秦宇龍，趙 春，詹涵鈺，熊昌利，徐云峰，武文輝，李 崢，李名則

(四川省地質(zhì)調(diào)查院稀有稀土戰(zhàn)略資源評(píng)價(jià)與利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610081)

0 引言

紅柱石屬硅酸鹽礦物，其中Al2O3占60%以上，是一種煅燒時(shí)體積穩(wěn)定、耐高溫、抗腐蝕的耐火材料[1]。它不僅可為冶煉時(shí)的高級(jí)耐火材料和技術(shù)陶瓷工業(yè)的原料所用，還可用作冶煉高強(qiáng)度輕質(zhì)硅鋁合金、制作金屬纖維以及超音速飛機(jī)和宇宙飛船的導(dǎo)向型材[2]，國(guó)外還利用鋁紅柱石進(jìn)行煤的氣化和制作雷達(dá)天線罩[3]。從20世紀(jì)70年代開始，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域已對(duì)紅柱石引起重視，其應(yīng)用范圍也在迅速擴(kuò)大，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)紅柱石礦的需求量也在不斷增長(zhǎng)[4]。紅柱石精礦在國(guó)內(nèi)亦屬緊缺產(chǎn)品，每年用量以10%～13%的速度遞增，國(guó)內(nèi)年需求含紅柱石系列耐火產(chǎn)品近180萬t，需高品級(jí)紅柱石精礦約13萬t，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)每年進(jìn)口紅柱石精礦超過5萬t，隨著社會(huì)科技發(fā)展，需求量將日益增長(zhǎng)[5]。本文通過地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，對(duì)容須卡地區(qū)紅柱石礦開展了預(yù)查工作，再結(jié)合已有資料，評(píng)價(jià)四川道孚縣容須卡紅柱石礦資源量屬大型礦床，具有極大的資源潛力和開發(fā)價(jià)值。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于松潘—甘孜造山帶東部，大地構(gòu)造位置屬巴顏喀拉地塊，區(qū)域內(nèi)廣泛出露三疊系西康群為主的被動(dòng)陸緣復(fù)理石地層(圖1)[6]，遭受了長(zhǎng)時(shí)間的剝蝕[7-10]。早期受NNE向逆沖擠壓推覆構(gòu)造影響，形成了NNW向平臥褶皺、倒轉(zhuǎn)緊閉褶皺及NW向逆斷層；印支晚期—燕山早期受近EW向擠壓應(yīng)力作用形成了近SN向的褶皺構(gòu)造，同時(shí)期的巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖漿巖的侵入在局部影響了構(gòu)造線方向，在西部應(yīng)力交接的構(gòu)造復(fù)合部位，形成了甲基卡、容須卡、木絨、長(zhǎng)征和瓦多5個(gè)構(gòu)造巖漿熱穹??；發(fā)育有低綠片巖相變質(zhì)巖系上疊加黑云母帶至低角閃巖相的遞進(jìn)變質(zhì)帶[11-13]。容須卡紅柱石礦即位于巖體熱接觸變質(zhì)帶內(nèi)。印支晚期—燕山早期酸性巖漿侵入活動(dòng)及構(gòu)造格架是形成各類礦產(chǎn)的主要成礦、控礦地質(zhì)條件[6,14]，已發(fā)現(xiàn)的鋰鈹鈮鉭、紅柱石、熔煉石英等礦(點(diǎn))均與其有關(guān)[15-17]，其中紅柱石礦帶規(guī)模大，具有良好的開發(fā)前景。

1.逆沖推覆帶；2.滑脫帶；3.構(gòu)造穹??；4.平移斷層；5.前震旦紀(jì)變質(zhì)雜巖；6.變質(zhì)核雜巖；7.巖漿核雜巖；8.中—新生代花崗巖；9.第四系；10.侏倭組；11.新都橋組一段；12.新都橋組二段；13.石英閃長(zhǎng)巖；14.花崗閃長(zhǎng)巖；15.花崗偉晶巖脈；16.石英脈；17.十字石帶；18.紅柱石帶；19.石榴石帶；20.黑云母帶；21.堇青石帶；22.礦段及采樣位置；23.地名；24.鋰礦；25.剖面位置；26.工作區(qū)位置；27.變質(zhì)巖帶分界線

