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引用本文: 熊宽,方平,张永忠. 2024. 江西石英岩资源分布特征及成矿规律研究[J]. 矿产勘查,15(11):2115-2123.

Citation: Xiong Kuan,Fang Ping,Zhang Yongzhong. 2024. Research on the distribution and mineralization laws of quartzite resources in Jiangxi[J]. Mineral Exploration,15(11):2115-2123.

作者简介:

熊宽,男,1986年生,高级工程师,主要从事地质调查与矿产勘查工作;E-mail: 455736094@qq.com。

中图分类号:P619.23

文献标识码:A

文章编号:1674-7801(2024)11-2115-09

DOI:10.20008/j.kckc.202411012

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目录contents

    摘要

    石英是一种重要的矿产资源,在玻璃、冶金和陶瓷等领域被广泛应用。石英成因包罗万象,目前主要类型有石英岩、脉石英、天然水晶和花岗岩石英等,石英矿在江西的类型较齐全、分布比较广泛、储量丰富,其特定地质条件下形成的石英岩是有利的高纯石英原料。截至2018年底,江西登记在册的石英岩矿产地49 处,其中,矿床规模超大型1处、中型6处、小型42处。石英岩多以岩浆热液型和沉积变质为主要矿床成因类型、少为伟晶岩型。本文通过收集各矿产地资料、综合整理各项数据,对江西石英岩资源分布特征、矿床类型、典型矿床及成矿规律进行了研究,归纳总结了石英岩的成矿规律,对今后石英岩矿的勘查具有一定的指导意义。

    Abstract

    Quartz is an important mineral resource widely used in fields such as glass, metallurgy and ceramics. Quartz has a wide range of origins, including quartzite, vein quartz, natural crystal, and granite quartz. Quartz deposits in Jiangxi are relatively complete in type, widely distributed, and abundant in reserves. Quartz rocks formed under specific geological conditions are favorable high-purity quartz raw materials. There were 49 registered quartzite mineral deposits in Jiangxi, including 1 super large deposit,6 medium deposits, and 42 small deposits. Quartzite is mainly formed by magmatic hydrothermal and sedimentary metamorphism, and rarely by pegmatite. By collecting information from various mining areas and comprehensively organizing various data, the distribution characteristics, deposit types, typical deposits, and mineralization laws of quartzite resources in Jiangxi were studied. The mineralization laws of quartzite were concluded and summarized, which has certain guiding significance for future exploration of quartzite mines.

  • 0 引言

  • 石英岩是一种主要由石英组成的变质岩,由原岩经过区域变质重结晶或热接触变质作用而形成,原岩为石英砂岩、其他硅质岩石或岩浆附近的硅质岩。是一种几乎全部是致密石英块体组成,石英岩矿石由隐晶质石英组成,具有独特的晶体粒状变晶结构、晶质集合体,主要成分石英(SiO2)含量大于 85%。石英岩矿是提取高纯石英砂的重要原料之一,是有利的高纯石英原料矿(陈毓川等,2006201520162022王登红等,201120142024)。高纯石英砂颗粒细致,结构紧凑,使其具有耐高温性强、绝缘度高、吸水性低、高硬度、抗腐蚀性强、压电效应及特有的光学特性。

  • 近年来,随着IT产业、电光源产业、光伏产业和电子行业在中国的迅速发展,石英岩矿在航空 (天)、机械、汽车、电子、医用以及光伏产业中应用范围也越来越广泛。相关产品功能在许多科技成果中发挥着举足轻重的作用。一些高品质产品在军事、机械、航天登录及大规模和超大规模集成电路中被广泛应用。中国石英成品行业工业产值保持较快增长,同时,在半导体领域中,石英也是不可或缺的原料(崔越昭,2008詹建华等,2020李嘉欣,2023)。石英岩矿价值不仅体现本质属性价值,未来在实验检测技术方法和选矿提纯等关键技术问题得到突破后,具有加工高纯石英的资源潜力。因此加大硅质原料矿产勘查力度是中国经济高质量发展的需要。

