楊賀杰，胡 偉

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450016)

硅灰石具有針狀晶體、低熱膨脹系數(shù)、低吸油率、色白、絕緣性好、高溫化學(xué)性質(zhì)活潑等特點(diǎn)，主要應(yīng)用在陶瓷工業(yè)、煉鋼連鑄保護(hù)材料、制光盤(pán)材料、隔熱材料、填料工業(yè)等領(lǐng)域，低品位的硅灰石可作為水泥的粘土質(zhì)配料，部分優(yōu)質(zhì)硅灰石可作玉石材料。我國(guó)硅灰石礦資源較豐富，主要分布在吉林、云南、遼寧、青海、江西、河南，占全國(guó)總量的80%[1-3]。

魯山縣是河南硅灰石礦的重要目標(biāo)區(qū)域，其已查明的東銀洞溝硅灰石礦礦床規(guī)模達(dá)大型[4]，本文在前人工作基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)東銀洞溝硅灰石礦地層、構(gòu)造、巖漿巖等地質(zhì)特征進(jìn)行總結(jié)，重點(diǎn)分析本區(qū)控礦因素，探討了東銀洞溝硅灰石礦的礦床成因，并總結(jié)了找礦標(biāo)志，同時(shí)對(duì)礦區(qū)周邊的找礦前景做出初步分析，旨在為本地區(qū)同類(lèi)型礦床的勘查提供參考。

1 成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于華北地臺(tái)南緣、華北地層區(qū)豫西分區(qū)澠池—確山小區(qū)內(nèi)。區(qū)內(nèi)出露主要為第四系(Q)、中元古界熊耳群馬家河組(Pt2m)及雞蛋坪組(Pt2j)淺變質(zhì)火山巖系[5-6]。燕山晚期熊背花崗巖體出露于研究區(qū)的南部，與中元古界熊耳群馬家河組(Pt2m)呈侵入接觸(圖1)。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖

馬家河組(Pt2m)：分下段和上段，厚4 000多米。馬家河組下段(Pt2m1)：出露于區(qū)域北部，厚度約3 000余米。巖層產(chǎn)狀一般較平緩，傾角30°～50°，巖性較復(fù)雜，巖石顏色一般較深。主要巖性為安山巖、杏仁狀安山巖夾少量玄武巖、英安巖及粉砂巖、泥巖。底部為礫巖、含礫長(zhǎng)石砂巖、粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖等。馬家河組上段(Pt2m2)：分布在李溝背斜的南北兩翼及其東北部，厚約1 000多米。主要巖性為英安巖、長(zhǎng)石石英砂巖、長(zhǎng)石砂巖、粉砂巖及矽卡巖。

雞蛋坪組(Pt2j)：主要分布于區(qū)域的西北部，主要巖性為英安巖，夾薄層粉砂質(zhì)泥巖，厚約500m。

區(qū)域以南的燕山晚期熊背花崗巖體與馬家河組上段呈侵入接觸，巖性為斑狀二長(zhǎng)花崗巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層從老到新主要為中元古界熊耳群馬家河組上段(Pt2m2)英安巖、粉砂巖及矽卡巖，第四系(Q)沖積砂礫巖、砂土、亞砂土。硅灰石礦體產(chǎn)于中元古界熊耳群馬家河組上段矽卡巖體內(nèi)(圖2)。

圖2 東銀洞溝硅灰石礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

矽卡巖礦物成分較復(fù)雜，礦物成分主要有硅灰石30%、透輝石20%、透閃石18%，其次有鈣鋁榴石15%、石英10%，還有少量的方解石、綠簾石等。具不等粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，區(qū)內(nèi)為一個(gè)開(kāi)闊平緩的傾伏小背斜，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

背斜軸部位于里溝一帶，走向近東西，向北東傾伏，南翼地層傾向南東，產(chǎn)狀130°～150°∠30°～50°；北翼地層多傾向于北東，產(chǎn)狀20°～50°∠30°～45°。硅灰石礦產(chǎn)于背斜的南翼和傾伏端。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)比較強(qiáng)烈，里溝背斜的南翼及其西端直接與燕山期熊背花崗巖體呈侵入接觸。巖性為斑狀二長(zhǎng)花崗巖，礦物成分由斑晶條紋長(zhǎng)石20%、更長(zhǎng)石45%、鉀長(zhǎng)石10%、石英20%及黑云母3%、角閃石2%等組成，磁鐵礦、榍石、磷灰石微量；具似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