1.2 容須卡地區(qū)地質(zhì)特征

容須卡地區(qū)出露上三疊統(tǒng)侏倭組和新都橋組(圖1)，產(chǎn)狀為一背斜穹隆，地層傾角30°～60°，核部平緩，向邊部逐漸變陡。區(qū)內(nèi)發(fā)育中酸性巖脈，主要有花崗偉晶巖脈、閃長(zhǎng)巖脈、花崗細(xì)晶巖脈和石英脈。印支晚期—燕山期石英閃長(zhǎng)巖呈獨(dú)立巖株(枝)狀侵入于侏倭組地層中，出露面積7.85 km2。發(fā)育NW—SE向平行展布斷裂和構(gòu)造巖漿熱穹隆，在斷裂附近由于構(gòu)造擠壓及左型平移剪切作用，形成一系列規(guī)模較大的NW向或近SN向延伸的強(qiáng)劈理化帶[6,11-13]。構(gòu)造巖漿熱穹隆呈渾圓狀，南北長(zhǎng)1 km，東西寬約10 km；核部出露上三疊統(tǒng)侏倭組灰色—深灰色十字石片巖、深灰色千枚巖，四周出露新都橋組一段灰色堇青石二云母片巖、堇青石-十字石二云母片巖、堇青石-十字石-紅柱石二云母片巖、紅柱石二云母片巖以及新都橋組二段角巖化粉沙質(zhì)條帶狀紅柱石、石榴石片巖。變質(zhì)帶呈環(huán)帶分布，其漸進(jìn)變質(zhì)帶由核部向四周依次為十字石帶→紅柱石帶→石榴子石帶→黑云母帶→絹云母-綠泥石帶，在十字石帶、十字石-紅柱石帶發(fā)現(xiàn)與花崗巖偉晶巖脈有關(guān)的鋰、鈹、鈮鉭等稀有金屬礦，紅柱石位于熱變質(zhì)作用形成的變質(zhì)帶(十字石-紅柱石帶、紅柱石帶)內(nèi)。十字石、紅柱石等變斑晶在巖石中雜亂分布，多順面理分布，具明顯的熱接觸變質(zhì)巖特點(diǎn)[6，14]。

2 礦床特征

2.1 含礦層及礦體特征

容須卡紅柱石礦床屬于受巖漿巖及構(gòu)造控制的熱液接觸變質(zhì)型紅柱石礦床。印支晚期—燕山早期中酸性侵入巖的侵入，使上三疊統(tǒng)普遍發(fā)生熱接觸變質(zhì)作用。紅柱石是強(qiáng)烈變質(zhì)的產(chǎn)物，礦體主要賦存于上三疊統(tǒng)新都橋組十字石-紅柱石二云母片巖、紅柱石二云母片巖和角巖化粉沙質(zhì)條帶狀紅柱石片巖中。含礦層頂板巖層為上三疊統(tǒng)新都橋組石榴石片巖，底板巖層為上三疊統(tǒng)新都橋組灰色堇青石二云母片巖，含礦層在地層特征及空間特征上均較穩(wěn)定。

礦體一般位于含礦層中部，由中—粗粒、柱狀紅柱石片巖組成。由礦體向礦層頂、底部過渡，巖性由中—粗粒、柱狀紅柱石片巖依次向中—細(xì)粒狀、細(xì)斑—細(xì)粒狀紅柱石片巖和石榴石片巖、黑云母板巖變化[11]。各類片巖在化學(xué)成分、礦物成分上與礦石基本一致，它們與礦石的區(qū)別主要體現(xiàn)在紅柱石斑晶大小、含量及巖石結(jié)構(gòu)不同，中—粗粒、柱狀紅柱石片巖中的紅柱石易于選礦(圖2)。

1.上三疊統(tǒng)新都橋組；2.變質(zhì)砂巖；3.堇青石片巖；4.中細(xì)粒紅柱石片巖；5.中粗粒柱狀紅柱石片巖；6.十字石片巖；7.石榴石片巖；8.角巖；9.石榴石帶；10.紅柱石帶；11.十字石紅柱石帶；12.堇青石帶；13.花崗巖；14.花崗閃長(zhǎng)巖；15.片理及產(chǎn)狀；16.礦段

礦體呈層狀展布，沿走向局部地段有膨大或縮小和尖滅現(xiàn)象，但沿傾向方向，礦體厚度基本穩(wěn)定。根據(jù)礦體空間位置及其與圍巖的接觸關(guān)系，全礦區(qū)可劃分為格拉基礦段和容須卡礦段：格拉基礦段為主礦體，呈似層狀，目前控制走向長(zhǎng)度2 000 m，厚度200 m；容須卡礦段，呈似層狀，其走向長(zhǎng)度大于2 000 m，厚度大于100 m。礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，傾向?yàn)?30°～280°，傾角為40°～65°(表1)。

