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云南昭通大关县某石英砂矿地质特征及矿床成因简析杨明龙1 朱志平1 黄加忠1(1.中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心)作者简介杨明龙(1 9 8 8年),男,大学本科,理学学士学位,助理工程师,主要从事地球化学找矿工作。摘 要 矿区行政区划隶属昭通市大关县天星镇管辖,区域上位于扬子陆块西南缘,上扬子陆块,扬子陆块南部碳酸盐台地威宁-昭通褶-冲带。矿体赋存于蒋家坝背斜西翼缩头山组中,呈单斜层状产出,主要受上扬子陆块隆起区控制,在古陆隆起滨海前滨带反复冲洗沉积形成。在沿矿体走向和倾深方向上,均具有较大的找矿潜力。关键词 大关县;石英砂矿;地质特征;矿床成因 前言近年来,在精准扶贫、乡村振兴等相关战略政策支持下,我国经济发展迅速,区域能源、交通及金属矿产、冶金化工原料、建材工业生产均得到较好发展,对原材料的需求日益增长。石英砂岩是硅产业发展的重要工业矿物原料,广泛运用于玻璃、铸造、陶瓷、防火材料等领域。昭通市石英砂岩矿资源储量可观,质量优良,合理开发利用石英砂岩矿,寻找优质矿产,成为了当地政府迫切需要解决的问题。1.地质背景该石英砂矿位于昭通市大关县天星镇,距大关县城9 k m。区内有成昆铁路大关站、2 4 6县道及乡村公路(水泥硬化路面),交通十分便利。区内海拔高度6 6 02 0 0 0 m,相对高差一般在3 0 0 m。大地构造位置处于特提斯-喜马拉雅和滨太平洋两大全球巨型构造域结合部,扬子陆块区(级)上扬子陆块(级)扬子陆块南部碳酸盐台地(级)威宁-昭通褶冲带(级)(图1)。属于滨太平洋成矿域、扬子成矿省、上扬子成矿亚省上扬子中东部(台褶带)磷铝土矿硫铁矿成矿带,滇东-川南-黔西磷硫铁矿钙芒硝煤和煤层气成矿亚带。扬子陆块南部碳酸盐台地按岩石构造组合特征、断代及分布差异可细分为陆缘裂谷相、碳酸盐陆表海亚相、碎屑岩陆表海亚相和周缘前陆盆地亚相。志留纪末加里东造山运动结束之后,海水从南东向北西侵入,形成泥盆纪的碎屑岩陆表海沉积和石炭纪-中三叠世的碳酸盐陆表海相沉积,该岩相内具有较高的石英砂资源潜力。石英砂岩古物源受上扬子隆起区控制,沿上扬子隆起滨岸带反复冲洗沉积而成矿的。隆起构造陆源碎屑滨岸带,同沉积构造运动不仅直接影响石英砂岩建造沉积厚度,还可通过对沉积旋回、环境的制约,从而控制石英砂岩的成矿作用。硅石矿的成矿作用集中出现于一定空间内,并可随时间发生移动。图1 矿区大地构造位置图区域矿产资源较丰富,已发现矿种有铅锌、铁、铜、铝、镁、煤、稀 土、石 英 砂 岩、白 云 岩、重 晶 石 等1 4种。2.矿区地质2.1地层出露上志留统菜地湾组和泥盆统箐门组、缩头山组、红崖坡组、坡松冲组、坡脚组地层,主要以中泥盆统地层为主(图2)。地层岩性由老至新描述如下:菜地湾组(S3c):主要为紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉 砂 岩,上 部 夹 砂 泥 质 白 云 岩。厚5 81 1 1 m。与下伏地层大路寨组整合接触。坡松冲组(D1p s):主要为灰白色层状细砂岩和中厚层中细粒石英砂岩。厚1 86 5 m。与下伏地层菜地湾组平行不整合接触。551 矿产地质DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.052图2 石英砂岩矿区地质略图1.水系;2.残坡积物;3.在结山组;4.曲靖组;5.红崖坡组;6.缩头山组;7.箐门组;8.坡脚组;9.坡松冲组;1 0.菜地湾组;1 1.大路寨组;1 2.矿区范围坡脚组(D1p):主要为深灰色泥质粉砂岩、泥质灰岩和钙质泥岩。厚6 07 5 m。与下伏地层坡松冲组整合接触。箐门组(D2q m):主要为深灰、灰黑色薄层-厚层泥岩,夹少量薄层粉砂岩、细砂岩和黑色厚层灰岩。厚4 31 4 6 m。与下伏地层坡脚组整合接触。