安徽岳西矽線石礦地質特征及控礦條件探討

王西榮

(安徽省地質實驗研究所，安徽 合肥 230001)

隨著國家經濟建設的發展，耐火材料的需求與日俱增，特別是矽線石、藍晶石、紅柱石一類的耐火原料礦產需求量較大。岳西縣境內耐火原料類礦產資源豐富，在岳西縣回龍山一帶，分布有大量的石英片麻巖、矽線石石英片麻巖類變質巖，以往對該類礦產的成礦規律與控礦因素的研究均未涉及，嚴重制約了此類礦產勘查開發進展。本文旨在對典型礦床成礦控制因素探討，從而為本地區繼續深入勘查與尋找同類型礦床提供借鑒。

1 區域地質背景

研究區位于大別隆起的中東部岳西臺拱中(圖1)[1-2]，大別隆起是以磨子潭—曉天斷裂以南，桐城—大別斷裂以西及太湖岔路—宿松三面尖一線的北西側，在安徽省內呈三角楔子狀。在早元古代本區經受了大別旋回，區內沉積了近25 000m以上的巨厚的優地槽型海相火山—沉積巖，原巖恢復為濱—淺海相類復理石建造、基性及中—基性火山巖、火山碎屑巖建造，早元古界大別山群由兩個亞構造層組成，第一亞構造層：包括方家沖組、河鋪組、包頭河組；第二亞構造層：包括英山溝組、水竹河組、文家嶺組、劉畈組、橋嶺組、程家河組[1]。岳西臺拱主體分布在岳西縣境內，由早元古界大別山群第二亞構造層構成，末期經褶皺隆起，長期處于剝蝕階段，未見有沉積物殘留；褶皺斷裂構造極其發育，緊密線形褶皺為特色，大別山復背斜之岳西向斜與公界尖背斜組成了該單元的構造主體，軸跡走向在平面上形態不平直，軸面一般向南傾，區域上斷裂構造走向呈北西西—南東東向；巖漿巖發育，區內分布有大的岳西巖體，該巖體普遍受混合巖化作用，侵吞了大別山群大部分地層，在區內尚有基性—超基性巖零星分布。

圖1 大地構造位置圖

2 區域地質特征

2.1 地層

礦區位于大別臺拱之公界尖背斜北東翼，由下元古界大別山群第二亞構造層構成公界尖背斜的核部及兩翼(英山溝組(Pt1y)、水竹河組(Pt1s)、文家嶺組(Pt1w)、劉畈組(Pt1l)、橋嶺組(Pt1q)、程家河組(Pt1c))[1-2]。

受岳西巖體的侵吞影響，礦區內核部地層僅殘留有水竹河組(Pt1s)(圖2)，該套地層由下、中、上三個部分巖性層組成。下部灰黑色中薄層黑云角閃斜長片麻巖，含黑云斜長片麻巖與二長片麻巖，淺粒巖互層，夾斜長角閃巖。由于顏色、成份、粒度的差異而具有明顯的韻律特征，近底部是60～100m厚的暗色巖系，其中夾4～5層厚數十厘米至數米的大理巖，且層位穩定，與下伏英山溝組易于區別。中部為單色調的淺色(灰黃、灰褐色)長英質粒狀巖石，以二長片麻巖、淺粒巖為主，夾薄層斜長角閃巖，厚139～327m。上部為灰黑、灰褐色薄層黑云角閃斜長片麻巖，角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖為主，夾灰黃色淺粒巖及二長片麻巖，厚216～506m。該地層是礦區內主要賦礦層位。

圖2 岳西縣回龍山地區區域地質圖

2.2 構造

本區褶皺構造發育，形成于大別—揚子期的公界尖背斜，位于鴿落坪至來榜一線，受來榜斷層切割，西端受五峰山向斜所限，斜歪褶皺，局部有倒轉，軸線走向在平面總體呈彎曲狀，總體走向北北西向，后期均疊加次級褶皺。公界尖背斜分北西和南東(出礦區)兩段：北西段核部地層為水竹河組地層組成，翼部由文家嶺組(Pt1w)、劉畈組(Pt1l)、橋嶺組(Pt1q)、程家河組(Pt1c)地層組成，兩翼傾向北東；南東段核部地層為英山溝組地層(Pt1y)組成，翼部由水竹河組等地層(Pt1s)組成。斷裂構造在大別山期與燕山期極其發育：大別山期由北北東、北東、北西及近南北向構造交織在一起；燕山期北西向構造常被北北東向及北東向構造切割并錯移。發育于大別—揚子期的來榜斷層，位于岳西縣城北西，長達72km，走向40°，南西段變陡，傾向北西，傾角60～ 80°，沿斷層可見數10～100m的斷層破碎帶，見有膠結緊密的角礫巖和碎裂巖，性質為逆平移斷層。

