玻璃硅质原料矿床地质
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发布时间：2022-04-24 03:36
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时间：2023-04-22 20:28
中国是世界上玻璃硅质原料矿产资源丰富的国家之一。由于富含石英岩和石英砂岩的变质岩和沉积岩分布广泛，东部漫长的海岸线分布有作为硅砂物质来源的花岗岩或混合岩，加以内陆河湖分布较多，这些都是形成硅质原料矿的有利条件。
表18-1 平板玻璃用硅质原料质量要求
表18-2 器皿玻璃用硅质原料质量要求
中国玻璃硅质原料矿地质工作程度较深，已有探明储量192处矿产地中，勘探63处（占30%），详查81处（占42%），普查48处（占25%）。已利用的80%以上的矿产地和可供近期利用的70%以上的矿产地，均已经勘探或详查。
一、成矿地质条件
中国玻璃硅质原料矿床成因以沉积型为主，其成矿时代和分布区域都较广泛，从元古宙至新生代无论地台区还是地槽褶皱带中都有产出。沉积矿床的空间赋存部位，明显地受地层层位的控制（表18-3），矿床的区域分布受着沉积古地理环境及大地构造的影响，常呈现出带状或片状分布特征。
表18-3 中国沉积型玻璃硅质原料矿床主要赋存层位
（据秦元熙，1999a）
石英岩矿床主要产于华北地台次级沉降带和祁连褶皱带，在扬子地台也有分布，含矿层位多为前寒武系，部分为志留系、泥盆系。主要成矿区为辽、冀、豫石英岩（石英砂岩）分布区，从吉林长白山经辽宁、河北、北京、山西止于河南，大致呈北东向展布并严格地受震旦系含矿地层控制。此成矿区内分布矿床多，规模大、质量好，且其位置适中，是当前玻璃工业重要的开发利用对象。另一成矿区为西宁－渤海湾石英岩（石英砂岩）分布带，矿带围绕中朝地台西部边缘分布，矿床规模与质量不如前者，但是中国西北地区的主要开采利用对象。沉积变质石英岩主要成矿带为辽南－凤阳石英岩分布带，矿床见于辽宁庄河、江苏邳县、安徽凤阳等地，大致呈南北向断续分布，目前开采利用的不多。
石英砂岩矿床主要产于扬子地台沉积盖层中，产出层位以泥盆系为主，其次有震旦系、寒武系、侏罗系、三叠系及古、新近系，矿层往往赋存在浅海相或海陆交互相沉积中。主要成矿区为长江流域石英砂岩分布区，东起江苏、浙江，西至湖北，往北扩至陕西汉中，往南扩至湖南、贵州，分布矿床多，规模较大，质量较好，是中国南方玻璃工业的主要开采利用对象。此外，山东沂南、临沂、苍山等地寒武系中，已发现数个大型石英砂岩矿床，形成又一石英砂岩成矿区。
海相沉积石英砂矿床多分布于中国东部及胶东半岛沿海第四系近代滨海沉积中，主要成矿带为南海岸石英砂矿分布带，北起闽南，包括广东惠东、阳西、雷州和海南北部，直至广西北海，是中国海砂矿主要开发利用对象。河湖相沉积石英砂矿床主要分布于内蒙古、吉林、辽宁接合部通辽盆地第四系中，通辽石英砂矿分布区范围包括西辽河－柳河地区，矿床主要集中于大郑铁路沿线一带，是中国北方玻璃硅质原料的主要供应基地之一。河流冲积相石英砂（岩）矿床主要分布于黄河中游沿岸及安徽宿迁一带新近系中，湖相沉积石英砂矿床见于江西湖口至永修一带，鄱阳湖东岸一级或二级阶地的第四系中，部分矿床已为其附近的玻璃厂所利用。
