張學(xué)軍

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心內(nèi)蒙古總隊，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

1 區(qū)域地質(zhì)

1.1 地層

依據(jù)1996年《全國地層多重劃分對比研究》內(nèi)蒙古自治區(qū)巖石地層資料，該區(qū)域地層古生界區(qū)劃屬華北地層大區(qū)（Ⅴ），晉冀魯豫地層區(qū)（Ⅴ4），陰山地層分區(qū)（Ⅴ43），阿拉善右旗地層小區(qū)（Ⅴ43-1）；中新生代地層屬阿拉善地層區(qū)（2），潮水地層小區(qū)（22）。

依據(jù)1∶20萬《山丹幅》礦產(chǎn)圖和地質(zhì)圖圖幅說明書，區(qū)域內(nèi)出露地層為中元古界長城系—薊縣系墩子溝群；中生界侏羅系中下統(tǒng)芨芨溝組—龍鳳山組、上統(tǒng)沙棗河組，白堊系下統(tǒng)廟溝組；新生界第四系上更新統(tǒng)等。現(xiàn)由老至新分述如下：

（1）中元古界薊縣—長城系墩子溝群：該群在區(qū)域上大面積分布，研究區(qū)內(nèi)中部及西南部出露。地層出露不全，未見到底部和頂部層位，小型斷裂構(gòu)造較發(fā)育，局部發(fā)育小的褶皺構(gòu)造，地層厚度521～1234m，地層產(chǎn)狀總體南—南南西傾，傾角30°～85°。該群是研究區(qū)的賦礦地層單位，區(qū)內(nèi)巖性主要為千枚巖夾白云質(zhì)灰?guī)r或白云巖、硅質(zhì)條帶灰?guī)r及硅質(zhì)灰?guī)r。

（2）晚古生界震旦系燒火筒溝組：分布于研究區(qū)北東部，地層厚度大于1725m。巖性主要為灰?guī)r、鈣質(zhì)板巖、千枚巖、凝灰質(zhì)千枚巖、薄層大理巖、結(jié)晶灰?guī)r。

（3）中生界侏羅系中下統(tǒng)芨芨溝組—龍鳳山組：分布于區(qū)域南部及北部局部區(qū)域，地層厚度242.7m。巖性主要為頁巖、礫巖、砂礫巖、粉砂巖、頁巖夾煤層。

（4）中生界侏羅系中上統(tǒng)沙棗河組：分布于區(qū)域北部，研究區(qū)內(nèi)北部小范圍出露，地層厚度376m。與上部廟溝組呈角度不整合接觸。主要巖性為砂礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖。

（5）中生界白堊系下統(tǒng)廟溝組：分布于區(qū)域西部，研究區(qū)北西及西部局部出露，地層厚度563.6m。主要巖性為粘土質(zhì)頁巖、粘土質(zhì)砂巖、含礫灰?guī)r鈣質(zhì)層、含礫砂巖、砂礫巖、粗砂巖、砂質(zhì)粘土、泥灰?guī)r。

（6）第四系上更新統(tǒng)戈壁組：分布于研究區(qū)外北部區(qū)域，地層厚度1～50m。主要為沖積—洪積砂礫、松散—半膠結(jié)灰黃色砂礫巖。

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)位于華北地臺（Ⅰ），阿拉善臺隆(Ⅱ)，龍首山斷隆(Ⅲ)內(nèi)，處于龍首山復(fù)向斜北西近核部。中元古代在中朝原地臺南緣形成裂陷海槽，受加里東運(yùn)動明顯影響，構(gòu)造線方向與北祁連加里東造山帶一致。地貌上顯示一北西向窄長、高聳的山脈。基底有古元古代龍首山巖群構(gòu)成，為一套低角閃巖相至低綠片巖相的變質(zhì)巖建造。中晚元古代為次穩(wěn)定型蓋層性質(zhì)的沉積。晚古生代只有早石炭世淺海相碎屑巖—碳酸鹽沉積。在山間盆地中及山前沉積中、晚侏羅世和早白堊世地層，沉積建造與潮水盆地相似。加里東期巖漿活動強(qiáng)烈，早期為基性巖、超基性巖；晚期以花崗巖侵入為主。巖漿巖多呈巖枝、巖脈、巖墻狀產(chǎn)出，走向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。

