＊武志軍 杜程遠(yuǎn) 韓江偉

（1.河北泥河灣國家級自然保護(hù)區(qū)管理中心 河北 075000 2.河南省地質(zhì)局生態(tài)環(huán)境地質(zhì)服務(wù)中心 河南 450011 3.河南省地質(zhì)研究院 河南 450001）

石榴子石礦被世界多個(gè)國家列為“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”“危機(jī)礦產(chǎn)”或“關(guān)鍵礦產(chǎn)”。除了做寶石，研磨、拋光和檫洗材料、濾水材料外，還可以做存儲材料、軸承、建筑飾面材料、橡膠、油漆的填料及石油鉆井泥漿加重劑。我國石榴子石基礎(chǔ)儲量僅占查明資源儲量的4.86%[1]，限制了石榴子石高端利用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的發(fā)展?！爸袊f都”欒川的鉬多金屬礦目前僅回收Mo、W、Cu 和螢石，采選副產(chǎn)品之一石榴子石未回收利用，造成資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。本文綜合分析了鉬多金屬礦石中石榴子石的含量、礦物特征、資源量，并結(jié)合石榴子石化學(xué)分析、工藝礦物學(xué)研究，對欒川礦集區(qū)石榴子石開發(fā)利用前景進(jìn)行了評價(jià)，對區(qū)內(nèi)石榴子石的綜合開發(fā)利用具有重要意義。

1.區(qū)域地質(zhì)概況

欒川礦集區(qū)（圖1）位于華北陸塊南緣與北秦嶺造山帶結(jié)合部位的欒川斷裂和馬超營斷裂之間，區(qū)內(nèi)具有明顯的二元地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征—結(jié)晶基底為新太古宙太華巖群中深變質(zhì)巖系組成，蓋層巖系為中元古界熊耳群、官道口群、新元古界欒川群、寬坪巖群、古生界陶灣群。

圖1 欒川礦集區(qū)地質(zhì)簡圖

區(qū)域構(gòu)造主要受華北陸塊南緣逆沖推覆構(gòu)造帶控制[2]，北西西和北北東向兩組主要方向構(gòu)造控制了礦集區(qū)內(nèi)的燕山期中酸性小巖體和鉬多金屬礦體的分布。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，其中燕山期中酸性侵入巖（小巖體）與區(qū)內(nèi)鉬多金屬礦在空間、時(shí)間和成因上存在密切的聯(lián)系。

2.鈣質(zhì)矽卡巖分布及成因

燕山期中酸性小巖體侵入有關(guān)的氣化熱液作用，與碳酸鹽巖圍巖發(fā)生交代形成不同的矽卡巖，碎屑巖發(fā)生接觸變質(zhì)形成不同的角巖。在郭店、上房巖體接觸帶，煤窯溝組交代反應(yīng)形成鎂質(zhì)矽卡巖[3]，在南泥湖、馬圈、黃背嶺、魚庫、石寶溝、大坪、火神廟等巖體附近，三川組上段大理巖通過交代作用形成鈣質(zhì)矽卡巖，矽卡巖的產(chǎn)狀與圍巖一致（圖2），多呈似層狀和透鏡狀，含有石榴子石礦物的巖石包括鈣質(zhì)矽卡巖和條帶狀石榴子石角巖。

圖2 南泥湖-三道莊礦區(qū)橫09 勘查線剖面圖

圖3 駱駝山硫多金屬礦區(qū)橫28 勘查線簡化圖

區(qū)內(nèi)與鎢鉬成礦關(guān)系密切的矽卡巖形成存在2期[4]，第1 期矽卡巖分布更廣，由靠近巖體的大理巖與流體交代生成，第2 期由沿裂隙向圍巖流動的流體與圍巖交代生成。

鈣質(zhì)矽卡巖呈淺褐色，變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由鈣鋁榴石和透輝石組成。條帶狀石榴子石角巖呈褐綠色、灰綠色，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，弱定向構(gòu)造。由石英、斜長石、透輝石、綠簾石、石榴子石與少量金屬礦物組成。

3.石榴子石特征

礦集區(qū)石榴子石礦物主要為鈣鋁榴石，鈣鐵榴石較少，在矽卡巖中石榴子石含量變化較大，從含量不足1%到含量超過95%以上，石榴子石角巖中也有一定含量的石榴子石（10%～15%）。