沉积形成的各类型玻璃硅质原料矿床虽具有区域规律性分布特点，但并不是普遍连续存在的，由于沉积区内硅质物源缺乏，沉积环境简单或地貌形态单一，地壳运动复杂及地质构造的破坏，后期因素对矿石的污染等原因，各成矿区（带）中，常出现许多空白区，例如，长江流域石英砂岩分布区内，江西境内也有泥盆系含矿层位，但由于次生裂隙发育或非矿夹层太多，因此导至出现可供利用矿床的空白区。
脉石英矿床的形成与岩浆热液作用有关，主要见于变质岩区或花岗岩岩基的伟晶岩发育部位。花岗岩岩浆在侵入演化活动过程中，分异出富含SiO2的热液，顺层理、裂隙贯入围岩变质岩系中，或沿先期岩浆岩的接触破碎带侵入，形成脉状石英岩矿体。此外，在四川峨边前震旦系峨边群枷担桥组白云岩中，尚见有由富硅质热液多次交代白云岩而形成的热液接触交代矿床。脉石英矿床多分布于不同构造单元的结合处，成矿时代主要为太古宙，围岩多为片麻岩、混合岩。在相对稳定的构造中形成的石英脉体，形态简单，分异程度高，矿石富集；在具有呈岩基状产出的花岗岩类岩石中，岩体愈大，石英脉多，分布范围也广。脉石英矿床主要产地有黑龙江萝北、安徽青阳、浙江安吉、湖北蕲春、海南屯昌，四川乐山等。
总的来说，中国玻璃硅质原料矿床的时空分布具有明显的区域性，元古宙矿床产于长江以北，泥盆纪矿床仅见于南方，中、新生代矿床南方多于北方。矿床成矿地质年代古老的，矿床规模大，矿石质量好，元古宙矿床优于古生代，更优于中生代，至新生代形成的砂类矿床矿石质量又有好转，出现结构成熟度和成分成熟度高的矿床，一般南方砂类矿床矿石质量优于北方矿床。
二、矿床主要类型及地质特征
中国玻璃硅质原料矿床成因类型分为沉积矿床和热液矿床两类。占矿产地总数88%的矿床属于沉积矿床，保有矿石储量占总保有矿石储量的99%，其中，海相沉积矿床保有矿石储量占总保有矿石储量的90%，陆相沉积矿床保有矿石储量占总保有矿石储量的9%；占矿产地总数12%的热液矿床保有矿石储量只占总保有矿石储量的1%。按照矿床成因和矿石种类，可分为6种矿床类型。
1.海相沉积（含沉积变质）石英岩矿床
本类型矿床矿石储量约占总保有矿石储量的58%。其中，大多数矿床生成于地台边缘构造沉降带，属滨海－前滨相沉积，后期受成岩作用和轻微的浅变质作用而形成。具有波痕和交错层，矿层厚度大，矿石矿物成分单纯，矿物颗粒磨圆度高，分选性好，矿层中常有薄层粘土质砂岩或砂质粘土岩夹层。有部分矿床主要赋存于元古宇辽河群或其相应层位的变质岩系中，生成于滨海的高能浅滩环境，成岩后又经受区域变质作用，石英砂岩变质为石英岩。矿体厚度大，形态规整，夹层少，矿石结构致密，矿石矿物成分更加净化。
该类型矿床规模一般较大，矿体呈层状，厚数十米至数百米，不含或少含夹层，夹层呈规律分布。矿石矿物成分中石英占95%～99%以上，不含或少含长石、粘土矿物及岩屑，常见微量矿物有云母、电气石、锆石、金红石、磁铁矿、磷灰石等。硅质胶结，次生铁染现象不严重。矿石化学成分：w(SiO2)96.42% ～99.78%，一般不大于97%;w(Al2O3)0.14%～1.5%；一般小于1%;w(Fe2O3)0.08%～＜0.2%，一般＜0.15%。矿石质量较好，粒度以细粒为主，一般多在0.2～0.4mm。
矿床实例：辽宁本溪小平顶山石英岩矿床
