0 引言
石英岩矿是非金属矿，石英岩的颜色为白色、或无色半透明状，硬度7，性脆无解理，贝壳状断口，油脂光泽，密度为2.65。主要矿物石英为一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2，石英形成于岩浆冷却结晶过程，由于石英结晶时的温度和压力条件不同，形成了低温石英（α-石英）、高温石英（β-石英）和柯石英等不同的石英族矿物，在自然界中，石英作为单矿物的岩石包括：水晶、玛瑙、蛋白石、脉石英、石英岩、石英砂岩、深海放射虫硅质岩等；虽然石英的分布非常广泛，但纯度很高的高纯石英却很稀有。高纯石英主要有水晶、脉石英、花岗伟晶岩型石英，是半导体芯片、太阳能光伏、光纤通信、航空航天、精密光学和特种玻璃等高新技术产业不可缺少且无法替代的重要功能性材料，是真正“卡脖子”的矿物资源。
高纯石英原料矿床主要分布于巴西、美国、加拿大、挪威、澳大利亚、俄罗斯、中国等。国际上公认的是美国的花岗伟晶岩型石英矿床，以储量大、品质好最为著名，据美国地质调查局统计数据，截至2019年底，全球高纯石英原料矿产资源约7300万t，其中巴西是全球第一大资源量国，资源量为2111万t，矿石类型主要为天然水晶；美国是第二大资源量国，资源量为1822万t，矿石类型主要为花岗伟晶岩型石英。加拿大位列全球第三，资源量为1000万t，矿石类型主要为脉石英。我国高纯石英原料矿以脉石英和水晶为主，资源量共计为685万t，其中水晶资源量仅为0.69万t。我国的高纯石英原料矿床主要分布在湖北蕲春（灵虬山脉石英矿SiO2含量为99.35%）、江苏东海（SiO2含量为99.19%）、安徽旌德（版书乡龙川脉石英矿SiO2含量为99.01%）和太湖等地区，其中以江苏东海的水晶品质最为优越。
我国玻璃质硅石原料石英岩矿多分布于青海、安徽、辽宁、陕西等地，青海省西宁市及海东地区玻璃用石英岩储量16.47亿吨，安徽省凤阳县远景储量在100亿吨以上，二氧化硅含量达99%以上，辽宁省本溪市石英岩探明储量约为37亿吨，且品味较高，SiO2平均含量大于97%，优质石英岩SiO2含量可达99.4%。陕西玻璃用石英岩储量约为1.87亿吨。研究区石英岩主要用玻璃质硅石原料。
1 区域大地构造背景
工作区大地构造位置处于秦岭造山带之南秦岭微板块的佛坪-留坝隆滑构造区与窑坪古生代裂陷盆地断褶带，南邻勉略构造带，与扬子板块北缘相接。其中区内佛坪-留坝隆滑构造区：由深构造层次固态流变构造变形的长角坝岩群(孔兹岩)滑覆体为主；窑坪古生代裂陷盆地断褶带：古生代裂陷海槽细碎屑岩、炭质岩系、火山岩建造及陆源碎屑岩、碳酸盐岩、炭硅质岩、碎屑岩盖层。具有良好的成矿地质背景（图1-1）。
图1-1构造单元划分与地层动态区划图
华北地层小区(I)：I1(1)北秦岭地层,I1(2)商丹构造带；南秦岭(II)：II1(1)凤县地层小区,II1(2)佛坪-留坝地层小区,II1(3)留坝地层小区,II1(4)牛山地层小区；II2:勉略构造带；II3：杨子地层小区,II3(1)勉略宁地层小区,II3(2)阳平关地层小区,II3(3)仓山地层分区。
1.1地层
以八里关-双溪推覆构造为界，工作区北侧属佛坪-留坝隆滑构造区出露下元古界长角坝岩群，由北向南，地层依次由老到新出露，地层整体走向北西向，倾向南东，南侧属窑坪古生代裂陷盆地断褶带小面积出露寒武系及奥陶系，八里关-双溪推覆构造斜穿工作区，受区域构造断裂及印支期岩浆活动影响，区内地层普遍遭受区域变质及动力变质，岩层片理化、劈理化发育，变形变质强烈。
长角坝岩群（Pt1c）：为一套高级变质表壳岩系。因推覆构造切割元古代、古-中生代侵入岩侵入其中，造成该岩群呈残片状、残块状构造岩片、岩块、残留体产出。主体为一套经历深构造层次固态流变变形，富含矽线石、石榴石、石墨等变质矿物，以片麻岩、变粒岩、大理岩、石英岩等岩性组合，达深变质的富Al、C碎屑-碳酸岩孔兹岩系，根据其岩性组合、接触关系划分为：低庄沟岩组、湾牛坝岩组、沙坝岩组、羊圈沟岩组等四个构造岩石地层单位。（见2-1）