  • 石英岩矿石本身的硬度比较大,主要矿石成分为石英(SiO2),当其有害组分 Fe2O3含量不高时,可以用来制取高纯石英粉,后者是建设新一代信息技术必需的新材料,在众多高端设备制造、研发等领域中发挥着重大作用。近几年高纯石英,已然成为了一种重要性战略资源(王九一,2021),因此加快推进石英岩矿勘查开发显得越发重要。本文梳理了江西省石英岩矿资源现状、分布特征及矿床类型 (张练修等,2015焦丽香,2019高树学等,2020陈正国等,2021曾海波等,2023),分析了现有石英资源典型矿床,探讨了石英岩作为高纯石英原料利用的可行性,并归纳总结了江西石英岩的赋存地质特征及成矿规律,为今后石英岩的深入研究和资源勘查提供了借签。

  • 1 石英岩资源分布特征

  • 石英岩矿各矿种类型本身没有严苛的差异,主要是市场需求来定,明确市场需要对类型划分有主导方向。按照工业用途的不同,石英岩被分为玻璃用和冶金用等 7 个亚种(唐春花等,2023袁晶等, 2023)。玻璃用石英岩矿原料可以用来加工生产高纯石英中高端产品,也是中国主要用于制造石英玻璃的原料;冶金用石英岩矿作用广泛,通常用作溶剂和冶炼硅质合金,质纯者可作结晶硅,结晶硅是生产单晶硅的主要原料。无论是那种类型的石英岩矿都有可圈定出高纯石英原料矿石(左耀东, 2022王登红等,2024)。

  • 据2018年全国矿产储量数据统计分析,江西石英岩中型以上规模矿床少,多以小型为主,具有一定资源储量的矿床49处,累计资源储量13993万 t。

  • 按用途分类统计,江西玻璃用石英岩相比冶金用石英岩矿产地数量和资源储量均要多(表1)。

  • 表1 江西石英岩资源一览

  • 石英岩矿在赣北、赣中和赣南均有分布,其中吉安分布集中度较高。从石英岩资源分布特征分析,资源分布不均衡,矿产地规模以小型矿床为主,次为中型矿床,占石英矿床总数的45%(图1)。

  • 1.1 玻璃用石英岩资源情况

  • 截至2018年底,江西玻璃用石英岩资源储量登记在册为 12365. 05 万 t,石英岩矿资源主要分布于吉安市和上饶市。按资源储量规模划分,超大型矿床仅有 1个吉安市遂川县,中型矿床 3个,小型矿床 26个,矿床规模多以小型为主。2008—2018年玻璃用石英岩资源市场呈稳定上升趋势,交易活动较活跃。江西玻璃用石英岩矿代表性矿床,江西省遂川县大洲坝底石英岩矿床(SiO2含量)为96.82%。

  • 图1 江西石英岩矿产资源分布情况

  • 1.2 冶金用石英岩资源情况

  • 截至2018年底,江西冶金用石英岩查明资源量为1685.29万 t。主要分布于赣州市和九江市,赣州市累计查明资源储量为1142. 01万 t,占比67.76%,九江市累计查明资源储量为 367.95 万 t,占比 21.83%。中型矿3个,小型矿16个。江西省武宁县天山石英岩矿为该类型代表性矿床,其石英岩 SiO2 品位为96.55%。

  • 2 石英岩矿床成因类型及典型矿床

  • 已有矿产勘查与综合研究成果表明,石英岩矿通常是原岩经过区域(动力)变质和热接触变质作用,至使石英砂岩、其他硅质岩石或硅质岩重结晶变质而形成的,此外还有岩浆经结晶分异,石英颗粒出现次生加大现象的沉积型石英岩矿。本文在综合研究前人以往的成果基础上,根据《重要矿产和区域成矿规律研究技术要求》(陈毓川等,2010)、 《矿产资源工业要求参考手册》及《中国矿产地质志·江西卷》提出的矿床成因类型划分原则和方案,石英岩矿床成因类型一级分类为内生矿床,二级成因类型分类为沉积变质作用和岩浆作用矿床,江西以岩浆作用矿床为主(中国矿产地质志项目办公室和中国地质科学院矿产资源研究所,2016矿产资源工业要求参考手册编委会,2021)。

