青海柴达木盆地北缘脉石英矿床地质特征及成矿规律探讨

雷 恩

(中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队，青海 西宁 810008)

脉石英是一种几乎全部由致密石英块体组成的脉状体[1]。脉石英矿物成分单一，SiO2含量一般98%左右，是生产制备高纯石英砂的理想原料[2]，因而是近年备受研究开发机构强烈关注的一个矿种。而高纯石英砂是高端电光源、光伏行业、半导体及光纤制造等高新技术产业的基础原料，脉石英作为高端石英制品的原料需求量将会增长[3]。

随着市场对高纯石英砂原料需求的增加，青海自2011 年开始围绕柴达木盆地周缘逐步开展脉石英矿找矿与勘查工作。目前主要在柴达木盆地北缘的柴达木山一带发现了3 处规模较大的脉石英矿，分别为大柴旦行委大头羊西沟中型脉石英矿床[4]、德令哈市乌兰希勒沟小型脉石英矿床[5]、德令哈市额力肯哈达脉石英矿床，共查明玻璃用脉石英矿石资源量454.19 万t[6]。其他地区10 余处石英脉规模小，找矿潜力不大，暂未开展勘查评价工作。

1 区域成矿地质背景

柴达木盆地北缘的柴达木山一带大地构造位置属Ⅰ-3-3 南祁连岩浆弧，位于居洪图—石乃亥Pb-Zn-Ag-Au 成矿亚带内[7]。区内地层主要有下元古界、奥陶系、志留系、石炭—二叠系、侏罗系及第四系。区内主要发育北东向和北西向两组断裂构造，北西向构造形成时间多早于北东向构造，局部被北东向构造错断。由于受到自加里东运动以来的多次挤压造山、拉张成洋等多期次区域性构造运动，区内大面积的中酸性岩浆侵入，形成褶皱构造不发育、而断裂构造发育的构造格局。加里东中、晚期酸性侵入岩十分发育，构成较为醒目的花岗岩带。岩体规模较大，多呈岩基状产出，岩性以二长花岗岩、正长花岗岩为主，次为花岗闪长岩。岩体产出受区域性北西向断裂及北东向隐伏断裂控制明显，属早古生代(O-S)陆陆碰撞—造山花岗岩[8]。变质岩有断裂带中的动力变质岩和分布于志留纪花岗岩侵入到巴龙贡噶组地层的外接触带或后期岩浆侵入到前期岩浆中形成的绿泥石化带。区内构造及岩浆活动强烈，沿断裂构造及次生裂隙侵入充填形成了数量较多、规模较大的石英脉及少量花岗岩脉和闪长岩脉(图1)。因此，区内脉石英成矿地质条件良好。

2 典型矿床地质特征

柴达木盆地北缘石英脉广泛分布，主要产于加里东晚期志留纪花岗岩体中，多沿区内主要断裂构造分布。矿石SiO2含量97.24%～98.84%，Al2O3含量0.35%～0.92%，Fe2O3含量0.021%～0.27%，质量均较好，达到平板玻璃用硅质原料质量要求。

2.1 大柴旦行委大头羊西沟脉石英矿床

矿区地层为第四系全新统残坡积物。区内未见断层、褶皱分布，仅发育两组节理。区内岩浆活动强烈，大面积出露加里东晚期中粗粒似斑状二长花岗岩。花岗岩呈灰—深灰色，中粗粒花岗结构，块状、片麻状构造，主要矿物为斜长石、钾长石、石英、黑云母等。

矿体呈脉状产于二长花岗岩中。近南北走向，倾角76 ～82°。矿区共发现3 条石英脉，其中规模最大的一条长578m，地表最宽102m，深部最宽99.8m。

矿石呈乳白、洁白色，油脂—玻璃光泽，半透明—不透明，质纯，坚硬。中粒不等粒他形结构，块状构造。主要由石英、少量褐铁矿及其他暗色矿物组成。

矿石质量较好，SiO2平均98.27%、Al2O3平均0.56%、Fe2O3平均0.09%、Cr2O3平均0.000 39%、TiO2平均0.014 7%。矿石经加工提纯后SiO2的含量可提高至99.91%[9]。

图1 柴达木山地区区域地质简图(据参考文献[8]修改)

