河南省南阳市隐山蓝晶石矿地球物理特征及开发应用

沈坤 李亚辉 黄璞

摘要：隐山蓝晶石矿区大地构造位于北秦岭褶皱带青山-鳌子岭复向斜北翼，矿区岩性为花岗斑岩、闪长岩体中的二郎坪群小寨组残留体，矿床成因为区域变质+动力变质+气成热液、多因复成层控矿床。矿体呈似层状、透镜状，倾向北东东，规模较大，矿石自然类型主要有：蓝晶石英岩型、片状绢云蓝晶石英岩型、块状蓝晶石岩型，蓝晶石含量一般在5%～30%之间。对矿床各类资料的系统研究，依照新颁布的勘查规范，重新圈定为2个蓝晶石矿体，并对中部矿段进行资源储量估算，提交蓝晶石矿石量1013.42万吨，蓝晶石矿物量200.40万吨，蓝晶石平均含量19.77%，为大型矿床。矿床远景矿石量大于3000万吨，蓝晶石矿物量大于500万吨。

关键词：蓝晶石矿床;地质特征;成因

前言

隐山蓝晶石矿区位于南阳市东北40°方向，直线距离约24 km的隐山北坡，行政区划分隶属南阳市宛城区新店乡管辖。1981年3月-1985年6月河南省地质矿产局第四地质调查队在该区开展工作，完成地质详细普查工作，2018年11月《蓝晶石、红柱石、矽线石矿产地质勘查规范》发布，依照新规范对矿体重新圈定，矿体数量、规模及形态发生较大变化，对矿床特征有了新的认识。

一、 区域地质背景  南阳市隐山蓝晶石矿区大地构造位置处于秦岭褶皱带东部，地层属秦岭地层区，北秦岭地层分区南召小区。

主要构造线呈北西-南东向展布。中生代前处于地槽状态，元古代中条、晋宁运动，古生代加里东、华力西运动等皆表现为强烈的褶皱造山运动，形成北西向复杂紧闭线状褶皱和大断裂带，是典型的多旋廻褶皱系;中生代燕山运动后逐渐稳定[1]。

岩浆活动除二郎坪群火山岩之外，侵入岩主要为大面积分布的华力西期花岗岩、加里东期斜长花岗岩、闪长岩，其次为燕山期花岗岩、花岗斑岩和加里东期辉长岩、超基性岩、石英闪长岩等。内生金属矿产与加里东期和燕山期基性、酸性小侵入体有关[2]。

二、 矿区地质特征

（一）  地层

隐山蓝晶石矿区位于南阳断陷盆地北缘，秦岭东西复杂构造带东端，北秦岭地层分区下古生界二郎坪群小寨组底部的一套变质岩系地层中，总体构造线呈北西-南东向展布。北部大面积被第四系覆盖，仅南部有少量的基岩露头。基岩为二郎坪群小寨组（Pz1x）地层[3]。该套地层为一倾向45～75°，倾角38～55°的单斜构造，呈北西—南东向展布，大致可划分两个沉积旋回，即Pz1x1和Pz1x2两个岩性段。其中第二岩性段（Pz1x2）为赋矿地层[4]。

（二） 构造

隐山蓝晶石矿区位于伏牛-大别弧形构造与新华夏构造复合部位，构造复杂，岩石片理发育，挤压破碎带明显，呈北北西-南南东向展布。局部应力集中处，伴生次一级压扭性或派生低序次的北北东及东西向扭性断裂。对蓝晶石形成和富集有利[5]。

（三）  岩浆岩

隐山蓝晶石矿区露头处局部见有花岗斑岩、石英脉、细晶岩等脉岩。经坑道和钻探证实，矿床四周岩浆岩发育，分布有花岗斑岩、石英闪长玢岩、变闪长玢岩、细晶岩脉、石英脉等，蓝晶石矿床基底为岩浆岩所构成[6]。