  • 2.1 沉积变质型

  • 受燕山期运动的影响,区域内所发生的变质作用属区域低温动力变质作用,所形成的石英岩矿是由原岩石英砂岩在地壳较浅部位,在强应力和均匀较低温条件下,发生变形、重结晶和变质结晶作用的产物(陶维屏,1994陶维屏等,1994翟裕生, 1999翟裕生和姚书振,2011刘冰塑,2016于维满等,2020程绍恒等,2022)。江西省遂川县大洲坝底石英岩矿床属于典型沉积变质矿床,具体特征如下。

  • 2.1.1 成矿地质背景

  • 大洲坝底石英岩矿床处于大连—凤阳—遂川石英岩矿床成矿带中,郯庐深断裂带南部。区内汤湖断裂带和平行产出的黄坳断裂与石英岩成矿关系密切。汤湖断裂带沿北东走向展布,走向 50°~60°,倾向北西,倾角50°~75°,地表以硅化破碎带形式产出,该断裂带本身控制了加里东期和燕山期花岗岩体侵入,有基性、超基性岩沿其派生断裂产出,控制了白垩系红盆的生成与演化。黄坳断裂总体呈北东走向局部北北东向,倾向南东局部北西,倾角 60°~75°,控制了五斗江白垩系红盆的形成和加里东期混合岩、花岗岩的分布,沿断裂带有多处热泉分布。

  • 南北向断裂沿井岗山向斜带分布,断裂带内充填花岗斑岩脉。东西向断裂呈不连续分布,断裂带充填煌斑岩脉。

  • 矿区属崇义地层小区,与湘粤为邻,位于江西省西南部。区内以浅海相泥砂质为主,厚度有近万米。以下古生界广泛发育为特征,缺失志留系、侏罗系。包括震旦系在内的早古生代地层,寒武系和奥陶系。奥陶系底部为一套硅质建造,往上演变为硬砂质和泥质。泥盆系为砂页岩系。下石炭统以陆相沉积为主,中上石炭统为碳酸盐岩建造。二叠系及三叠系均为细碎屑浅海相沉积岩为主,分布集中。白垩系仅出现上统,零散出露,残蚀不全。第四系广泛分布,以冲积型沉积为主。

  • 2.1.2 矿床地质特征

  • 遂川石英岩矿床分布在花岗岩体外接触带(图2),受东部深断裂控制,赋于古生界奥陶系爵山沟组,矿体裸露地表,达到超大型规模,工程地质条件简单,开采条件好,开采爆破后矿石大部分成砂状及小块,很少有大块率矿石,开采成本相应降低。遂川县石英岩矿床形成于构造热水再造作用,重结晶后的石英白色透明,纯度高。矿石粗选之后品位就可达SiO2 99.9%,是良好的高纯度石英砂矿床。

  • 黄坳深断裂北西盘赋存遂川石英岩矿体,加里东期和燕山期花岗岩夹持该矿体,也是构造圈闭地块。

  • 2.1.3 矿体特征

  • 奥陶系爵山沟组单斜地层控制着该矿体产出。经实验室测定30块定向标本所示,石英岩矿体原始沉积层理呈陡立产出,地层走向呈近南北向,倾向 100°,倾角87°。矿体沿走向长6000 m,最宽处1550 m 在矿体北端,最窄处215 m在矿体的南端,矿体宽度平均 1099 m。寒武系水石组变质砂岩和加里东期花岗岩在矿体西侧分布,为矿体的围岩,北西向和东西向断裂交织将矿体南端隔断,燕山期花岗岩和黄坳深断裂处于矿体东侧。矿体赋存标高 400~1120 m,矿石地表品位 SiO2 98.67%,深部品位 98.61%~99.68%,由此可知由地表至深部矿石品位呈升高趋势。

