高繼輝, 牟路路, 李 旭

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊，山東 濟南 250100）

高純石英廣泛應(yīng)用于光伏、電子信息和高端電光源等行業(yè)，在新材料新能源戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和作用[1-2]。以美、日、俄、德等少數(shù)發(fā)達國家的國際成功案例和我國研究實踐表明，能夠作為工業(yè)應(yīng)用的石英礦物資源有7種成因類型，它們是天然水晶、石英砂巖、石英巖、脈石英、粉石英、天然石英砂和花崗巖石英[3]。但我國高純石英技術(shù)相對落后，依目前的加工技術(shù)水平，我國的高純石英主要是以天然水晶、低溫?zé)嵋盒兔}石英為原料。

山東省臨沂地區(qū)作為江蘇東海高純石英產(chǎn)業(yè)基地的原材料供應(yīng)地之一，已開采多年，礦石類型主要為低溫?zé)嵋盒兔}石英。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

臨沂中北部地區(qū)位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)的魯中隆起(Ⅲ)和沂沭斷裂帶(Ⅲ)中，西自馬牧池斷隆中東部，東至汞丹山斷隆。區(qū)內(nèi)地層主要分布有新太古代泰山巖群、新元古代土門群、古生代地層、中生代青山群大盛群、新近系及第四系。新太古代花崗閃長巖及二長花崗巖等構(gòu)成了本區(qū)的結(jié)晶基底。五臺期、呂梁期區(qū)域上發(fā)育有多期NW向韌性剪切變形及韌性變形帶，控制了新太古代巖漿巖的展布；之后沂沭斷裂帶長期左行扭動，受其影響，派生了眾多區(qū)域性NW-NNW向斷裂，其中主干斷裂及次級斷裂控制了區(qū)域地層。而主要控礦構(gòu)造為五臺期、呂梁期韌性剪切變形派生的雁列張裂隙[4]。

2 典型脈石英

2.1 沂水縣桃棵子地區(qū)脈石英

礦體賦存于新太古代晚期傲徠山序列弱片麻狀花崗巖中，礦脈圍巖為黑云母片巖。礦體的形態(tài)、規(guī)模及產(chǎn)狀受斷裂控制，呈脈狀，脈寬1～3m，局部膨脹達10m，總體走向150°，傾向NE，傾角25～35°。礦石類型為乳白色脈石英、含晶脈石英，呈乳白、無色半透明，半自形—他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，貝殼狀斷口，油脂光澤、玻璃光澤(見圖1)。礦石質(zhì)量好，原礦石SiO2平均含量為98.74%，F(xiàn)e2O3含量為0.10%，Al2O3含量為0.66%。

圖1 沂水縣桃棵子地區(qū)脈石英礦脈及礦石特征

通過分析其圍巖及物質(zhì)來源，認為該礦脈為變質(zhì)熱液成因。成礦模式為該區(qū)域內(nèi)老地層受區(qū)域變質(zhì)作用影響，形成富含Si的變質(zhì)熱液，富Si熱液沿構(gòu)造裂隙運移并充填其中，冷卻形成脈石英礦體。

2.2 蒙陰縣上車夫峪地區(qū)脈石英

礦體產(chǎn)于新太古代晚期傲徠山序列弱片麻狀花崗巖中，礦體的形態(tài)、規(guī)模及產(chǎn)狀受斷裂控制，呈脈狀，脈寬約4.0m，總體走向80°，近直立產(chǎn)出。礦體邊緣部位見有花崗巖礫石，主礦體兩側(cè)見有石英細脈，部分石英細脈呈網(wǎng)狀分布。礦石類型為乳白色脈石英、含晶脈石英、砂糖狀脈石英，呈乳白、無色半透明，半自形—他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，局部呈砂糖狀，塊狀構(gòu)造，貝殼狀斷口，油脂光澤、玻璃光澤(見圖2)。礦石質(zhì)量好，局部見有白云母及角閃石，原礦石SiO2平均含量為98.71%，F(xiàn)e2O3含量為0.08%，Al2O3含量為0.60%。

通過分析其圍巖及物質(zhì)來源，認為該礦脈為巖漿熱液成因。成礦模式為傲徠山晚期花崗巖上侵冷凝過程中形成富Si熱液，富Si熱液沿構(gòu)造裂隙運移并充填其中，冷卻形成脈石英礦體。

