广西合浦县庞屋矿区石英砂矿地质特征及找矿方向探讨

◎ 杨敏冬，刘 祥

天然石英砂矿是北海市的优势矿种之一，储量居广西之首、国内前列，主要为河湖相沉积砂矿床和海相沉积砂矿床，矿体具有埋藏浅、厚度大、品质高、分布广等特点。“十三五”以来，广西大力发展玻璃制造加工业，实施“双百双新”重大项目，北海市也规划打造千亿元硅产业。目前已有5 家投资超100 亿元的硅科技（玻璃）企业落户北海。为更好地为地区经济社会高质量发展提供矿产资源保障和基础地质服务，解决北海市战略性新兴硅产业发展紧缺的石英砂矿产资源问题，自治区和北海市加大了石英砂矿的勘查力度，新发现一批大中型石英砂矿床，庞屋矿区石英砂矿床就是找矿勘查成果之一，估算石英砂矿（原矿）资源量约6 500万吨，为大型矿床。研究小组通过野外地质工作和项目成果的综合研究，对庞屋矿区石英砂矿床的地质特征及控矿因素进行分析，探讨矿床成因及找矿标志，为该区寻找类似矿床的地质勘查工作提供参考。

一、区域地质背景

庞屋矿区位于北海市合浦县北东26°方向约18 千米处，地理坐标（国家2 000 坐标系）范围为东经109°15′45″～109°18′00″、北纬21°49′00″～21°50′30″，矿区面积为2.24 千米2。区域上位于华夏新元古代—早古生代造山带北部湾盆地的北部，处于地堑式断陷盆地—合浦盆地北段常乐凹陷北西翼近边缘地带。合浦盆地内盖层为白垩系、古近系、新近系、第四系地层。盆地基底主要为志留系轻微变质的砂岩类复理石建造，褶皱强烈，局部为泥盆系以及酸性花岗岩侵入体。

区域内出露的地层由老至新为志留系、泥盆系、白垩系、古近系、新近系和第四系（见图1）。

图1 区域地质简图1-冲积层；2-桂平组；3-南康组；4-上洋组；5-西垌组；6-永福群；7-信都组；8-莲花山组；9-防城组；10-合浦组；11-连滩组第三段；12-连滩组第二段；13-连滩组第一段；14-细中粒斑状含角闪黑云二长花岗岩；15-中粒、中粗粒斑状堇青黑云二长花岗岩；16-中细粒斑状堇青黑云二长花岗岩；17-片麻状中细粒黑云二长花岗岩；18-角岩化；19-硅化；20-实测整合岩层界线；21-推测整合岩层界线；22-实测角度不整合界线；23-岩相界线；24-岩层产状；25-倒转岩层产状(箭头指示倒转后的倾向）；26-区域性大断裂；27-实测正断层；28-实测逆断层；29-实测性质不明断层；30-推测性质不明断层；31-庞屋矿区

区域上博白—岑溪深断裂带在该区通过，为北东—南西走向，该深断裂带在地貌上表现为沟谷，在卫星图片上可以清楚地见到线形、带形影像。矿区周边的构造主要有旧时路断层（百色—铁山港断裂）、亚打寮向斜和合浦断陷盆地。

区域侵入岩极为发育，分布于那车垌、张黄镇及乌家镇等地区，主要为加里东晚期那车垌花岗岩体，该岩体呈北东向长条状展布，长约50 千米，宽约4 000 米。岩性以细—中粒花岗岩和细—中粒钾长花岗岩为主。受博白—岑溪深断裂带控制，岩体内片理化、糜棱岩化发育。区域火山岩主要分布有晚白垩世火山岩，主要分布于合浦县石湾镇西北方、石埇镇和山口镇，为上白垩统西垌组（K2x）主要组成部分，厚102 ～738 米。由英安岩、安山玢岩、流纹岩、霏细斑岩、石英斑岩、熔结凝灰岩、火山角砾岩、凝灰岩等组成1 ～3 个旋回。