  • 图2 遂川石英岩矿床地质简图

  • 1 —奥陶系石英岩;2—寒武系变质砂岩;3—加里东期花岗岩;4—燕山早期花岗岩;5—断裂构造及编号;6—石英岩矿体

  • 2.1.4 矿石特征

  • 矿石由白色块状构造石英组成,矿石结构主要为粗晶和不等粒状微晶。水晶状粗晶石英为六方柱状,呈无色透明状,粒度一般为 0.50~0.75 mm× 0.80~1.60 mm,含量 10%~20%,不等粒状微晶石英为三边镶嵌粒状变晶结构,粒度一般为 0.10~0.50 mm。矿石网脉状构造被后期疏状石英脉充填,杂质矿物和副矿物发育石英颗粒之间,含量极少,粒度小于 0.10 mm。矿石化学成分为:SiO2 99.38%、Al2O3 0.33%、Fe2O3 0. 01%、TiO2 0. 011%、 Cr2O3 0. 001%、CaO 0.1%、Na2O 0.1%、LOI 0. 065%。矿石致密,密度 2.60 g/cm3,矿石硬度大(莫氏硬度 7)、耐火度高(1750℃)。在深部平硐和钻探工程中矿石品位呈上升趋势,由地表98.67% 增至深部 99.68%。矿石品级符合石英玻璃用矿石标准。

  • 2.1.5 矿床成因

  • 矿体被加里东期花岗岩体、燕山期淋洋花岗岩体与北东向黄坳深断裂构造圈闭,经过长期复杂的黄坳深断裂构造作用,加之连通的岩浆热液、围岩蚀变热液和强烈的燕山期构造,造成硅质地层被区内奥陶系爵山沟组夹持,在这种半圈闭状态下,矿体进一步发生热水再造和持久的高温高压动力变质作用,促使石英发生重结晶动力学作用,石英晶体发生变形重塑形态,而新结晶的石英边缘集中分布着从石英晶体内空隙中流出的杂质,逐步在石英颗粒中移出,石英纯度显著升高。水晶状石英是粗晶石英重结晶形成的产物,不等粒状微晶石英是岩屑和硅质胶结物重结晶作用形成的结果,石英岩中的杂质成分被构造热水运动溶解和迁徙。石英岩是区域变质作用叠加岩浆和构造热水再造作用的产物,改造后的石英岩沉积层理不明显。燕山期为矿床主成矿期,黄坳深断裂与成矿作用息息相关,该矿床属典型的沉积变质型矿床。

  • 2.1.6 找矿标志

  • 石英岩矿体明显受区域沉积变质作用控制,矿体赋存在奥陶系爵山沟组地层中,该地层为主要找矿目标层。

  • 矿体质地本身坚硬,难风化,直接裸露地表,石英岩分布地段多为山脊或山势陡峭的悬崖,山脊及较陡峭地段更易发现石英岩出露。

  • 此外石英岩多夹持在花岗岩体外接触带,受北东向黄坳深大断裂控制,均为其重要的找矿标志。

  • 2.2 岩浆热液型

  • 岩浆热液型石英岩是花岗岩浆热液活动晚期的产物之一,在某些特殊环境下,岩浆活动频发,构造运动等内应力作用使岩浆热液中富含水和各种 Si、K挥发组分,沿构造空间迁徙,最终冷却、沉淀结晶形成。矿体与围岩界线易于区分,母岩侵入体的顶部、边部或外接触带附近见有矿体产出。容矿构造主要为韧-脆性断裂。

  • 江西省石城县王高田石英岩矿床属于典型的岩浆热液型矿床,其地质特征如下:

  • 2.2.1 矿区地质特征

  • (1)地层

  • 下震旦统下坊组(Z1xh):出露于矿区部分地区,中、下部为变余硬砂岩、变余长石质硬砂岩与绢云千枚岩及含炭千枚岩相夹或相间;上部以绢云千枚岩为主,夹数层硅质岩,顶部一二层硅质岩含铁较高,变质为条带状磁铁石英岩。岩层总体走向北东南西向,倾向西,倾角45°~52°。