（四） 岩石与蚀变特征

据原岩区域变质作用后所保留的沉积韵律、矿物组合、结构构造，以及巖石蚀变等因素，将本区岩石分为五种类型，即变粒岩（、石英岩类、片状或片理化绢云石英岩类、蓝晶石岩类和蓝晶黄玉岩类。蚀变主要有粘土岩化、硅化、黄铁矿化、云英岩化[8]。

三、 地球物理特征

在测区内对所要寻找的蓝晶石类矿石及其围岩进行了电性参数的测量，并对所得到的电阻率和极化率进行了算术平均统计。

从各种岩石矿物的电阻率和极化率变化范围对比来看，同一岩性中的电阻率和极化率具有较大的离差;这一特征主要是由矿石中矿物成分不均匀引起。

（一）激电中梯测量视电阻率的定性解释

区内蓝晶石英岩、块状蓝晶石、黄铁矿化含砾蓝晶石英岩、蓝晶石岩、含砾蓝晶石英岩的电阻率较高，一般为1050Ω·M～2436Ω·m之间，而其余岩石的电阻率均小于1000Ω·m，一般在500～700Ω·m之间。地表粘土的电阻率较小在20Ω·m左右，与基岩的电阻率相差15～120倍。区内各种岩性的极化率相差不大。电阻率的差异是本区寻找矿床的基础。该矿区的视电阻率值变化平缓，没有大的跳跃点，总体呈现中间高、四周低，东北高西南低。依据本地区地电性质，把视电阻率80Ω·m定为异常下限，该区共圈出2个视电阻率异常，其中I号视电阻率异常位于测区中部，西北—东南向展布，呈不规则的带状，长约1500m，宽约400m，视电阻率值一般在150～400Ω·m，最高可达650Ω·m，从该异常的空间分布形态变化规律上看，该异常的中部应有一条近东西向的断裂通过，把该异常上部向东、下部向西错动分为两个视电阻率高值区段，上部区段和下部区段各有两个极值点。若以200Ω·M的等值线为依据，则该异常与该矿区已探明的蓝晶石矿床更为吻合。II号视电阻率异常位于I号视电阻率异常东北侧，与异常I近似平行，该异常位于测区中东部，西北—东南向展布，呈倒挂的葫芦状，长约700m，最宽处约450m，视电阻率值一般在80～120Ω·M，最高可达130Ω·M，周围覆盖较厚，为基本农田，相对周围视电阻率明显较高，应为新的找矿靶区。

（二）激电中梯测量视极化率的定性解释

该矿区的视极化率值变化平缓，没有大的跳跃点，总体呈现南高、北部低，东部高西部低。以视极化率2%定为异常下限，该区共圈出4个视极化率异常，其中1、2号视极化率异常位于测区中东部，均呈椭圆状，西北—东南向展布，长约200m，宽约50m，视极化率值一般在2%～4%，最高可达4.5%，与II号视电阻率异常相叠。3、4号视极化率异常位于测区下部，均呈似椭圆状，西北—东南向展布，长约200m，宽约50m，视极化率值一般在2%～4%，最高可达6.5%，与Ⅰ号视电阻率异常相叠，是蓝晶石矿体的反映。其它高视极化率地段由于是孤点，未进行编号，不再一一叙述。