本區(qū)構(gòu)造變動強(qiáng)烈，褶皺構(gòu)造以龍首山復(fù)向斜為主體，其核部為中、晚元古代構(gòu)成，兩翼有古元古代出露。褶皺構(gòu)造多呈緊密線型。斷裂構(gòu)造是以大規(guī)模的高角度的北傾逆斷層為主，地層走向與北西西向的區(qū)域構(gòu)造線方向一致。與其相伴的還有同方向的正斷層或與之相交的張性、扭性斷層。

1.3 巖漿巖

巖漿巖在區(qū)劃上屬于當(dāng)山侵入巖帶，分布于研究區(qū)西部，侵入巖以加里東中、晚期為主，華力西晚期為次。

2007年黨的十七大把“生態(tài)文明”的概念首次寫入黨代會報告,是繼物質(zhì)文明、精神文明、政治文明后黨提出的又一個新理念,是中國特色社會主義和中國共產(chǎn)黨科學(xué)發(fā)展觀的又一次重大理論創(chuàng)新。十七大提出了建設(shè)“生態(tài)文明”的新要求,把生態(tài)文明建設(shè)作為全面建設(shè)小康社會的重要目標(biāo)之一。2010年10月,黨的十七屆五中全會通過的“十二五”規(guī)劃建議又進(jìn)一步提出,樹立綠色、低碳發(fā)展理念,以節(jié)能減排為重點(diǎn),健全激勵和約束機(jī)制,加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會,提高生態(tài)文明水平。

奧陶紀(jì)基性巖，在龍首山地區(qū)分布于中、西部。巖性為輝長輝綠巖，而工作區(qū)則以玄武巖為主。呈不規(guī)則的帶狀、長條狀、巖墻狀的巖珠、巖枝產(chǎn)出，受龍首山擠壓帶構(gòu)造控制。侵入于震旦紀(jì)燒火筒溝組及薊縣—長城紀(jì)墩子溝組，多分布于龍首山復(fù)式向斜的軸部。志留紀(jì)中粒似斑狀英云閃長巖、黑云母英云閃長巖、閃長巖、花崗巖多分布在龍首山復(fù)向斜北翼，呈長條狀產(chǎn)出。二疊紀(jì)花崗巖、二長花崗巖、石英正長巖，多分布于龍首山復(fù)向斜南翼，呈長條狀產(chǎn)出。

2 研究區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

研究區(qū)內(nèi)出露地層為中元古界薊縣—長城系墩子溝群；中生界侏羅系中下統(tǒng)芨芨溝組—龍鳳山組、上統(tǒng)沙棗河組，白堊系下統(tǒng)廟溝組，地層走向一般呈北西西向，與區(qū)域構(gòu)造線一致。其巖性由下而上為：

（1）中元古界薊縣—長城系墩子溝群：是區(qū)內(nèi)主要地層，分布于研究區(qū)的中部，為一套由濱海相碎屑巖和淺海相碳酸鹽巖—碎屑巖組成，經(jīng)區(qū)域低溫中—高壓區(qū)域變質(zhì)作用形成的綠片巖相的變質(zhì)地層，是本區(qū)主要的控礦地層，與震旦系呈整合或斷層接觸關(guān)系。

（2）晚元古界震旦系燒火筒溝組：主要巖性為灰?guī)r、鈣質(zhì)板巖、千枚巖、凝灰質(zhì)千枚巖、薄層大理巖、結(jié)晶灰?guī)r、含礫板巖、凝灰質(zhì)千枚巖及磷礦層和凝灰?guī)r、變安山巖、大理巖，分布于研究區(qū)的西南部及東北部，與上覆地層呈角度不整合接觸關(guān)系。厚約1800m。

