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        龍山瓷石礦礦床特征、成因及成礦規(guī)律分析

        2021-12-20 18:10:27王雪李海濱
        西部資源 2021年5期

        王雪 李海濱

        摘要:本次研究從區(qū)域及礦區(qū)地層、構造、巖漿巖、礦床地質展開,分析礦體特征及礦石質量,并查明礦床成因和找礦標志,總結本礦區(qū)成礦規(guī)律,為龍山瓷石礦的開發(fā)利用提供依據(jù)。

        關鍵詞:龍門瓷石礦;巖漿巖;礦體特征;礦床成因;成礦規(guī)律

        1.區(qū)域地質

        1.1地層

        本區(qū)地層隸屬于華北地層大區(qū)、淮河地層分區(qū)中的淮北小區(qū)。按地層時代劃分,由下至上分別為上元古界、古生界以及新生界[1]。

        1.2構造

        本區(qū)域大地構造屬中朝準地臺南緣的魯西隆起區(qū)南端。蔣河向斜、蕭縣復背斜、閘河復向斜、皇藏峪復背斜自西向東依次分布,礦區(qū)位于蕭縣復背斜南東翼北段[2]。

        1.3巖漿巖

        區(qū)域上巖漿巖分布較多,主要為侵入巖,其次是脈巖。

        區(qū)域上侵入巖巖體較多,僅出露于地表的巖體就有14個,還有34個隱伏巖體,經調查研究發(fā)現(xiàn),這些巖體多分布于蕭縣及濉溪縣境內,在宿州埇橋區(qū)及靈璧縣等地亦有分布。出露地表的巖體中丁里巖體是該類巖體中的最大的巖體,該處已發(fā)現(xiàn)有丁里瓷石礦,該巖體有18km2,而最小的巖體僅約0.1km2;而前常家?guī)r體作為該區(qū)最大的隱狀巖體,面積可達25km2,因此,從面積上講,該區(qū)的侵入巖體規(guī)模屬于較小范圍。區(qū)內侵入巖時代分為燕山期(4個期次)、加里東期(主要為輝綠巖,4個期次)。

        區(qū)域內脈巖分布較廣,地表見92條。脈巖巖性較為復雜,以中性脈巖為主,其次為基性和酸性脈巖,其生成時代大致劃分為加里東期輝綠巖。分布在靈璧縣境內震旦亞界之中,順層侵入。燕山期脈巖分布較廣,較多地集中于區(qū)域內的中部地區(qū)??刂茀^(qū)內脈巖的斷裂走向主要為北北東向,其次是北西向及東西向,局部沿層間裂隙侵入;巖性較復雜、以閃長玢巖,石英閃長玢巖占優(yōu)勢,其次為花崗斑巖和正長斑巖,余者較少,可作為陶瓷原料的脈巖是花崗閃長斑巖,花崗斑巖、花斑巖[3]。

        2.礦區(qū)地質

        2.1地層

        龍山瓷石礦區(qū)內出露地層自上而下分別有第四系、奧陶系下統(tǒng)馬家溝組下段、蕭縣組,賈汪組,寒武系上統(tǒng)鳳山組,長山組、崮山組。

        2.2構造

        龍山瓷石礦區(qū)位于蕭縣復背斜南東翼之北段,次一級構造為鳳凰山背斜的南東翼,區(qū)內褶曲構造不發(fā)育,表現(xiàn)為向南東傾的單斜構造。

        在礦區(qū)范圍內僅在南東側發(fā)現(xiàn)一條逆斷層(F1),因此,斷裂構造在礦區(qū)內不甚發(fā)育。該斷層發(fā)育于蕭縣組上段地層中,走向北東向,傾向150°,傾角30°,且該條斷層造成地層重復。本區(qū)有三組裂隙構造,其走向不同,控制區(qū)內礦床分布,為主要控礦構造。