缩头山组(D2s t):为本矿区矿体赋存层位,由细粒石英砂岩组成,局部含少量粉砂岩、泥岩。本组岩性在 区 内 无 显 著 变 化,厚 度 较 稳 定,厚5 8.5 17 1.2 6 m。为石英砂岩矿含矿层,其细粒石英砂岩质地纯净,以前滨相沉积为主。矿区大部分地段遭受剥蚀而厚度不全。与下伏地层箐门组整合接触。红崖坡组(D2h y):为紫红色、黄绿色泥岩夹深灰色粉砂岩。厚1 0 2.5 0 m。与下伏地层缩头山组整合接触。2.2构造矿区构造上位于蒋家坝背斜西翼,断裂不发育。蒋家坝背斜:位于田坝头-蒋家坝-瓦房头一带,长2 0 k m,宽1 3 k m。核部地层为中志留统嘶风崖组、大路寨组,两翼地层为二叠统梁山组、阳新组,对称出露,倾角在1 0 2 0 之间,轴线为北西向方位,枢纽端北西侧仰起。2.3岩浆岩区内未见岩浆岩出露。3.矿体特征及成因3.1矿体形态初步圈定细粒石英砂岩矿体1个,矿体赋存于缩头山组,总体呈单斜层状产出,其分布和产状与缩头山组地层基本一致。产状2 5 5 3 2 0 2 0 4 0。初步控制矿体长达3 5 0 0 m,厚5 8.5 17 1.2 6 m。3.2矿石类型根据矿石的颜色、矿物组成、化学成分及结构构造特征综合考虑认为,本矿区矿石自然类型仅一种,即石英砂岩矿石。石英砂岩矿石为灰白色,少部分呈浅黄褐色。矿物无定向分布,呈块状构造。矿石裂纹发育,常见褐色铁质沿裂纹呈浸染状分布,部分矿石表面受到一定程度风化,浸染吸附了少量铁泥质风化物。矿石结构以中、细粒砂质结构为主,次为粗、极细粒砂质 结 构。岩 石 由 碎 屑 和 胶 结 物 组 成,主 要 为0.10.3 5 mm碎屑颗粒,碎屑主要为石英(9 5%),偶见少量岩屑和云母,石英普遍见波状消光和次生加大、局部重结晶现象,碎屑颗粒分选较好,次棱角状为主,颗粒支撑,接触式胶结;胶结物(1%)为铁泥质和硅质。矿物成分比较单一主要为石英,可见少量金红石、褐铁矿等矿物。3.3矿石质量从矿石分析结果来看S i O2含量为9 1.3 6%9 9.6 8%,A l2O3含量为0.1 1%3.7 7%,F e2O3含量为0.0 3 2%1.3 5%。全区矿石加权平均品位S i O2为9 8.3 6%,A l2O3为0.7 3%,F e2O3为0.2 5%。其中:级 品 矿 石 占 总 矿 石 量 的2 6.2 5%,平 均 品 位S i O29 9.2 8%,A l2O30.2 1%,F e2O30.0 7 2%;级品矿石占总矿石量的4 5.3 6%,平均品位S i O29 8.6 8%,A l2O30.5 3%,F e2O30.2 1%;级品矿石占总矿石量的2 8.3 9%,平均品位S i O29 7.8 8%,A l2O30.9 6%,F e2O30.4 0%。根据矿区探槽矿石组合分析结果,T i O20.0 4 4%0.3 2%,C a O0.0 1 5%0.0 2 8%,C r2O30.0 0 0 6%0.0 0 2 5%。平均品位T i O20.0 8 8%,C a O0.0 1 9%,C r2O30.0 0 1%。根据岩石薄片粒度图像分析成果,石英砂岩原矿粒度组成:粗砂(粒径2 mmD0.5 0 0 0 mm,01)0%4 8.9 8%、中砂(粒径0.5 0 0 0D0.2 9 7 3 mm,12)1.4 5%8 1.8 3%、细砂(粒径0.2 9 7 3D0.1 2 5 0 mm,23)1.4 7%8 7.9 8%、极细砂(粒径0.1 2 5 0D0.0 6 2 5 mm,34)0%1 3.6 8%、粗粉砂(粒径0.0 6 2 5D0.0 3 1 3 mm,45)0%0.0 2%。S i O2是矿石最主要的有益组分,且含量较高,有害组分主要为F e2O3、C a O、T i O2、C r2O3等,且含量低。有益、有害组分含量范围比较稳定,说明矿石质量均匀、稳定,品质良好。(下转1 6 7页)6513.结论对缩减岩矿心进行数字化工作,能在较少工作量的前提下将整个矿区的岩心全部数字化,经过一系列的清洁、除尘、换箱等工作,有利于岩矿心的再利用和保管,有利于对矿区进行数字建模等二次开发等应用。