羊圈沟岩组（Pt1y.）岩石组合稳定，为白、灰白色细晶-粗晶石英岩、含石榴石矽线石石英岩、含石墨石英片岩，局部夹含石榴石矽线石石英斜长片麻岩。岩石以呈岩墙状、岩脉状产态，岩性较单一，细-粗晶变晶结构，具厚-巨厚层、块状构造，而呈现出重熔岩脉特征。羊圈沟岩组是石英岩矿主要目标地层。
1.2构造
研究区位于勉略构造带以北，本区内经历了多次构造运动，分别为华力西期、印支期及燕山期，伴随强烈的构造变形、叠加改造作用。（见图2-1）
八里关-双溪推覆断裂：八里关-铁河一线，呈北西西向展布，付家院-双溪一带呈北东-北东东向弧形延展，宽20-50m。为韧性、脆韧性、脆性复合断裂、长期活动断裂。早期发育糜棱岩、片理化带；晚期大多地段为脆性断层，断面直立或向北陡倾，发育断层角砾岩、片糜岩和炭化碎粉岩，该断裂具多期活动的特点，早期表现为韧性-脆韧性断层，在不同地段表现为推覆、剥离或走滑性质；晚期主体为正断层性质。
三根树-下付院复向斜：位于下付院一带，长约8km，宽约3km，西段近东西向，东段转为北西向，核部为沙坝岩组大理岩，两翼依次为羊圈沟岩组石英岩、石英大理岩，两翼次级褶皱发育，两翼均北倾，倾角变化很大。总体为北倾南倒向西倾伏的复式面理褶皱。
1.3岩浆岩
区内岩浆活动频繁，发育多期次侵入岩，以中酸性侵入岩最为发育，主要出露的岩浆岩按其出露规模，大致可分为两大部分。一是南秦岭区印支期的华阳花岗岩体，在勘查区北部大面积出露，该岩体划分为光头山超单元木河单元（TηγM）和天华山单元（TηγT），岩性分别为细粒黑云二长花岗岩及中粒黑云二长花岗岩。这些岩体一般呈较大岩基、岩株、岩脉出露于古老地体及周边地区，反映基底构造对侵入岩具较强的控岩作用。二是工作区的西北部的砖溪庙附近出露有少量的龙草坪片麻岩套南沟单元（Ar3Ngni），岩性为黑云角闪斜长片麻岩，被晚期花岗质侵入岩侵吞呈残留体产出。
2石英岩矿体特征
区内圈定大洞沟、双溪镇-小河镇、铁炉湾村一带三处石英岩矿成矿重点区；在三个石英岩矿重点成矿区内圈定9条石英岩矿体。（见图2-1）
KⅠ号矿体位于大洞沟摩天岭，属湾牛坝岩组，含矿岩性为石英岩，围岩为大理岩，走向近东西向，似层状产出，矿体出露标高1030-1640m，控制长2.1km，地表矿体平均厚度63.51m；SiO2含量90.50-98.06％，平均93.59％；有害组分Al2O3含量平均2.24％，Fe2O3含量平均1.07％；产状175°-215°∠52°-83°。
KⅡ号矿体位于大洞沟，属沙坝岩组，含矿岩性为石英岩，围岩为大理岩，矿体出露标高1440-1900m，走向长约1.7km，近东西向展布，呈层状产出，地表矿体平均厚度157.50m；SiO2含量95.43-96.85％，平均96.16％；有害组分Al2O3含量平均1.21％，Fe2O3含量平均0.99％；产状183°-204°∠68°-85°。
KⅢ号矿体位于小河-包家垭一带，属羊圈沟岩组，含矿岩性为石英岩，上下盘围岩分别为大理岩与黑云斜长片麻岩，矿体出露标高720-1250m，矿体走向长3.2km，矿体近东西向展布，矿体呈层状产出。矿体平均厚度32.60m；SiO2含量95.22-97.88％，平均97.41％；有害组分Al2O3含量平均1.15％，Fe2O3含量平均0.56％；产状315°-40°∠32°-62°。
KⅣ号矿体是主矿体，位于罗家营-严家坪一带，属羊圈沟岩组，含矿岩性为石英岩，下盘为大理岩，上盘为黑云母二长花岗岩，局部为大理岩，矿体出露标高830-1400m，走向长约11km，近东西向展布，矿体总体呈似层状，沿走向在许家湾一带具有膨胀收缩、分枝复合现象。矿体平均厚度40.75m，SiO2含量90.76％-98.12％，平均95.05％；有害组分Al2O3含量平均1.71％，Fe2O3含量平均1.08％。产状300°-15°∠48°-70°。
KⅤ号矿体位于范家沟，属羊圈沟岩组，含矿岩性为石英岩，围岩均为黑云斜长片麻岩，矿体出露标高830-1040m，走向长约3.3km，近东西向展布，矿体呈层状产出。地表矿体平均厚度45.12m；SiO2含量95.13-97.48％，平均94.73％；有害组分Al2O3平均2.10％，Fe2O3平均1.88％；产状175°-220°∠40°-65°。
