顏玲亞，高樹學(xué)，陳正國(guó)，焦麗香，詹建華，周 雯，陳軍元，歐陽(yáng)友和，劉艷飛

(1.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)，山東 濟(jì)南 250100；2.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心，北京100035；3.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心安徽總隊(duì)，安徽 合肥 230031)

高純石英是SiO2含量＞99.9%的石英砂，廣泛應(yīng)用于新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、數(shù)字創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、相關(guān)服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域[1]。高純石英產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)高純石英原料資源保障提出了迫切需求。脈石英由于SiO2含量高，F(xiàn)e2O3含量較低，不易作為一般硅質(zhì)原料利用，是加工高純石英理想的礦物原料之一。我國(guó)脈石英礦床貧礦多，富礦少，礦床規(guī)模以中、小型為主。礦石平均品位僅為97.46%，可以滿足高純石英及以上的礦產(chǎn)地約占脈石英資源儲(chǔ)量的7.81%。汪靈[2]對(duì)石英的礦床工業(yè)類型與應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了研究，提出脈石英主要用于硅微粉(SiO299%～99.9%)、高純石英(SiO2＞99.99%)等產(chǎn)品，以及石英板材、金屬硅等，位于應(yīng)用領(lǐng)域的最高端。過(guò)去關(guān)于脈石英成礦規(guī)律研究文獻(xiàn)寥寥無(wú)幾，王登紅等[3]對(duì)蘇北榴輝巖水晶的形成時(shí)代進(jìn)行了研究，得出東海水晶形成于印支期；詹建華等[4]開展了全國(guó)高純石英資源潛力評(píng)價(jià)，劃分了10 個(gè)高純石英(含脈石英)成礦遠(yuǎn)景區(qū)；高繼輝[5]、周冬冬[6]、程奮維[7]等分別對(duì)山東臨沂地區(qū)、湘西南遂寧地區(qū)、新疆白尖山地區(qū)脈石英特征進(jìn)行了總結(jié)分析?？傮w看，我國(guó)脈石英成礦理論研究較薄弱，前人研究成果多局限于某一地區(qū)的規(guī)律研究，全國(guó)性脈石英成礦規(guī)律、成因類型研究不系統(tǒng)、不全面，本文重點(diǎn)分析了脈石英礦床類型，總結(jié)了脈石英成礦規(guī)律，為脈石英成礦理論研究及找礦勘查提供參考。

1 脈石英礦床類型及典型礦床

1.1 脈石英礦床類型

脈石英常與水晶伴生，其形成與熱液密切相關(guān)。根據(jù)已有的研究成果，脈石英是由巖漿作用或變質(zhì)作用(或混合巖化)產(chǎn)生的富硅的熱液充填于裂隙，冷卻形成。此外在偉晶巖脈中含有脈石英，并與鉀長(zhǎng)石、云母伴生。脈石英礦床類型可劃分為巖漿熱液型、變質(zhì)熱液型和偉晶巖型三種成因類型，以巖漿熱液型、變質(zhì)熱液型為主。脈石英礦主要見(jiàn)于變質(zhì)巖區(qū)或花崗巖發(fā)育地區(qū)，同一地區(qū)脈石英常是幾種成因共同作用，既有變質(zhì)熱液型，也有巖漿熱液型和偉晶巖型。

(1)巖漿熱液型：以花崗巖漿為主，主要為巖漿熱液活動(dòng)晚期的產(chǎn)物，由巖漿頻發(fā)活動(dòng)，在某些特殊的環(huán)境下，產(chǎn)生富SiO2流體，并伴有大氣降水和地殼中的物質(zhì)，沿構(gòu)造裂隙運(yùn)移，最終沉淀結(jié)晶，形成脈石英礦。主要發(fā)育富H2O 的氣液兩相包裹體和純液相包裹體，偶爾可見(jiàn)含子晶的水溶液包裹體，而缺乏富CO2的包裹體。圍巖一般為巖漿巖或產(chǎn)于巖漿巖與圍巖接觸帶，圍巖常發(fā)生泥石化、絹云母化、硅化、黃鐵礦化、輝鉬礦化，蝕變寬度約0.5 ～1m。如：湖北蘄春靈虬脈石英礦屬巖漿熱液礦床。由呂梁期花崗巖漿分異出富含SiO2的熱液，順層理貫入于中元古代紅安群黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、花崗片麻巖和角閃巖中，形成脈狀石英礦體。礦石中SiO2含量99.35%左右、Al2O3含量＜0.5%，F(xiàn)e2O3含量0.02%，礦石化學(xué)成分穩(wěn)定，質(zhì)量?jī)?yōu)良。