矿区内为较厚的松散层所覆盖，主要是新构造活动，表现为地壳的抬升，并伴随轻微褶皱，新地层不整合于老地层之上，在地貌特征上表现为河流切割和沟谷发育。

二、矿床地质特征

（一）矿体特征

矿区位于合浦断陷盆地北段常乐凹陷北西翼近边缘地带，盆地基底主要为志留系轻微变质的砂岩类复理石建造。矿体含矿层位为新近系中—上新统南康组上段（Nn2），其中中部岩组为主要含矿地层，岩性为以灰白色为主的含黏土中细砂、含黏土粗砂、黏土质砾砂、含黏土砂砾等。矿体平面上呈面状展布、无天窗，剖面上呈层状，产状近似水平，矿体厚度变化为离矿区北侧志留系中统合浦组（S2h）越近，厚度越薄，整体呈北薄南厚的特征。控制矿体南北长约1 550 米，东西宽约1 090 米，展布面积约1.32 千米2，矿体埋深0 ～10 米，顶板标高为 +17.50 ～+50.74 米，底板标高为+30.41 ～-33.72 米。

（二） 矿石特征

1.矿物成分

矿石颜色以灰白色、白色为主，局部呈浅土黄色（见图2），矿石中主要矿物成分为石英、高岭石、绢云母，次要矿物为白云母、黑云母、褐铁矿、赤铁矿、长石、电气石和锆石等，其中重砂矿物主要为锆石、钛铁矿、金红石、白钛石、独居石、褐铁矿、磁铁矿、电气石等。矿石中各矿物成分含量组成为：石英含量为63%～89 %、高岭石含量为7 %～28 %、绢云母含量为2%～4 %、白云母及黑云母含量为1 %～2%等。

图2 石英砂矿（原矿）

2.结构构造

矿石具砂状结构、砾状结构、粉砂状结构、显微鳞片泥质结构，即石英、绢云母、高岭石、白云母、黑云母等矿物共同或各自组成的岩屑、矿物单体，它们经水动力搬运后沉积下来，大部分磨圆度较好，颗粒的大小变化较大，其中粒度大于2 毫米的为砾，粒度介于2 ～0.06 毫米的为砂，粒度介于0.06 ～0.004 毫米的为粉砂，小于0.004 毫米的为黏土（即泥质）。矿石为松散堆积构造，即各种矿物共同或单独组成的砂、砾、粉砂、黏土松散而不均匀地堆积在一起形成的构造（见图2、图3）。

图3 电镜下的石英砂矿（净矿）

3.化学成分

（1）根据矿石化学成分分析结果，原矿石中SiO2为93.20 %、Al2O3为4.82 %、Fe2O3为0.22%、K2O 为0.56%、Na2O 为0.03%、TiO2为0.18%、CaO为0.02%、MgO为0.12%；水洗净矿（不小于0.1 毫米粒级）中SiO2为98.61%、Al2O3为0.41%、Fe2O3为0.08%、K2O 为0.04%、Na2O 未检出、TiO2为0.02%、CaO 为0.05%、MgO 为0.01%。

（2）矿石中各粒级主要化学成分含量。

①SiO2含量：不小于1 毫米、1 ～0.8 毫米、0.8 ～0.71 毫米、0.71 ～0.5 毫米、0.5 ～0.3毫米、0.3 ～0.1 毫米等各粒级SiO2含量较高，且变化比较稳定，最大值为99.68%，最小值为96.06 %，平均值为98.81%；而小于0.1 毫米粒级的比其他粒级SiO2含量较低，且变化范围较大，最大值为82.59%，最小值为67.32%，平均值为77.33%。

②Al2O3含量：不小于1毫米、1～0.8毫米、0.8 ～0.71 毫米、0.71 ～0.5 毫米、0.5 ～0.3毫米、0.3 ～0.1 毫米等各粒级Al2O3含量较低，且变化比较稳定，最大值为1.95%，最小值为0.19%，平均值为0.52 %；而小于0.1毫米粒级的比其他粒级Al2O3含量较高，最大值为21.42%，最小值为10.66%，平均值为14.25%。

③Fe2O3含量：不小于1毫米、1～0.8毫米、0.8 ～0.71 毫米、0.71 ～0.5 毫米、0.5 ～0.3毫米、0.3 ～0.1 毫米等各粒级Fe2O3含量较低，且变化比较稳定，最大值为0.300%，最小值为0.023%，平均值为0.084%；而小于0.1毫米粒级的比其他粒级Fe2O3含量较高，最大值为1.600 %，最小值为0.610%，平均值为0.812 %。

综上所述，原矿石中不小于0.1 毫米的各粒级，有益组分 SiO2含量较大，且变化稳定，有害组分Al2O3、Fe2O3含量较低，且变化稳定；小于0.1 毫米的粒级中，有益组分SiO2含量较低，且变化较大，有害组分 Al2O3、Fe2O3含量较高，且变化不稳定。