（三）  EH4剖面测量的定性解释

收集了2条EH4剖面的测量工作[8]，15线EH4剖面和7线EH4剖面，其中15线EH4剖面位于测区北部，全长1250m，剖面方位55°。该剖面上共观测物理点26个，点位编号1～26;测点点距50m。1～4号测深点下浅部视电阻率整体较低，只是在浅部相对偏高，推测认为该地段下方粘土覆盖较厚，大致在90～150m区间，且浅部有卵石层的存在：4～9号测深点下方视电阻率值相对两边的视电阻率值明显偏低，推测认为该地段下方粘土覆盖较厚，大致在100～130m区间：10～13号测深点下方视电阻率值相对两边的视电阻率值明显偏高，结合区内的地质矿产特征，分析认为该地段下方有蓝晶石矿的存在，埋藏深度在60～90m，矿带宽度200～250m，且产状较为陡立， 14～23号测深点下方视电阻率值相对两边的视电阻率值明显偏低，推测认为该地段下方粘土覆盖较厚，大致在70～90m区间：23～26号测深点下方视电阻率值相对两边的视电阻率值明显偏高，结合区内的地质矿产特征，分析认为该地段下方有蓝晶石矿的存在，埋藏深度在100～130m，矿带宽度270～350m，且产状较为陡立，经钻探验证深度0～150m为第四系盖层，向下均为黑云石英岩，视电阻率值相对偏高与石英岩内硅化较强关系密切。

7线EH4剖面：该剖面位于测区北部，全长1200m，剖面方位55°。该剖面上共观测物理点25个，点位编号1～25;测点点距50m。1～6号测深点下浅部视电阻率整体较低，只是在浅部相对偏高，推测认为该地段下方粘土覆盖较厚，大致在100～170m区间，且浅部有卵石层的存在：7～11号测深点下方视电阻率值相对两边的视电阻率值明显偏高，结合区内的地质矿产特征，分析认为该地段下方有蓝晶石矿的存在，埋藏深度在40～70m，矿带宽度200～250m，且产状较为陡立。11～19号测深点下方视电阻率值相对两边的视电阻率值明显偏低，推测认为该地段下方粘土覆盖较厚，大致在80～110m区间：19～21号测深点下方视电阻率值相对两边的视电阻率值明显偏高，结合区内的地质矿产特征，分析认为该地段下方有蓝晶石矿的存在，埋藏深度在80～100m，矿带宽度50～80m，且产状较为陡立， 21～25号测深点下方视电阻率值相对两边的视电阻率值明显偏低，推测认为该地段下方粘土覆盖较厚，大致在50～70m区间，再下部为石英岩的反映。

四、 矿体特征

隐山蓝晶石矿床赋存在下古生界二郎坪群小寨组下部的石英岩中，以其第二岩性段（Pz1x2）为主，第一岩性段在地表较厚，在深部变薄或被花岗岩吞噬，仅见第二岩性段。含矿地层主要为富硅铝的沉积碎屑岩类经区域变质作用和动力变质作用形成的石英岩类岩石。矿体具一定的层位，由于矿区出露基岩范围小，总体岩性单一，结合钻孔岩心，石英岩内普遍含蓝晶石矿化，矿与矿化界限不是很明显，但可根据岩石中所含矿物的不同及岩石颜色的差异可以圈定矿化体或矿化段，矿体最终以样品分析结果圈定。原详查矿区矿层对比是依据矿体所处的层位、各矿层间的剖面距离、矿体形状、产状、矿石类型等特点及工程控制情况进行综合划分对比。由于原详查矿区矿床工程控制程度较高，地表探槽间距达50m，深部钻孔间距达100～200m，沿倾向少数剖面达50m，且部分地段得到了开采验证，对较大矿体的划分对比比较可靠。

隐山蓝晶石矿床原详查报告中共圈定大小20个矿体，其中矿体厚度在10m以上者9个。通过各类资料综合整理及野外核实，共圈定Ⅰ、Ⅱ两个矿体，均分布在下古生界二郎坪群小寨组第二岩性段（Pz1x2）内，矿体与地层产状基本一致，呈北北西—南南东向分布。在平面上两矿体走向近乎平行，赋存标高在+204m～-266m范围内，矿区四周及基底被花岗斑岩、闪长岩圈闭，整个矿区小寨组地层即为花岗斑岩、闪长岩的残留体。两个矿体控制程度较高，规模较大[9]。矿体特征分述如下：