表1 容須卡紅柱石礦礦體特征

2.2 礦石特征

2.2.1 礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石基本礦物成分為紅柱石和少量鐵鋁榴石、十字石，脈石礦物主要為石英、黑云母、白云母。紅柱石主要產(chǎn)于紅柱石二云母片巖及十字石-紅柱石二云母片巖中，主要變質(zhì)礦物共生組合類型位于紅柱石角巖帶中，代表性礦物組合有：石英+黑云母+白云母+鐵鋁榴石+紅柱石+斜長(zhǎng)石、石英+黑云母+鐵鋁榴石+紅柱石+斜長(zhǎng)石、石英+鐵鋁榴石+紅柱石、石英+黑云母+白云母+斜長(zhǎng)石+紅柱石和石英+黑云母+白云母+斜長(zhǎng)石[7](圖3)。根據(jù)變質(zhì)礦物十字石、紅柱石形成的礦物共生組合特征，推測(cè)其熱變質(zhì)的溫度約為550 ℃，壓力為0.2～0.4 GPa[11-12]。礦石結(jié)構(gòu)主要為顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)、斑狀變晶結(jié)構(gòu)及交代殘余結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為定向、片狀構(gòu)造及變余紋層狀構(gòu)造。

圖3 紅柱石帶ACF和A′KF圖[8]

紅柱石晶體呈近四方形長(zhǎng)柱狀的變斑晶，晶體中常有碳質(zhì)包體構(gòu)成十字形花紋的空晶石，形成“肋骨狀”殘縷結(jié)構(gòu)。晶體多平行片理，少數(shù)切穿片理生長(zhǎng)，晶體互相交錯(cuò)，分布無明顯定向性(圖4)。后期交代作用不強(qiáng)烈，局部發(fā)生了絹云母化蝕變。2V(-)，負(fù)延性，具弱多色性(淡紅和淺綠色)，油浸中呈無色，干涉色多為一級(jí)灰白色，硬度6.5～7.5。對(duì)容須卡、格拉基礦段3個(gè)點(diǎn)中的紅柱石碎塊各隨機(jī)揀塊100粒進(jìn)行了觀察統(tǒng)計(jì)。紅柱石總體顏色為褐紅色、肉紅色，個(gè)別藍(lán)灰色、灰白色；含量一般8%～15%，高者達(dá)20%～25%；長(zhǎng)度一般在2.5～15 cm(含量>65%)，長(zhǎng)者達(dá)數(shù)厘米至70 cm；橫截面以正方形缺棱為主(圖5)，一般橫截面直徑0.5～1.5 cm(含量>70%)，個(gè)別大于3 cm。

1.紅柱石；2.十字石；3.石英；4.石榴石

1.正方形橫截面；2.正方形缺棱橫截面；3.棱形橫截面

2.2.2 礦石化學(xué)成分

礦石中主要化學(xué)成分見表2。SiO2、Al2O3含量高，且K2O、Na2O、CaO、MgO具典型的泥質(zhì)巖石特征，由于富含Al2O3，對(duì)形成紅柱石等高鋁礦物非常有利。容須卡紅柱石的主要成分Al2O3平均為61.44%，SiO2平均為37.11%，與標(biāo)準(zhǔn)值有所差異，所含雜質(zhì)離子主要為Fe、Mg、Na、K、Ca等，應(yīng)是由絹云母化蝕變?cè)斐傻摹?/p>

表2 礦石全巖多元素化學(xué)成分

2.2.3 礦石類型及選礦性能

根據(jù)紅柱石礦石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，可分為細(xì)粒狀、中斑狀、粗中斑狀等類型。參考其他礦區(qū)[20-21]紅柱石礦選礦試驗(yàn)結(jié)果，細(xì)粒狀紅柱石礦顆粒細(xì)小，選礦回收率較低，選礦成本高，不具工業(yè)價(jià)值。因此，容須卡紅柱石礦床的粗中斑狀—中斑狀紅柱石片巖具有一定的工業(yè)價(jià)值，其中，中斑狀紅柱石含量40%，粗中斑狀紅柱石含量45%，粗中斑狀紅柱石片巖型礦石品位較高。

本區(qū)紅柱石礦屬片巖型礦床，片巖片理發(fā)育，具脆性，紅柱石晶體粗大，硬度也大，片巖與紅柱石的自然解離性好，能夠獲得盡可能粗大的晶粒，對(duì)后續(xù)選礦工藝十分有利[6，14，18]。