(2)變質(zhì)熱液型：以區(qū)域變質(zhì)或混合巖化作用產(chǎn)生的熱液為主。強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為變質(zhì)作用提供熱源，含水的火成巖和基底原巖受變質(zhì)作用時(shí)，釋放出大量的水而形成變質(zhì)熱液，這些含礦溶液受構(gòu)造應(yīng)力作用沿韌性剪切帶運(yùn)移，由于溫壓條件的變化，SiO2過(guò)飽和形成沉積，形成脈石英礦。成礦流體一般為低鹽度、富CO2的流體包裹體。賦礦圍巖一般位于前寒武紀(jì)變質(zhì)作用強(qiáng)烈地區(qū)。圍巖一般為片麻巖、榴輝巖等，脈石英與圍巖之間常夾有云母片巖。如：東海脈石英產(chǎn)于榴輝巖和片麻巖之間及其二者之間構(gòu)造裂隙中[8]，總體上脈石英受構(gòu)造控制。其形成與板塊折返有關(guān)的重結(jié)晶和退變質(zhì)有關(guān)。脈體較大時(shí)，蝕變有分帶現(xiàn)象，從里向外為蛭石化、綠簾石化、絹云母化、白云母化、高嶺土化、硅化等。一般脈石英厚度小于0.5m 時(shí)基本無(wú)蝕變邊，與圍巖界線清楚。

(3)偉晶巖型：偉晶巖型脈石英形成于花崗巖頂部穩(wěn)定構(gòu)造環(huán)境中，由周圍花崗巖再結(jié)晶和組成花崗巖的礦物組分的分解作用而成[9]。偉晶巖型脈石英礦常與鉀長(zhǎng)石和云母伴生。代表性礦床為山西省聞喜縣文家坡長(zhǎng)石礦(伴生脈石英)、江西省萬(wàn)田鉀長(zhǎng)石礦(伴生脈石英)、湖北省大悟縣劉家沖云母礦(伴生脈石英)。礦床規(guī)模多為小型，經(jīng)濟(jì)意義較小。

1.2 脈石英典型礦床

1.2.1 安徽太湖縣白石山脈石英礦

該礦床屬變質(zhì)熱液型脈石英礦床，位于南大別高壓—超高壓變質(zhì)帶與宿松變質(zhì)雜巖分界的太湖—馬廟韌性剪切帶內(nèi)，其成礦受韌性剪切帶及脆性斷裂共同控制。賦礦圍巖為古元古代大別山巖群橋嶺組黑云斜長(zhǎng)片麻巖。分東西兩個(gè)礦段，其中東礦段礦體長(zhǎng)165m，寬70 ～23m；西礦段礦體長(zhǎng)140m，寬72m，礦石的礦物組成主要為石英，含量多數(shù)在98%～99%以上，平均98.76%。部分礦石含有少量白云母、鉀長(zhǎng)石，含量在1%～3%。該礦床脈石英礦石經(jīng)浮選后SiO299.92%、Al2O30.007 4%、Fe2O30.001 7%，達(dá)到高純石英的質(zhì)量要求。根據(jù)石英流體包裹體分析發(fā)現(xiàn)，白石山脈石英礦石中流體包裹體成分主要為H2O 和CO2，均一溫度為170 ～200℃，鹽度(NaCl)為2%～16%，具有明顯的變質(zhì)熱液特征[10]。

成礦模式：早期形成韌性剪切帶，然后經(jīng)歷榴輝巖相、角閃巖相退變質(zhì)作用，產(chǎn)生大量的SiO2溶液，經(jīng)歷北東向左型韌性剪切變形，這些含礦溶液受構(gòu)造應(yīng)力作用沿韌性剪切帶運(yùn)移，在脆韌性轉(zhuǎn)換的部位巖性界面附近由于溫壓條件的變化，SiO2過(guò)飽和形成沉積，最終形成了白石山脈石英礦，在礦體形成后受到了北西向斷裂構(gòu)造的破壞。