（一） Ⅰ号矿体

位于矿区东北侧，出露于12线至11线之间，地表出露长600m，工程控制矿体长600m。矿体厚9.46～66.17m，平均厚度35.03m，变化系数41.25%，呈似层状产出，中部比较完整，边缘夹石较多，呈分支复合状，沿倾向矿体尖灭部多呈枝叉状，矿体控制最大倾斜长550m，埋深0～470m，矿体賦存标高+204m至-266m。矿体走向336°左右，倾向北东，倾角35°～65°，沿倾向由地表向深部倾角逐渐变缓。

矿体品位变化较大，单样品品位最低5.11%，最高61.37%，一般在10%～20%，矿体平均品位17.21%，沿矿体走向由南向北逐渐变贫，变化系数40.01%。单工程平均品位在3线一般在20%上下，向西至11线品位降为14%，且出现无矿硅质岩段。沿矿体倾向由地表向深部品位也逐渐变贫，矿体平均品位17.84%，变化系数19.78%。

（二） Ⅱ号矿体

位于Ⅰ号矿体之下，相距5～20m，矿体呈呈不规则似层状产出，分布在全矿区。走向总出露长620m，倾斜延伸80～190m，最大厚度89.76m，平均厚40.30m，变化系数40.10%。矿体尾端距地表最大埋深0～176m，赋存在204～-8m标高之间。矿体在+150m标高以上连续分布，向下至100m标高则分枝、尖灭。矿体最大斜深195m，埋深0～212m，矿体赋存标高+204m～-8m。矿体走向南东段335°，向北西逐渐变为350°。倾向北东东，倾角35°～70°，矿体倾角沿走向中部较陡，向两端变缓（50°～40°）;沿倾向由地表向深部逐渐变缓，即地表倾角一般45°～70°，向深部渐变为35°～40°。

单样品品位最低5.26%，最高65.76%，一般在10%～20%，平均21.80%，变化系数44.48%;单工程矿体平均品位10.88%～33.00%，矿体平均19.09%，变化系数21.86%。

五、  开发现状及加工利用

（一） 开发现状

自1990年后隐山蓝晶石矿由三家企业进行分段开采。中部块段为河南省南阳市开元蓝晶石矿开发，矿山建于2000年，早期为露天开采、后期为地下采矿。年采矿石量1.5万吨左右，至2018年7月31日累计动用矿石量30.79万吨，采矿贫化率8%，开采回采率85.2%，采矿损失率14.8%，选矿回收率56.20%。

（二） 加工利用

蓝晶石用于制造优良的高级耐火材料，耐火砂浆，水泥及铸造耐制品，以及塑料捣打混合料，技术陶瓷，汽车发动机的火花塞，绝缘体，球磨机球体，试验器皿，耐震物品等，并可用于电热法炼制硅铝合金，应用于飞机、汽车、火车、船舶的部件上。近年来，随着钢铁工业的发展，此类矿以耐火砖、型材等形式制造热风炉，热风塔、再热炉、均热炉等的关键部位，制造窑炉设施[10];与煅烧滑石制备莫来石-堇青石基质料[11];在不定形耐火材料领域广泛应用[12];还可作为耐火泥浆涂覆于局部温度过高的耐火砖表面上[13];也可用于各种辅助性浇注和操作设备上。用蓝晶石微粉制备硅酸铝质高强陶瓷[14];用蓝晶石微粉制备莫来石-高硅氧玻璃复相材料[15];它们可以应用于生产喷渡薄膜，制造结晶氟石和超音速飞机的前缘、宇宙飞船的金属附件，生产的铝酸盐纤维，用于制作汽车、宇宙飞船和雷达的零部件[16];部分还可作宝石。此外可用作研磨料，在树脂高速砂轮制造中的得到应用[17]，作釉成分以及不滑的地板材料。被广泛应用于冶金、陶瓷、玻璃、机械、电力和化工等领域[18];尾矿中制备精制石英砂[19]。