（3）中生界侏羅系中下統(tǒng)芨芨溝組—龍鳳山組：分布于研究區(qū)中部的草大板斷裂之內(nèi)基性巖墻的兩側(cè)，呈殘留的緊閉線形、透鏡體產(chǎn)出。主要巖性為頁巖、礫巖、砂礫巖、粉砂巖、頁巖夾煤層，未見頂?shù)?，出露不全?/p>

（4）中生界侏羅系上統(tǒng)沙棗河組：主要為砂礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖，分布于研究區(qū)北部，出露面積較小。

2.2 構(gòu)造

研究區(qū)位于龍首山斷隆東段的龍首山復(fù)向斜北翼靠近核部，總體為單斜，傾向NE，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，構(gòu)造變動強(qiáng)烈。草大板斷裂在測區(qū)的南部沿NWSE向穿過，在斷裂帶內(nèi)基性巖呈巖墻、巖枝、巖珠狀侵入，與草大板斷裂相伴的還有同方向的正斷層或與之相交的張性、扭性斷層。

草大板斷裂：位于研究區(qū)南部，橫穿全區(qū)，走向NW，長度大約6km，斷面為波狀，傾角大約60°～70°，傾向有NE向，也有SW向。沿斷層見有斷續(xù)侵入的玄武巖及殘留的煤系地層，兩側(cè)巖石多見碎裂結(jié)構(gòu)、糜棱化等現(xiàn)象，并伴有構(gòu)造角礫。斷裂破碎帶寬約300～500m，始于加里東運(yùn)動中、早期，結(jié)束于燕山運(yùn)動，屬于長期活動的結(jié)果。

褶皺：研究區(qū)處于龍首山復(fù)向斜北翼，總體呈現(xiàn)出傾向NE的單斜形式，與區(qū)域構(gòu)造線一致，但在墩子溝群中出現(xiàn)緊閉的褶皺，屬于緊密線型。東段緊閉的背斜褶皺，受斷層破壞較為凌亂。軸長200～800m，總體北翼陡，南翼較緩，傾角50°～70°左右，與區(qū)域斷裂方向一致。背斜核部巖性為千枚巖夾薄層炭質(zhì)片巖，翼部為硅質(zhì)白云巖及千枚巖夾薄層炭質(zhì)板巖。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

研究區(qū)內(nèi)共圈定3條脈石英礦體，編號為K1、K2及K4礦體。其中具工業(yè)價值的2條，編號為K2和K4，其中K2脈石英礦體位于測區(qū)中部，規(guī)模較大，質(zhì)量較好，是研究區(qū)的主礦體。K4脈石英礦體位于研究區(qū)東部，規(guī)模較小。各礦體特征敘述如下：

K2礦體:礦體賦存于中元古界長城系—薊縣系墩子溝群地層中，充填于F1斷層中，地表出露形態(tài)為透鏡體，基本裸露，總體走向NW335°，傾向65°，傾角56°～59°。

地表工程控制礦體長度為140m，礦體中部厚度較大，往兩側(cè)延伸變窄（見圖1）?？刂频V體真厚度一般在7.04～28.69m，平均厚度為15.17m，礦體沿走向上品位變化較小，單工程SiO2品位變化范圍為97.83%～99.09%，平均品位為98.23%；Fe2O3品位變化范圍為0.09%～0.36%，平均品位為0.27%；Al2O3品位變化范圍為0.22%～0.48%，平均品位為0.29%；CaO品位變化范圍為0.023%～0.470%，平均品位為0.299%；P2O5品位變化范圍為0.0003%～0.0005%，平均品位為0.0004%。

圖1 K2礦體地表露天

深部工程控制最大深度為33.97m，礦體沿傾向方向厚度有變小的趨勢，控制礦體厚度在5.73～19.43m之間，平均厚度為10.58m，沿傾向方向礦石品位變化不大，單工程SiO2品位變化范圍為98.12%～98.95%，平均品位為98.53%；Fe2O3品位變化范圍為0.02%～0.17%，平均品位為0.12%；Al2O3品位變化范圍為0.04%～0.20%，平均品位為0.11%；CaO品位變化范圍為0.122%～0.576%，平均品位為0.366%；P2O5品位變化范圍為0.0003%～0.0725%，平均品位為0.0156%。