该矿床属海相沉积矿床，位于中朝地台太子河沉降带。矿层为震旦系细河统钓鱼台组石英岩，呈规则的薄层—巨厚层状，单层厚度13～17m以上，总厚度110m以上。矿体呈单斜缓倾斜产出，形态规整，变化稳定，有3层水云母泥质砂岩和页岩夹层，厚1.3～5.6m。矿石呈灰白、洁白色，致密块状构造，中粗粒状结构，石英含量一般为98%～99%，含微量电气石、锆石、磁铁矿、磷灰石、黑云母、榍石等。硅质胶结，胶结物已重结晶。各矿层矿石化学成分基本一致：w(SiO2）一般为98%～99%,w(Al2O3)0.2%～0.7%,w(Fe2O3)0.03%～0.07%。矿石质量很好，变化极其平稳，夹层易于区别剔除。矿区断裂发育，较大断层附近铁染较重，致使矿石质量降为Ⅱ级品。矿床规模为大型，已开采利用30余年，是东北地区玻璃硅质原料主要产地（图18-1）。
2.海相沉积（含湖相沉积）石英砂岩矿床
本类型矿床矿石储量约占总保有矿石储量的15%。矿床生成于古陆或古隆起边缘的陆缘海边部，多属滨海潮间—潮上带沉积，沉积时地壳稳定性较差，沉积与剥蚀作用交互进行。含矿岩系为一套页岩或砂页岩－砂岩－砂页岩。底部常为石英砂砾岩，砂岩中夹砂页岩薄层或透镜体，或含泥砾岩。矿层中具有楔状层理和交错层理，层面见有龟裂、虫痕和波纹痕。
属于此类型的有江苏苏州清明山、湖南湘潭雷子排、贵州凯里万潮等石英砂岩矿床，规模以大型为主。矿体呈层状，一般有2～3层或4～5层矿，层厚一般数十米，但很少超过50m。矿体形态尚属稳定，多含似层状或透镜体夹层，分布不规律。矿石矿物成分中石英含量95%以上，粒径以0.2～0.5mm为主，呈棱角状一次圆状，含少量长石、粘土矿物及岩屑，常见微量矿物有云母、电气石、锆石、金红石、磁铁矿、钛铁矿、赤铁矿、磷灰石等。硅质、粘土质胶结，具不同程度的次生铁染。矿石化学成分：w(SiO2)95.58%～99.75%，一般大于96%;w(Al2O3)0.29%～3%；一般小于1.5%;w(Fe2O3)0.01%～0.24%；一般小于0.2%。本类型矿石原矿质量一般较次于石英岩矿石，不同矿床的矿石质量差别也大，但矿石可选性能一般较好，经选矿后可获得优质精矿。
图18-1 辽宁本溪小平顶山石英岩矿区地质简图
（据秦元.熙1999b)
1—黄绿、紫色薄层砂岩与页岩；2—中—薄层石英砂岩；3—厚层石英砂岩（一矿层）；4—含水云母薄片状石英砂岩（一夹层）；5—厚层石英砂岩（二矿层）；6—中—薄层状泥质砂岩夹页岩（二夹层）；7—厚层石英砂岩（三矿层）；8—闪长玢岩脉：9—断层；Ⅲ线剖面图中①③⑤⑦－ 矿层编号；②④⑥—夹层
此外，分布于四川江津、永川和湖北当阳的中生代石英砂岩矿，属内陆湖相沉积矿床。矿石矿物成分较复杂，泥质胶结，有害成分含量高，矿石质量较差，但矿石结构较松软，利于采选。此种矿床数量不多，规模不大，目前开采利用的很少，不另单列矿床类型。
矿床实例：江苏苏州胥口清明山石英砂岩矿床
该矿床属海相沉积矿床。矿区濒临太湖，含矿地层为泥盆系上统五通组，矿层为青灰色中厚层状中粗粒石英砂岩和灰白色厚层状中粒石英砂岩，呈层状，出露长度1200m，宽度190～320m，平均厚度10.29m和20.70m，单斜产出，倾角15°～30°（图18-2）。矿体中含较多页岩夹层，呈透镜状分布无规律。矿石矿物成分中石英占95%～98%，含微量锆石、金红石、磷灰石等。矿石粒级成分中0.74～0.1m m的占70%～80%。硅质胶结，少数绢云母、铁质胶结。矿石化学成分：w(SiO2)98.30%～97.34%,w(Al2O3)0.86%～1.4%,w(Fe2O3)0.160%～0.147%。矿床规模为大型，已开采利用多年。