        2.3巖漿巖

        2.3.1巖漿巖的分布及產狀

        礦區(qū)內巖漿巖呈巖脈產出(瓷石礦體),剝蝕后裸露地表、部分為第四系沖積層覆蓋,巖脈的產出形態(tài)與裂隙構造關系密切,并嚴格受其控制,與礦區(qū)內主要的三組裂隙走向基本吻合,產狀與裂隙產狀基本一致。巖脈寬窄沿走向變化不大。

        Ⅰ號巖脈呈北西向展布,長大于1000m,礦權內大于700m,脈寬40m左右,傾向南西,傾角40°~45°。

        Ⅱ號巖脈展布方向以北東向為主,西南端受近南北向裂隙構造的影響轉為近南北向,傾向南東為主,傾角40°左右,巖脈沿走向長大于750m,寬30m左右。

        Ⅲ號巖脈主要沿北東方向展布,但在北東端兼受北西向裂隙構造控制,轉為北西向,傾向南東為主,局部為南西,傾角40°左右。巖脈長大于300m,寬25m~30m。

        Ⅳ號巖脈走向北北東,傾向南西,局部近于正西,巖脈長240m左右,寬12m~14m左右。

        Ⅴ號巖脈呈近南北向展布,長約100m左右,寬20m左右,傾向近于正西,傾角40°左右。

        Ⅵ號巖脈受F1斷層控制,展布方向北東段以北東方向為主,南西段以北北東方向為主,傾向南東,傾角35°~40°,巖脈長500m左右,寬15m~32m。

        2.3.2巖漿巖的侵入特征

        據(jù)3個相關鉆孔資料顯示其孔深最大者約為100m左右,且3個孔均穿過巖脈,說明巖漿侵入較淺,為超淺成侵入巖,巖體呈板狀巖脈產出,是巖漿沿裂隙面貫入形成的,它的界面平行于裂隙面。

        根據(jù)鉆孔資料及各巖脈的展布方向及產狀分析,巖漿的侵入方向是從南東向北西方向侵入的,侵入界面與裂隙面相同,產狀與裂隙產狀基本一致。

        2.3.3巖性特征

        巖石一般為淺肉紅—灰紅色,風化后呈灰白色,斑狀結構,斑晶為石英、鉀長石,占25%,石英粒度0.5mm左右,鉀長石以0.4mm為主,斑晶自形,基質由鉀長石、石英、絹云母等組成,占75%,半自形等粒結構,粒度在0.03mm~0.05mm,顯微均一構造。巖石次生變化具絹云母化。

        巖石化學特點:二氧化硅含量高,大于70%,屬偏堿性之酸性過飽和巖石。鐵、鈦、鎂、鈣等氧化物含量少。石英含量約占巖石的1/3,硅鋁礦物遠遠超過鐵鎂礦物。

        3.礦床地質

        3.1礦體特征

        因本礦區(qū)瓷石礦勘查主要在6個礦段內進行,因此本次研究分礦段進行礦體特征分析。龍山瓷石礦為花崗斑巖脈原巖,除1號礦體規(guī)模較大,礦區(qū)內其他礦體均為小型礦體。

        6號礦體有地下光纜和通訊線路從礦體斜穿通過,現(xiàn)無法開采。1~5號礦體主要分布在礦區(qū)中部,展布方向以北東及北西向為主,局部地段呈近南北向。

        1號礦體位于本礦區(qū)西部,有3個鉆孔作為深部控制,其走向北西,傾向南西、傾角40°,沿走向長大于1000m,寬30m~40m,礦體北西段出露位置高,露頭較好,礦體直接圍巖為寒武系上統(tǒng)鳳山組、長山組、崮山組,主要巖性為含泥質條帶的白云質灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r、細鮞狀灰?guī)r、灰?guī)r。與巖層走向基本垂直,主要受北西向裂隙構造控制。