3.2 礦石質(zhì)量

礦石類型為石英脈型。礦石顏色呈白色或乳白色、青灰色（見圖2）。礦石由隱晶質(zhì)石英組成，呈他形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。局部近地表由于受鐵質(zhì)污染，沿裂隙面呈灰褐色或淺粉色。礦石礦物主要為石英，含微量的褐鐵礦。根據(jù)觀察地表礦石裂隙發(fā)育，主要雜質(zhì)為鐵質(zhì)、泥質(zhì)、鈣質(zhì)。沿傾向深部礦石結(jié)構(gòu)相對完整，顏色變白，光澤度強(qiáng)，質(zhì)量變好。石英脈型礦石呈油脂光澤，貝殼狀斷口，質(zhì)地堅硬。為質(zhì)量優(yōu)良的工業(yè)冶金用硅礦石資源。礦石的礦物組成簡單，主要由粒狀石英組成，含量可達(dá)98%～99%；另有少量不透明礦物，含量小于1%。

圖2 薄片5×10正交偏光

石英：呈他形粒狀集合體分布，絕大部分粒度20～50mm，少部分0.01～20mm不等。不透明礦物：呈質(zhì)點(diǎn)狀、浸染狀分布。

礦石以白色、淺灰白色、乳白色為主，局部見少量煙灰色脈石英。礦石呈他形隱晶粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造。脈石英礦體礦石SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、P2O5、燒失量組分含量均符合冶金結(jié)晶硅用和Ⅰ級鐵合金硅鐵用硅質(zhì)原料的工業(yè)指標(biāo)要求。礦石化學(xué)成份穩(wěn)定，含量變化范圍小，可作為冶金結(jié)晶硅用、Ⅰ級鐵合金硅鐵硅質(zhì)原料用途。

礦體中SiO2含量平均98.23%；Fe2O3含量平均0.27%；Al2O3含量平均0.29%；CaO含量平均0.299%；P2O5含量平均0.0004%，本區(qū)硅石礦脈石英超過平板玻璃用硅質(zhì)原料二級品工業(yè)指標(biāo)要求；根據(jù)《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊》（2014年修訂本）的要求，本區(qū)硅石礦符合結(jié)晶硅及工業(yè)硅Ⅰ級品的工業(yè)指標(biāo)要求。確定礦石工業(yè)類型為結(jié)晶硅、Ⅰ級鐵合金硅鐵用硅質(zhì)原料。

4 礦產(chǎn)成因和找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

研究區(qū)脈石英礦體均賦存于薊縣—長城系墩子溝群硅質(zhì)白云巖中。礦體與圍巖界線清楚，圍巖交代蝕變微弱，僅見極少量的硅化，且礦體中見有完整的圍巖包體，以此判斷巖漿熱液交代、萃取圍巖中的成礦物質(zhì)成礦的可能性很小。在中元古末期該地區(qū)的地層中北西向斷裂構(gòu)造已徑形成，含大量礦物組份的汽水熱液沿原生節(jié)理、層理、裂隙、斷裂構(gòu)造等一切可能運(yùn)移的空間運(yùn)移并滯留下來，有用組份富集達(dá)到一定規(guī)模即成為礦床。攜帶礦物質(zhì)的巖漿熱液是成礦物質(zhì)的主要來源。故該礦床為斷裂構(gòu)造控制的熱液充填型礦床。

4.2 找礦標(biāo)志

根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)特征及礦床成因，可以確定薊縣—長城系墩子溝群硅質(zhì)白云巖是脈石英礦的近礦圍巖，被石英脈充填的北西向斷裂是成礦的有利構(gòu)造。所以脈石英露頭是直接找礦標(biāo)志，北西向構(gòu)造裂隙及中元古界薊縣—長城系墩子溝群硅質(zhì)白云巖是間接找礦標(biāo)志。