图18-2 江苏苏州胥口清明山石英砂岩地质简图
（据秦元熙，1999c)
1—薄层细砂层；2 中厚层中粒石英砂岩；3—中厚层粗粒石英砂岩；4—厚层石英砂岩；5—正长斑岩；6—断层；7—破碎带
3.海相沉积石英砂矿床
本类型矿床矿石储量约占总保有矿石储量的17%。矿床沿海岸分布，属滨海前滨潮下—潮间带沉积砂矿，在波浪作用与潮汐作用强烈的高能环境中堆积而成，一般海水淹没深度大致为5～10m 时，成矿最为有利。成矿物质大部分是陆源的，分布于中国海岸的花岗岩和胶东海岸的混合岩中，为砂矿提供了丰富的物质来源。通常物源基岩出露面积愈大，滨海区愈易形成较大的砂矿床。
属于此类型的有福建东山梧龙，广东惠东碧甲、阳东大沟、雷州企水，海南东方八所，广西北海白虎头及山东荣城旭口等石英砂矿床。矿床规模多为大型。矿床一般高于海平面几十厘米至1m，滩面或矿层面以小角度向海方向倾斜。矿层底部为滨海潮间相富有机质砂质粘土。矿体呈层状，厚数米至十余米，含透镜体夹层，多为有机质粘土砂。矿石矿物成分中石英占9 %0 ～99%以上，多为中、细粒，粒度均匀，分选良好，含少量长石、粘土矿物及岩屑，常见微量矿物有云母、电气石、锆石、金红石、磁铁矿、钛铁矿、白钛矿、石榴子石、独居石等，有的含铬尖晶石，具不同程度的次生铁染。矿石化学成分：w(SiO2)92.12%～98.45%，一般大于92%;w(Al2O3)0.1%～3.5%，一般小于2.5%;w(Fe2O3)0.01%～0.21%，一般小于0.2%。矿石质量较好，各产地虽有变化，但具有一定规律性，矿物成分、化学成分及颗粒组成三者之间关系较为密切。
矿床实例：广东阳西溪头石英砂矿床
该矿床为滨海相海湾环境下沉积形成的海岸沙堤型砂矿。矿层为近代沉积的白、灰白色石英砂，呈弯曲的扁豆状，分布于海或沙堤中，厚3.68～0.29m，平均厚为1.67m。矿石矿物成分中石英占97%，含少量长石、云母、铁泥质及微量电气石、钛铁矿、锐铁矿、白钛矿、独居石、锆石、金红石、黄玉、蓝晶石、黄铁矿等。粒级成分中0.75～0.1mm 的占81.53%～83.52%。矿石化学成分：一般SiO2含量99%以上，w(Al2O3)0.20% ～0.26%,w(Fe2O3)0.054%～0.079%。矿石质量稳定，矿层内无夹层。矿床规模为大型，可供进一步工作选择利用。
4.河流相沉积含长石、粘土石英砂矿床
本类型矿石储量约占总保有矿石储量的6%，分布于黄河中游两侧甘肃兰州虎脖子嘴、内蒙古鄂托克旗四道泉等石英砂矿床，属滨河相河漫滩沉积；分布于江苏沂河、沭河与骆马湖交界处和马陵山麓一带的江苏宿迁白马涧、新沂城岗等石英砂矿床属河流三角洲相沉积。矿层交错层理发育，结构复杂，厚度变化大，矿石质量差，粘土质弱胶结，淘洗后砂泥分离，进一步选矿分离长石后，可获高品位的石英砂精矿。分布于东北通辽盆地的吐尔基山、甘旗卡、章古台等石英砂矿床，属河湖相沉积，矿层分布稳定，矿石物质成分及粒级均匀，矿层内部结构简单，夹层多为含有机质黑、灰色粘土砂层，全新统盆地上升后产生风成堆积，形成现今风成地貌景观。
矿床规模小到大型。矿体呈不规则状或透镜体，一般厚数米，含不同矿体或粘土层组成的透镜状夹层，分布无规律。矿石矿物成分中石英占80%～95%，含较多的长石、粘土矿物及岩屑，常见微量矿物有云母、电气石、锆石、金红石、磁铁矿、钛铁矿、石榴子石、绿帘石、绿泥石等，具不同程度的次生铁染。矿石化学成分：w(SiO2)81.70%～98.46%;w(Al2O3)1.5%～9.29%;w(Fe2O3)0.07%～1.03%。