1.2.2 山東臨沂邵家峪脈石英礦

該礦床屬巖漿熱液型脈石英礦床，位于魯西隆起脈石英成礦帶，呈脈狀賦存于傲徠山超單元松山單元弱片麻狀二長(zhǎng)花崗巖中。發(fā)現(xiàn)脈石英礦體4 余處，礦體多呈復(fù)合透鏡狀、脈狀，常成群成組分布，規(guī)模較大的主礦體兩側(cè)可見(jiàn)近于平行分布的脈石英細(xì)脈；單礦體形態(tài)呈不規(guī)則的脈狀或透鏡狀，部分呈囊狀或串珠狀，走向多為北西向或北東向，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，傾角多為高角度70°～90°，脈寬為1 ～6m，長(zhǎng)度一般50 ～1 300m。礦石自然類型為含晶脈石英、乳白色脈石英。SiO2含量99.09%～99.63%、平均99.28%，Al2O3含量0.31%，F(xiàn)e2O3含量0.112%。包裹體均一溫度最低85℃，最高312℃，以110 ～150℃居多，表明區(qū)內(nèi)脈石英成因?yàn)榈蜏貛r漿熱液型。

成礦模式：新太古代呂梁期地殼物質(zhì)熔融巖漿大面積上侵，形成富硅熱液，為脈石英的形成提供了物質(zhì)來(lái)源；同時(shí)伴有強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成北西走向的右行平移變形及北北東走向的左行構(gòu)造裂隙，為區(qū)內(nèi)富硅熱液運(yùn)移及脈石英的形成提供了運(yùn)移通道及容礦空間，富硅熱液在構(gòu)造裂隙中運(yùn)移、沉淀、在巖漿期后，因壓力、溫度驟降形成脈石英(圖1)。

2 脈石英成礦規(guī)律

2.1 成礦時(shí)代

由于石英中各種微量元素的含量很低，其同位素的測(cè)定工作很難開展，同位素年齡的測(cè)定數(shù)據(jù)文獻(xiàn)較少。江蘇東海一帶水晶礦形成于印支晚期[3]。河南欒川脈石英為燕山期巖漿熱液活動(dòng)的產(chǎn)物[11]。大別山東段地區(qū)脈石英礦形成于燕山期[10]。山東魯西、湖北蘄春靈虬地區(qū)脈石英礦形成于太古代—元古代呂梁期。根據(jù)典型礦床研究，我國(guó)脈石英礦主要形成于太古代、元古代、印支期和燕山期。

2.2 成礦地質(zhì)體及賦礦圍巖特征

脈石英主要產(chǎn)于板塊之間、構(gòu)造造山帶、巖漿活動(dòng)發(fā)育地區(qū)、區(qū)域變質(zhì)作用強(qiáng)烈地區(qū)。礦床呈脈狀產(chǎn)于富硅的變質(zhì)巖、花崗巖和沉積巖建造中，或產(chǎn)于巖漿巖與圍巖接觸帶。在相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造中形成石英脈體，形態(tài)簡(jiǎn)單，分異程度高，礦石富集；在各類花崗巖類巖石中，巖體愈大，石英脈多，分布范圍也廣。地質(zhì)年代古老的礦床規(guī)模大，礦石質(zhì)量好。

賦礦圍巖時(shí)代為太古代、元古代至早古生代，主要集中在太古代和中新元古代(表1)。賦礦圍巖主要為富硅的變質(zhì)巖建造、中酸性侵入巖建造和沉積巖建造。主要變質(zhì)巖建造為片麻巖、榴輝巖、斜長(zhǎng)角閃巖、黑云片巖等，圍巖顏色較深；各類花崗巖建造為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖，圍巖顏色較淺。沉積巖建造為各類砂質(zhì)板巖、變長(zhǎng)石石英巖、砂巖建造。盡管脈石英賦存于含硅的各類圍巖中，但脈石英形成主要受構(gòu)造控制和熱液控制。在區(qū)域上，脈石英往往成群出現(xiàn)，一般礦體規(guī)模較小，礦脈圍巖常見(jiàn)有黑云母化、絹云母化等蝕變現(xiàn)象。

2.3 成礦物質(zhì)來(lái)源

脈石英成礦物質(zhì)來(lái)源主要為富硅的巖漿熱液及變質(zhì)(混合巖化)產(chǎn)生的熱液。變質(zhì)熱液型脈石英主要成礦物質(zhì)來(lái)源為富含硅質(zhì)成分的片麻巖建造在經(jīng)歷榴輝巖相退變質(zhì)及角閃巖相退變質(zhì)過(guò)程中形成的大量富硅熱液。巖漿熱液型脈石英主要成礦物質(zhì)來(lái)源為中酸性巖漿侵入時(shí)所形成的巖漿期后熱液，同時(shí)在流體運(yùn)移過(guò)程中，混入了大氣降水和少量地殼中的物質(zhì)，并在合適的容礦空間沉淀下來(lái)形成脈石英礦。如河南欒川脈石英為巖漿熱液活動(dòng)的晚期產(chǎn)物，脈石英礦硅同位素研究，δ30Si 為0.1‰～0.5‰，與附近泥湖、駱駝山金屬礦區(qū)石英脈和南泥湖巖體的一致，而且符合熱液成因中石英的硅同位素組成-1.5‰～0.8‰，表明成礦物質(zhì)主要來(lái)源于巖漿熱液[11]。

