广东阳江地区脉石英成矿地质背景及成矿规律探讨

2020-11-08 07:58潘标开张志颖陈永桂宁思远陈厚润田斌升
中国非金属矿工业导刊 2020年5期
关键词:热液岩浆石英

潘标开,张志颖,陈永桂,宁思远,陈厚润,田斌升

(中国建筑材料工业地质勘查中心广东总队,广东 广州 510403)

脉石英是一种致密块体的脉岩,其用途广泛,在玻璃、陶瓷及耐火材料、化工、冶金、航空航天等许多行业都有应用,是制取高纯石英粉的原料,是一种不可多得的重要非金属矿产资源。本次工作是在前人研究的基础上,对阳江地区脉石英矿进行调查评价,圈定找矿靶区2 处,预测矿石资源量71万t。本文通过对阳江地区脉石英矿的区域地质背景、研究区地质条件、矿床地质特征和主要控矿要素的分析研究,探讨了阳江地区脉石英矿的成矿规律,总结了矿床成因和矿床模式,对阳江地区及周边地质条件相似地区具有一定的指导意义。

1 区域地质背景

阳江地区位于广东省的中偏西南部,大地构造位置属于武夷—云开造山系(Ⅴ)东南沿海岩浆弧(Pz)(Ⅴ-4)之粤中岩浆弧(Pz1)(Ⅴ-4-2)之阳西岩浆弧(Nh-S)和开平弧间盆地(Nh-O)(Ⅴ-4-2-1)和晚三叠世以来中国东部造山—裂谷系(T3-Q)(Ⅲ)之东南沿海岩浆弧(T3-Q)(Ⅲ-2)之粤中岩浆弧(T3-K)(Ⅲ-2-2)[1]。

阳西岩浆弧(Nh-S)其岩浆建造总体为铝过饱和的钙碱性岩石类型,分为海陵岛同碰撞花岗闪长岩组合(Nh)、下川岛后碰撞花岗岩组合(S)。

开平弧间盆地(Nh-O)沉积时代跨越南华纪—奥陶纪,古地理环境为半深海斜坡沟谷—斜坡扇,组成的沉积地层单位有南华纪、震旦纪、寒武纪,沉积岩石组合主要有长石石英砂岩、石英杂砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩等。

粤中岩浆弧(T3-K)花岗岩物质主要来自于陆壳的重熔,构成北东向巨型岩浆构造带。

成矿区带属南华成矿省Ⅲ-84 粤中(坳陷)RMSn-W-U-Au-Ag-Cu-Pb-Zn-水晶-萤石-高岭土成矿带和Ⅲ-85-②阳春(坳陷)Cu-Pb-Zn-Fe-Sn-W-硫铁矿成矿带[2],成矿区带内脉石英沿断裂破碎带发育,区内发现有小型水晶矿。

2 研究区地质条件

2.1 地层

区域地层主要有寒武系、泥盆系、三叠系、侏罗系(图1)。寒武系地层主体为一套浅海—半深海浊流沉积物,以不等粒石英砂岩为主,局部见有火山岩碎屑,常见水平层理,具复理石韵律和条带,沉积旋回显示出细—粗—细的特征[3]。

研究区出露的地层有:寒武系高滩组、上三叠统小坪组、下侏罗统金鸡组和第四系,从老到新分述如下。

图1 研究区地质简图

(1)寒武系高滩组(∈2g):为一套半深海浊积岩砂岩板岩组合建造,经区域变质作用,岩性变为以变质长石石英砂岩、变质砂岩、绢云母石英千枚岩、石英绢云母片岩为主。岩石多具片理化,局部角岩化。厚420 ~3 890m。

(2)上三叠统小坪组(T3x):沿吴川—四会断裂带及其以西的断裂和佛冈山地前缘呈串珠状分布,为内陆山间盆地相或滨岸湖沼相。岩性以砂砾岩、含砾砂岩、石英砂岩和泥岩为主,夹砂质页岩、炭质页岩薄煤层组成的韵律层,厚260 ~960m。

(3)下侏罗统金鸡组(J1j):沿吴川—四会断裂带分布,属泻湖—沼泽相,含煤碎屑岩建造组合,岩性以细粒石英砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩为主,夹少量砂砾岩、含砾砂岩、炭质泥岩、劣质煤和煤线,产菊石,厚度>280m。

(4)第四系(Q):由一套疏松的砾石、砂砾、粗砂、细砂、粉砂、粘土组成,构成的一级阶地及河漫滩。局部具明显的二元结构,下部为砾石、粗砂,厚一般1 ~6.3m,最厚可达10m;上部为砂土、砂质粘土、粘土,厚度0 ~30m,一般厚度10 ~20m。

2.2 构造

本区地处华夏系构造带西南段、粤桂加里东隆起东缘,受吴川中新华系构造带控制,位于吴川—四会断裂带的南西段,由规模宏大的韧性剪切带、动热变质带及脆性断裂组成,呈北东—北北东方向延伸,断面倾向北西或南东,倾角50 ~80°,断裂带宽度2 ~19km。构造碎裂岩发育,见有石英脉充填,多破碎。

