪切帶，主要發(fā)育在天湖巖群、橢圓山片麻雜巖中。區(qū)域上發(fā)育褶皺的地層主要為古元古代天湖巖群和早古生代地層。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地 層

礦區(qū)出露地層主要為新太古代—早元古代天湖巖群，寒武系黃山組和第四系沖洪積等（圖1）。地層總體呈北東—南西向展布，傾向北東為主，局部傾向南西，傾角40°～80°。其中新太古—古元古代天湖巖群分為a、b 2個(gè)巖組，出露一套角閃巖相變質(zhì)巖，呈北東—南西向展布，巖性為斜長角閃片巖、石英片巖、絹云母石英片巖、黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、石英片巖、黑云角閃片巖等；該套地層中出露眾多石英脈，東部較密集。地層傾向北西為主，傾角一般在50°～80°。下寒武統(tǒng)黃山組巖石組合為富含有機(jī)質(zhì)的炭質(zhì)硅質(zhì)巖、粉砂質(zhì)巖。

2.2 構(gòu) 造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，主要有北東向和北西向2 組。北東向斷裂為F1、F4、F8、F10，以F8 斷裂為代表；北西向斷裂為F3 為區(qū)域上阿拉塔格斷裂的一部分，自北西至南東貫穿礦區(qū)，截?cái)啾睎|向斷裂；局部地段發(fā)育小型斷裂F2、F5、F6、F7、F9。

F3（阿拉塔格）斷裂走向北西向，即區(qū)域上阿拉塔格斷裂，區(qū)內(nèi)延伸長度約10 km，地表表現(xiàn)為斷層兩側(cè)巖性、產(chǎn)狀差異較大，可見寬5～30 m 的斷層破碎帶，主要由碎裂巖、碎斑巖等組成，可見泥化現(xiàn)象，偶見擦痕構(gòu)造。斷層走向100°～108°，斷面北東傾，傾角45°左右，為逆斷層。切割古元古代天湖巖群、寒武紀(jì)黃山組地層，沿?cái)嗔褍蓚?cè)，石英脈十分發(fā)育。

F8 斷裂走向北東向，區(qū)內(nèi)延伸長約6.5 km，發(fā)育寬5～15 m 的斷層破碎帶，由碎裂巖、碎斑巖、斷層泥組成，具褐鐵礦化蝕變；較大巖塊具片理構(gòu)造。兩側(cè)巖層產(chǎn)狀紊亂，局部見牽引褶皺，劈理發(fā)育。斷層走向60°～75°，斷面北西傾，傾角50°左右，后期構(gòu)造破壞，局部斷面達(dá)75°，為逆斷層。切割區(qū)內(nèi)石英片巖、二長花崗巖，沿?cái)嗔驯眰?cè)，石英脈十分發(fā)育。

已有資料分析，北東向斷裂被北西向斷裂截切，2 組斷裂均為重要的控巖控礦構(gòu)造，石英脈產(chǎn)出受斷裂控制明顯。區(qū)內(nèi)北東向石英脈發(fā)育數(shù)量最多，受北東向斷裂控制明顯，后期受北西向斷裂影響，有一定程度的破壞，最明顯為使北東向石英脈均有不同程度的變形，多處可見被拉斷、擠壓變形，多處可見北西向石英脈表現(xiàn)出截?cái)啾睎|向石英脈現(xiàn)象。

小型斷裂北西、北東、近東西向均有，無明顯構(gòu)造破碎帶，局部可見對片巖、片麻巖、花崗巖、脈巖等地質(zhì)體的截切現(xiàn)象，最明顯為控制輝長巖、閃長巖等中基性脈巖的產(chǎn)出，伴生少量規(guī)模不大的石英脈，局部可見對石英脈明顯破壞。

區(qū)內(nèi)僅在斷層附近各巖石層理面之中見牽引褶皺，牽引褶皺的形態(tài)特征也可以指示逆斷層的存在，判斷逆斷層的運(yùn)動(dòng)學(xué)方向。區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖、花崗巖中均可見變形構(gòu)造，宏觀上表現(xiàn)為巖石片理化程度較強(qiáng)，片理面延伸具有明顯的弧狀形態(tài)，尤是東部石英脈相對密集地段尤為明顯；局部基巖面出露較好地段可見折曲現(xiàn)象，個(gè)別石英細(xì)脈見N字形、W字形。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，出露大面積侵入巖，主要巖性為花崗閃長巖、二長花崗巖等，數(shù)量眾多的石英脈出露，局部可見小型輝長巖、閃長巖巖脈等。

區(qū)內(nèi)脈巖分布廣泛，以石英脈為主，初步統(tǒng)計(jì)共有324 條，地表出露長度10～1 030 m，出露寬度0.3～6.1 m，北東向數(shù)量最多，北西向次之，少數(shù)近東西向或近南北向小型石英脈。較大型石英脈主要出露于花崗巖體中，或同時(shí)穿插于天湖巖群變質(zhì)巖與侵入巖體中。石英脈以白、乳白色為主，中粒結(jié)構(gòu)，灰白、煙灰色次之，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，少數(shù)雜色石英脈。全區(qū)出露長度大于400 m 的石英脈共有9 條，寬0.7～6.1 m，其中7 條整體出露于片麻狀花崗閃長巖中，其余2條部分也出露于片麻狀花崗閃長巖中，大型石英脈產(chǎn)出與片麻狀花崗閃長巖關(guān)系密切。

