福建长坂石英岩矿床地质特征及成因分析

黄景河

（福建省197 地质大队 福建泉州 362011）

石英作为一种重要的矿产资源，由其制成的产品广泛用于冶金、玻璃、溶剂、航空、航天、电子等众多领域中。高纯石英作为硅产业高端产品重要的原料，需要更全面研究高纯石英原料的理论基础［1］。丁亚卓［2］通过开发新工艺，对低品位石英矿进行提纯达到良好的效果。前人对于沉积变质型石英岩矿床有了一定的研究成果，江西遂川特大型石英岩矿床系区域变质作用、构造岩浆活动等多成因沉积变质型石英矿床［3］，新疆方兴超大型石英岩矿床属于元古界蓟县系地层沉积后，在地壳运动处于相对宁静期，经过区域变质作用后形成沉积变质型石英矿床［4］。根据区域地质资料和野外地质调查工作，系统总结了长坂石英岩矿床地质特征，分析其成因，为该区深部、外围及区域同类矿床找矿勘查工作提供借鉴。

1 区域地质背景

长坂石英岩矿床位于闽东火山断拗带之寿宁—华安断隆带的中部，政和-大埔NNE 向断裂带中段。基底主要由新元古代大岭（岩）组（Pt31-2dl ）、龙北溪（岩）组（Pt31-2l ）地槽型沉积建造组成，见图1。

图1 长坂矿区区域地质简图

区内出露地层主要为新元古代马面山群大岭（岩）组和龙北溪（岩）组中浅变质岩、中二叠世文笔山组浅海相细碎屑沉积岩、晚侏罗世—早白垩世南园组火山碎屑—沉积岩。大岭（岩）组岩性主要为变粒岩和片岩；龙北溪（岩）组岩性主要为石英岩、变粒岩、片岩、硅化阳起石化蚀变岩等，该组地层是石英岩矿床的含矿层位，大岭（岩）组和龙北溪（岩）组地层受区域变质作用、构造变形作用改造；中二叠世文笔山组岩性主要为薄层状泥岩、含粉砂泥岩；晚侏罗世—早白垩世南园组，区内仅发育南园组二、三段，南园组第二段岩性主要为流纹质（含）角砾晶屑熔结凝灰岩、流纹岩，第三段岩性以流纹英安质（含集块角砾、角砾）晶屑熔结凝灰岩、流纹英安质（含集块角砾、含角砾岩屑）晶屑凝灰岩为主。

区内构造以断裂构造、火山构造为主，寿宁—华安断隆带中部之汤头—大铭火山基底断隆带内。断裂构造以NE 向最为发育，NW 向次之；火山构造主要分布于西北部南园组；在研究区东部大岭（岩）组发育有韧性剪切带。

研究区岩浆活动频繁。侵入岩以早白垩世正长花岗岩、晚侏罗世正长花岗岩、中二叠世花岗闪长岩和二长花岗岩为主，此外还有大小不一的岩脉，包括花岗斑岩脉、花岗岩脉、流纹岩脉、闪长岩脉。其中晚侏罗世正长花岗岩出露面积最大，为琼溪岩体，岩体在区域北东向断裂构造的控制下，呈北东向长条状展布［5］。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露有新元古代龙北溪（岩）组（Pt31-2l）和晚侏罗世-早白垩世南园组第三段（J3-K1n3）。

（1）新元古代龙北溪（岩）组（Pt31-2l）。为一套形成于陆源浅海—半深海相沉积环境的泥砂质碎屑岩—硅质岩建造。分布于矿区中东部，岩石组合为深灰色黑云母斜长（二长）变粒岩夹浅灰白、灰白色巨厚—块状（纯）石英岩、灰黄色-墨绿色条纹状（条带状）透辉石英岩，厚度大于929.4 m。呈一紧闭向斜构造，各部位产状变化大。东翼北部（河空采场一带）地层倾向47°～108°，倾角陡或近直立，一般65°～82°；东翼北部地层倾向280°～285°，倾角50°～60°。西翼北部地层倾向20°～50°，倾角41°～60°；西翼南部地层倾向44°～70°，倾角41°～68°。向斜核部（中南部）被花岗岩吞蚀，没有保留。该地层被较晚期的花岗斑岩脉群沿北东—北北东向薄弱带贯入。

（2）晚侏罗世—早白垩世南园组第三段（J3-K1n3）。分布于矿区西部。岩性主要为灰、深灰色英安（流纹）质晶屑凝灰岩，夹中薄层状灰黄色沉凝灰岩、凝灰质粉砂岩、含砾杂砂岩等。地层产状倾向100°～135°，倾角30°～47°。南园组或不整合于龙北溪（岩）组上，或与龙北溪（岩）组断层接触。

