李敬華

（華北地質勘查局五一九大隊）

石英砂是制造玻璃、耐火材料等重要工業(yè)材料的基本原料，也是開發(fā)太陽能、多晶硅等新能源產業(yè)項目的重要材料［1-2］。二氧化硅作為硅原料的核心組分，在生產與供應中起著不可替代的基礎作用。因此，本項目致力于在內蒙古自治區(qū)阿拉善左旗巴潤別立鎮(zhèn)至嘉爾嘎勒賽漢鎮(zhèn)一帶探索優(yōu)質的石英砂（巖）礦。本研究從石英砂（巖）礦體賦存層位、空間展布特征以及礦石類型和物理化學特征等方面著手，對該石英砂（巖）礦的地質特征進行深入總結，為區(qū)域內石英砂（巖）礦的利用提供參考，以提升阿拉善地區(qū)石英砂（巖）礦的經(jīng)濟效益與社會效益。

1 礦區(qū)地質

1.1 地層

1.1.1 區(qū)域地層

根據(jù)《內蒙古自治區(qū)巖石地層》（1996 年），礦區(qū)古生代地層劃屬華北地層大區(qū)（Ⅴ）、秦祁昆地層區(qū)（Ⅴ1）、祁連—北秦嶺地層分區(qū)（）、北祁連地層小區(qū)（）（圖1）；中生代地層區(qū)劃屬陜甘寧地層區(qū)（3），鄂爾多斯地層分區(qū)（31）（圖2）。

1.1.2 礦區(qū)地層

奧陶系下統(tǒng)天景山組（O1t）出露厚度＞213 m，出露巖性下部為淺紅色中—厚層灰?guī)r、網(wǎng)紋狀灰?guī)r、含燧石團塊灰?guī)r，上部為灰、淺紅色薄—厚層白云質灰?guī)r，礦物成分主要為白云石、方解石。

新近系中新統(tǒng)紅柳溝組（N1h）分布于礦區(qū)北部及中部，構成起伏的低矮山丘，為一套山麓—河湖相的橘紅色碎屑沉積建造，角度不整合于奧陶系天景山組灰?guī)r之上，其巖性特征如下。

（1）中粗粒石英砂（巖）為灰白—灰黃色，中粗粒砂狀結構，塊狀構造，巖石弱固結，一般呈松散狀態(tài)，主要礦物為石英，次要礦物為長石，另含少量黏土礦物，成分以SiO2為主，硬度大，分選性好，粒徑磨圓程度高，粒徑集中分布在1～0.1 mm。

（2）細粒石英砂（巖）為橘黃色，細粒砂狀結構，塊狀構造，巖石弱固結，多呈松散狀態(tài)，礦石主要為石英、長石，另含少量黏土礦物，粒徑集中分布在1～0.1 mm。

（3）泥質粉砂（巖）為橘黃—橘紅色，泥質粉砂狀結構，塊狀構造，固結程度低，一般呈松散狀態(tài)，礦物組成主要為石英、長石，及大量泥質成分，成分以SiO2為主，粒徑多小于0.1 mm。SiO2的含量為50.88%～85%，其余多為泥質成分。

1.2 構造

礦區(qū)位于沉積盆地的北西邊緣，以單斜地層形式產出，沉積基底為奧陶系下統(tǒng)天景山組白云質灰?guī)r，地層傾向為80°～100°，傾角為25°～35°，區(qū)內灰?guī)r區(qū)發(fā)育SN向、NW向2組斷裂。

SN向斷層位于灰?guī)r區(qū)東部，斷裂構造規(guī)模較大，主要以破碎帶為主。破碎帶長度約500 m，寬度為1～3 m，傾角為78°，蝕變可見弱褐鐵礦化，另通過物探工作推斷2條隱伏斷層，貫穿全區(qū)。

NW 向斷層位于灰?guī)r區(qū)東北部，延伸較短，地表可見幾十米，主要為構造應力擠壓形成的破碎帶，破碎帶寬0.1～0.3 m，走向為310°，傾向為NE，傾角為45°～60°，蝕變可見碳酸鹽化。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)內未見巖漿巖出露，地質測量過程中未發(fā)現(xiàn)巖漿活動痕跡，地表探槽及深部鉆孔控制均未發(fā)現(xiàn)巖漿巖及脈巖產出。