  • 变砂岩:显微片状粒状变晶结构—变质砂状结构。主要矿物成分及含量约为石英 30%、酸性斜长石 45%、钾长石 13%、绿泥石 10%、白云母 2%。粒度略有不均,以0. 05~1mm为主。原岩为泥质胶结的长石石英细砂岩,碎屑成分以石英为主,酸性长石次之。经较明显的接触变质,石英碎屑保持不变,酸性斜长石及泥质胶结物均已重结晶为显微晶质的石英及酸性斜长石、小量钾长石及绿泥石、白云母。其中绿泥石与后期构造作用关联,呈细条带或似网状分布。后期有弱的碎裂,见有细晶石英化沿网状裂隙分布。

  • 下白垩统茅店组(K2m):主要分布于矿区西部,为一套陆相红色碎屑岩夹中基性火山岩建造,以红色粗碎屑沉积砂砾岩、砂岩、泥岩为主。

  • 第四系(Q4):呈不规则带状分布于矿区沟谷低洼地带,为坡积-冲洪积层,厚度 0.5~2 m,主要由亚砂土、亚黏土、砂及变质岩、花岗岩风化残留碎块组成。

  • (2)构造

  • 矿区断裂构造发育一般,以北东向断裂 F1 为主,为区域性断裂,分布于矿区中东部,多沿山脊分布,为含矿构造带,表现为规模较大的硅化破碎带,延长600~1000 m,水平厚度5~35 m;走向北东,倾向北西(总体为 300°),倾角 50°~70°,沿走向延伸较稳定。构造岩主要为石英岩、硅化角砾岩,石英和断层泥。断裂性质为早期压扭后期张性,结构面光滑,呈平缓波状,为硅质热液充填交代。在矿区中部,山体剥蚀严重,硅化破碎带裸露。

  • 构造带内中石英砂岩绝大部分为硅质热液交代成白色、灰白色石英岩或硅化角砾岩,而两侧则可见造岩矿物残余为灰白色、青灰色石英砂岩、角砾岩,构造带顶底部变质砂岩亦具有显著的硅化现象。矿体有用组份SiO2含量与矿石硅化程度关系密切,表现为硅化破碎带中部和硅质脉中含量较高而顶底板附近偏低。

  • (3)围岩蚀变

  • 矿体围岩有变质长石石英砂岩、变质石英砂岩、构造碎裂岩、构造角砾岩;围岩常见硅化、高岭土化、绿泥石化,而变质砂岩尚发育黄铁矿化,而构造碎裂岩、角砾岩围岩则另见有黏土化、钾化等蚀变现象。

  • 2.2.2 矿体地质特征

  • 矿区内现有V1矿体1条,分布于下震旦统下坊组(Z1xh)变质砂岩及硅质岩发育的 F1 硅化破碎带中,属受断裂构造控制的不同期次热液交代充填组合型熔剂用石英岩矿床。

  • V1 矿体:出露于矿区东部,向南西方向延伸至矿界外。矿体走向北东 350°~30°,倾向 260°~300°,倾角42°~65°,分布于02线和05勘探线之间,矿体长度大于 670 m,真厚度 1.89~30.48 m,局部可达到35 m,总体形态呈层状、似层状,但沿走向和倾向具有膨大缩小现象。

  • 矿石岩性主要为石英岩,部分为硅化角砾岩,呈白色,粒状变晶结构,块状、角砾状构造,石英主要由中晶和微晶组成。石英产出形态不一,多呈块状、梳状和脉状,长石残留物常与石英参差不齐胶结在一起,大部分呈角砾状构造,可见泥化现象。