3 礦床成因、找礦標(biāo)志與找礦前景

3.1 礦床成因

容須卡紅柱石為巖漿、構(gòu)造控制的熱液接觸變質(zhì)型紅柱石礦。

晚三疊世早中期，容須卡地區(qū)處于半深?！詈－h(huán)境，沉積了一套以砂、粉砂、泥為主的陸源碎屑物。其后發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)，印支期末雅江復(fù)理石沉積盆地褶皺隆起，結(jié)束了該區(qū)的海侵歷史，并使已沉積地層普遍經(jīng)受了一次區(qū)域低溫動(dòng)力變質(zhì)作用而形成一套由板巖、變質(zhì)砂巖和千枚巖等組成的淺變質(zhì)巖系，構(gòu)成了區(qū)域性的呈面狀展布的絹云母-綠泥石帶。在此基礎(chǔ)上，隨著造山運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步發(fā)展，原來單一的SN向應(yīng)力作用轉(zhuǎn)變?yōu)镾N向和EW向雙向應(yīng)力的聯(lián)合作用，形成雅江構(gòu)造穹隆，穹隆構(gòu)造的虛脫部位被深熔巖漿侵位，形成巨大的隱伏花崗巖基。在隱伏花崗巖基上部，巖層形成較為寬廣的變質(zhì)帶，由于隱伏巖基頂面形態(tài)的起伏變化而導(dǎo)致變質(zhì)強(qiáng)度的變化，并在平面上形成遞增變質(zhì)帶。緊接著是巖漿分異后期，積聚在隱伏花崗巖基上部含揮發(fā)組分的殘余巖漿沿著次級(jí)構(gòu)造面而上侵，形成現(xiàn)今暴露地表的花崗閃長(zhǎng)巖巖枝，并產(chǎn)生相應(yīng)的、特有的十字石變質(zhì)帶、紅柱石變質(zhì)帶等接觸變質(zhì)帶，它們疊加在早期由隱伏花崗巖基所形成的變質(zhì)帶之上。所產(chǎn)生的接觸變質(zhì)礦物有堇青石、十字石、紅柱石等，紅柱石變斑晶體互相交錯(cuò)，分布無明顯定向性。

3.2 找礦標(biāo)志與找礦前景

3.2.1 紅柱石礦找礦標(biāo)志

(1)地層巖石標(biāo)志為松潘—甘孜造山帶上三疊統(tǒng)侏倭組、新都橋組地層，原巖為富含鋁質(zhì)泥質(zhì)巖類；

(2)巖漿巖標(biāo)志為侵入晚三疊世泥質(zhì)巖地層中的印支晚期—燕山早期中酸性侵入巖巖體；

(3)構(gòu)造標(biāo)志為構(gòu)造巖漿熱穹隆，穹隆核部四周地層為主要含礦體；

(4)變質(zhì)巖標(biāo)志為構(gòu)造巖漿熱穹隆四周熱液接觸變質(zhì)帶內(nèi)紅柱石二云母片巖、紅柱石-十字石二云母片巖；

(5)礦物標(biāo)志為紅柱石，具特有的長(zhǎng)柱狀，晶形較難風(fēng)化，往往呈蠕蟲狀凸出巖石表面。

3.2.2 找礦前景

容須卡地區(qū)有格拉基、容須卡村、惹一卡3個(gè)由紅柱石二云母片巖、紅柱石-十字石二云母片巖組成的富含紅柱石地質(zhì)體，面積2 km2至5 km2不等，經(jīng)1∶1萬地質(zhì)測(cè)量證實(shí)這些礦段紅柱石礦化好，品位富，層位穩(wěn)定。按照埋深50 m、密度2.2 t/m3、紅柱石帶含礦率15%、紅柱石-十字石帶含礦率10%，預(yù)測(cè)紅柱石礦物資源量2.3億t[14]。同時(shí)在容須卡周邊甲基卡、木絨、長(zhǎng)征、瓦多均出露與容須卡紅柱石礦成礦背景一致的地質(zhì)體，預(yù)測(cè)紅柱石礦物資源量近10億t[18]。因此，該區(qū)具有很好的找礦前景。

目前估算的資源量范圍僅占整個(gè)接觸變質(zhì)帶很小一部分，隨著地質(zhì)勘查工作的不斷深入和選礦技術(shù)的不斷改進(jìn)，接觸變質(zhì)帶內(nèi)紅柱石片巖礦體規(guī)模將會(huì)不斷擴(kuò)大，紅柱石礦物資源量將成倍增加。加之容須卡紅柱石礦石結(jié)構(gòu)單一，易采易選，礦床開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 資源綜合利用探討