2.2 构造

区内发育有一组北东向断裂构造，为F1正断层，褶皱不发育，见图2。

图2 长坂矿区地质简图

F1断层：位于矿区西部，断层延伸长度超过2 km，断裂带为构造角砾岩，宽约1 m～3 m。总体走向为北东向25°～33°，倾向北西327°～335°，倾角75°。在研究区北部龙北溪（岩）组和南园组的分界，切断石英岩矿体往深部延伸。

断裂两侧围岩节理（裂隙）较发育，岩矿石较破碎。节理（裂隙）主要有两组，北东向产状310°∠73°，密度为8 条/m～10 条/m；北西向产状55°∠70°，密度为15 条/m。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩主要为晚侏罗世正长花岗岩—琼溪岩体（ξγJ3）。此外，零星出露花岗斑岩脉（γπ）、闪长玢岩脉（δμ）。

琼溪正长花岗岩体：主要分布于矿区南部、西部、中部。呈岩株或岩枝出露。中细粒花岗岩结构，局部见似斑状结构，块状构造。矿物成分为钾长石40%～50%、斜长石25%～30%、石英25%～30%、黑云母少量。矿物粒径较小，粒度均匀，一般0.5 mm～2.0 mm。局部有少量石英晶体较大，晶径3 mm～5 mm，呈似斑状，占2%～5%。

花岗斑岩：呈脉群产出，主要沿向斜轴部侵入。长200 m～1 000 m，宽5 m～90 m。走向主要呈北东—北东东走向，倾向北西或北北西。岩石新鲜呈浅肉红色，风化后呈灰白色。岩石具斑状结构、块状构造。斑晶成分为正长石、斜长石、石英及黑云母，粒径0.5 mm～8.6 mm，含量约40%。正长石呈柱状，负突起，具卡律双晶，一级灰干涉色；斜长石呈板柱状，具钠律双晶，有些颗粒被绢云母和微粒石英混合体取代；石英呈六方双锥状，具港湾状溶蚀边；黑云母呈片状、褐色，具完全解理，平行消光。基质具微假球粒结构，多由长英质假球粒组成，具轻级绢云母化、硅化，含量约60%。

闪长玢岩：地表强风化，呈土状，砖红色。原岩为灰色、灰绿色，斑状结构，斑晶多为长石、石英和角闪石，基质为细粒结构。走向北西，倾向北东，倾角陡—近直立。

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质特征

长坂石英岩矿体赋存于新元古代龙北溪组中，根据钻探、槽探及地表自然露头，揭露2 个石英岩矿体，编号为Ⅰ号和Ⅱ号，见图3。

图3 长坂矿区-1 线剖面图

Ⅰ号石英岩矿体：规模较小，出露于矿区北中部新元古代龙北溪（岩）组中，勘探线-3 线～-1 线附近，与Ⅱ号矿体近平行分布。由ZK2 和ZK4 钻孔揭露。矿体形态呈似层状，走向150°，倾向60°，倾角70°～80°。控制矿体走向延伸100 m，倾向延深6 m～12 m，控制矿体真厚度4.32 m～5.81 m，平均5.07 m。赋矿标高+369 m～+462 m。矿石品位：SiO290.91%～98.82%，平均94.65%；Al2O30.32%～0.89%，平均0.55%；Fe2O30.24%～1.90%，平均0.83%；CaO 0.08%～0.16%，平均0.12%；P2O50.018%～0.035%，平均0.026%。矿体底坂顶均为黑云母斜长变粒岩。

Ⅱ号石英岩矿体：规模较大，出露于矿区北中部新元古代龙北溪（岩）组中，勘探线-3 线～5 线附近，往南、往东被花岗岩和花岗斑岩侵蚀。浅部由TC1、TC2、TC3、TC4 和TC5 等5 条路壁探槽控制，深部由ZK1、ZK3、ZK101、ZK302、ZK501 等钻孔揭露。矿体形态呈似层状，走向130°～160°，倾向40°～70°，倾角65°～80°。控制矿体走向延伸400 m，倾向延深9 m～35 m，控制矿体真厚度7.46 m～31.99 m，平均16.09 m。赋矿标高+372 m～+610 m。矿石品位：SiO290.03%～98.95%，平均94.95%；Al2O30.13%～1.12%，平均0.47%；Fe2O30.08%～2.34%，平均0.73%；CaO 0.06%～1.84%，平均0.23%；P2O50.01%～0.32%，平均0.027%。矿体顶板为黑云母斜长变粒岩，底板为花岗斑岩、黑云母斜长变粒岩。