六、 结论

收集矿区各类资料，采用《蓝晶石、红柱石、矽线石矿产地质勘查规范》新规范，重新圈定矿体，将原报告的第Ⅲ类型提高为第Ⅱ勘查类型，矿体外推的块段面积增大，资源量增加，部分单工程中小于10%，大于5%样品参加了单工程厚度计算，增加了单工程矿体厚度，块段资源储量增加。其他矿体合并为Ⅱ号矿体，矿体规模增大，形态也发生较大变化，原部分推斷资源储量块段按第Ⅱ类工程间距重新划分变为控制资源储量块段，相应的控制类型矿石量增加，为充分开发利用蓝晶石资源提供了更可靠的地质依据，对发展我国蓝晶石类耐火材料及其制品具有积极的意义[20]。

参考文献：

[1]河南省地质矿产局.河南省区域地质志[M]北京：地质出版社，1989.

[2]阎中英.河南省构造侵入岩带的划分[J].河南地质，1985（4）：63～65

[3]付建全，黄荣钦，赖新村，施维斌，隐山蓝晶石矿床地质特征及成因探讨[J]，河南地质，1984， （2）：12～17

[4]杨士辉，孙保平，左爱萍，隐山蓝晶石矿床地质特征及成因探讨[J]，陕西地质， 2006，24（1）：57～65

[5]郭鸿志，韩世敬. 河南省南阳县隐山蓝晶石矿区详细普查地质报告[R].南阳：河南省地质矿产厅第四地质调查队.1985

[6]沈坤，杨士辉等. 河南省南阳市宛城区隐山北部蓝晶石矿普查地质报告[R].南阳：河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院.2005

[7]沈坤，杨士辉等. 河南省南阳市宛城区隐山蓝晶石矿资源储量核查报告[R].南阳：河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院.2005

[8]曲锦，李伟，刘传权等.河南省南阳市隐山蓝晶石矿深部及外围普查报告[R].郑州：河南省国土资源科学研究院.2016

[9]沈坤，王恩豹，李亚辉等. 河南省南阳市开元蓝晶石矿资源储量核实报告[R].南阳：南阳市开元蓝晶石矿业有限公司.2019

[10]《矿产资源工业要求手册》编委会.矿产资源工业要求手册[M].北京：地质出版社，2010.

[11]李汶霞，沈继耀，谈家琪，等.蓝晶石为基的基质料研究[J].硅酸盐通报. 1992，11（6）：57～59，75.

[12]张巍.蓝晶石的综合利用进展[J].矿物岩石. 2014，34（3）：104～120

[13]王锡林，王苏新，王涛.蓝晶石及其应用[J].江苏陶瓷. 1989（4）：2～17

[14]李博文，翁润生，周殉若. 矿物微粉制备的硅酸铝质高强陶瓷[J].地学前缘，2000，7（2）：535～539.

[15]李博文.用蓝晶石微粉制备莫来石-高硅氧玻璃复相材料[J].非金属矿，1998，21（6）：21～22，46.

[16]王锡林，王苏新.蓝晶石特性的探讨[J].佛山陶瓷. 2005，（3）：31～33

[17]王豪，王志强，王军涛.蓝晶石在树脂高速砂轮制造中的应用[J].金刚石与磨料磨具工程. 2010，30（3）：69～71

[18]石成利.蓝晶石的特性及其应用[J].陶瓷. 2007，（4）：39～41

[19]牛福生，张晋霞，周闪闪等.从蓝晶石尾矿中制备精制石英砂的选矿研究[J].中国矿业. 2011，，20（11）：91～93，97.

[20]黄文竟.我国蓝晶石类矿产的应用与发展[J].非金属矿. 2000，23（5）：10～12

作者简介：

沈坤（1969—），男，河南省南阳市卧龙区人，汉族，本科，河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院项目经理，地质矿产高级工程师。研究方向：地质矿产勘查与生态修复等。