矿床实例：江苏宿迁白马涧石英砂矿床
该矿床属河流冲积型含长石、粘土石英砂矿床，地处苏北马陵山脉向沂、沭河冲积平原过渡带。矿体赋存于新近系上新统宿迁组含粘土岩的粘土质长石石英砂岩中，其埋深一般为2～3m，最深达10m。矿区南部见4～5矿层，总厚10m，北部的两层矿，厚4～5m。矿体形态有的呈规则层状，未见较大夹层；有的呈分叉层状，夹层较多且分布无规律。矿石为砂泥混合物，弱胶结，起胶结作用的泥质含量30%～50%，经淘洗后含矿率44.30%～77.84%，一般为60%左右。矿石粒度变化大，以大于0.74mm的粗砂为主，含石英85% ～95%，长石5%，岩屑10%；小于0.74mm 的中细砂中含石英30%～85%，长石5%～60%，少量绿泥石，褐铁矿、云母、金红石、石榴子石、电气石、锆石、磁铁矿、赤铁矿、黑云母、白云母等。原矿化学成分为：w(SiO2)83.35%,w(Al2O3)9.29%, w(Fe2O3)1.03%，经淘洗后w(SiO2)88%～94%,w(Al2O3)2.5%～4.5%,w(Fe2O3)0.03%～0.25%。矿床规模原为大型，开采利用多年后，保有储量属中型。
5.湖相沉积含长石石英砂矿床
本类型矿床矿石储量约占总保有矿石储量的3%。主要为分布于江西鄱阳湖东岸湖口、永修等地的近代滨湖相沉积石英砂矿床，现在仍在接受湖相沉积。当沉积时湖水浪能较高，以拍岸浪与回流浪为主，对砂层的淘洗作用强烈，砂质纯净，分选较好。但有时夹湖滨砾石，有时因露出水面形成局部沼泽沉积的有机泥质夹层。矿床规模小到大型。矿体呈层状，厚数米，夹层分布较规律。矿物成分中石英占90%以上，含较多长石、岩屑，常见微量矿物有云母、电气石、金红石、磁铁矿、石榴子石、绿帘石、绿泥石等。具不同程度的次生铁染。矿石化学成分：w(SiO2)92%～95.54%，一般93%;w(Al2O3)0.1%～5.5%，一般2.5%;w(Fe2O3)0.07%～0.32%，一般0.16%。
矿床实例：江西永修松峰石英砂矿床
该矿床属湖相沉积含长石石英砂矿床，位于永修县城北东15km 鄱阳湖边，为第四系全新统松散堆积。矿体分布于湖漫堆上，似层状产出，厚度稳定，一般2～3m，最厚5m以上。矿石成分中石英占92%，长石5%，少量云母、电气石、角闪石、石榴子石、褐铁矿等。粒度较均匀，大于0.74mm 粒级占72.1%。矿石化学成分：SiO292%～95%, Al2O31.95%～3.95%,Fe2O30.07%～0.25%。矿床规模为中型，其附近尚有松门属大型矿，均可供选择利用。
6.热液成因脉石英矿床
本类型矿石储量约占总保有矿石储量1%。属于此类型的有产于变质岩系中，由岩浆热液作用形成的湖北蕲春灵虬山脉石英矿床和产于伟晶岩石英块体中的新疆尾垭白山脉石英矿床等。矿床规模以小型居多，部分为大型。矿体呈脉状，厚数米至数十米，不含或少含围岩捕虏体。矿石矿物成分中石英可达99%以上，有的含微量黄铁矿、镜铁矿、赤铁矿、黄铜矿，方铅矿、白云母、绢云母等。矿石化学成分：SiO291.56%～99.74%，一般大于97%;Al2O30.17% ～1.60%，一般小于1%;Fe2O30.15%～0.02%，一般小于0.1%。