硅灰石礦的形成與燕山晚期花崗巖漿的侵入接觸及熱液交代變質(zhì)活動(dòng)密切相關(guān)。東銀洞溝硅灰石礦產(chǎn)于熊耳群馬家河組上段(Pt2m2)粉砂巖與熊背斑狀二長(zhǎng)花崗巖外接觸帶上，在侵入接觸交代成礦過(guò)程中，花崗巖中的SiO2通過(guò)交代碳酸鹽巖中鈣而形成的硅灰石礦，硅灰石礦體構(gòu)成矽卡巖的組成部分。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)共圈出礦體4個(gè)，礦體形態(tài)一般呈層狀、透鏡狀或不規(guī)則狀(表1)。

表1 礦區(qū)主要礦體特征一覽表

Ⅰ號(hào)礦體呈層狀，是礦區(qū)的主礦體，位于里溝背斜的南翼，出露形態(tài)因受構(gòu)造及地形切割的影響呈中部南凸。東部?jī)A伏，西部翹起的亞葫蘆形(圖3)。近東西向延伸長(zhǎng)650m，寬40～160m，東寬西窄，產(chǎn)狀130°～150°∠30°～50°，其傾向由南東向南偏轉(zhuǎn)，西段偏轉(zhuǎn)明顯。礦體厚一般30～50m，平均厚38.26m，最大可見(jiàn)厚度達(dá)92.86m，厚度變化系數(shù)65.35%，東部及中部厚度較大，西部較薄。礦體延深較不穩(wěn)定，東部延深約85m，西部較淺約40m，賦存標(biāo)高125～259m。礦體品位96.36%～35.00%，平均品位61.90%，品位變化系數(shù)17.46%。礦石類(lèi)型主要為硅灰石—透輝石型。

圖3 東銀洞溝礦區(qū)Ⅰ號(hào)礦體0線(xiàn)地質(zhì)剖面圖

Ⅱ號(hào)礦體位于Ⅰ號(hào)礦體的北東部，屬里溝背斜北翼的一部分，呈近南北向展布，出露長(zhǎng)400m，寬40～150m，平均厚度25.08m，厚度較為穩(wěn)定，厚度變化系數(shù)21.65%，礦體延深大于80m，礦體賦存標(biāo)高為181～245m。產(chǎn)狀20°～50°∠30°～40°，礦體形態(tài)呈層狀。礦體最高品位86.30%，最低品位36.58%，平均品位67.39%，品位變化系數(shù)16.31%。礦石類(lèi)型主要為硅灰石—透輝石型。

Ⅲ號(hào)礦體位于Ⅰ號(hào)礦體的北西部，里溝背斜北翼的仰起端，為一透鏡狀小礦體。出露形態(tài)長(zhǎng)條狀，北西—南東向展布，長(zhǎng)244m，寬30～60m，厚20.48m，厚度變化系數(shù)14.81%，延深大于80m，礦體賦存標(biāo)高206～283m。產(chǎn)狀20°～30°∠45°～60°。礦體最高品位86.38%，最低品位35.58%，平均品位68.48%，品位變化系數(shù)20.21%。礦石類(lèi)型主要為透閃石—硅灰石型。

3.2 礦石特征

(1)礦石類(lèi)型。

按礦石的主要礦物組合劃分，該礦床礦物組合主要有三種類(lèi)型，以硅灰石—透輝石型為主，其次有透閃石—硅灰石型、透輝石—硅灰石型。

按礦石結(jié)晶程度劃分，有粗晶硅灰石礦石和微晶致密塊狀礦石。粗晶礦石主要分布于Ⅰ號(hào)礦體和Ⅲ號(hào)礦體，微晶致密塊狀礦石主要分布于Ⅱ號(hào)礦體。

礦石結(jié)構(gòu)主要有纖狀、束狀—放射狀變晶結(jié)構(gòu)，柱粒狀、粒狀變晶結(jié)構(gòu)，包含變晶結(jié)構(gòu)等。以纖狀、束狀—放射狀變晶結(jié)構(gòu)為主。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造，局部可見(jiàn)條帶狀構(gòu)造。

(2)礦石礦物成分和化學(xué)成分。

礦石物質(zhì)成分較復(fù)雜，主要礦物有硅灰石、透輝石、透閃石及石英，其次有鈣鋁榴石、方解石、螢石、綠簾石、硅鎂石等。它們與原巖物質(zhì)化學(xué)成分及巖漿熱液作用關(guān)系密切，往往相伴產(chǎn)生。

硅灰石—透輝石型：主要為礦區(qū)的Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體。硅灰石呈白色，以纖維狀、針柱狀為主，少數(shù)為板柱狀，是該類(lèi)型礦石的主要有益組分之一，含量較高，占有益礦物組分的60%左右，但含量變化也較大。透輝石呈白色、淺綠色，以柱粒狀、粒狀為主，含量也較高，占有益礦物組分的30%左右。石英、鈣鋁榴石、方解石約占礦石含量的40%，在礦體中分布不均勻，其中石英含量約占12.48%、石榴石約占20%、方解石約占5%。螢石、硅鎂石、綠簾石一般含量較少或微量，分布較不均勻。

