湖南省城步县水坪脉石英矿矿床地质特征

周晓阳，刘超，谢贤波

(1.邵阳市自然资源修复中心， 湖南 邵阳市 422000；2.湖南省地球物理地球化学勘查院， 湖南 长沙 410116)

水坪脉石英矿区位于城步苗族自治县与新宁县交界处，大地构造处于狗子田-猫儿界背斜东侧，总体轴向北东 20°。南段轴向北东 10°～15°，北段轴向北东20°～25°，呈微向西北凸的弧形背斜，轴部及东翼有加里东期酸性岩体侵入苗儿山花岗岩体占据，西翼为长溪水-楠溪断裂纵切。板溪群上亚群为轴部，西翼由板溪群上亚群拉揽组、震旦系、寒武系组成，倾角一般为20°～25°。背斜南端自北西西向南东东向倒转。背斜受后期城步-花桥弧形构造的影响，经受了轻微改造，而呈微向西北凸的弧形背斜。

苗儿山花岗岩体呈岩基产出，出露面积为1161 km2，为深成酸性火成岩。岩体与围岩接触多呈弯曲状，接触面一般倾向围岩，东侧倾角为70°～80°；北西侧为15°～50°，与板溪群、震旦系、寒武系、奥陶系分别呈侵入接触。岩石种类单调，主要为中（细中）粒斑状黑云母花岗岩，局部为中（细中）粒斑状黑云母二长花岗岩，二者呈渐变关系。岩石结构差异小，有时石英脉充填其中，形成硅化破碎带，局部偶见石英晶簇，水平分带较差，因受后期岩体侵入和热液蚀变影响，普遍具有硅化作用。根据岩石种类、结构的差异，可分为过渡带和边缘带。

1 矿区地质特征

1.1 地层

水坪脉石英矿位于苗儿山花岗岩体的西部外接触带（见图1），矿区出露地层由新到老分别为第四系（Q）、元古界板溪群上亚群加榜组钙质岩段（Ptbn2j1）。

图1 水坪脉石英矿区域地质构造

（1）第四系（Q）。地表地势低洼部位分布少量第四系地层（图1中未表示），成因类型为残积、坡积及洪积物，岩性为黏土、粉砂质黏土、砂土、碎石土，零散分布于基岩之上，厚度为0～5 m。

（2）元古界板溪群上亚群加榜组钙质岩段（Ptbn2j1）。广泛出露于矿区东南部地区，本段岩性由灰绿色长英钙质片岩、绢云母片岩、二云母片岩、灰至灰白色薄至厚层大理岩、黑云石英大理岩夹长英二云母片岩等组成，厚度大于640 m。

大理岩呈透镜状，沿走向常相变为钙质片岩或含锰钙质片岩，厚度一般为5～10 m。片岩常见由暗灰绿色与浅灰绿色相间而呈条带状构造，条带宽为3～10 mm，沿走向有膨大、尖灭现象。

1.2 构造

矿区范围地质构造简单，矿层呈脉状产出，走向呈东北—西南展布，倾向东南，倾角变化小且陡，倾角一般大于70°，最大可达83°。区内断裂构造少，仅在Ⅰ号矿脉北部东面50 m处见一小型断裂构造，节理较发育。纵观整个矿区，其构造复杂程度较低，为简单类型。

1.3 岩浆岩

矿区出露的岩浆岩体为加里东期中细粒花岗岩（γ3a），其广泛分布于矿区中部—北部地区，隶属苗儿山花岗岩主体侧缘，岩体呈岩基产出，岩体与围岩的接触线多呈弯曲状，接触面一般倾向围岩，倾角为15°～50°，岩石呈灰白色，风化后呈黄灰色，岩性以细粒斑状黑云母花岗岩为主，局部为中（细中）粒斑状黑云母二长花岗岩，斑晶成分以微斜纹长石为主，微纹长石和微斜长石次之，大小一般为（1 cm×2 cm）～（1 cm×3 cm），大者可达3 cm×5 cm，基质粒径为1.2～1.8 mm，矿物成分为钾长石、斜长石、石英和少量黑云母、白云母，并含有锆石、磷灰石、独居石、磁铁矿、磷钇矿、电气石、褐帘石和石榴石等矿物。矿物成分中钾长石以微斜纹长石为主，微纹长石和微斜长石次之，条纹结构较发育，呈细纹状，格状双晶结构亦较发育；斜长石中环带构造局部发育，聚片双晶结构发育。因受后期岩体侵入和热液蚀变影响，普遍具有硅化作用，局部云英岩化、钠长石化、帘石化和绿泥石化。

1.4 围岩内外蚀变特征

岩体内蚀变带不发育，局部仅有绿泥石化、硅化和云英岩化。岩体外蚀变带宽度一般为200～600 m，局部地段可达1000 m。蚀变类型一般为角岩化，形成云母石英角岩；其次为硅化，形成硅化板岩；局部地段有绢云母化和大理岩化。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