2.3 巖漿巖

巖漿巖主要分布于大別—揚子期(依據有關年齡資料(片麻巖中鋯石U-Pb法年齡值為1 952～2 424Ma之間，英山溝組磷灰石U-Th-Pb法年齡值為2 210Ma，原橋嶺組鋯石U-Pb法年齡值為2 010Ma，推測其原巖可能形成于新太古代—古元古代)，而變形變質侵入巖類主要形成于新元古代，分布于岳西縣天堂寨、湯池畈等地，有混合花崗閃長巖及混合巖化變斑狀花崗閃長巖，面積約達240km2，未見有燕山期活動的巖漿巖蹤跡；脈巖以正長斑巖和花崗斑巖為主，主要對礦體起切割破壞作用。本區巖漿巖為岳西巖體，岳西巖體的巖石類型包括粗粒鉀長花崗巖、中粗細鉀長花崗巖及細粒鉀長花崗巖，花崗閃長巖等。前三種巖石在礦物組成上基本接近，區別主要是巖石的結構構造上不同?，F就細粒鉀長花崗巖的巖性特征描述如下：肉紅色，細粒結構，塊狀構造，礦物粒度一般在0.25～0.5mm，主要由石英(20%)、肉紅色鉀長石(50%～55%)、灰白色斜長石(20%～25%)、鱗片狀黑云母(5%)等組成，其他暗色礦物少量。

2.4 變質作用

本區巖石普遍遭受到區域變質作用，根據《安徽省區域地質志》(1987)和《安徽省變質地質研究》(1987)變質單元劃分原則，本區劃分為下揚子變質區大別山變質帶：變質巖類有片麻巖類(黑云斜長，矽線石斜長片麻巖，二長片麻巖)、變粒巖、淺粒巖、角閃片巖和斜長角閃巖類，中級變質片巖類(白云母、二云母、云英片巖類)以及由混合巖化作用形成的各類混合花崗巖或花崗閃長巖類等。

3 礦區地質特征

3.1 含礦層位

礦區位于公界尖背斜南段北東翼近軸部，礦區外圍廣泛分布花崗巖，礦區地層呈殘留體狀斷續分布，根據巖性特征，約相當于大別山群水竹河組，礦區內劃分為以下6個巖性段[8]。

(1)片麻巖段：黑云斜長片麻巖、黑云變粒巖[8-9]。

(2)片巖與片麻巖互層段(第一含礦層)：矽線石長石富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖、絹云富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖、黑云變粒巖、黑云斜長片麻巖等。

(3)黑云變粒巖段：黑云變粒巖、黑云斜長片麻巖。

(4)矽線石富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖段(第二含礦層，主礦層)：矽線石石英巖、矽線石絹云石英片麻巖、絹云石英片麻巖、云母長石石英片麻巖及云母變粒巖。

(5)黑云石英片麻巖段：黑云石英片麻巖、黑云變粒巖、黑云斜長片麻巖。

(6)絹云富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖段(第三含礦層)：絹云富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖、云母矽線石石英片麻巖及絹云變粒巖。

3.2 礦體形態、產狀和規模

在第二、四、六巖性段(矽線石石英片麻巖)內，均有含量不等的矽線石，含礦帶分為回龍山、聯棚、保興屋及楊大灣四個礦段，總長4 800m，共圈出礦體47個，其中工業礦體12個，其中在回龍山礦段，計21條礦體(圖3)。礦體形態復雜，呈似層狀、透鏡狀、扁豆狀，礦體長一般20～200m，最長255m；寬一般2～10m，最寬14m；延深20～160m，最大延深178m。長度＞200m的礦體有4個，占總儲量的80%。

圖3 回龍山矽線石礦地質圖(引自安徽省地礦局略改)

礦體產狀與圍巖保持一致，顯示具明顯的層控特征，礦體傾向50～60°，傾向北東，傾角陡，一般在60～80°，局部受構造影響而倒轉[8]。礦體深部呈楔子狀尖滅，在深部受正長斑巖脈等破壞影響較為嚴重，延深均不是很大，一般在80～100m之間被斑巖脈所截斷(圖4)。礦體的頂底板圍巖與地巖層巖性有關，一般底板、頂板圍巖是黑云石英片麻巖、黑云變粒巖、黑云斜長片麻巖、絹云富鋁片麻巖、矽線石石英片麻巖等。