透閃石—硅灰石型：主要為礦區(qū)Ⅲ號(hào)礦體。透閃石呈白色，以纖維狀及柱狀為主，亦是礦石的主要有益組分之一，含量占有益組分的15%左右，含量變化也較大。硅灰石呈白色，以纖維狀、針柱狀為主，少數(shù)為板柱狀，是該類(lèi)型礦石的主要有益組分之一，含量較高，占有益礦物組分的60%左右，但含量變化也較大。螢石、硅鎂石、綠簾石一般含量較少或微量，分布較不均勻。

透輝石—硅灰石型：主要為礦區(qū)Ⅳ號(hào)礦體。透輝石呈白色、淺綠色，以柱粒狀、粒狀為主，含量也較高，占有益礦物組分的40%左右。硅灰石呈白色，以纖維狀為主，少數(shù)為針柱狀、板柱狀，是該類(lèi)型礦石的主要有益組分之一，含量一般，占有益礦物組分的50%左右，但含量變化也較大。螢石、硅鎂石、綠簾石一般含量較少或微量，分布較不均勻。

礦區(qū)礦石有用組分簡(jiǎn)單，除硅灰石礦物外，尚未發(fā)現(xiàn)其他有益組分可綜合利用。礦石主要化學(xué)成分為 SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3、CO2，其 SiO2、CaO含量較高，而有害雜質(zhì)Fe2O3等的含量低，礦石質(zhì)量較好。礦石化學(xué)成分見(jiàn)表2。

表2 礦體化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)表 (單位：%)

(3)礦石品位。

Ⅰ號(hào)礦體：礦石中有益組分硅灰石最高含量96.36%、最低35%，平均65.97%，硅灰石品位變化系數(shù)17.46%；限量礦物方解石3.88%、石英12.48%；有害組分Fe2O32.14%。礦體在走向上，東部礦石有益組分含量最高，中西部有益組分含量最低。礦體在傾向上部及下部礦石有益組份含量較高，中部礦石有益組份含量略低。

Ⅱ號(hào)礦體：礦石中有益組分硅灰石最高86.3%、最低36.58%、平均67.39%，略高于Ⅰ號(hào)礦體品位，硅灰石品位變化系數(shù)16.31%；方解石0.42%，石英24.87%，F(xiàn)e2O32.39%。礦體在走向上北中部礦石品位高于南部，中下部好于上部。

Ⅲ號(hào)礦體：礦石有益組份硅灰石最高86.38%，最低35.58%，平均68.45%，硅灰石品位變化系數(shù)20.21%；方解石0.92%，石英14.18%，F(xiàn)e2O32.32%。礦體在走向上無(wú)明顯變化，傾向上中下部好于上部(表3)。

表3 礦體礦物組分統(tǒng)計(jì)表

Ⅱ～Ⅳ號(hào)礦體：為地表工程分析結(jié)果，SiO2、Fe2O3、MgO均高于Ⅰ號(hào)礦體，CaO含量偏低。這些差異一方面說(shuō)明地表CaO的流失貧化，SiO2、Fe2O3的次生富集與地球化學(xué)作用有關(guān)外，另一方面MgO含量的偏高，反映了其物質(zhì)成分及化學(xué)成分的不同，也是這些礦體中透輝石、透閃石礦物較高的原因。

3.3 圍巖及夾層特征

礦體圍巖為與硅灰石礦體同一層位的中元古界熊耳群馬家河組上段(Pt2m2)粉砂巖，礦體頂?shù)装寰鶠榉凵皫r，局部蝕變?yōu)榻菐r，巖性較單一，層位穩(wěn)定。

礦體夾層主要為粉砂巖，經(jīng)變質(zhì)為角巖或含硅灰石矽卡巖，Ⅰ號(hào)礦體夾層有三處，呈層狀、透鏡狀。厚3.81～13.59m，長(zhǎng)110～480m，延深30～70m。Ⅱ號(hào)礦體夾層有兩層，厚3～4m，延長(zhǎng)200～220m，延深40～80m。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 控礦因素

本區(qū)硅灰石礦分布在燕山晚期熊背巖體二長(zhǎng)花崗巖與中元古界熊耳群馬家河組的接觸帶中，有硅灰石、透輝石、透閃石、石榴石等典型的矽卡巖礦物，礦體呈層狀、透鏡狀，證明其是侵入接觸交代形成。在侵入接觸交代過(guò)程中，巖漿中的SiO2通過(guò)交代碳酸鹽巖CaCO3作用，參與造礦而成，硅灰石是矽卡巖早期階段的產(chǎn)物。礦床成礦明顯受接觸交代變質(zhì)作用控制。