        2號礦體位于本礦區(qū)中部,走向以北東向為主,西南端受近南北向裂隙構造控制,轉為近南北向,傾向南東為主,礦體沿走向長大于750m,寬30m左右,礦體直接圍巖為鳳山組上段、賈汪組、蕭縣組下段,主要巖性為白云巖、頁狀泥質白云巖、白云質灰?guī)r、含硅質結核含白云質灰?guī)r。沿走向、傾向變化均較大,主要受北東向和近南北向裂隙構造影響。礦體傾向以南東為主,西南段近于正東,傾角40°。礦體北東段有部分出露,出露長約200m,礦體西部為第四系覆蓋,但蓋層較薄,經剝土0.4m~0.6m即見到礦體。

        3號礦體分布于2號礦體南側,兩個礦體距離非常近,兩礦體之間距離45m~150m。礦體走向以北東向為主,在北東端轉為北西向。礦體西南段傾向南東、北東段傾向南西,全部出露,傾角40°左右,礦體沿走向長大于300m,寬25m~30m,礦體直接圍巖為蕭縣組下段,主要巖性為白云質灰?guī)r、含硅質結核、含白云質灰?guī)r。礦體沿走向和傾向變化均較大,走向由北東向轉為北西向,傾向由南東轉向南西。主要受北東向和北西向裂隙構造控制。

        4號礦體分布在2號礦體西北側。礦體出露較好,礦體直接圍巖為鳳山組,巖性主要為白云巖,含白云質灰?guī)r,大蝸卷灰?guī)r,走向北北東,傾向南西,局部近于正西,傾角40°左右。礦體沿走向長240m左右,寬12m~14m,沿走向和傾向變化不大。

        5號礦體分布于4號礦體西北側。礦體出露較好礦體直接圍巖為寒武系上統(tǒng)長山組、崮山組,主要巖性為泥質白云質灰?guī)r,竹葉狀灰?guī)r,細鮞狀灰?guī)r,走向近南北,傾向近正西,傾角40°左右。礦體沿走向長100m左右,寬20m左右,厚9m~10m。沿走向和傾向變化均不大。主要受近南北向裂隙構造控制。

        6號礦體分布在礦區(qū)西南部,其直接圍巖為蕭縣組上段,主要巖性為含白云質灰?guī)r,含泥質灰?guī)r,灰?guī)r,受F1逆斷層及北東向裂隙構造控制,走向北東,傾向南東,傾角35°~40°礦體沿走向長500m左右,出露寬24m~32m,厚10m~11m。沿走向和傾向均有變化,呈弧形狀產出。

        3.2礦石質量

        (1)礦物成分

        礦區(qū)內的瓷石礦是以斑狀結構為主的花崗斑巖,斑晶以鉀長石(為主)、其次為石英斜長石黑云母等,其中鉀長石(條紋長石)和斜長石半自形—自形,石英被溶蝕呈渾園狀或港灣狀,黑云母為他形片狀。礦物均為他形粒狀,粒徑0.03mm~0.05mm。

        X衍射定量定性分析,風化程度低的礦石主體礦物石英、長石占97%,其它余量,風化程度較高的礦石主體礦物石英、長石占73%,蒙脫石8%,伊蒙混層12%,伊利石5%,其它微量礦物成分。(見圖1)

        (2)礦石化學性質

        其主要的化學成分為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、K2O+Na2O、SO3。其含量范圍見表1。

        分析本區(qū)礦石礦物成分含量,發(fā)現(xiàn)本區(qū)礦物有益成分SiO2、Al2O3含量較高,個別SiO2較低的原因主要是靠近脈巖的外側有少量圍巖混入;從K2O與Na2O的平均含量分析,可看出本區(qū)礦石以鉀長石含量為主,這表明在成品燒制過程中可以普遍降低溫度,達到節(jié)能的目的,可廣泛的應用為低溫陶瓷成品[4];而Fe2O3、TiO2作為礦物中的有害組分,其含量較低,因此從礦石化學成分分析本區(qū)礦石質量優(yōu)良。

