劉燕海，薛曙斌，陳 勇，王 濤，劉楊飛，褚永輝

(中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心山西總隊，山西 太原 030031)

石英—長石偉晶巖礦是重要非金屬礦產，近幾年，我國科技及基礎生產材料的發(fā)展，對高純硅質以及陶瓷、玻璃及化肥工業(yè)等原料需求不斷增大，而天然的水晶資源以及優(yōu)質長石礦資源日益匱乏，開發(fā)長石—石英型偉晶巖礦產已勢在必行[1-3]。由于石英—長石偉晶巖相對于其他陶瓷、玻璃用原料礦(變質石英巖或石英砂巖)具有礦物成分單一，SiO2或者Al2O3及K2O含量高，塊度較大選礦較易等方面優(yōu)勢[4-5]，可以作為天然水晶和高嶺土等原料的優(yōu)良替代品[6-7]。偉晶巖型礦床一般產于造山晚期、造山期后的大陸演化穩(wěn)定階段[8]，研究區(qū)偉晶巖為古元古代末期產物(呂梁運動)，因此，本文對山西省靜樂一帶展開了詳細的野外調查，總結偉晶巖的分布特征、礦石質量，對礦石部分主量元素特征進行探討，進而總結該區(qū)石英—長石偉晶巖地質特征以及找礦意義，并對找礦方向提出預測。

1 地質背景

研究區(qū)位于靜樂縣，西起靜樂縣娑婆鄉(xiāng)，東至忻州市馬圈莊，北起靜樂縣堂爾上鄉(xiāng)，南至靜樂縣康家會鎮(zhèn)。大地構造處于華北地塊中部，地層由新太古代、古元古代及中元古代巖結晶基底和古生界寒武系和奧陶系及第四系等沉積蓋層構成(圖1a)。

研究區(qū)經歷了新太古代洋盆擴張與碰撞造山過程，形成五臺島弧，發(fā)育堯寬、磨盤山英云閃長—奧長花崗巖以及新太古代末期峪口片麻巖等巖漿事件，主要巖性為斜長角閃巖、黑云(角閃)二長片麻巖、條紋條帶狀黑云斜長片麻巖；古元古代則經歷了陸內裂陷槽沉積與陸內造山階段，早期有以輝長輝綠巖為主的巖漿侵入事件，晚期以西社變質二長花崗巖、后河堡變質似斑狀二長花崗巖及花崗偉晶巖侵入為特征。偉晶巖為巖漿演化末期產物，主要巖性為肉紅色、灰白色變質花崗偉晶巖、肉紅色、灰白色黑云母花崗巖、偉晶巖，偉晶巖主要以脈體形式穿插于太古代的變質巖中，為本次研究的主體。中元古代經歷了拗拉槽沉積形成與發(fā)展階段，巖漿巖主要為水峪正長花崗巖以及北西向發(fā)育的輝綠巖脈[9]。

通過對研究區(qū)偉晶巖調查取樣分析，偉晶巖類型主要分為三類：石英偉晶巖、長石偉晶巖、花崗偉晶巖。本文對石英及長石偉晶通過野外調查結果及化學分析評價其礦產類型和地質意義。

2 偉晶巖特征及礦石質量

2.1 偉晶巖特征

研究區(qū)主要為古元古代末期偉晶巖脈，圈定兩個偉晶巖礦點，為帥家?guī)r礦體(帥1)和會子灣礦體(會2，會3)。帥家?guī)r石英偉晶巖位于帥家?guī)r村東南方向(帥1)，呈近東西向巖脈或近巢狀產出于山溝內(圖1a、b)，傾向182°，傾角一般為76°，厚約3m，出露東西長25m，南北長約20m。

會子灣偉晶巖礦體(會2、會3)，整體沿北西西—南東東向出露，延伸方向大致為98°，出露于會子灣村東北角方向。圍巖片麻理產狀為164°∠64°，石英及花崗偉晶巖基本沿圍巖(新太古代地層)片麻理方向侵位產出(圖1a)。會2礦體圈定兩層礦體(圖1c)，均呈脈狀分布于勘查區(qū)山頂，長石偉晶巖(會2-1)厚度2.6m，石英偉晶巖礦體(會2-2)厚度1.5m，會3石英偉晶巖位于會2礦體北側，控制厚度7m，出露東西長9～20m，南北長約8～16m。

圖1 區(qū)域地質圖剖面圖

表1 帥家?guī)r及會子灣石英—長石礦體特征

2.2 礦石質量

石英偉晶巖礦石致密塊狀，礦物組成主要為石英，一般＞6mm，石英礦物含量達90%以上，偉晶結構，常見表面輕微風化受鐵質渲染(圖2a、d～f)，新鮮面為乳白—白色，礦石半透明—透明狀，油脂光澤，具貝殼狀斷口，性脆，無解理。

花崗巖偉晶巖新鮮面灰白色—淺肉紅色，花崗結構，文象結構，塊狀構造(圖2c、g～i)。主要礦物為長石(50%)和石英(45%)，粒度＞6mm，另可見少量暗色礦物。長石為淺肉紅色或灰白色，呈脈狀發(fā)育，玻璃光澤，硬度大于小刀；石英為無色透明狀，油脂光澤。云母，鋼灰色，片狀，玻璃光澤，解理面珍珠光澤，極完全解理，含量＜5%。