2.4 變質(zhì)巖

區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖大面積出露，以天湖巖群片麻巖、片巖為主，構(gòu)造線方向基本均受斷層控制，以區(qū)域變質(zhì)和接觸變質(zhì)作用為主，次為動(dòng)力變質(zhì)作用，形成沿?cái)嗔褦D壓破碎帶分布的糜棱巖和糜棱巖化巖石。區(qū)域變質(zhì)巖變質(zhì)程度較深，達(dá)低角閃巖相—角閃巖相，大部分疊加了同構(gòu)造期的接觸變質(zhì)作用。接觸變質(zhì)作用所形成的巖石圍繞侵入體分布，呈現(xiàn)以巖體為中心、向四周接觸變質(zhì)作用明顯遞減的趨勢。

宏觀上來看，新太古代—古元古代區(qū)域變質(zhì)作用呈北東向帶狀展布，變質(zhì)程度達(dá)到低—高角閃巖相，遭受較深程度的區(qū)域動(dòng)力熱流變質(zhì)作用，巖石后期亦遭受韌性變質(zhì)變形作用改造，有利于含礦流體的產(chǎn)生遷移。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)共圈出9條脈石英礦體，礦體編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ號礦體。整體呈北東—南西向展布，長490～1 030 m，厚度2.87～4.53 m，SiO2含量976.40%～96.86%，Al2O3含量0.59%～0.68%，F(xiàn)e2O3平均含量0.16%～0.19%，CaO平均含量0.22%～0.26%。

I、Ⅱ、Ⅲ號脈石英礦體均呈脈狀近平行產(chǎn)出，總體呈北東—南西向展布，礦體與圍巖界線清晰，走向穩(wěn)定。礦體巖性為白-青白色石英脈，傾向300°～315°，傾角60°～70°，頂?shù)装鍘r性為中粒花崗巖。礦體呈脈狀，出露長度分別為462、396、168 m，厚度分別5.84，2.88 和3.90 m，SiO2平均含量分別為96.21%、96.05%和96.59%。

Ⅳ號脈石英礦體呈脈狀產(chǎn)出，總體呈北西—南東向展布，礦體與圍巖界線清晰，走向穩(wěn)定。礦體巖性為白色石英脈，傾向185°～190°，傾角60°～63°，頂?shù)装鍘r性為花崗閃長巖。礦體出露形態(tài)為脈狀，出露長度為490 m，厚度3.44 m，SiO2平均含量為98.49%。

V、Ⅵ、Ⅶ號脈石英礦體均呈脈狀產(chǎn)出，V、Ⅵ號礦體整體呈北東—南西向展布，Ⅶ號礦體整體呈近東西向展布，礦體與圍巖界線清晰，走向穩(wěn)定。礦體巖性為白色石英脈，傾向330°～5°，傾角50°～67°，頂?shù)装鍘r性均為花崗閃長巖。礦體出露形態(tài)為脈狀，出露長度分別為530、551 和538 m，厚度分別1.16、1.54和1.65 m，SiO2平均含量分別為98.10%、96.05%和96.59%。

Ⅷ、Ⅸ號脈石英礦體均呈脈狀產(chǎn)出，局部有膨大現(xiàn)象，Ⅷ、Ⅸ號礦體整體呈北東—南西向展布，礦體與圍巖界線清晰，走向穩(wěn)定。礦體巖性為白色石英脈，Ⅷ號礦體傾向160°～200°，傾角53°～74°，Ⅸ號礦體傾向335°～5°，傾角60°～70°，頂?shù)装鍘r性為花崗閃長巖、斜長角閃片巖、黑云斜長片麻巖。礦體出露形態(tài)為脈狀，出露長度分別為982 和1 030 m，厚度分別為1.13 和2.88 m，SiO2平均含量分別為97.96% 和98.56%。

3.2 礦石質(zhì)量

礦石結(jié)構(gòu)主要為晶質(zhì)粒狀結(jié)構(gòu)，主要礦石礦物石英呈他形粒狀為主，粒徑在0.3～5 mm，顆粒之間的界線呈平直接觸，微量斜長石呈片狀。礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造，整體呈脈狀沿構(gòu)造面產(chǎn)出，受變質(zhì)作用中構(gòu)造應(yīng)力作用影響，晶粒有輕微壓扁變形并沿著拉長方向定向性分布。

