吉林省集安市团结钾长石、硅石矿地质特征

孙嘉更

白山市自然资源局浑江分局，吉林 白山 134300

0 引言

矿区位于吉林省集安市头道镇团结一队北1.5 km大蘑菇园子沟里，行政区划隶属集安市头道镇。矿区位于集安市331°方位，直距47 km，矿区西侧距G303国道4 km，其间有乡村水泥路公路相通。该矿于2006年至2009年开展硅石矿详查，在勘查硅石矿期间发现钾长石矿与其共生，于2013年增加钾长石矿种。

该区钾长石矿产丰富，分布集中，多以钾长伟晶岩、花岗伟晶岩等形式产出。暗示该区在地质历史中曾发生过钾质的异常富集事件。本文就矿区的地质特征及矿体的产出特征进行论述，并分析其成矿原因，希望对该区钾长石、硅石矿勘查提供一些帮助。

1 区域地质

本区所处大地构造位置为华北板块(Ⅰ)、胶辽陆块(Ⅱ)、古元古代辽吉活动带(Ⅲ)、集安—通化火山—沉积岩系(Ⅳ)[1]。

古元古界集安群蚂蚁河组、荒岔沟组及大东岔组，为一套基性火山岩、碎屑岩、碳酸盐变质岩系[2-4]；中元古界老岭群新农村组、板房沟组，为一套碎屑岩、碳酸岩变质岩系；中生代火山岩及碎屑岩零星分布。

区域构造经过多期构造变形极其复杂，古元古代以来，至少经历三次以上构造变形，其构造方向早期为南北向，晚期为北西向，构造形迹包括各种片麻理、片理、韧性剪切带、各种形式的褶皱及断裂带；新元古代后，为浅层构造，逆冲推覆断层和脆性断层出现，区内东西、北东、北西向断层发育。

区域上大面积分布古元古代早期钾长花岗岩。中生代岩浆岩有石英闪长岩、石英二长岩、闪长岩、黑云母花岗岩及花岗斑岩等。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区出露地层为古元古界集安群蚂蚁河组和荒岔沟组，分述如下：

蚂蚁河组(Pt1m)自下而上分三个岩性段：蚂蚁河组一段(Pt1m1)主要分布在矿区北东部及西南部，岩性主要为均质混合岩夹斜长角闪岩、黑云变粒岩、浅粒岩，顶部蛇纹石化大理岩；蚂蚁河组二段(Pt1m2)主要分布在矿区中部及西北部，岩性主要为均质混合岩夹斜长角闪岩、黑云变粒岩、浅粒岩，顶部透辉大理岩夹斜长角闪岩中伟晶岩脉，是钾长石矿、硅石矿含矿岩石；蚂蚁河组三段(Pt1m3)主要分布在矿区中南部，岩性主要为均质混合岩夹变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩。

荒岔沟组(Pt1h)自下而上也分三个岩性段：荒岔沟组一段(Pt1h1)分布在矿区南部，岩性主要为含墨黑云变粒岩、石墨变粒岩、石墨透辉变粒岩；荒岔沟组二段(Pt1h2)分布在一段之上，岩性主要为含墨大理岩夹斜长角闪岩；荒岔沟组三段(Pt1h3)分布在二段之上，岩性主要为含墨黑云变粒岩、透辉变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩、大理岩。

2.2 构造

(1)褶皱构造：区内蚂蚁河组呈一个宽缓向斜构造，蚂蚁河组三段为向斜核部，一、二段为翼部。向斜轴呈北西向展布，北西端翘起，南东端倾伏。本矿床分布在该向斜近核部蚂蚁河组二段顶部透辉大理岩夹斜长角闪岩中。

(2)断裂构造：断裂构造有北西向及北东向两组，分述如下：

图1 矿区地质简图(1)吉林省地矿勘察设计研究院.吉林省集安市团结钾长石、硅石矿详查报告[R].2013.Fig.1 Geological sketch of mining area

北西向断层主要为F101、F102，分布在矿区的中南部，走向北西、倾向北东，倾角25°～30°，该断层切割了蚂蚁河组、荒岔沟组。

北东向断层主要为F201，分布在矿区的南东部，规模较大，贯穿全区，走向北东，倾向南东，倾角25°～30°，该断层切割了F101、F102。

上述两组断裂构造对矿体没有穿切破坏作用。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆主要有古元古代早期钾长花岗岩、石英钾长伟晶岩及燕山期闪长岩脉。石英钾长伟晶岩即为矿体赋存岩体。闪长岩脉对矿体有穿切破坏作用。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

区内共发现3条矿体，其中钾长石矿体2条，硅石矿体1条，矿体呈似层状—透镜状赋存于古元古界集安群蚂蚁河组大理岩内。矿体均出露在近地表，大致平行展布。①号钾长石矿体规模较大，为区内主要矿体，其它矿体规模较小。空间上钾长石矿与硅石矿密切伴生，矿体围岩为大理岩，由外向内依次分布为大理岩与钾长伟晶岩接触带(边缘带)→钾长伟晶岩(过渡带)→硅石(中心带)，其间具有明显的分界线。

