石英是一种物理和化学性质都十分稳定的材料,被广泛用于玻璃、冶金、电子信息、半导体、光电等领域。随着中国经济和科技的高速发展,对高品质的石英材料的需求持续增长。中国硅石资源丰富,但多以石英岩矿为主,脉石英矿很少,高纯石英尤为少,处于被“卡脖子”状态,为了解决这一问题,急需加大对高品质硅石矿的勘查力度。在此背景下,甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院依托市场项目的实施,取得了脉石英矿突破性找矿成果,预计新增大型脉石英矿床一处。
研究区地处天山—兴蒙造山系之额济纳—北山弧盆系的明水岩浆弧(图1a),区内断裂构造较发育,构造线与地层走向近于一致,为东西向,区内脉石英、萤石、钨等内生矿产形成多与断裂有关。区内出露地层单一,主要为石炭系白山组;多期岩浆活动频繁,侵入岩以酸性岩为主,主要有闪长岩、花岗闪长岩、云英岩、花岗岩等,中、基性岩较少;区内各类脉岩分布广泛,包括辉绿岩脉、辉绿玢岩脉、闪长岩脉、石英脉、花岗斑岩脉等,其中石英脉为脉石英矿赋矿岩石。区内断裂构造发育,且与成矿关系密切,区内脉石英矿严格受近东西向大断裂控制,断裂构造为含矿热液提供了良好通道。
在南矿带东西长达6606 m的范围内,石英脉大规模的断续出露于地表(图1b),矿带整体走向85°, 3~11线朝北陡倾,倾角80°~85°,48~65线朝南陡倾,倾角 80°~85°,其中在研究区东、西两端出露的规模最大。本研究共圈定脉石英矿体 4 条,其中 Vq1、 Vq4 号为主矿体,Vq2、Vq3 与 Vq1 号矿体产出于同一石英脉,因石英脉夹石而分割为不同矿体;矿体走向 85°±,Vq1、Vq2、Vq3 号矿体倾向北,Vq4 号矿体倾向南(图1c),矿体整体陡倾,倾角 75°~86°;矿体长为 260~1930 m;最大单工程(CP5901)控制矿体厚度 90.82 m,平均厚度 2.21~50.77 m,厚度变化系数 65%,属于厚度稳定型;矿体平均品位有用组分 SiO2 为 95.36%~98.72%,有害组分 Al2O3 为 0.24%~1.60%,Fe2O3 为 0.05%~0.24%,CaO 为 0.26%~1.81%,P2O5 为 0.007%~0.018%,单工程平均品位有用组分 SiO2最高可达 99.29%,品位变化系数4.00%,属于矿石质量稳定型。
脉石英矿石呈乳白色(图2),矿石组成矿物以石英为主(95% 以上),矿石结构为他形粒状结构、碎裂结构,矿石的构造主要为块状构造,石英呈他形粒状结构。矿石自然类型为石英脉型矿石,矿石按工业用途可分为冶金熔剂用和结晶硅用脉石英型矿石。
根据对矿区脉石英矿石生产试验表明,矿区内 SiO2在 97% 以上,Al2O3<1.2%、Fe2O3<0.08% 的矿石,均能生产工业硅(图3a);SiO2在98%以上的矿石,经过色选,磁选,酸洗,浮选,生产出高纯石英砂(图3b);高纯石英砂进一步加工可生产28~42寸单晶坩埚、化工坩埚、医用坩埚、导流筒等产品(图3c~d)。
经酒泉市自然资源局评审,矿区累计查明采矿权平面范围内累计查明冶金熔剂+结晶硅用脉石英矿石[TM+KZ+TD]资源量 3582.0 万 t;其中冶金熔剂用脉石英矿石[TM+KZ+TD]资源量 1692.5 万 t,占全区保有资源量的47.25%;结晶硅用脉石英矿石[TM+ KZ+TD]资源量 1889.5 万 t,占全区保有资源量的 52.75%。矿床资源储量规模为超大型。
图1大地构造位置图(a)、矿区地质图(b)和包来呼都格脉石英矿58勘查线剖面图(c)
图2包来呼都格脉石英矿石特征
a—矿石劈切后岩心;b—矿石岩心;c—矿石岩心标本;d—矿石地表标本
图3包来呼都格脉石英矿产品照片
a—工业硅;b—高纯石英砂;c—石英干锅;d—高纯石英管