2 礦體地質

2.1 礦體特征

石英砂（巖）礦體賦存于新近系紅柳溝組（N1h）二段中粗粒石英砂（巖）中。礦區(qū)內礦體位于沉積盆地邊緣，因此巖層傾角變化較大，為5°～30°，礦體總體走向北東，傾向南東，呈層狀、似層狀、透鏡狀，在礦帶內大致平行分布，其中最大礦體V 號長度大于900 m，出露最寬處近200 m，厚度向沉積盆地中心逐漸變厚。

2.2 礦石質量

2.2.1 礦石結構構造

礦石的結構為中粗粒砂狀結構，弱固結，手觸有砂感，巖石粗糙不平。巖石中石英、長石碎屑物成分構成砂狀結構，粒徑在1～0.1 mm，碎屑顆粒分選性好，磨圓程度高，多為次棱角—次圓狀。

礦石的構造為層理構造，膠結物為鈣質成分，入水即分解，巖石為顆粒支撐［3］，硬度差但層理清晰，局部發(fā)育薄層交錯層理，薄層厚度為0.05～0.10 m。

2.2.2 礦石礦物成分

礦石主要礦物為石英，次要礦物為長石，另含少量巖屑云母及黏土礦物，未見鋯石等重砂礦物。碎屑物質化學成分以SiO2為主，硬度大，分選性好，顆粒磨圓程度高，粒徑集中分布在0.1～1.0 mm。其中石英顆粒占87%～93%，長石占6%～12%，高嶺土等礦物占1%左右。其中SiO2為有用組分，其余為有害組分，影響玻璃品級，故皆應去除。

石英呈黃白色、乳白色，顆粒多為單晶，呈粒狀，表面干凈明亮，呈無色、灰色半透明狀，以次棱角狀—次圓狀為主，圓球度高，表面有泥染現(xiàn)象，手搓無黏性。粒徑在0.1～1 mm，以0.1～0.8 mm粒級為主。

長石多呈半自形—自形板柱狀，環(huán)帶較發(fā)育，沿環(huán)帶核部普遍土化、絹云母化、碳酸鹽化。

高嶺土為灰白色、淺黃—黃色，黏土狀，黏性中等，呈不規(guī)則團塊狀分布于石英砂粒之間。

2.2.3 礦石化學成份特征及其變化

礦體中主要有用組分為SiO2，主要有害組分為Al2O3和Fe2O3，以V號礦體為例，其變化情況為有用組分SiO2含量最低為86.55%，最高為93.50%，平均為89.71%，變化系數(shù)為2.26%；有害組分Al2O3含量最低為2.32%，最高為4.25%，平均為3.48%，變化系數(shù)為16.66%；有害組分Fe2O3含量最低為0.27%，最高為0.50%，平均為0.41%，變化系數(shù)為20.14%，礦體規(guī)模較大，為厚層狀的穩(wěn)定型礦體。沿走向由北向南有用組分SiO2含量逐漸變高，有害組分Al2O3、Fe2O3含量逐漸變低；沿傾向有用組分SiO2含量逐漸變高，有害組分Al2O3、Fe2O3含量逐漸變低。

2.2.4 礦石物理性能

本研究對區(qū)內礦體共采集大體重樣品6件，同時測定松散系數(shù)與孔隙度，分析結果見表1，石英砂（巖）的平均松散系數(shù)為1.12，平均孔隙度為0.43，因此巖石較為松軟，透水性、富水性較好，工程地質條件簡單。

2.3 礦石類型

2.3.1 礦石自然類型

本區(qū)礦石自然類型為弱固結中粗粒石英砂（巖），礦石呈灰白—灰黃色，中粗粒砂狀結構，層理構造，礦物組成主要為石英，次要礦物為長石，含少量黏土礦物，成分以SiO2為主，硬度大，分選性好，粒徑磨圓程度高，粒徑在0.1～1.0 mm。