4.矿石类型

矿区主要矿石类型有石英砂砾、黏土质石英砾砂和含黏土石英砾砂。

矿区矿石自然类型为疏松状细—粗粒石英砂砾矿石。 矿石以灰白色为主，局部呈浅土黄色、浅棕褐色等，矿石中主要矿物成分为石英、高岭石、绢云母，次要矿物为白云母、黑云母、褐铁矿、赤铁矿、长石、电气石、锆石等，其中石英含量为 63%～89%。矿石中石英呈松散状，形态以半自形—他形粒状为主，矿物成熟度较高。

（三）矿体围岩与夹石

1.矿体围岩

根据化学成分含量分析，顶板围岩主要因Fe2O3含量超标而划分。岩性主要为第四系全新统冲积层（Qhal）棕褐色、褐色黏土质中粗砂、黏土质中细砂等和新近系中—上新统南康组上段（Nn2）黄褐色、红棕色的黏土质砾砂、含黏土砂砾、黏土质中粗砂等。矿体覆盖层厚1.50 ～10.00 米，平均厚度为5.86 米，整体为中部偏北厚度大，北侧和南部厚度小。

矿体底板围岩以新近系中—上新统南康组上段（Nn2）下部的黏土质粉砂为主，其次为志留系中统合浦组（S2h）上部的泥质细砂岩。

（1）黏土质粉砂。灰黄色、红褐色、灰绿色、红棕色混杂，主要因含砂率（不小于0.1 毫米部分）小于40%而划分为非矿。

（2）泥质细砂岩。仅见于矿区北侧施工的2 个钻孔中，灰黄色，细粒结构，块状构造，主要由石英、长石等矿物组成，强风化，岩芯坚硬呈完整柱状，与松散状矿体界线明显。

2.矿体夹石

矿体夹石岩性主要为黏土质粉砂或粉砂质黏土，含砂率较低是此次划定为非矿的主要依据；其次为含黏土砾砂，主要因Fe2O3含量超标而划分。夹石普遍存在于矿体剖面中，单工程见夹层数为0 ～4 层，剖面夹层数为0 ～8 层，层厚为0.50 ～9.37 米不等，剖面上不连续，均呈透镜体状。矿体夹石率为2.40%。

三、控矿因素分析

（一）地层、岩性

该区石英砂矿产于新近系中—上新统南康组上段（Nn2）中部，主要为古洪积—冲积平原河槽沉积，次为河漫滩沉积和牛轭湖沉积。上部为黄褐色、红棕色含黏土中粗砂、黏土质砾砂等，厚1.50 ～15.04 米，平均厚度约为5.96 米；中部为多个旋回的灰白色砂砾层，各层均发育下粗上细的正粒序特征，岩性为灰白色含黏土中细砂、含黏土粗砂、黏土质砾砂、含黏土砂砾夹黏土质粉砂、粉砂质黏土等，厚3.30 ～67.14 米，平均厚度约为28.40 米；下部为灰黄色、红褐色、灰绿色、红棕色黏土质粉砂夹黏土，施工钻孔揭露最大厚度为30.05 米，尚未揭穿该地层。其中，中部岩组为矿区主要含矿地层。

（二）地形、地貌

自新近纪以来，区域内新构造运动比较平稳，以拉张沉降为主，其间发生两次幅度较大的升降运动。合浦断陷盆地是一个继承性沉积向斜盆地，新近纪末及第四纪中更新世末发生的剧烈升降运动，使盆地中心进一步下沉而边缘相对上升，在地貌上先后形成新近纪台地和第四纪更新世滨海平原，它们分别比全新世冲积平原、三角洲平原高数米至数十米不等，相互之间常存在陡坎或斜坡等明显的分界线，表现为似内迭式河谷堆积的特征。受该地形、地貌影响，天然石英砂矿的形成、富集主要在台地、冲积平原及河成低阶地、三角洲平原、滨海平原，同时在合浦地堑式断陷盆地构造控制下，接近盆地中心部位石英砂矿体厚度较大，而位于盆地边缘的矿体厚度较小至尖灭。

