浅析内蒙古阿拉善右旗银硐沟矿区冶金用脉石英矿地质特征

张学军

（中国建筑材料工业地质勘查中心内蒙古总队，内蒙古 呼和浩特 010010）

1 区域地质

1.1 地层

依据1996年《全国地层多重划分对比研究》内蒙古自治区岩石地层资料，该区域地层古生界区划属华北地层大区（Ⅴ），晋冀鲁豫地层区（Ⅴ4），阴山地层分区（Ⅴ43），阿拉善右旗地层小区（Ⅴ43-1）；中新生代地层属阿拉善地层区（2），潮水地层小区（22）。

依据1∶20万《山丹幅》矿产图和地质图图幅说明书，区域内出露地层为中元古界长城系—蓟县系墩子沟群；中生界侏罗系中下统芨芨沟组—龙凤山组、上统沙枣河组，白垩系下统庙沟组；新生界第四系上更新统等。现由老至新分述如下：

（1）中元古界蓟县—长城系墩子沟群：该群在区域上大面积分布，研究区内中部及西南部出露。地层出露不全，未见到底部和顶部层位，小型断裂构造较发育，局部发育小的褶皱构造，地层厚度521～1234m，地层产状总体南—南南西倾，倾角30°～85°。该群是研究区的赋矿地层单位，区内岩性主要为千枚岩夹白云质灰岩或白云岩、硅质条带灰岩及硅质灰岩。

（2）晚古生界震旦系烧火筒沟组：分布于研究区北东部，地层厚度大于1725m。岩性主要为灰岩、钙质板岩、千枚岩、凝灰质千枚岩、薄层大理岩、结晶灰岩。

（3）中生界侏罗系中下统芨芨沟组—龙凤山组：分布于区域南部及北部局部区域，地层厚度242.7m。岩性主要为页岩、砾岩、砂砾岩、粉砂岩、页岩夹煤层。

（4）中生界侏罗系中上统沙枣河组：分布于区域北部，研究区内北部小范围出露，地层厚度376m。与上部庙沟组呈角度不整合接触。主要岩性为砂砾岩、含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、细砂岩。

（5）中生界白垩系下统庙沟组：分布于区域西部，研究区北西及西部局部出露，地层厚度563.6m。主要岩性为粘土质页岩、粘土质砂岩、含砾灰岩钙质层、含砾砂岩、砂砾岩、粗砂岩、砂质粘土、泥灰岩。

（6）第四系上更新统戈壁组：分布于研究区外北部区域，地层厚度1～50m。主要为冲积—洪积砂砾、松散—半胶结灰黄色砂砾岩。

1.2 构造

研究区位于华北地台（Ⅰ），阿拉善台隆(Ⅱ)，龙首山断隆(Ⅲ)内，处于龙首山复向斜北西近核部。中元古代在中朝原地台南缘形成裂陷海槽，受加里东运动明显影响，构造线方向与北祁连加里东造山带一致。地貌上显示一北西向窄长、高耸的山脉。基底有古元古代龙首山岩群构成，为一套低角闪岩相至低绿片岩相的变质岩建造。中晚元古代为次稳定型盖层性质的沉积。晚古生代只有早石炭世浅海相碎屑岩—碳酸盐沉积。在山间盆地中及山前沉积中、晚侏罗世和早白垩世地层，沉积建造与潮水盆地相似。加里东期岩浆活动强烈，早期为基性岩、超基性岩；晚期以花岗岩侵入为主。岩浆岩多呈岩枝、岩脉、岩墙状产出，走向与区域构造线方向一致。

本区构造变动强烈，褶皱构造以龙首山复向斜为主体，其核部为中、晚元古代构成，两翼有古元古代出露。褶皱构造多呈紧密线型。断裂构造是以大规模的高角度的北倾逆断层为主，地层走向与北西西向的区域构造线方向一致。与其相伴的还有同方向的正断层或与之相交的张性、扭性断层。

1.3 岩浆岩

岩浆岩在区划上属于当山侵入岩带，分布于研究区西部，侵入岩以加里东中、晚期为主，华力西晚期为次。

2007年党的十七大把“生态文明”的概念首次写入党代会报告,是继物质文明、精神文明、政治文明后党提出的又一个新理念,是中国特色社会主义和中国共产党科学发展观的又一次重大理论创新。十七大提出了建设“生态文明”的新要求,把生态文明建设作为全面建设小康社会的重要目标之一。2010年10月,党的十七届五中全会通过的“十二五”规划建议又进一步提出,树立绿色、低碳发展理念,以节能减排为重点,健全激励和约束机制,加快建设资源节约型、环境友好型社会,提高生态文明水平。