3.3 礦物成分和化學成分

矽線石含量為10%～26.5%，平均14.8%，其中工業礦體為16.8%。矽線石在礦體內分布較均勻，沿走向、傾向上變化均不大，品位變化系數為10.8%～18.0%，平均13.4%，紅柱石呈柱粒狀，粒徑0.05～0.20mm，平均1.50mm，一般含量較低，但局部高達45%。

圖4 回龍山矽線石礦5線、7線剖面簡圖(引自安徽省地礦局略改)

礦石結構為纖維變晶結構，纖維粒狀變晶結構；構造為浸染狀構造、片狀構造等，顯示后期受熱液作用特點。礦物成分：主要是石英、矽線石、絹云母，其次為紅柱石、白云母、高嶺石，少量金紅石、鋯石、榍石、磷灰石和黃鐵礦等[10]。主要礦物含量：石英62%～77%，粒徑0.05～1.00mm；矽線石，呈白色，淺紫色，晶體呈針狀，毛發狀，多呈束狀，放射狀集合體，分布于石英顆粒間，晶粒一般為0.001～0.02×0.5～1.00mm。

礦 石化學成分：SiO272.9%、Al2O315.9%、Fe2O33.7%、FeO 0.8%、TiO20.7%、CaO 0.2%、MgO 0.4%、Na2O 0.1%、K2O 1.6%，灼減3.4%；矽線石精礦為：SiO242.0%、Al2O356.0%、Fe2O30.2%、TiO20.9%。

4 控礦地質條件探討

區內矽線石礦形成條件受三個條件制約：含礦層位、岳西巖體、區域變質作用。

矽線石石英片麻巖、石英巖具有一定的層位和規模，局部層理尚較清楚，有被擠壓錯斷的沉積礫石等特征；硅酸鹽分析資料亦表明原巖為沉積巖、砂巖[3]；巖石雖SiO2含量偏高(＞70%)，但Al2O3含量也高達10%左右，說明原巖富鋁[3]；除了受控原始沉積物富鋁程度外，鉀質含量影響很大，粘土類礦物只有在貧鉀時才利于形成矽線石，并析出SiO2，富鉀時，首先生成白云母，礦區內白云母含量高的地段，矽線石含量明顯降低，反映了原始化學成分對矽線石形成的控制[1，3]。

區內巖漿活動劇烈，中酸性巖漿巖分布廣泛。岳西巖體的侵入活動必將對圍巖產生影響，這種影響表現在兩個方面：一是對圍巖提供熱源；二是對圍巖產生側向擠壓作用。巖漿接觸熱變質作用和侵入動力作用為矽線石礦的形成提供了成礦合適的溫壓條件。

本區位于多期次流體變質和區域動力變質疊加改造強烈地區，巖石遭受普遍的變形和變質作用，提供了形成矽線石所需的較高濕度和壓力條件，礦石中有少量紅柱石與矽線石共生，局部并形成粗大的紅柱石晶體集合體團塊，反映了變質控制成礦的特點[8，9，12]。

5 結論

(1)礦體賦存受層位控制：大別山群水竹河組地層的第二、四、六巖性段(矽線石石英片麻巖)內，均有含量不等的矽線石，富鋁質片麻巖、矽線石石英片麻巖是成礦的物質基礎。礦體呈似層狀、透鏡狀、扁豆狀，礦體規模不一，傾向北東，傾角陡。

(2)大別—揚子期劇烈的中酸性巖漿活動，對圍巖產生接觸熱變質作用，同時，富鋁質原巖礦物成分經變質成晶質的矽線石；區域動力變質疊加改造作用，壓力升高，原巖體積收縮，擠壓出層間水或結晶水，產生流體，同時壓力升高，區域內溫度也隨之升高。上述兩點，提供了形成矽線石所需的較高濕度和壓力條件。

(3)本地區尋找同類型礦床必須具備“水竹河組地層+巖漿巖+變質作用”的三個控礦條件。

致謝：本文在成文過程中，受到安徽省地質礦產勘查局313地質隊教授級高工程安學老師的指導，衷心感謝中國建筑材料工業地質勘查中心教授級高工陳正國總工認真細致的審閱，對稿件逐字、逐句、逐段的指教，他嚴謹治學的態度深深值得我學習，在此一并感謝。