3 成礦規(guī)律研究

通過對臨沂地區(qū)開展礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查及地質(zhì)簡測，在調(diào)查區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)原礦石SiO2含量＞97%且脈寬＞0.6m的脈石英礦體105處，部分脈石英SiO2可達99%以上。礦體主要分布在新太古代晚期的嶧山序列閃長巖及傲徠山序列早期花崗巖中，推測富Si熱液的侵入時間為傲徠山序列晚期或之后。礦體多呈NW或NNW走向，其次呈NE或NNE走向，少數(shù)呈N或E走向，與區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造線方向相吻合。

圖2 蒙陰縣上車夫峪地區(qū)脈石英礦脈及礦石特征

3.1 成礦時代

新太古代晚期區(qū)內(nèi)殼源重溶型花崗巖類活動強烈[5]，區(qū)域上形成巖漿穹窿。區(qū)內(nèi)脈石英礦體貫入新太古代侵入的閃長巖、花崗巖或太古代斜長角閃巖、黑云片巖捕擄體中。其中：圍巖為新太古代花崗巖的脈石英84條，在全區(qū)普遍出露；圍巖為新太古代閃長巖的脈石英12條，主要出露于垛莊鎮(zhèn)北部；圍巖為太古代角閃巖、黑云片巖的脈石英9條，在區(qū)內(nèi)零星出露。在寒武系沉積巖中未發(fā)現(xiàn)脈石英礦(化)點。據(jù)此推測區(qū)內(nèi)脈石英礦成礦時代屬前寒武成礦期(見圖3)。

3.2 成礦空間分布規(guī)律

區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，其中與脈石英成礦關(guān)系密切的為五臺期、呂梁期所發(fā)育的北西向右行韌性走滑及右行平移變形。五臺期、呂梁期發(fā)育的韌性剪切變形及韌性變形帶內(nèi)發(fā)育的由變形派生的張應(yīng)力形成的雁列張裂隙，是區(qū)內(nèi)脈石英礦體的主要成礦空間。區(qū)內(nèi)脈石英礦體主要呈NW或NNW走向，其次呈NE或NNE走向，少數(shù)呈N或E走向。其中NW或NNW走向脈石英51條，NE或NNE走向脈石英45條，N或E走向脈石英9條。各礦體總體呈NW向帶狀展布，與區(qū)內(nèi)巖漿帶的展布方向、區(qū)域構(gòu)造線方向一致。通過對脈石英礦體規(guī)模及產(chǎn)狀的統(tǒng)計，表明NW、NNW向脈石英礦體規(guī)模較大，在靠近沂沭斷裂帶的地區(qū)NE、NNE向脈石英礦體增多。

3.3 成礦物質(zhì)來源

脈石英的成礦物質(zhì)來源可分為巖漿熱液及變質(zhì)熱液兩類。

圖3 臨沂地區(qū)脈石英分布圖

巖漿熱液成因即地幔中富含Si的巖漿在傲徠山序列巖漿活動后期沿NW或NNW向斷裂構(gòu)造上移，逐漸冷卻過程中形成富Si熱液。

變質(zhì)熱液成因過程相對復(fù)雜，區(qū)域內(nèi)老地層受傲徠山序列巖漿活動或區(qū)域變質(zhì)作用影響，在高溫高壓條件下，經(jīng)過多期次的變質(zhì)、變形作用形成富Si熱液。

脈石英的物質(zhì)來源不同，其圍巖也不同。巖漿熱液型脈石英的圍巖主要為花崗巖、花崗片麻巖、花崗閃長巖，其圍巖顏色較淺；變質(zhì)熱液型脈石英的圍巖主要為斜長角閃巖、黑云斜長角閃巖、黑云片巖，其圍巖顏色較深。但二者的成礦空間及礦物結(jié)晶時所需要的溫度條件基本相同，均為低溫?zé)嵋撼梢颉?/p>

3.4 共伴生礦產(chǎn)

區(qū)內(nèi)脈石英礦石用作高純石英的原材料，礦石成分單一，原礦石SiO2含量＞97%，部分脈石英SiO2可達99%以上，無共伴生礦產(chǎn)。

[1]汪靈，李彩俠，王艷，等.我國高純石英加工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展建議[M].礦物巖石，2011，31(4)：110-114.

[2]申士富.高純石英砂研究與生產(chǎn)現(xiàn)狀[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2006(5)：13-16.

[3]汪靈，黨陳萍，李彩俠，等.中國高純石英技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].地學(xué)前緣，2014(9)：267-273.

[4]山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.山東省區(qū)域地質(zhì)[M].濟南：山東省地圖出版社，2003.

[5]張增奇，劉明渭，宋志勇，等.山東省巖石地層[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1996.