图18-3 湖北蕲春灵虬山脉石英矿地质简图
（据秦元熙，1999d)
Q—第四系残坡积物；M1—脉石英及编号；F—断层；Arh—太古宇斜长角闪片麻岩
矿床实例：湖北蕲春灵虬山脉石英矿床
该矿床属热液矿床。由吕梁期花岗岩浆分异出富含SiO2的热液，顺层理贯入于太古宇大别山群红安组黑云母斜长片麻岩，花岗片麻岩和角闪岩中，形成脉状石英矿体。共见石英脉矿体6条（图18-3），产状与围岩一致，以简单型脉为主，脉体大小差别较大，主矿脉M1、M2长度150～280m，厚度20～39m。矿石几乎全为石英组成，粒径一般为1mm，部分大于2mm，含微量黄铁矿、白云母、绢云母、绿泥石、辉钼矿及铁锰质等。矿石化学成分：SiO299%左右，Al2O3<0.5%, Fe2O3一般0.02%。矿石化学成分稳定，质量优良，多为Ⅰ级品，可作为生产高级玻璃的原料。矿床规模原为大型，经多年开采利用后，保有储量属于小型矿。
三、资源分布及成矿规律
中国玻璃硅质原料矿产地的分布广泛（见图18-4）。石英岩矿多分布于青海及辽宁、陕西等地；石英砂岩矿多分布于四川、湖南、江苏、浙江及山东等地；石英砂矿主要分布于福建、广东、广西的南部和海南西北部及山东北部这些沿海地带，还有西辽河东部、黄河中游及鄱阳湖、骆马湖畔；脉石英矿则散布于四川、黑龙江、湖北等地的变质岩区。各地区玻璃硅质原料矿矿产资源概况如下。
图18-4 中国玻璃硅质原料矿分布示意
华北地区主要为分布于河北北部、西南部和山西南部的石英砂岩或石英岩矿，内蒙古东北部的石英砂矿。东北地区主要为分布于辽宁的石英岩矿、吉林西部和辽宁北部的石英砂矿。华东地区主要分布于鲁南苏北、苏南浙北的石英砂岩矿，山东东北部和福建南部沿海及江西鄱阳湖和江苏骆马湖畔的石英砂矿，浙江安吉和安徽青阳等地的脉石英矿。中南地区主要为分布于湖南西北部和湖北武汉、当阳等地的石英砂岩矿，湖北蕲春、海南屯昌等地的脉石英矿，在广东、广西、海南沿海分布有丰富的石英砂矿。西南地区主要为分布于云南昆明和四川江油、永川、珙县及贵州凯里、六枝等地的石英砂岩矿。西北地区主要为分布于青海大通及陕西汉中等地的石英岩矿，陕西神木、宁夏惠农、新疆库车等地的石英砂岩矿，甘肃兰州、新疆昌吉及宁夏固原等地的石英砂矿。
中国玻璃硅质原料矿的规模以大型为主，占矿产地总数的67%，中型矿占12%，小型矿占13%，规模极小的占8%。保有储量99%集中于大型矿中。玻璃硅质原料原矿品位不高，一般来说，岩类矿石质量比砂类矿石好，脉石英最好，石英岩比石英砂岩好，北方砂岩比南方砂岩好，海砂比陆相砂好。矿石中主要有害成分Fe2O3含量：石英岩中为0.12%～1%，多数小于0.2%；石英砂岩中为0.06%～1.12%，多数小于0.3%；脉石英中为0.03%～0.25%，多数小于0.05%；石英砂中为0.1%～2.5%，多数小于0.6%。矿石中Al2O3含量与长石含量相关，低的0.1%，高的可达10%。
中国玻璃硅质原料矿产地大多为单一矿产，只有11处矿产地有共（伴）生矿产。其中：北京房山高庄—广录庄、山东苍山尖顶山、宁夏惠农柳条沟、四川永川柏林及甘肃华亭安口5处石英砂岩与冶金用、水泥用砂岩或陶瓷土共生；山东平度长乐、浙江平阳渔塘、青海大通斜沟3处石英岩与透辉石或伊利石等共生；湖北大悟刘家冲脉石英与云母共生，上述共生矿产均可综合利用；黑龙江讷河全胜和海南文昌铺前石英砂中，伴生高岭土、钾长石或锆石、钛铁矿，近期暂难利用。