  • 矿体出露标高 553~357.49 m,相对高差可达 195 m。矿体最大厚度 30.48 m,最小厚度 1.89 m,平均厚度 17.23 m,厚度变化系数 53.85%,属于厚度较稳定类型,矿体有用组分为 SiO2,品位 91.79%~96.61%,品位变化系数 1.532%,品位变化较小,属于品位均匀类型。另外,矿体内其他组份Fe203含量 0.77%~1.4%,变化系数 16.68%;A12O3 含量 1.16%~3.10%,变化系数27. 07%。

  • 2.3 石英岩和高纯石英的“关系链”

  • “高纯石英”是经石英原料加工之后的矿产品,究其本质还是“石英”矿物,而不是“二氧化硅玻璃”。要找“高纯石英原料矿”只能从石英这种矿物富集的地质体中去找,而不是从“选矿车间”中去找 (王登红等,2024)。经江西石英岩典型矿床的研究,石英岩作为国家规定的5个独立矿种“高纯石英原料矿”之一,无论哪种类型的石英岩矿,特别是老地层中的变质石英岩,都可作为潜在高纯石英提炼的原料矿,从其品位来看,矿石平均品位均在 99%及以上,但其杂质较高,当前技术经济条件下尚不能直接从石英岩中提纯(王九一,2021)。对于解决高纯石英高端产品“卡脖子”问题的关键是,加大石英岩矿找矿勘查及科技研发的投入,在石英岩成矿有力地段找到能够满足工业生产需要的高纯石英优质原料矿产地(罗小南等,2023)。

  • 3 成矿规律研究

  • 3.1 石英岩含矿建造

  • 花岗岩类岩石,构造岩浆期从元古宙到新近纪,以燕山期花岗岩为主,多受深大断裂控制,呈带状分布于板块俯冲带上盘,大陆板块的褶皱造山带内。在矿床成矿之前,区内频繁的岩浆活动夹持造山运动和漫长的地质构造变动作用,使整个中—新元古代沉积地层遭受多期次褶皱作用的同时受强烈的区域变质作用和混合岩化共同作用,整个中— 新元古代地层在华南大陆陆内造山运动使之接受变质,华南大陆陆内造山带是石英岩矿主要的成矿构造单元(表2)。

  • 表2 江西石英岩矿床主要赋存层位(据袁晶等,2023修改)

  • 3.2 成矿物质来源

  • 石英岩成矿物质来源主要为滨海或海滩环境下的沉积作用产生的巨厚层陆源碎屑岩,沉积环境稳定,其层控因素明显。丰富的物源是内生矿产的形成物质基础。

  • 含矿地层不属于胶体硅质沉积,究其原因是原始沉积物本身由石英砂质—砂、粉砂泥质类及富镁碳酸盐等组成,是一套滨海—浅海相沉积建造,其上下有清晰沉积韵律层和连续性的沉积岩层。

  • 石英岩另一类物质来源为富硅的岩浆热液及变质(混合岩化)产生的热液(表3)。中酸性岩浆侵入时所形成的岩浆期后热液富含大量硅质是石英岩主要成矿物质来源,富含硅质成分的片麻岩建造在经历榴辉岩相退变质及角闪岩相退变质过程中形成的大量富硅热液,这两类流体运移过程中混入大气降水等地壳物质,当遇到天然适合的容矿空间,最终沉淀下来形成石英岩矿。如曾公庙石英岩矿床为岩浆热液活动的晚期产物,经过石英岩矿硅同位素研究,岩浆热液成矿物质来源于附近岩体一致的富硅岩浆。

  • 花岗岩类岩浆经分异演化的晚期产物及热液阶段形成的岩脉是主要的含矿岩石。花岗伟晶岩有花岗质岩浆成因的伟晶岩和混合岩化伟晶岩两种类型。两者的区别在于产出的位置及形成物质不同,前者产于花岗岩类岩石中或其近旁,后者在与混合岩关系密切的片麻岩中产出;前者的岩石组成中没有变质矿物,而后者有变质矿物。