①号钾长石矿体：分布于4～3号勘探线之间，矿体赋存标高为598～540 m，矿体走向北西，倾向南西，倾角46°～85°，矿体形态呈北西窄、南东宽不规则刀状。矿体地表由5个探槽控制，深部由ZK101及ZK201钻孔控制，沿走向控制矿体长110 m，倾向延深8～22 m，矿体最大厚度34.51 m，最小厚度6.54 m，平均厚度17.16 m，厚度变化系数80.30%，厚度变化属较稳定型。矿石中K2O+Na2O质量分数在11.23%～13.60%，平均12.56%，品位变化系数8.25%；矿石中有害组分Fe2O3质量分数在0.11%～0.30%，平均在0.20%，属有用组分品位变化稳定类型。

②号钾长石矿体：分布于1～2号勘探线之间，①号钾长石矿体北东侧，两者相距30 m左右。矿体赋存标高595～575 m，矿体走向北西，倾向南西，倾角80°。矿体由1个探槽控制，推测长40 m，倾向延深10 m，矿体厚度7.39 m。矿石中K2O+Na2O质量分数在14.74%，矿石中有害组分Fe2O3为0.15%。②号钾长石矿石质量要优于①号钾长石矿石质量，但差别不大。

图2 1号勘探线剖面图(2)吉林省地矿勘察设计研究院.吉林省集安市团结钾长石、硅石矿详查报告[R].2013.Fig.2 Geological section of No.1 exploration line

③号硅石矿体：分布于1～2号勘探线之间，位于①号钾长石矿体中部偏西南侧。矿体赋存标高585～560 m，矿体走向北西，倾向南西，倾角76°～85°。矿体地表由2个探槽控制，控制长36 m，推测长63 m，矿体倾向延深5～10 m左右，矿体厚度4.04～6.28 m，平均5.16 m，厚度变化系数30.62%；矿石中SiO2质量分数在99.30%～99.76%，平均质量分数99.48%，品位变化系数0.32%。矿石中有害组分Fe2O3质量分数为0.01%～0.06%。

3.2 矿石质量

3.2.1 钾长石矿石

钾长石矿石呈肉红色，粗晶、伟晶结构，块状构造，其矿物成分主要为钾长石、钠长石、石英。主要矿物钾长石为肉红色，多呈巨晶状，粒度1～15 cm不等，呈自形—半形晶，质量分数90%。钠长石为灰白色，他形晶体，粒度0.03×0.05 cm，在钾长石中呈大体平行定向条纹状分布，质量分数3%～5%。石英为无色，呈粒状晶体，粒度0.1～0.2 cm，质量分数5%～7%。

根据矿石全分析结果(表1)，矿石中主要有益组分为K2O、Na2O，K2O+Na2O质量分数为11.53%～14.48%，其它伴生有益组分质量分数很少。有害组分为Fe2O3质量分数0.06%～0.30%，矿石中有害组分质量分数很低，矿石质量达到陶瓷和玻璃用原料Ⅰ级品。

表1 矿石全分析结果Table 1 Total analysis results of ore wB/10-2

3.2.2 硅石矿石

硅石矿石为乳白色，他形伟晶质结构，致密块状构造。矿石的主要矿物成分为石英。根据矿石分析结果，矿石中主要有益组分为SiO2，质量分数99.30%～99.76%；有害组分Fe2O3质量分数为0.01%～0.06%，矿石中伴生有害组分质量分数很低。矿石质量达到陶瓷和玻璃用原料Ⅰ级品。

3.3 矿体围岩及夹石

钾长石矿体围岩为大理岩及斜长角闪岩，仅见少量大理岩夹石，局部被闪长岩穿插。

硅石矿体产于钾长石矿体中，其围岩为钾长石矿体，矿体内无夹石。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

该区分布的钾长石矿产地还有砬子沟钾长石矿、荒崴子钾长石矿等，多是钾长石与硅石伴生的伟晶岩型矿床。表明该区广泛存在钾事件，其钾质来源于钾长花岗岩岩浆，钾长花岗岩只存在一期，即古元古代钾长花岗岩岩浆侵位活动，不同地区的钾长石是一次岩浆活动不同阶段不同就位方式的产物[5]。

集安市团结钾长石、硅石矿赋存于古元古界集安群蚂蚁河组伟晶岩脉中。该组地层中分布有大面积钾长花岗岩(混合花岗岩)，为钾质的来源提供了物质保证。矿体中心相出现明显的分带现象，是钾长石和石英在高温高压下，从熔体中共结的产物。它们的出现无疑说明伟晶岩曾经是岩浆岩结晶的产物。伟晶岩粗大的颗粒，是富含水和各种挥发分的残余岩浆，是花岗岩浆演化到后期阶段的产物，其总趋势是愈到晚期愈向富硅、富碱和铁代替镁的方向演化。

钾长石、硅石矿矿体及其内发育的闪长岩脉，整体走向北西，表明富钾质伟晶岩浆沿北西向容矿构造侵入，从而形成钾长石、硅石矿。

4.2 找矿标志

本区钾长石、硅石矿赋存在古元古代伟晶岩脉中，呈脉状产出，且多为伴生产出。由于钾长石易风化，而硅石耐风化，因而经地壳运动、风化剥蚀后，散落在山坡及沟谷中的硅石转石是寻找矿体的重要标志。肉红色钾长伟晶岩脉是找矿直接标志[6-7]。