奥陶纪基性岩，在龙首山地区分布于中、西部。岩性为辉长辉绿岩，而工作区则以玄武岩为主。呈不规则的带状、长条状、岩墙状的岩珠、岩枝产出，受龙首山挤压带构造控制。侵入于震旦纪烧火筒沟组及蓟县—长城纪墩子沟组，多分布于龙首山复式向斜的轴部。志留纪中粒似斑状英云闪长岩、黑云母英云闪长岩、闪长岩、花岗岩多分布在龙首山复向斜北翼，呈长条状产出。二叠纪花岗岩、二长花岗岩、石英正长岩，多分布于龙首山复向斜南翼，呈长条状产出。

2 研究区地质

2.1 地层

研究区内出露地层为中元古界蓟县—长城系墩子沟群；中生界侏罗系中下统芨芨沟组—龙凤山组、上统沙枣河组，白垩系下统庙沟组，地层走向一般呈北西西向，与区域构造线一致。其岩性由下而上为：

（1）中元古界蓟县—长城系墩子沟群：是区内主要地层，分布于研究区的中部，为一套由滨海相碎屑岩和浅海相碳酸盐岩—碎屑岩组成，经区域低温中—高压区域变质作用形成的绿片岩相的变质地层，是本区主要的控矿地层，与震旦系呈整合或断层接触关系。

（2）晚元古界震旦系烧火筒沟组：主要岩性为灰岩、钙质板岩、千枚岩、凝灰质千枚岩、薄层大理岩、结晶灰岩、含砾板岩、凝灰质千枚岩及磷矿层和凝灰岩、变安山岩、大理岩，分布于研究区的西南部及东北部，与上覆地层呈角度不整合接触关系。厚约1800m。

（3）中生界侏罗系中下统芨芨沟组—龙凤山组：分布于研究区中部的草大板断裂之内基性岩墙的两侧，呈残留的紧闭线形、透镜体产出。主要岩性为页岩、砾岩、砂砾岩、粉砂岩、页岩夹煤层，未见顶底，出露不全。

（4）中生界侏罗系上统沙枣河组：主要为砂砾岩、含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、细砂岩，分布于研究区北部，出露面积较小。

2.2 构造

研究区位于龙首山断隆东段的龙首山复向斜北翼靠近核部，总体为单斜，倾向NE，与区域构造线方向一致，构造变动强烈。草大板断裂在测区的南部沿NWSE向穿过，在断裂带内基性岩呈岩墙、岩枝、岩珠状侵入，与草大板断裂相伴的还有同方向的正断层或与之相交的张性、扭性断层。

草大板断裂：位于研究区南部，横穿全区，走向NW，长度大约6km，断面为波状，倾角大约60°～70°，倾向有NE向，也有SW向。沿断层见有断续侵入的玄武岩及残留的煤系地层，两侧岩石多见碎裂结构、糜棱化等现象，并伴有构造角砾。断裂破碎带宽约300～500m，始于加里东运动中、早期，结束于燕山运动，属于长期活动的结果。

褶皱：研究区处于龙首山复向斜北翼，总体呈现出倾向NE的单斜形式，与区域构造线一致，但在墩子沟群中出现紧闭的褶皱，属于紧密线型。东段紧闭的背斜褶皱，受断层破坏较为凌乱。轴长200～800m，总体北翼陡，南翼较缓，倾角50°～70°左右，与区域断裂方向一致。背斜核部岩性为千枚岩夹薄层炭质片岩，翼部为硅质白云岩及千枚岩夹薄层炭质板岩。

3 矿体地质

3.1 矿体特征

研究区内共圈定3条脉石英矿体，编号为K1、K2及K4矿体。其中具工业价值的2条，编号为K2和K4，其中K2脉石英矿体位于测区中部，规模较大，质量较好，是研究区的主矿体。K4脉石英矿体位于研究区东部，规模较小。各矿体特征叙述如下：

K2矿体:矿体赋存于中元古界长城系—蓟县系墩子沟群地层中，充填于F1断层中，地表出露形态为透镜体，基本裸露，总体走向NW335°，倾向65°，倾角56°～59°。