  • 3.3 成因类型

  • 本文在深入研究前人成果的基础上,石英岩成因类型以岩浆热液型为主(表4),在构造造山带、岩浆活动发育地区和区域变质作用强烈地区为常见,除此之外按照成矿地质作用的类型和成矿机理将石英岩成因类型还可以分为变成型和伟晶岩型。

  • 3.3.1 沉积变质型石英岩矿

  • 在矿床形成之前,区内频繁的岩浆活动,多期次褶皱作用贯穿整个地层,这些作用全部来自多期造山运动和漫长的地质构造变动作用。石英岩地层进一步接受区域变质作用是遭受到某个时代滨海-浅海相沉积环境下沉积形成的石英砂质-砂、粉砂泥质地层经过造山运动所致。因此本区沉积变质型石英岩矿床成矿时间晚于原始沉积岩形成时间,属后期变质条件下形成的后生矿床,其演化过程为:原始滨海、浅海相沉积碎屑岩-区域(动力)变质作用―石英岩矿。石英岩与两侧围岩产状不近相同,在浅变质碎屑岩之中多呈层状、似层状分布,矿体分布严格受到地层的控制。为原始沉积产物。通过资料综合整理研究,石英岩矿石属沉积岩,组成成分为石英砂岩,硅质岩在镜下观察属于原岩中一些成分。石英岩矿石受到区域变质作用而形成,物质成分由石英砂岩及硅质岩形成。

  • 表3 印支—燕山期与石英岩矿有关的矿床成矿系列的初步厘定(据王登红等,2003修改)

  • 受印支期及燕山期运动的影响,所发生的变质作用属区域低温动力变质作用,所形成的石英岩矿是由原岩为中基性石英砂岩在地壳较浅部位,在强应力和均匀较低温条件下,发生变形、重结晶和变质结晶作用的产物。

  • 古老地槽或地台的滨—浅海环境和浅海—陆棚环境是区域沉积古地理环境。石英岩的原岩主要为陆源石英碎屑物和海水中胶体,前者水浪作用于滨—浅海条件下的石英原岩长期改造而沉积下来形成的,后者是海水中胶体 SiO2在浅海—陆棚条件下的化学沉积作用下最后形成硅质岩。变质作用类型属区域变质和动力变质,矿体属于浅变质的浅海相火山碎屑岩建造,厚度较为稳定,产出形态多呈层状、厚层状,矿石品级较好。

  • 3.3.2 岩浆热液型石英岩矿

  • 石英岩矿床的形成的 2 个最重要的因素,一是要有源源不断的物质来源,二是要有承载成矿热液运移通道或“储藏”空间。赋矿地层和岩浆活动一般认为是成矿物质来源,构造活动成就了成矿热液运移通道或矿体的“储藏”空间。因此,热液矿床的成矿控矿因素主要是与地层、岩浆和构造及其活动相关。

  • 表4 江西石英岩资源主要类型及基本特征

  • 以往成果研究表明,断裂带流体深循环的热对流作用形成了断裂带异常热流。石英岩矿的形成来源花岗岩中被长石分解形成云母、钾离子和 SiO2 溶液,而这些物质来源是被深部地热活动提供的热源导致,同时硅化石英岩矿的形成是受 SiO2溶液与断裂破碎带、围岩等发生交代充填作用所致,伴随着温度因数和压力变数等条件,溶液得到断裂带为其运移提供的有利通道,从而为石英岩矿的形成缔造了条件。还有一种石英岩矿与后期的构造活动有关,前期形成的硅化石英岩被后期构造进一步破碎产生无定数的裂隙空间及碎裂岩带,至使深部产出形态大致相同的型石英岩矿,究其原因是高温高压的富硅热液在温度及压力变化多端过程中形成与断裂带空间。

  • 在经历漫长的动力变质作用和热水再造作用,构造热水运动溶解和迁徙了石英岩中的杂质成分,导致石英晶体塑性变形,石英内的杂质从重新结晶的石英颗粒中移出,石英纯度显著升高。