（三）古气候和沉积环境

新近纪开始时，气候由凉爽向湿热转变，而炎热、潮湿的气候促进了合浦断陷盆地边缘的基岩和花岗岩岩体风化、剥蚀，由地表水体搬运至有利部位沉积并富集成矿。同时那车垌花岗岩体的韧性变形构造发育，有利于水介质下渗、流动循环，加速岩石的风化分解，为风化成矿创造有利条件。

四、矿床成因

（一）成矿物质来源

区域广泛分布有志留系砂页岩、古近系砂泥岩、新近系和第四系松散砂及黏土，该区东侧分布有那车垌花岗岩岩体、北东方向分布有张黄花岗岩岩体。自白垩纪早期合浦断陷盆地和北部湾坳陷开始发育，盆地和坳陷周边的沉积岩和花岗岩岩体经风化和剥蚀，由地表水体搬运至盆地和坳陷沉积，这为石英砂矿床的形成提供了丰富的物质来源。

根据岩矿鉴定结果，区内石英砂原矿中含有少量或者微量的岩屑，主要为石英砂岩岩屑、杂砂岩岩屑、粉砂岩岩屑、千枚岩岩屑、风化的花岗岩岩屑等。这一点也说明了成矿母岩来自于区域上的志留系地层及花岗岩体。

（二）矿床成因

该区域大地构造位于广西二级构造单元南华活动带，钦州残余地槽、云开台隆和北部湾坳陷3 个三级构造单元的结合部位，处于地堑式断陷盆地—合浦盆地北段常乐凹陷北西翼近边缘地带。进入古近纪以来，受燕山运动第四幕和喜马拉雅造山运动影响，合浦断陷盆地和北部湾坳陷进一步发展，盆地和坳陷周边的地层和岩体不断风化并在地表水体的搬运作用下，在地势较低的合浦盆地、南康盆地和北部湾中北部广大区域沉积了古近系、新近系和第四系松散堆积地层，合浦断陷盆地内形成了古近纪—新近纪洪积—冲积台地。

五、找矿标志及找矿方向

（一）找矿标志

1.矿体露头标志。直接出露地表灰白色的含黏土砂砾层。

2.地层岩性标志。合浦断陷盆地的新近系中—上新统南康组上段（Nn2）地层中松散的灰白色含黏土砂砾层为该类石英砂矿床的找矿标志层。

3.地貌标志。石英砂矿层以多旋回为显著特征，广泛分布于南流江北岸的常乐—石康—石湾—星岛湖—乌家—沙岗—西场一带的新近系中—上新统南康组上段（Nn2）中，而该地层在地貌上主要表现为冲积平原、冲积洼地、古河床、古阶地等类型。

（二）找矿方向

合浦断陷盆地属中—新生代断陷盆地，其形成和发展受北东向区域性大断裂所控制。盆地盖层由中生界白垩系上统、古近系、新近系和第四系松散沉积物组成，而合浦断陷盆地内新近系中—上新统南康组（Nn）分布范围广阔，天然石英砂矿成矿远景条件优越。盆地中心为南流江，河槽地貌沿南流江向两侧逐递增高，呈“V”字形状。矿床厚度由北往南沿盆地中心远端至近端变化与南流江河槽地貌变化一致，即北薄南厚。由此看来，天然石英砂矿体在合浦断陷盆地接近盆地中心部位有巨大的找矿潜力。

六、建 议

（1）在合浦地堑式断陷盆地构造控制下，接近盆地中心部位石英砂矿体厚度较大，而位于盆地边缘的矿体厚度较小甚至尖灭。据此，认为合浦盆地范围内有巨大的找矿前景，下一步找矿方向应以盆地中心为主。

（2）合浦盆地内现已探明多个石英砂矿床，集中分布于南流江北侧，勘查工作相对局限，缺乏对整个盆地内石英砂矿体分布规律的系统研究。建议以整个合浦地堑式断陷盆地为布局开展研究工作，查明区内石英砂矿体分布规律，摸清资源分布情况。

（3）区内石英砂矿成矿作用以冲洪积作用为主，靠近海岸线一带可能为海相沉积或冲洪积作用—海相沉积交互，仍需进一步加强成矿理论研究，予以明确。

（4）目前区内石英砂矿资源主要用于近年来新兴起的光伏玻璃、超白浮法玻璃等新型玻璃产业，两者对SiO2纯度的要求相对不高。在实际生产过程中应加强选矿综合利用研究，探索现有矿产资源是否存在满足工业生产需要的高纯石英（SiO2大于99.9%）优质原料的可能，做到矿产资源优质优用与合理配置。