研究区内构造发育,分布有一定规律,按其构造方向基本上可分为两组。

(1) 东 北 向 构 造。 ①F1 硅 化 断 裂 带: 宽40 ~100m, 长2 ~7km, 产 状:330 ~20 °∠60 ~90°,出露较明显,规模较大,延伸较长,在中南部此构造有膨胀变大趋势,在北部有较弱趋势出现。主要矿物成分有白色块状石英、硅化碎裂岩、花岗质碎裂岩、蚀变碎裂岩等。在构造内见穿插白色石英脉,大小不一、方向不一,见有石英晶洞、梳状石英,并见有硬锰矿化、赤铁矿化、绢云母化、绿泥石化、高岭土化等矿物。为区内主要构造之一;②F2 硅化断裂带:宽20 ~80m,长2 ~6km,产状:340 ~30°∠60 ~90°,出露较明显,规模较大,延伸较长。充填物为白色块状石英、硅质细脉、硅化碎裂岩、花岗质碎裂岩、梳状石英、石英晶洞等,见有赤铁矿化、绢云母化、绿泥石化、高岭土化,为区内主要断裂之一;③次级构造:主要为压扭性构造带,充填物为白色块状石英、云英岩、花岗质碎裂岩等。规模较小,延伸较短,出露不明显,产状一般为走向20 ~35°∠60 ~80°、300 ~340°∠60 ~80°,长一般在100m 以内,宽几十厘米,为区内次要的含矿构造。主要沿裂隙充填粘土矿物及赤铁矿化、绢云母化、绿泥石化、少量碳酸盐化等。

(2)北西向硅化断裂构造:形迹零散,规模较小,主要充填物火白色块状石英等。

2.3 岩浆岩

本区岩浆岩发育,其岩石组合多为过铝的钙碱性岩系列的酸性花岗岩类,岩浆成矿作用的结果是不断地为成矿目标提供热源、成矿热液并淬取成矿物质[4]。从各类岩浆活动以及岩石、矿石的蚀变矿物组合看,反映了从南华纪—白垩纪经历了多次的热液作用,它们对矿物元素的活化、迁移、沉淀或富集起着重要作用。这些成矿流体为多来源,以地下水为主,并有岩浆水的加入,地下水在深部与岩浆水混合,形成热流体,并携带成矿元素运移,在有利地段沉淀富集成矿。脉石英矿成矿机理取决于流体的性质,如流体的成分、温度、pH 值等,石英的局部富集正是热流体体系与周围控矿环境发生物质—能量交换过程的产物。

2.4 脉岩

区域资料显示,区域内的脉石英主要赋存于燕山期花岗岩体和寒武系高滩组变质砂岩的断裂破碎带内及张性裂隙中,特别是在靠近岩浆岩体的断裂构造部位和有膨胀变大趋势的张性断裂部位。在岩浆活动过程中,高硅热液沿断裂裂隙侵入到花岗岩体和寒武系高滩组地层中,形成石英脉。

3 矿床地质特征

3.1 矿体形态、产状、规模

研究区发育2 条近南北向的F1、F2 断裂构造,其性质为张扭性,延伸长,宽度大,为石英热液的向上运移提供了良好的通道和容矿空间,脉石英矿体的空间分布、形态、产状和规模受断裂控制明显,其展布形态与断层一致,呈条带状,故可将区域近南北向的F1、F2 断层作为重要找矿标志[5]。

区内发现的3 个脉石英矿体主要赋存于近南北向的F1、F2 断裂带中,其中KT1 矿体位于F1 断裂带内,属于石河靶区,近南北向长1 945.5m,厚1.8 ~5.5m,平均2.5m;KT2、KT3 矿体位于F2断裂带,属于松柏岗—马山靶区,近南北向走向延长分别为791.6m、1 935.1m,厚2m,倾向近东或近西,倾角60 ~90°(图2)。矿体连续性较好,但沿走向在地表断续出露,由于脉石英矿体抗风化能力强,地貌上常形成鳍状山脊及悬崖等地貌景观,故天然露头常见于山脊、悬崖陡坎、冲沟等陡峭处,常见碎石堆积,人工露头见于路边和崩塌处,矿体局部有膨大和分支现象。按延深30m估算,石河靶区、松柏岗—马山靶区资源量分别为38.67 万t、32.23 万t,总资源量为70.9 万t。

图2 阳江地区脉石英矿体剖面图

3.2 矿石特征

3.2.1 矿物组成

矿石以灰白、白色为主,表面由于受铁泥质浸染变为黄白、黄褐色,矿物组分主要由石英组成(约95%~99%),另有约1%~5%泥质、铁质互混物等。

石英正交偏光下一级亮白、黄白干涉色,粒径0.001 ~5mm,自形至半自形晶粒状,微晶粒状、粒状集合体,晶粒大小不一,相互堆积、镶嵌,偶见自形六边形晶粒,周围包裹细小石英晶粒;他形石英晶体镶嵌在大块石英晶体中,呈定向排布,晶粒明显受应力作用,波状消光明显。泥质、铁质互混物以铁质矿物为主,凝粒状、弥散状、纤维状、隐晶质、显微鳞片集合体状,主要分布石英颗粒之间或分散在石英中。