矿区内矿体产出类型为热液充填型石英脉，走向近南北、北东展布，倾向近东、南东，倾角为70°～80°。矿区范围内产出2条矿脉，Ⅰ号矿脉位于矿区东北端山坡，矿体于山顶处出露较明显，矿石部分出露清晰可见，表土层覆盖厚度较小，一般为 0～0.5 m，石英脉矿体产状为 105°～116°∠67°～80°，平均为110°∠75°，沿走向延展长约280 m，露头、钻探及槽探工程揭示矿体厚度为2.2～5.7 m，平均厚度约3.5 m，总体规模较小。主矿体矿石为灰白、白色石英岩，块状构造，矿体受后期构造破坏，较破碎，局部糜棱化，其中石英为矿石的主要矿物组分，其含量高，透明性较好，长石、云母为矿石的次要矿物组分，含量较低。由矿脉露头和钻探工程取心可见，表层石英岩矿体内部裂隙较发育，裂隙面可见红褐色粉末状、鳞片状铁锈及极少量黄铁矿杂质，稳定性和质量较差；深部石英岩矿体内部裂隙较少发育，杂质含量较少，稳定性和质量较好。样品分析结果表明，矿石的矿物成分主要为SiO2，含量为57.86%～97.66%，其中石英岩矿体SiO2含量为 93.02%～97.66%，矿石中 Fe2O3、Al2O3等微量元素及其它硅酸盐物质含量少，其中Fe2O3含量为0.62%～1.83%、Al2O3含量为0.34%～10.63%，有害组分 Cr、Ti、W等元素含量极微，其中Cr2O3含量为0.0014%～0.0043%、TiO2含量为0.033%～0.045%、WO3含量为 0.0001%～0.0006%。Ⅱ号矿脉位于矿区西南端2座山体处，矿体于山顶处出露较明显，矿石部分出露清晰可见，表土层覆盖厚度较小，一般为 0～0.5 m，石英脉产状为 95°～105°∠70°～83°，平均为 100°∠75°，沿走向延展长约300 m，露头、钻探及槽探工程揭示矿体厚度为4.8～6.6 m，平均厚度约5 m，总体规模较小。主矿体矿石为灰白、白色石英岩，其中石英为矿石的主要矿物组分，其含量高，透明性较好，长石、云母为矿石的次要矿物组分，含量较低。由矿脉露头和钻探工程取心可见，表层石英岩矿体内部裂隙较发育，裂隙面可见少量红褐色粉末状、鳞片状铁锈杂质，稳定性和质量较差；深部石英岩矿体内部裂隙较少发育，但偶见微晶洞发育，裂隙面杂质含量较少，晶洞中可见微晶簇产出，稳定性和质量较好。样品分析结果表明，SiO2含量为55.79%～99.46%，其中石英岩矿体SiO2含量为92.38%～99.46%，矿石中Fe2O3、Al2O3等微量元素及其它硅酸盐物质含量少，其中Fe2O3含量为0.59%～1.87%、Al2O3含量为0.07%～7.56%，有害组分Cr、Ti、W等元素含量极微，其中Cr2O3含量为0.0014%～0.0019%、TiO2含量为 0.029%～0.038%、WO3含量为0.0006%～0.0008%。

2.2 矿石特征

（1）矿石化学成分。区内矿石岩性为灰白、白色石英岩，化学成分主要为 SiO2，含量为55.79%～99.46%，其中石英岩矿体 SiO2含量为92.38%～99.46%，Fe2O3、Al2O3等微量元素及其它硅酸盐物质含量少，其中 Fe2O3含量为 0.59%～1.87%、Al2O3含量0.07%～10.63%，Cr、Ti、W等杂质含量极微，其中 Cr2O3含量为 0.0014%～0.0043%、TiO2含量为0.029%～0.045%、WO3含量为0.0001%～0.0008%。

（2）矿物成分。该石英脉矿体系热液充填形成，岩性为灰白、白色石英岩，矿物成分主要由石英、长石和云母组成，以石英为主，含量为55.79%～99.46%，其中石英岩矿体 SiO2含量为 92.38%～99.46%，长石次之，可分为微斜微纹长石、斜长石、钾长石等，含量为3%～8%，云母含量极低，可分为黑云母和白云母，黑云母含量为1%～3%，白云母含量一般小于＜1%，大部分变质为铁的氧化物析出。

（3）岩石（矿石）的结构及构造。该矿矿石呈细-中细粒结构，为热液充填类型。以矿石矿物为主体的石英呈次棱角状-次圆状，粒径一般为0.1～0.3 mm，分选性较好，矿石呈脉型块状构造产出。

2.3 矿体围岩和夹石

（1）矿体顶、底板围岩。矿体顶、底板围岩主要为中细粒斑状黑云母花岗岩、二长花岗岩及花岗岩硅化破碎带，岩石具有碎裂碎斑结构、糜棱结构。矿物成分：钾长石为 30%～40%，斜长石为25%～30%，石英为25%～35%，黑云母为3%～8%，白云母为 1%，锆石、磷灰石、独居石、磁铁矿、磷钇矿、电气石、褐帘石、石榴石微量。外围花岗岩体风化程度较高，强风化层厚为5～20 m，且裂隙发育，岩体较破碎，裂隙面铁、铝氧化物含量较高，在露采时作剥离处理。

（2）矿体内部夹石。矿体内部裂隙较发育，裂隙面具有少量铁、铝氧化物杂质，矿体内另无其它夹石层。未来矿山开采时，矿体内部杂质由于与矿体不易分离，容易混入矿石中，可能造成矿石贫化，对矿石质量有一定负面影响。

3 矿床成因分析

水坪脉石英矿为零星分散型小矿，矿床主矿体的延展长度和宽度均较小，石英岩Ⅰ号矿体沿走向长约280 m，沿倾向平均宽约3.5 m；Ⅱ号矿体沿走向长约300 m，沿倾向平均宽约5 m。

水坪矿床系加里东期中细粒花岗岩体经中低温热液充填于构造破碎带中形成，石英岩矿体呈脉型，矿层受内生构造控制，其矿床成因属于热液充填型矿床。该矿层矿界范围内矿化较均一，变化较小。矿层因其石英岩抗风化能力相对较强，区域范围内与围岩形成不同的地貌、岩性特征，矿层通常呈脉状出露于山顶部位，是寻找同类矿床的明显标志之一。