  • 深部富硅热液是石英岩矿床的形成主要因素,其运移及成矿空间严格受断裂控制,静岩压力受断裂作用可使转变为静水压力,气液聚集释放迫于压力作用。随着富硅热液向上运移,其温度和所受的压力也发生改变,呈一个降低的趋势,而二氧化硅也因温度降低冷却,当达到一定过饱状态就开始沉淀,并在断裂带开放空间结晶析出。

  • 3.4 成矿时代

  • 江西石英岩矿形成时代主要集中在中生代,其中以白垩纪为主导,是江西石英岩矿的主要成矿时代,矿石质量较好(图3)。

  • 图3 江西石英岩矿产地数量时代分布图

  • 因相关同位素含量很低,石英岩矿同位素年龄的测定数据相关文献鲜有记载。依据地质特征等推断形成于印支晚期的江西春华石英岩矿、形成于燕山期岩浆热液活动的江西武宁天山冶金用硅质原料矿和江西石壁下石英岩矿等代表性矿床研究,江西石英岩矿大多形成于印支期和燕山期 2 个阶段,在自太古宙至中生代也有分布

  • 从矿床成因类型来看,占主导地位的岩浆热液型石英岩矿主要形成于中生代,而占比较少的变成型石英岩矿则多形成于印支期和加里东期。其他时期形成的石英岩矿数量较少。

  • 3.5 空间分布

  • 罗霄—诸广隆起的井冈山—遂川一带是江西已知石英岩矿床的主要分布地,此外九岭隆起的武宁、铜鼓、宜丰、修水和高安等地区分布也较集中。从区域上看江西石英矿零星分布于武功山隆起萍乡—安福、武夷隆起石城—广昌,万年推覆隆起德兴—乐平等地区(图4)。

  • 图4 江西石英岩矿床(点)分布图

  • 1—第四系冲积物;2—白垩系陆相碎屑岩;3—侏罗系陆相碎屑岩;4 —二叠系—石炭系并层碳酸盐岩;5—石炭系陆表海碳酸盐岩;6— 石炭系—泥盆系并层陆相碎屑岩—陆表海碳酸盐岩;7—上古生界并层;8—奥陶系—寒武系并层炭硅质岩、碎屑岩、碳酸盐岩;9—下古生界并层;10—元古宇地层;11—古生代杂岩;12—燕山期花岗岩;13—元古宙花岗岩;14—超铁镁质岩类;15—地质界线;16—实测推测断层;17—石英岩矿床(点)

  • 4 结论

  • (1)江西石英岩分布大多为矿点,小型矿床规模占比较大,大中型矿床占比少。江西在2018年开始全面研究高纯石英找矿工作,目前石英岩资源虽以玻璃用和冶金用资源为主,随着经济技术条件提高,质纯者作为高纯石英提炼的原料矿潜在价值不可忽视。

  • (2)从成矿时代与成矿规律来看,受印支期及燕山期运动的影响,区域变质作用及岩浆热液型活动强烈,白垩系形成的地层是找“矿源层”关键。石英岩成矿受构造运动和岩浆活动控制,主断裂带、次级断裂、裂隙面及构造滑脱面均是石英岩矿产出的有利空间。

  • (3)在区域空间上,江西中部地区华夏系主体构造具有寻找石英岩矿的前景。目前已知的石英岩矿床主要分布在区域变质作用及岩浆作用强烈的罗霄—诸广隆起的井冈山—遂川一带,其次是九岭隆起的武宁、铜鼓、宜丰、修水和高安等地区,其他地区零星分布。

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图1 江西石英岩矿产资源分布情况
图2 遂川石英岩矿床地质简图
图3 江西石英岩矿产地数量时代分布图
图4 江西石英岩矿床(点)分布图
表1 江西石英岩资源一览
表2 江西石英岩矿床主要赋存层位(据袁晶等,2023修改)
表3 印支—燕山期与石英岩矿有关的矿床成矿系列的初步厘定(据王登红等,2003修改)
表4 江西石英岩资源主要类型及基本特征

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