3.2.2 矿石结构构造

矿石多为块状构造,极少部分含晶,部分见有次生细小石英脉,可见较好石英晶型。粒状结构为主,局部为轴状结构,见有轴状晶体,其中长轴者又多形成水晶,质量好。

3.2.3 矿石流体包裹体特征

本次调查对脉石英矿体流体包裹体进行测试,对不同类型,尤其是原生以及疑似原生的流体包裹体进行了测试工作。其中流体包裹体数量极多,90%以上均为次生包裹体,极少数为原生流体包裹体。

通过对原生以及疑似原生的流体包裹体进行测温,均一温度数据大多在130 ~140℃。该区脉石英为中—低温条件下形成。

3.2.4 矿石质量

暂按SiO2含量>98.8%指标圈定矿体,化学成分(%)为:SiO298.80 ~99.00、Al2O30.24 ~0.39、Fe2O30.13 ~0.19,CaO 0.13 ~0.19,TiO20.003 ~0.006,优于脉体平均化学成分。矿体局部有膨大和分支现象,膨大部位矿体厚度大,矿石质量较好,而且受后期的构造活动影响,早期形成的脉石英含SiO2高,含铁等杂质少;后期的构造活动往往对早期构造进行改造或破坏,使早期脉石英成分变得复杂,质量下降[7]。

3.3 矿体围岩

矿体围岩为破碎带内的紫褐色硅化碎裂岩,与灰白、白色的脉石英矿体界线呈过渡关系,矿体局部直接与燕山期黑云母花岗岩或寒武系高滩组黄褐色变质砂岩接触,界线分明。矿体两侧围岩具明显的蚀变现象,主要为硅化、高岭土化、云母化、绿泥石化等。

4 主要控矿要素

4.1 提供物源的地层要素

研究区内广泛分布以寒武系高滩组变质砂岩、粉砂岩等含硅地层为主的沉积建造,以及以黑云母花岗岩为主的侵入岩建造,含硅地层中的硅质在岩浆热液或构造热液的作用下可发生活化转移,并从硅质围岩中析出进入热液流体中,为脉石英的形成提供了丰富的硅质来源,分异出富含SiO2的热液。

4.2 提供通道和空间的构造要素

区内断裂构造活动强烈,由于燕山期岩浆侵入发育一系列张性断裂或裂隙,其中2 条近南北向F1、F2 断裂构造最为典型,其性质为张扭性,其特点是延伸长,宽度大,规模大,为富硅热液的向上运移提供了良好的通道,为脉石英的形成提供了良好的容矿空间。

4.3 提供热源的岩浆岩要素

燕山期广泛的中酸性岩浆活动,除为脉石英的形成提供丰富的物质来源之外,还为活化围岩地层中的硅质提供了重要的热源。岩浆演化过程中分异出的富含SiO2的热液向上运动,沿断裂构造运移,在断裂的有利部位充填就位,形成脉石英矿(化)体[8]。

4.4 影响矿石质量的要素

脉石英矿(化)体的空间分布、形态、产状和规模受断裂控制明显,其中在断裂靠近岩浆岩体一侧膨胀变大的部位,矿体厚度大,矿石质量较好,特别是区域性构造早期形成的脉石英SiO2含量高,含铁等杂质少,为优质的脉石英,但受后期构造活动影响,后期构造活动往往带入其他成分,使脉石英质量下降。

综合分析区内脉石英成矿地质条件,认为脉石英受构造控制明显,成矿条件较好,早期构造形成的脉石英成分较纯,但后期的构造活动往往对早期构造进行改造或破坏,使早期脉石英成分变得复杂。所以,寻找早期形成且未被后期改造或破坏的脉石英是区内优质脉石英的找矿方向[9]。

5 矿床成因

燕山期广泛的中酸性岩浆活动,分异出富含SiO2的热液向上运动,沿区域构造运移,并在断裂构造穹窿等有利部位充填就位,形成脉石英。矿体的空间分布,形态、产状和规模均受断裂控制,矿石自然类型为充填型脉石英。故本矿床成因类型属中—低温热液充填型矿床[10]。

6 结论

通过对阳江地区脉石英成矿地质背景进行分析,对其成矿规律进行探讨,得出如下结论。

(1)阳江地区脉石英矿属中—低温热液充填型矿床,为岩浆活动分异出的高硅热液沿断裂构造充填形成的脉石英矿床。

(2)矿体产于发育于寒武系高滩组含硅地层和燕山期花岗岩体的近南北向的张扭性断裂构造破碎带中,矿体连续性较好,地貌上常形成鳍状山脊及悬崖等地貌景观,具较为明显的地物特征。

(3)矿化带中在断裂靠近岩浆岩体一侧膨胀变大的部位矿体厚度大,矿石质量较好,且未经后期构造活动改造或破坏的矿体,其矿石质量较好。所以,寻找早期形成且未被后期改造或破坏的脉石英是区内优质脉石英的找矿方向。

(4)该研究区以东和以南地区,其地质背景和成矿地质条件类似,可作为下一步调查工作区。

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