地表工程控制矿体长度为140m，矿体中部厚度较大，往两侧延伸变窄（见图1）。控制矿体真厚度一般在7.04～28.69m，平均厚度为15.17m，矿体沿走向上品位变化较小，单工程SiO2品位变化范围为97.83%～99.09%，平均品位为98.23%；Fe2O3品位变化范围为0.09%～0.36%，平均品位为0.27%；Al2O3品位变化范围为0.22%～0.48%，平均品位为0.29%；CaO品位变化范围为0.023%～0.470%，平均品位为0.299%；P2O5品位变化范围为0.0003%～0.0005%，平均品位为0.0004%。

图1 K2矿体地表露天

深部工程控制最大深度为33.97m，矿体沿倾向方向厚度有变小的趋势，控制矿体厚度在5.73～19.43m之间，平均厚度为10.58m，沿倾向方向矿石品位变化不大，单工程SiO2品位变化范围为98.12%～98.95%，平均品位为98.53%；Fe2O3品位变化范围为0.02%～0.17%，平均品位为0.12%；Al2O3品位变化范围为0.04%～0.20%，平均品位为0.11%；CaO品位变化范围为0.122%～0.576%，平均品位为0.366%；P2O5品位变化范围为0.0003%～0.0725%，平均品位为0.0156%。

3.2 矿石质量

矿石类型为石英脉型。矿石颜色呈白色或乳白色、青灰色（见图2）。矿石由隐晶质石英组成，呈他形粒状结构，块状构造。局部近地表由于受铁质污染，沿裂隙面呈灰褐色或浅粉色。矿石矿物主要为石英，含微量的褐铁矿。根据观察地表矿石裂隙发育，主要杂质为铁质、泥质、钙质。沿倾向深部矿石结构相对完整，颜色变白，光泽度强，质量变好。石英脉型矿石呈油脂光泽，贝壳状断口，质地坚硬。为质量优良的工业冶金用硅矿石资源。矿石的矿物组成简单，主要由粒状石英组成，含量可达98%～99%；另有少量不透明矿物，含量小于1%。

图2 薄片5×10正交偏光

石英：呈他形粒状集合体分布，绝大部分粒度20～50mm，少部分0.01～20mm不等。不透明矿物：呈质点状、浸染状分布。

矿石以白色、浅灰白色、乳白色为主，局部见少量烟灰色脉石英。矿石呈他形隐晶粒状结构，块状构造、碎裂构造。脉石英矿体矿石SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、P2O5、烧失量组分含量均符合冶金结晶硅用和Ⅰ级铁合金硅铁用硅质原料的工业指标要求。矿石化学成份稳定，含量变化范围小，可作为冶金结晶硅用、Ⅰ级铁合金硅铁硅质原料用途。

矿体中SiO2含量平均98.23%；Fe2O3含量平均0.27%；Al2O3含量平均0.29%；CaO含量平均0.299%；P2O5含量平均0.0004%，本区硅石矿脉石英超过平板玻璃用硅质原料二级品工业指标要求；根据《矿产资源工业要求手册》（2014年修订本）的要求，本区硅石矿符合结晶硅及工业硅Ⅰ级品的工业指标要求。确定矿石工业类型为结晶硅、Ⅰ级铁合金硅铁用硅质原料。

4 矿产成因和找矿标志

4.1 矿床成因

研究区脉石英矿体均赋存于蓟县—长城系墩子沟群硅质白云岩中。矿体与围岩界线清楚，围岩交代蚀变微弱，仅见极少量的硅化，且矿体中见有完整的围岩包体，以此判断岩浆热液交代、萃取围岩中的成矿物质成矿的可能性很小。在中元古末期该地区的地层中北西向断裂构造已径形成，含大量矿物组份的汽水热液沿原生节理、层理、裂隙、断裂构造等一切可能运移的空间运移并滞留下来，有用组份富集达到一定规模即成为矿床。携带矿物质的岩浆热液是成矿物质的主要来源。故该矿床为断裂构造控制的热液充填型矿床。

4.2 找矿标志

根据研究区地质特征及矿床成因，可以确定蓟县—长城系墩子沟群硅质白云岩是脉石英矿的近矿围岩，被石英脉充填的北西向断裂是成矿的有利构造。所以脉石英露头是直接找矿标志，北西向构造裂隙及中元古界蓟县—长城系墩子沟群硅质白云岩是间接找矿标志。