礦石礦物成分主要為石英，微量斜長石、白云母，未見明顯蝕變，未見金屬礦物。

4 控礦條件分析及找礦標(biāo)志

4.1 控礦條件

（1）斷裂構(gòu)造對礦產(chǎn)的控制。區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，區(qū)域上脈石英礦床如尾亞白山脈石英礦沿紅柳河大斷裂次級斷裂的兩側(cè)分布。區(qū)域斷裂構(gòu)造為巖漿期后熱液、火山期后熱液及地下水熱液的活動(dòng)提供了十分便利的條件，同時(shí)斷裂構(gòu)造為成礦物質(zhì)的遷移與富集提供了通道和礦質(zhì)賦存的空間。因此，斷裂構(gòu)造對礦產(chǎn)有明顯的控制作用，紅柳河大斷裂次級斷裂是脈石英礦的有利找礦部位。

（2）地層對礦產(chǎn)的控制。區(qū)域上下石炭統(tǒng)雅滿蘇組、新太古界—古元古界天湖巖群地層在1∶25 萬化探成果中顯示SiO2呈集中分布，成礦元素顯示了明顯的局部富集趨勢，硅元素高值點(diǎn)較多，在后期構(gòu)造和熱液活動(dòng)影響下，促使有SiO2在成礦有利部位富集成礦。

（3）巖漿巖對礦產(chǎn)的控制。區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動(dòng)強(qiáng)烈，初步可劃分為古元古界變質(zhì)侵入體、中元古界變質(zhì)侵入體、晚志留世、中二疊世和晚石炭世。巖石類型主要有石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、鉀長花崗巖、花崗巖（正長花崗巖）等。結(jié)合區(qū)域資料、區(qū)域礦點(diǎn)分布看，中二疊世、晚石炭世花崗巖與成礦較為明顯。從巖石類型看，花崗閃長巖、二長花崗巖、閃長巖為區(qū)內(nèi)主要與成礦有關(guān)巖體。脈石英礦主要為巖漿熱液晚期成礦。

4.2 找礦標(biāo)志

（1）直接特征：礦區(qū)內(nèi)石英脈出露明顯，地形起伏不大，一般為低山丘陵微地貌，另石英碎石及殘坡積物中石英的滾石較多，且其來源一般都是近源，也是找礦最直接的標(biāo)志。

（2）構(gòu)造標(biāo)志：區(qū)內(nèi)較大的脈石英均發(fā)育于斷層附近，斷層為找礦的有利標(biāo)志，區(qū)內(nèi)以北東向與北西向兩組斷裂為主，相應(yīng)石英脈數(shù)量更多。

（3）圍巖標(biāo)志：脈石英主要產(chǎn)出于古元古代花崗閃長巖內(nèi)，該層位是尋找此類脈石英的有利地段。

5 成因探討

結(jié)合區(qū)域已有類似礦床資料分析認(rèn)為：區(qū)內(nèi)脈石英礦的成因類型均較簡單，屬中-低溫?zé)嵋盒?，認(rèn)為是巖漿活動(dòng)后期，熱液沿構(gòu)造裂隙上移，在連續(xù)降溫過程中形成富Si 熱液，以脈動(dòng)式依次貫入改造形成。

區(qū)內(nèi)石英脈主要產(chǎn)出于花崗閃長巖與花崗巖內(nèi)，見有數(shù)條脈石英礦體，其與巖漿活動(dòng)關(guān)系密切，有受巖漿活動(dòng)控制特征，區(qū)域資料分析礦區(qū)一帶巖漿活動(dòng)以早古生代—三疊紀(jì)為主，因此推斷礦區(qū)內(nèi)脈石英礦成礦時(shí)代為巖漿活動(dòng)晚期，即三疊紀(jì)。

6 結(jié)論

（1）天湖脈石英礦區(qū)域斷裂構(gòu)造為巖漿期后熱液、火山期后熱液及地下水熱液的活動(dòng)提供了十分便利的條件，同時(shí)斷裂構(gòu)造為成礦物質(zhì)的遷移與富集提供了通道和礦質(zhì)賦存的空間。因此，斷裂構(gòu)造對礦產(chǎn)有明顯的控制作用，紅柳河大斷裂次級斷裂是脈石英礦的有利找礦部位。

（2）下石炭統(tǒng)雅滿蘇組、新太古界—古元古界天湖巖群地層在1∶25 萬化探成果中顯示SiO2呈集中分布，成礦元素顯示了明顯的局部富集趨勢，硅元素高值點(diǎn)較多，在后期構(gòu)造和熱液活動(dòng)影響下，促使有SiO2在成礦有利部位富集成礦。

（3）中二疊世、晚石炭世花崗巖與成礦較為明顯。從巖石類型看，花崗閃長巖、二長花崗巖、閃長巖為區(qū)內(nèi)主要與成礦有關(guān)巖體。脈石英礦主要為巖漿熱液晚期成礦。

（4）天湖脈石英礦是巖漿活動(dòng)后期，熱液沿構(gòu)造裂隙上移，在連續(xù)降溫過程中形成富Si 熱液，以脈動(dòng)式依次貫入改造形成。該礦成因類型均較簡單，屬中-低溫?zé)嵋盒汀?/p>