对岩矿心进行必要的缩减工作可以大大减少岩矿心的存储、运输、保管等费用,以本文涉及的山东某矿区来说,一共入库2 7孔岩心,每个钻孔深度都在千米以上,如果全部进行入库和数字化工作,则工作量接近三万米,如果只对其中一个保存比较完整的钻孔岩心进行数字化工作,则在后期各项工作中,数字化岩心的数据支撑就显得比较单薄。将缩减后的岩心按照合适的方法进行数字化工作,则能将整个矿区的岩心资料经过精简后囊括在内,丰富了地质资料信息,也使得整个项目的岩矿心数字化量从近3万米收缩到2 8 0 0余米,缩减了十分之九的工作量,无疑对后期的存储和管理工作带来极大的便利。参考文献1地质勘查钻探岩矿心管理通则D Z/T 0 0 3 2-9 2.2实物地质资料馆藏管理技术要求D D 2 0 1 0-0 5.3王少杰,刘岩,安茂国,等.山东省岩矿心实物地质资料保存现状调查与分析J.山东国土资源,2 0 2 1(7):8 1-8 5.4高鹏鑫,王瑞红,张慧军,等.岩心扫描信息采集技术方法与应用分析J.中国矿业,2 0 1 5(6):4 4 1-4 4 6.5崔美慧,董涛,邵长凯,等.实物地质资料岩心数字化实践、意义及建议J.山东国土资源,2 0 2 1(6):6 0-6 5.6自然资源部办公厅.自然资源部办公厅关于最好岩心数字化与信息共享工作的通知E B/O L.(2 0 2 0-0 5-2 1).h t t p:/g i.m n r.g o v.c n/2 0 2 0 0 5/t 2 0 2 0 0 5 2 2_2 5 2 0 6 1 8.h t m l.(上接1 5 6页)3.4夹石根据样品分析结果显示,仅在一处钻孔工程中圈定两块夹石J 1、J 2。J 1夹石分布在钻孔中部,厚度为1.9 9 m,岩性主要为灰白色含泥质细砂岩,细粒砂质结构,中层状构造。矿物组分由石英矿物及少量粘土矿 物 和 铁 质 组 成,品 位 为S i O28 8.5 4%、A l2O35.8 7%、F e2O31.1 1%。J 2夹石分布在钻孔下部,厚度为3.2 5 m,呈透镜体状,岩性主要为浅灰色含泥质细砂岩,细粒砂质结构,中层状构造。矿物组分由石英矿物及少量粘土矿物和铁质组成,品位为S i O27 9.1 7%8 8.0 7%、A l2O35.6 5%9.8 2%、F e2O31.3 5%4.8 4%。夹石S i O2含量达不到边界品位,A l2O3、F e2O3含量较高不能满足一般质量要求。但可以经过简单的选矿流程降低夹石中A l2O3、F e2O3含量,使其达到石英砂岩矿石硅质原料的质量要求。3.4矿床成因根据矿体矿石石类型、结构、构造等特征分析,结合地质背景,缩头山组含矿层原岩属于滨海相机械沉积型成因,属于典型的沉积型矿床,以前滨亚相沉积为主,其次为后滨、近滨亚相沉积。石英砂岩矿体只在缩头山组地层中产出,具有典型的成矿专属地层。石英砂岩主要于昭通湾滨岸带前滨亚相环境沉积,上扬子隆起等古陆物源区稳定上升,古陆滨岸带相对沉降与沉积物质补偿近于平衡,区域总体处于前滨沉积环境。陆源碎屑经充分的冲洗、分选和富集后沉积于前滨带,形成纯净、厚大的细粒石英砂岩体。相反红崖坡组和坡松冲组沉积时期,沉积环境发生改变,水动力条件减弱,不利于石英砂的长期分选富集。表现出沉积环境处于后滨、前滨、近滨、远滨并多次相变,中厚层状石英砂岩不发育,出现多个石英砂岩、粉砂岩、泥岩沉积旋回。含矿沉积建造为滨海相细粒石英砂岩建造,古物源来源于扬子隆起区,在古陆隆起滨海前滨带反复冲洗沉积形成,是区内缩头山组沉积时期古地理、古构造的直接反映。4.结语该矿区石英砂岩床经地质调查表明:(1)矿体赋存于缩头山组中,矿体界线与地质界线重合;(2)矿体为单斜层状产出,形态简单;(3)矿体与夹石以勘查规范中的边界品位来划分;(4)缩头山组石英砂岩含矿沉积建造既是重要找矿标志,也常是矿体产出部位。参考文献1D Z/T 0 2 0 7-2 0 2 0,矿产地质勘查规范 硅质原料类S2云南省地质局第二区域地质测量大队,12 0万镇雄幅