        4.礦床成因及成礦規(guī)律

        4.1礦床成因

        龍山瓷石礦床原巖為燕山期第三次生成的花崗斑巖脈,據(jù)以往資料顯示,該類巖脈與較大的丁里巖體為同一巖漿先后侵入的產物,他們的礦物成分、地球化學成分基本相同,巖脈分布于丁里巖體周邊地區(qū),有個別的直接侵入于丁里巖體中,接觸界面清晰,巖脈邊部斑晶變小、變少。其生成時間晚于丁里巖體。

        丁里巖體生成時代為燕山晚期白堊紀第三期次的偏堿之酸性巖類[5];因此,該類花崗斑巖脈為丁里巖體后期侵入的超淺成侵入巖脈。礦床成因判定為巖漿巖型,地表及脈巖出露位置較低處,風化強烈,局部成粉末狀,強風化帶深度一般0.5m~1.5m,強風化礦石主要礦物為長石、石英、蒙脫石、伊利石、高嶺石,風化弱的礦石堅硬,主要礦物為長石、石英,次生礦物極少。

        4.2找礦標志

        本區(qū)瓷石礦原巖均表現(xiàn)為呈多種鋁硅酸鹽巖石,經本礦區(qū)勘查研究發(fā)現(xiàn),該區(qū)應把中酸性火成巖以及本礦區(qū)出露地表的花崗斑巖類作為本地區(qū)瓷石礦的重點勘查對象[6];這些研究結果為該地區(qū)尋找同類瓷石礦體指明了方向,明確花崗斑巖巖脈等均可作為今后該地區(qū)乃至整個皖北地區(qū)尋找瓷石礦產的理想標志。

        4.3成礦規(guī)律

        本礦床各礦體均為花崗斑巖脈經風化后形成,各巖脈的分布范圍就是礦體分布范圍,礦體均為脈狀,呈單斜狀產出,出露寬度以及厚度均比較穩(wěn)定。其礦物成分及化學成分亦較為穩(wěn)定,礦體內部結構簡單,無夾層,區(qū)內地質、構造簡單,為鳳凰山背斜南東翼,地層呈單斜狀產出,無大的斷裂構造,對礦體沒有影響。

        本次研究采集3個礦石樣品進行礦石的加工工藝性能試驗,試驗結果顯示3個樣品的礦石質地較為細膩,溫度低、燒結性好,經調查研究可大量應用于衛(wèi)生陶瓷及建筑陶瓷。由于Fe2O3的影響,瓷坯白度較低,普通日用瓷器可少量利用。

        5.結語

        龍山瓷石礦原巖為花崗斑巖,其6個礦段礦體全部出露地表或出露均較好,局部被第四系覆蓋,但蓋層薄,且礦體出露寬度均勻,無夾石。經研究分析,本區(qū)礦床成因類型為巖漿巖型,而花崗斑巖脈可作為本區(qū)乃至皖北地區(qū)的瓷石礦床標志。經試驗,本區(qū)礦石可作為建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷及少量普通日用瓷器。

        參考文獻:

        [1]安徽省淮北市地方志編纂委員會.淮北市志[M].北京:方志出版社, 1999.

        [2]陳計劃.生產探礦實踐對前常鐵礦礦體的重新認識[J].安徽地質2011, 21(04): 257-259+278.

        [3]韓樹棻.兩淮地區(qū)成煤地質條件及成煤預測[M].北京:地質出版社, 1990.

        [4]李全海,王旭,等;安徽蕭縣丁里瓷石礦化學特征及其工業(yè)用途研究[J].民營科技, 2017(09): 61-62.

        [5]李鋼,張符強,等;安徽省蕭縣丁里礦區(qū)瓷石礦礦體特征及找礦方向淺析[J].西部資源, 2019(03): 12-13.

        [6]朱廣居,郝琴華,等;丁里礦區(qū)(南段)陶瓷原料用瓷石礦礦床特征及成因分析[J].西部資源, 2019(02): 4-6.

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