圖2 石英—長石偉晶巖巖性特征

長石偉晶巖新鮮面為棕紅色，偉晶結構塊狀構造(圖2b)，主要礦物為鉀長石(90%)，石英(5%)，長石粒度基本＞6.5mm，偶見少量黑云母副礦物(5%)。鉀長石呈紅色，片狀，極少受風化作用，完全解理。云母呈棕黑色或鋼灰色極完全解理。

對研究區(qū)石英及長石偉晶巖進行了化學測試(表2)。石英偉晶巖：SiO296.39%～98.86%，Fe2O30.06%～ 0.19%，Al2O30.27%～ 1.39%，K2O 0.14%～1.5%，Na2O 0.008%～0.28%，其中Al2O3和K2O含量較高，可能是由于偉晶巖中有長石成分伴生其中；長石偉晶巖：SiO265%～71.66%，Fe2O30.08%～0.32%，Al2O315.29%～19.13%，K2O 7.44%～13.35%，Na2O 2.13%～3.83%，其中主要評價礦產的K2O和Na2O含量均滿足，且有害物質Fe2O3較低，故研究區(qū)石英及長石偉晶巖均具有較好的礦產潛力。

2.3 礦產評價

石英偉晶巖：參照DZ/T 0207-2020《礦產地質勘查規(guī)范硅質原料類》[10]中脈石英礦工業(yè)指標，帥1石英偉晶巖SiO296.39%～97.88%，未達到要求的98.8%，其K2O含量較高，為0.65%～1.5%，可能由于偉晶巖中含有相當部分長石礦物，若通過選礦實驗將長石部分剔除可能達到脈石英質量要求。會2-2石英偉晶巖礦體根據規(guī)范要求基本達到脈石英礦工業(yè)指標一般要求。

長石偉晶巖：根據DZ/T0323-2018《硅灰石、透輝石、透閃石、長石類礦產地質勘查規(guī)范》[11]，會2-1和會3長石偉晶巖K2O+Na2O含量為10.58%～15.82%，平均13.84%，滿足規(guī)范要求礦石質量的K2O+Na2O≥10%；K2O/Na2O為2.20%～17.5%，平均6.3%，高于規(guī)范要求礦石質量的K2O/Na2O≥2%；Fe2O3含量為0.08%～0.32%，平均0.137%，低于規(guī)范要求Fe2O3≤0.5%，研究區(qū)均達到鉀長石礦一般工業(yè)指標。

3 礦床成因

偉晶巖在早前寒武紀變質巖區(qū)中均有分布，歲興水庫東偉晶巖脈侵入與新太古代盤道底中細粒條帶狀黑云角閃斜長片麻巖(～2429±14Ma)中，代表了古元古代花崗巖漿活動的最終端元產物[9]。

表2 帥家?guī)r及會子灣石英—長石礦分析結果

偉晶巖的形成必須具備兩個條件：一是物質基礎，另一個是容礦空間。偉晶巖巖漿來源于深部的熱液，容礦空間是裂隙。古元古代研究區(qū)經歷了陸內裂陷槽沉積與陸內造山階段，區(qū)域內整體呈拉伸環(huán)境，形成眾多容礦構造。

在造山作用影響下，偉晶巖礦床由大量高揮發(fā)分花崗質巖漿在有利條件下經過緩慢、充分的結晶分異作用形成的[2，5]。揮發(fā)組分在成巖成礦過程中起到了至關重要的作用：高揮發(fā)組分降低了巖漿的粘度和結晶溫度，有利于巖漿的運移和結晶分異；揮發(fā)組分熱容量大，有利于高揮發(fā)分巖漿緩慢冷凝結晶形成偉晶結構。熔融體沿早期內構造裂隙侵位，由于地殼深部外壓大于殘余熔融體內壓，形成相對封閉及較高溫的物理化學條件，揮發(fā)分不易逸出。同時，揮發(fā)分的存在降低礦物結晶溫度，結晶時間得到緩沖，隨著溫度逐漸下降，長石和石英等礦物逐漸分異結晶，最終成礦。

4 找礦標志

根據偉晶巖成因模式結合研究區(qū)偉晶巖的分布及產出特征，找礦標志總結如下。

(1)構造標志：各種松散片麻理帶是礦產分布的有利位置，特別是近東西向和北東東—南西西向為石英—長石偉晶巖容礦場所。

(2)露頭和滾石標志：偉晶巖礦體露頭、近源殘坡積以及附近河流中見各類偉晶巖滾石是最直接的找礦標志。

(3)遙感標志：在大比例尺、高分辨率遙感圖像上，石英—長石偉晶巖散布在圖像上形成灰白色調異常，為找礦指明方向。

5 找礦遠景

本次研究僅在靜樂一帶進行踏勘，根據12個礦化點及2處礦體圈定結果，地表出露情況顯示已初具規(guī)模，但是沿礦體延伸方向因殘坡積松散層掩蓋，尚需工程揭露控制，深部延深需進一步利用物探方法探測。

在本次研究區(qū)外圍區(qū)域具相似成礦地質條件，至忻州南部豆羅鄉(xiāng)一帶尚有同類型偉晶巖未進行進一步工作，在靜樂一帶有較好的找礦遠景。