2.3.2 礦石工業(yè)類型

本區(qū)礦石工業(yè)類型為玻璃用硅質原料，呈弱固結狀態(tài)，原礦礦石質量不能滿足平板玻璃用硅質原料質量要求，經(jīng)選礦后精礦質量符合《玻璃硅質原料、飾面石材、石膏、溫石棉、硅灰石、滑石、石墨礦產地質勘查規(guī)范》（DZ/T 0207—2002）附錄H 中平板玻璃用石英砂（巖）四級品質量要求。

2.4 礦體圍巖與夾石

礦體位于沉積盆地的邊緣，沉積環(huán)境較欠穩(wěn)定，礦體沉積不連續(xù)，與下伏地層白云質灰?guī)r呈角度不整合。頂?shù)装宸譃?類：一類巖性為橘紅色泥質粉砂（巖）、粉砂質細粒砂（巖）。礦體與圍巖顏色差異明顯，圍巖中泥質含量較高，且粒度細，易于判斷，礦物組成主要為石英、長石及大量泥質成分，成分以SiO2為主，粒徑多小于0.1 mm。化學成分中SiO2的含量為50.88%～85%，Al2O3的含量為0.71%～5.4%，F(xiàn)e2O3的含量為0.08%～1.1%，其余為泥質成分。另一類為有用組分SiO2含量略低于礦體的中粗粒石英砂（巖），該類圍巖與礦體較難區(qū)分，礦物組成與礦體相同，主要為石英、長石及少量泥質成分，成分以SiO2為主，粒徑分布范圍為0.1～1.0 mm?；瘜W成分中有用組分SiO2的含量低于85%。

礦體夾石大部分呈楔形或透鏡狀分布在礦體中，巖性主要為中粗粒石英砂（巖），泥質成分含量較高，顏色變深，多呈橘黃色，礦物組成主要為石英，次要礦物為長石，另含少量黏土礦物，成分以SiO2為主，硬度大，分選性好，粒徑磨圓程度高，粒徑集中分布在0.1～1.0 mm。礦石局部圍巖及夾石品位雖略低于礦體指標，由于夾石與礦體成分基本一致，僅根據(jù)SiO2、Al2O3、Fe2O3含量高低區(qū)分，且差距不大，開采時混入對礦石質量的影響程度較低。因此開采過程中也可適當開采加工，以降低生產成本和渣堆的數(shù)量。

2.5 開采技術條件

礦區(qū)屬溫帶荒漠干旱區(qū)，干旱少雨，植被稀少，礦體基本無覆蓋，除山腳及低洼之處有少量第四系覆蓋外，其余的全部裸露地表。且礦區(qū)全部地質鉆孔均未揭露含水層，礦山開采方式適合于露天開采。

區(qū)內礦石巖性為中粗粒石英砂（巖），弱固結，多呈松散狀半堅硬巖類石英砂（巖）巖組，剝離強度較低，可以用鏟車直接開挖。

礦石加工工藝流程簡單，主要為破碎、篩分和磁選，石英砂精礦產品質量即符合平板玻璃用硅質原料的四級品質要求。

3 結論

（1）礦床賦存于新近系紅柳溝組二段的中粗粒石英砂（巖）中，并嚴格受地層控制，由陸源碎屑經(jīng)水動力搬運、磨圓、沉積并經(jīng)后期固結成巖作用形成的，地層傾向上巖性、厚度變化較大，縱向上韻律性較差，屬近山麓—河湖相沉積石英砂（巖）礦床。

（2）礦體主要控礦因素是地層及構造控礦［4］，受沉積環(huán)境影響，礦體多呈層狀、似層狀，沿傾向方向礦體逐漸變化，石英砂組分成熟度比較高，分選性比較好［5］。

（3）該礦區(qū)內礦石的自然類型為弱固結中粗粒石英砂（巖），工業(yè)類型為玻璃用硅質原料。

（4）礦石質地松軟，剝離強度低，透水性、富水性較好，工程地質條件簡單，易于開采，生產成本低。