硅灰石是構(gòu)成矽卡巖的重要組成部分，在矽卡巖化過(guò)程中硅灰石的品位富集到一定程度則形成矽卡巖型硅灰石礦床。碳酸鹽類(lèi)巖石是本礦床的重要成礦圍巖，是成礦物質(zhì)的主要來(lái)源，中酸性侵入體為成礦提供熱能及SiO2，碳酸鹽類(lèi)巖層與中酸性侵入體接觸帶是成礦有利部位，礦體靠近接觸面產(chǎn)出，主要呈層狀及透鏡狀。侵入巖及圍巖對(duì)礦體形成有著明顯控制作用[7-8]。

4.2 礦床成因

東銀洞溝硅灰石礦產(chǎn)于熊耳群馬家河組砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、大理巖與熊背巖體斑狀二長(zhǎng)花崗巖外接觸帶上，接觸交代形成的矽卡巖含礦。本區(qū)矽卡巖形成與巖漿侵入活動(dòng)有關(guān)，巖漿冷凝結(jié)晶之后，所釋放出來(lái)的含礦氣水熱液于巖體與碳酸鹽接觸帶部位，發(fā)生復(fù)雜的接觸滲濾交代和接觸擴(kuò)散交代作用。侵入體附近的碳酸鹽被巖漿熱烘烤接觸變質(zhì)時(shí)，來(lái)自巖漿的物質(zhì)組分，加入到碳酸鹽巖中交代，碳酸鹽巖中的部分組分遷出，屬于接觸變質(zhì)交代巖類(lèi)型，在侵入接觸交代成礦過(guò)程中，由巖漿侵入體提供熱源，巖漿巖中的SiO2通過(guò)交代碳酸鹽巖中的CaCO3而形成硅灰石礦(CaSiO3)，礦體靠近接觸面產(chǎn)出，主要呈層狀及透鏡狀，規(guī)模較大，含礦率高。礦區(qū)地質(zhì)特征及礦石特征表明，在花崗巖體的侵入過(guò)程中，其圍巖發(fā)生接觸熱變質(zhì)，使得巖漿中的SiO2和圍巖中的CaCO3組分發(fā)生活化遷移，重新組合生成硅灰石：SiO2+CaCO3→CaSiO3+CO2。硅灰石是矽卡巖早期階段的產(chǎn)物，成礦期為巖漿侵入與成巖時(shí)期成礦作用活動(dòng)的燕山期，本區(qū)該期次由巖漿冷凝而成的花崗巖侵入體具有含水、富硅、侵入部位淺的特點(diǎn)，有利于成礦作用的發(fā)生[9-13]。

綜上所述，東銀洞溝硅灰石礦成因類(lèi)型為接觸交代型(矽卡巖型)礦床。

4.3 找礦標(biāo)志

(1)本區(qū)硅灰石礦體產(chǎn)于熊背巖體與馬家河地層的接觸帶矽卡巖體內(nèi)，故區(qū)內(nèi)的矽卡巖是直接的找礦標(biāo)志。

(2)硅灰石礦化體堅(jiān)硬、抗風(fēng)化能力強(qiáng)，在地表多形成魚(yú)脊峰地貌，故區(qū)內(nèi)的魚(yú)脊峰地貌也可作為間接找礦標(biāo)志[14-15]。

5 結(jié)論

(1)本區(qū)硅灰石礦形成于碳酸鹽巖地層與中酸性侵入體接觸帶中，接觸交代形成的矽卡巖含礦，礦石類(lèi)型以硅灰石—透輝石型為主，其次有透閃石—硅灰石型、透輝石—硅灰石型。

(2)東銀洞溝硅灰石礦控礦因素主要受接觸交代變質(zhì)作用控制，侵入巖及圍巖對(duì)礦體形成也有著明顯控制作用。其礦床成因類(lèi)型為接觸交代型(矽卡巖型)礦床，在該礦床東南神林、四里店一帶有較多的大理巖及燕山晚期花崗巖分布，在該區(qū)已發(fā)現(xiàn)硅灰石礦床(點(diǎn))多處，具備良好的找礦前景。

(3)該礦床已達(dá)大型規(guī)模。下一步可對(duì)Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體深部進(jìn)行控制，資源量將會(huì)增加，沿該接觸帶向東西兩側(cè)開(kāi)展找礦可望發(fā)現(xiàn)新的礦體。對(duì)里溝背斜北翼地段開(kāi)展找礦工作，擴(kuò)大礦床遠(yuǎn)景。

(4)區(qū)內(nèi)的矽卡巖是直接找礦標(biāo)志，礦化有利地段的魚(yú)脊峰地貌也可作為間接找礦標(biāo)志。