2.2 德令哈市乌兰希勒沟脉石英矿床

矿区地层为第四系残坡积和冲洪积物。区内发育北东向断裂构造与节理构造。矿区出露加里东晚期中粗粒二长花岗岩大岩基。花岗岩呈浅灰色，中粗粒花岗结构，块状构造，主要矿物为斜长石35%、钾长石35%、石英20%、黑云母＜10%、微量白云母。

矿体呈南西—北东向产于花岗岩中，断续出露长约780m，宽30 ～50m。走向40°，倾角75 ～80°。石英脉凸出地表10 ～27m，呈岩墙状产出。

矿石呈乳白、洁白色，油脂光泽，质纯，坚硬。显微粒状—他形晶粒状结构，块状构造。主要由约99%石英和少量泥质组成。SiO2含量97.24%～98.37%，平均98.04%；Al2O3含量0.35%～0.51%，平均0.41%；Fe2O3含量0.20%～0.27%，平 均0.24%；Cr2O3含 量0.003% ～0.006%，TiO2含量0.02%～0.05%。

2.3 德令哈市额力肯哈达脉石英矿床

矿区地层为第四系残坡积物。区内北东向断裂构造发育。岩浆岩有加里东晚期中粗粒正长花岗岩、中粗粒斑状正长花岗岩、中细粒正长花岗岩、粗粒斑状二长花岗岩。

矿体呈南西—北东向产于正长花岗岩中，主要石英脉体长500 ～2 400m，宽30 ～80m。走向45 ～60°，倾角58 ～70°。石英脉呈岩墙状产出，一般凸出地表10 ～60m(图2a)。

矿石呈洁白、乳白色，油脂光泽，半透明—不透明，质纯，坚硬(图2b)。中—细粒不等粒他形结构，块状构造。主要由＞99%石英组成，裂隙面见少量褐铁矿薄膜。SiO2含量97.63%～98.84%，平均98.17%；Al2O3含量0.36%～0.92%，平均0.63%；Fe2O3含量0.021%～0.088%，平均0.045%。

3 成矿规律探讨

3.1 成矿物质来源

脉石英的成矿物质来源可分为岩浆热液和变质热液，主要见于花岗岩岩基发育区或变质岩区。脉石英的形成需要富硅的热液为其形成提供物质基础，同时需要断层及裂隙为其提供运移通道与沉淀存储的空间[10-11]。

柴北缘柴达木山一带花岗岩体由同一岩浆结晶分异演化而来，为壳源岩浆不同阶段分异的产物。该区岩基的主体形成于晚加里东期碰撞造山背景下，由于柴北缘洋壳自南向北俯冲到南祁连陆块下，发生了柴达木陆块与南祁连陆块的碰撞，引起大陆地壳厚度增加，导致陆壳发生部分熔融形成岩浆，岩浆逐步上侵，形成了陆陆碰撞的正长花岗岩；随着陆—陆碰撞加剧并发生祁连造山运动，洋壳与陆壳熔解形成花岗质岩浆，折返到地壳，形成了二长花岗岩[8]。壳源岩浆分异演化到晚期，逐步分异出富硅的热液，沿构造裂隙、断裂破碎带侵入充填，形成石英脉，规模大具开发价值的即为脉石英矿体。

图2 额力肯哈达脉石英矿

3.2 控矿构造

柴北缘石英脉的分布、延伸与所处区域构造线分布、方向基本一致，主要为加里东晚期的酸性岩浆期后热液沿岩体内的断裂、裂隙充填而形成，因此断裂构造与裂隙即是控矿构造也是容矿构造。从区域石英脉分布及产状特征看，北东向石英脉分布最多，且规模最大，次为北西向石英脉，少数为东西向，据此认为北东向断裂构造为区内主要的控矿构造。

3.3 控矿岩性

区内脉石英矿体主要赋矿围岩为各类花岗岩，次为少量奥陶系地层，石英脉为酸性花岗岩岩浆期后热液充填形成，对围岩没有选择性，因此无明显岩性控矿特征。

3.4 矿床成因与成矿时代

根据成矿物质来源及控矿构造与控矿岩性特征，认为柴北缘脉石英矿床为加里东晚期壳源酸性花岗岩岩浆演化期后热液沿区内主要断裂、裂隙充填形成，为岩浆期后热液型矿床。成矿时代稍晚于花岗岩体主形成期，为加里东晚期。