(1)礦物學(xué)特征

鈣鋁榴石在鈣質(zhì)矽卡巖中的含量為5%～95%，一般為褐色、棕色，自形-半自形粒狀，大小一般為2～5 mm，部分0.5～2 mm，少部分0.2～0.5 mm，還有很少部分粒徑可以達(dá)到10 mm（如大坪巖體、魚庫巖體附近的矽卡巖中），鈣鋁榴石呈鑲嵌狀或條帶狀集合體分布。石榴石光性特征：淺褐色，高正突起，均質(zhì)，局部略顯光性異常（局部可見環(huán)帶）。大多數(shù)具有明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，少數(shù)可見扇狀雙晶（圖4a），一些石榴子石被方解石、石英、綠泥石、陽起石及鐵質(zhì)交代（圖4a），一些石榴子石礦物顆粒內(nèi)常見透輝石小包體（圖4b），少部分表現(xiàn)為假象。

圖4 不同巖體交代矽卡巖中的石榴子石顯微特征

鐵鋁榴石比較少見，僅在黃背嶺巖體東西兩側(cè)的矽卡巖帶中見到。鐵鋁榴石呈褐紅色，半自形粒狀，大小一般為2～5 mm，部分0.5～2 mm，少部分0.2～0.5 mm，略顯定向分布。在矽卡巖中含量60%～75%，常見光性異常，可見環(huán)帶（圖4c），被方解石、石英、透閃石、透輝石交代（圖4d）。

(2)石榴子石地球化學(xué)特征

三道莊鎢鉬礦石榴石的電子探針分析結(jié)果[5]表明，石榴石為鈣鐵榴石-鈣鋁榴石系列，從早期到晚期，石榴石具從鈣鋁榴石逐漸向鈣鐵榴石過渡，石榴石的環(huán)帶從核部向邊緣Fe 含量上升趨、Al 的含量下，指示流體具有多期多階段性，這可能與區(qū)內(nèi)中生代多期中酸性巖漿活動相對應(yīng)。

(3)工藝礦物學(xué)

工藝礦物學(xué)研究[6]表明：矽卡巖鉬礦石中的石榴石為鈣鋁石榴石。礦石破碎到-4 mm 以下，鈣鋁石榴石的單體解離度僅為50.69%，連生體中以60%～90%富連生體為主，其含量為42.14%，二者合計(jì)92.83%。采用粗粒干式強(qiáng)磁預(yù)選-預(yù)選粗精礦磨礦-弱磁選除鐵-高梯度磁選-重選原則流程對石榴石進(jìn)行高效回收，生產(chǎn)出適合細(xì)粒磨料等工業(yè)用的各類石榴石產(chǎn)品。

4.石榴子石資源量及其開發(fā)前景

欒川礦集區(qū)內(nèi)的中生代巖漿活動頻繁，與多金屬成礦有關(guān)的中酸性巖漿活動有3 期[7]，表現(xiàn)出不同的成礦特征，構(gòu)成了礦集區(qū)的內(nèi)生成礦系統(tǒng)[8]，多金屬礦的賦礦巖石均發(fā)生了接觸變質(zhì)，以巖體為中心形成了不同的礦石類型[8]，如角巖型、矽卡巖型鉬（鎢）礦石、矽卡巖型鋅多金屬礦石、斑巖型鉬礦石。

以礦集區(qū)評審備案的礦石資源量為基礎(chǔ)（表1），對各礦區(qū)內(nèi)礦區(qū)的石榴子石資源量進(jìn)行估算，計(jì)算公式為：

表1 欒川礦集區(qū)主要礦床矽卡巖型礦石的石榴子石資源情況一覽表（石榴子石密度取3.6×103 kg/m3）

石榴子石資源量=(矽卡巖型礦石量/礦石密度)×石榴子含量（%）×石榴子石密度

估算區(qū)內(nèi)石榴子石資源量129640 萬噸。工藝礦物學(xué)研究表明這些石榴子石可以通過綜合回收利用。按當(dāng)前石榴石砂的價(jià)格通常在500～1200元/噸之間，選礦回收率按60%計(jì)算，目前生產(chǎn)礦山的矽卡巖礦石中伴生石榴子石潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值為389～933 億元之間。因此，欒川礦集區(qū)伴生石榴子石的開發(fā)具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將大大減少尾礦的數(shù)量。

5.結(jié)論

（1）欒川礦集區(qū)的石榴子石是燕山期中酸性巖體侵入過程中，流體與含鈣質(zhì)碳酸鹽巖的圍巖發(fā)生交代形成的，石榴子石以鈣鋁榴石為主。

（2）欒川礦集區(qū)鉬多金屬礦伴生石榴子石資源量規(guī)模巨大，通過綜合回收利用，不僅能夠增加礦山效益，而且減少對環(huán)境的負(fù)面影響。