3.2 矿石特征

（1）矿物成分。石英岩矿石主要矿物成份为石英（≥90%），少量的透辉石（1%～3%）、绢云母（1%～2%）和铁质（0.3%～2%）。

石英：多为细粒级，少量微细粒级。前者呈他形粒状，可见次生加大边，粒径为0.1 mm～0.5 mm，具波状消光，个别颗粒碎化，为石英砂粒变质而成。后者呈微粒状，分布于细粒石英变晶粒间，为原岩硅质胶结物变质结晶而成。

透辉石：淡褐色，微粒状，粒径多为0.01 mm～0.10 mm，为原岩泥质胶结物受热液交代而成。

绢云母：呈鳞片状，以星点状或小团块状集合体分布，为原岩泥质胶结物变质结晶而成。

铁质：呈粉末状，不均匀散布于细粒石英粒间。

（2）结构构造。石英岩矿石为灰白、乳白色，微～细粒变晶结构，局部可见细晶～隐晶状交代结构及变余结构等，块状构造。

（3）矿石化学成分。根据矿石化学测试结果，矿石化学成分平均值见表1。矿区矿石质量好，其有益成分SiO2含量高，其他成份如Al2O3、Fe2O3的含量符合要求，而有害成份Cr2O3、P2O5、TiO2、CaO 等含量甚微。

表1 长坂石英岩矿床矿石化学成分分析结果 单位：ωB／10 －2

3.3 矿石类型

矿区石英岩矿石工业类型属沉积变质型，石英岩矿石自然类型主要为石英岩。矿石质量可满足冶金（熔剂）用硅质原料的质量要求。

4 矿床成因

4.1 成矿构造背景

区域构造位于寿宁—华安断隆带中部之汤头—大铭火山基底断隆带内。区内构造与岩浆活动强烈，构造活动在印支期及燕山期达到最高峰，印支期以隆起—伸展构造为主要特征，燕山期以地垒式断隆为主要特征［6］。区内变质作用也较高，变质作用所需要的能量由区内岩浆能提供。

隆起—伸展构造主要由核部、主滑脱面和盖层组成。核部主要为大岭（岩）组、龙北溪（岩）组及三叠纪中酸性侵入岩；主滑脱面处于基底与盖层中间，主要为剥离断层带和中间润滑层；盖层为晚古生代—早三叠世较为完整的沉积地层。早中侏罗世沉积地层和晚侏罗世—早白垩世火山地层覆盖在汤头—大铭火山基底断隆带之上及两侧。

印支运动使研究区在水平伸展作用下，深部岩浆隆起造成变质岩基底和上覆沉积盖层抬升。燕山早期，汤头—大铭火山基底断隆带构造环境较为平稳。燕山中晚期，大规模的酸性岩浆侵入导致该带继续抬升，在两侧地层牵引下，发生脆性破裂，使两侧形成压剪性断层，断裂活动为“地垒”构造型式，具体表现为带内抬升外侧滑落。

4.2 成矿物质来源

本区龙北溪（岩）组由黑云母斜长（二长）变粒岩、石英岩、透辉石英岩组成，系一套形成于陆源浅海—半深海相沉积环境的泥砂质碎屑岩—硅质岩建造。原岩以硅质岩为主夹含铁质砂泥岩等，在经区域变质作用后形成龙北溪（岩）组变质岩，变质程度为高绿片岩相［6-7］。因此，本矿床成矿物质主要来源于龙北溪（岩）组变质成矿前的原岩，即硅质岩类沉积岩。

4.3 成矿机制分析

本区新元古代沉积大岭（岩）组、龙北溪（岩）组地层，其中龙北溪岩组浅海—半深海相沉积硅质岩为主夹砂泥岩。晋宁期可分为2 个世代的构造变形，本区经历区域热动力变质作用，变质程度为高绿片岩相—低角闪岩相；加里东期构造变形表现为对晋宁期变形变质的叠加改造，本区伴随区域低温动力变质作用，变质程度为低绿片岩相［6-9］。在晋宁期、加里东期这2 个主要变质变形期形成了本区大岭（岩）组、龙北溪（岩）组变质岩，长坂石英岩矿床位于龙北溪（岩）组变质岩中。

5 结论

（1）长坂石英岩矿体赋存于新元古代龙北溪（岩）组地层中，明显受层位控制，汤头—大铭火山基底断隆带对本区石英矿床具有较大的控制作用。

（2）根据成矿的物质来源、成矿方式、矿物成分、结构构造等特点，本区原岩为一套浅海—半深海相沉积硅质岩夹砂泥岩，受后期区域变质作用改造，成因类型应为沉积变质型石英矿床。