2.4 成礦溫度

熱液礦床分為高溫?zé)嵋旱V床、中溫?zé)嵋旱V床、低溫?zé)嵋旱V床。高溫?zé)嵋旱V床，形成溫度600 ～300℃，壓力(2 ～10)×107Pa，形成深度4.5 ～1km，但淺成高溫?zé)嵋旱V床形成深度＜1km，壓力＜2×107Pa；中溫?zé)嵋旱V床，形成溫度300 ～ 200 ℃，壓力(1 ～5)×107Pa，深度2 ～0.5km；低溫?zé)嵋旱V床，形成溫度200 ～50℃，壓力＜107Pa，形成深度大多在幾百米至地表范圍內(nèi)[11]。脈石英主要為中—低溫?zé)嵋撼梢?。?duì)流體包裹體均一溫度的測(cè)試，可大致反映成礦流體的溫度[14]。魯西隆起帶沂水關(guān)頂?shù)貐^(qū)脈石英流體包裹體(主要成分H2O、CO2)溫度為160 ～266℃[5]；湖南遂寧脈石英15 件樣品流體包裹體(主要成分H2O、SO2、N2、CO2、CH4)溫度為255 ～360℃[6]；河南欒川脈石英6 件樣品流體包裹體(主要成分H2O)均一溫度為100 ～160℃[11]；安徽白石山脈石英礦石中流體包裹體(主要成分H2O、CO2)均一溫度為170 ～200℃[10]。脈石英成礦溫度一般低于400℃。但東海地區(qū)脈石英形成溫度為400 ～500℃，氣液包裹體少，質(zhì)量好[15]。

2.5 溫度、成礦深度對(duì)脈石英質(zhì)量影響

以東海石英為例，深層石英礦要好于淺成石英。東海地區(qū)石英礦在成礦過(guò)程中受到了比其他地區(qū)更高的溫度和壓力所致。深層石英表現(xiàn)為氣液包裹體較少，石英透明—半透明狀，晶粒結(jié)構(gòu)完整且致密，裂隙少，質(zhì)量好；東海及周邊地區(qū)的淺層石英從外觀具有多裂隙、多條帶狀色差等多種石英缺陷[16]。因此脈石英形成溫度、壓力、深度是評(píng)價(jià)脈石英質(zhì)量的重要因素。

3 脈石英找礦地質(zhì)模型

成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征為基礎(chǔ)的找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型，簡(jiǎn)稱為“三位一體”找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型[17]。根據(jù)脈石英成礦體、成礦構(gòu)造、礦床特征，總結(jié)了脈石英“三位一體”找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型(表2)。

4 結(jié)論

(1)我國(guó)脈石英礦床分布廣泛，以中小型礦床為主，主要分布在江西、四川、安徽、黑龍江、新疆、陜西、浙江7 個(gè)省份，約占總資源儲(chǔ)量的84.74%，其他地區(qū)僅占15.26%。

(2)脈石英成因類型分為巖漿熱液型、變質(zhì)熱液型、偉晶巖型三類，以巖漿熱液和變質(zhì)熱液型為主。主要產(chǎn)于板塊之間、構(gòu)造造山帶、巖漿活動(dòng)發(fā)育地區(qū)、區(qū)域變質(zhì)作用強(qiáng)烈地區(qū)，其中秦嶺—大別造山帶、蘇魯造山帶是脈石英礦主要的成礦構(gòu)造單元。

(3)總結(jié)了脈石英成礦規(guī)律，是由巖漿作用或變質(zhì)作用(或混合巖化)產(chǎn)生的富硅的熱液充填于裂隙，冷卻形成。成礦溫度一般為中—低溫。發(fā)生于巖漿期后熱液及退變質(zhì)作用階段。

(4)背斜核部張性構(gòu)造破碎帶、節(jié)理、裂隙等是脈石英主要控礦構(gòu)造。石英不易風(fēng)化，石英脈呈正地形，常形成嶺地、高地、突然隆起部位，這些特征是脈石英主要找礦標(biāo)志。

(5)脈石英形成溫度、壓力、深度是評(píng)價(jià)脈石英質(zhì)量的重要因素。一般而言，形成溫度較高、形成深度較深、壓力較大的脈石英好于淺成及低溫脈石英。