(1)容須卡紅柱石儲(chǔ)量十分巨大，目前初步控制資源量已達(dá)大(中)型，預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景資源量可達(dá)超大型，同時(shí)甲基卡、容須卡、長(zhǎng)征、木絨地區(qū)紅柱石蘊(yùn)藏資源量巨大(圖6)。紅柱石可滿足高級(jí)耐火材料、技術(shù)陶瓷、硅鋁合金原料的工業(yè)要求。同時(shí)，容須卡地區(qū)富含花崗偉晶巖型鋰、鈹、鈮、鉭等稀有金屬礦，紅柱石二云母片巖作為稀有金屬礦圍巖，在開采稀有金屬礦石時(shí)綜合利用紅柱石礦將會(huì)進(jìn)一步降低開采成本。

圖6 紅柱石帶區(qū)域分布

(2)容須卡紅柱石可以作為珍藏和欣賞寶石。部分紅柱石晶形美觀、綹裂少、顏色艷麗、較透明，寶石專家欒秉璈[18]曾在1984年對(duì)容須卡紅柱石晶體觀察后認(rèn)為：“在全國(guó)地質(zhì)博物館也無此大個(gè)紅柱石，顏色和透明度尚未完全達(dá)到佩飾寶石要求, 但可做珍藏和欣賞寶石?！比粼谌珔^(qū)內(nèi)進(jìn)一步尋找，發(fā)現(xiàn)高檔寶石是有可能的。部分紅柱石集合體形態(tài)豐富，色澤均勻，花色優(yōu)雅莊重，可加工形成觀賞“菊花石”。紅柱石晶體中由碳質(zhì)包體構(gòu)成十字形花紋的空晶石亦可制成佩帶的小飾物[20-21]。

(3)廢石及浮選尾礦可以綜合利用。隨著川藏鐵路戰(zhàn)略工程的實(shí)施，沿線基礎(chǔ)建設(shè)將會(huì)掀起高潮，紅柱石礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢石，無需進(jìn)一步加工，即可作為建筑用碎石料使用，也可用于公路建設(shè)用石料，可大大減少?gòu)U渣排放。根據(jù)礦物組成，其中含有的低鋁礦物(黑云母、白云母、紅柱石)、基質(zhì)礦物(主要為石英、綠泥石等)及少量鐵礦物，隨著礦區(qū)的進(jìn)一步開采，可考慮做進(jìn)一步的開發(fā)研究和回收利用工作，特別是黑云母、白云母含量大且易于選取，可作為化妝品制作材料使用[22-24]。

5 結(jié)論

遠(yuǎn)景資源量估算表明，容須卡紅柱石資源量可達(dá)大型規(guī)模以上，紅柱石可滿足高級(jí)耐火材料、技術(shù)陶瓷、硅鋁合金原料的工業(yè)要求，資源綜合利用優(yōu)勢(shì)明顯。

(1)位于康定—雅江—道孚地區(qū)甲基卡、容須卡、長(zhǎng)征、木絨構(gòu)造熱穹隆四周熱接觸變質(zhì)帶內(nèi)的三疊系西康群紅柱石片巖、紅柱石-十字石片巖是尋找紅柱石礦的主要有利部位。

(2)隨著國(guó)家建設(shè)重點(diǎn)向西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，通過科學(xué)設(shè)計(jì)，該區(qū)可形成獨(dú)具特色的產(chǎn)業(yè)鏈，在礦產(chǎn)品開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、資源循環(huán)利用等方面有望成為我國(guó)最大的紅柱石礦床或世界級(jí)大礦區(qū)。

(3)本次僅對(duì)容須卡地區(qū)格拉基礦段、容須卡礦段進(jìn)行了評(píng)價(jià)和調(diào)查工作，在區(qū)域上甲基卡、長(zhǎng)征、木絨與容須卡地區(qū)地質(zhì)成礦背景相似，富含紅柱石地層面積可達(dá)300 km2以上，層位穩(wěn)定，相信經(jīng)過進(jìn)一步評(píng)價(jià)工作，可獲得資源量巨大的紅柱石，可緩解國(guó)內(nèi)對(duì)紅柱石需求依賴進(jìn)口的局勢(shì)。

受本次工作限制，沒有對(duì)紅柱石礦開采做系統(tǒng)選礦試驗(yàn)，有些參與資源量估計(jì)的礦物選擇、礦體深部變化等參數(shù)選擇還需做進(jìn)一步研究。