KⅥ号矿体位于王家坡-沙坝一带，属羊圈沟岩组，含矿岩性为石英岩，围岩均为大理岩，近东西向展布，矿体呈层状产出，矿体出露标高680-1100m，长4.6km，地表矿体平均厚度15.62m；有益组分SiO2含量91.94-97.93％，平均94.60％，产状350°-5°∠60°-70°。
KⅦ号矿体位于冬青树-黑湾河一带，属羊圈沟岩组，含矿岩性为石英岩，围岩均为大理岩，近东西向展布，层状产出，矿体出露标高660-1000m，矿体长3km，近东西向展布，层状产出，地表矿体厚度30.09-32.98m，平均厚度31.17m；有益组分SiO2含量93.85-95.06％，平均94.34％，产状165°-180°∠80°-88°。
KⅧ号矿体位于小河镇磕头寨－高洞子一带，属沙坝岩组，含矿岩性为石英岩，围岩上盘为石英片岩，下盘为黑云母二长花岗岩，走向长1.9km。矿体呈北东-南西向展布，层状产出。矿体平均厚度22.02m，SiO2含量92.16-93.84％，平均93.44％；有害组分Al2O3含量平均0.85％，Fe2O3含量平均2.33％；产状145°-195°∠38°-50°。（见照片1）
KⅨ号矿体位于小河镇大坝村沙窝子-麻羊坡一带，属沙坝岩组，含矿岩性为石英岩，围岩下盘为大理岩，上盘为黑云斜长片麻岩，局部黑云母二长花岗岩脉侵入接触，走向长1.5km。矿体呈北东-南西向展布，层状产出。矿体平均厚度62.20m，SiO2含量91.62％-95.20％，平均92.78％；有害组分Al2O3含量平均2.17％，Fe2O3含量平均1.68％；产状290°-330°∠46°-52°。
图2-1石英岩矿体展布形态特征
2.1矿石特征
石英矿石的矿物成分简单，岩矿鉴定为脉石英，主要矿物为石英，占矿石中矿物总量的92%以上，次要矿物为白云母、黄铁矿、少量泥质。石英矿石主要化学成分为二氧化硅，石英：92-98％，不规则粒状，粒度不均匀，多在1.0mm以上，个别颗粒可达15.00mm，少量颗粒在0.1-1.0mm之间；受动力作用影响，有较弱的挤压变形加碎裂现象，白云母：少量，片状，长径在0.1mm以下，多被石英包裹，其他含少量碳酸盐、钛铁矿、泥铁质。
矿石化学成分：据样品分析结果反映，石英矿石中有益组分二氧化硅（SiO2）含量大于92.00-98.00%，有害组份含量三氧化二铝（Al2O3）0.65-1.78%，三氧化二铁（Fe2O3）0.72-1.14%，矿石可用作玻璃用硅石原料。
矿石结构、构造：石英岩矿体均为厚层-块状构造，粒状变晶结构。其硬度大，抗风化能力强，节理裂隙发育，一般形成陡峭地形。
3 结论
A、石英岩矿产于下元古界长角坝岩群湾牛坝岩组、沙坝岩组、羊圈沟岩组，以富铝、富碳、富钙变质矿物为特征，原岩为钙质砂岩-含泥质细砂岩-碳酸盐岩，为滨-浅海相沉积建造。区内地质构造复杂。砂岩、硅质岩经过后期区域变质作用，发生重结晶作用，后期的热液活动作用下的SiO2矿液进行了交代置换、熔融再生、充填等一系列热变质矿化作用，并在层间断裂或裂隙中，SiO2进一步富集过饱和，形成脉石英，属沉积变质型石英岩矿。
B、区内的三个石英岩矿重点成矿区内圈定石英岩矿体9条，走向长度1500-11000m，厚15.62-157.50m，SiO2含量一般92.59-97.41％。按SiO2含量大于90％和96％分别进行了资源量估算：经估算大于90％硅（推断+预测）矿石量44737.82万吨，其中推断矿石量2832.62万吨，品位SiO2含量94.80％，Al2O3含量1.72％，Fe2O3含量0.96％；预测矿石量41905.20万吨，品位SiO2含量94.94％，Al2O3含量1.78％，Fe2O3含量1.14％；大于96％硅（推断+预测）矿石量21954.66万吨，其中推断矿石量1346.84万吨，品位SiO2含量97.40％，Al2O3含量0.65％，Fe2O3含量0.72％，预测矿石量20607.82万吨，品位SiO2含量97.23％，Al2O3含量0.86％，Fe2O3含量0.92％。
C、根据分析统计结果，区内石英岩矿体一部分Fe2O3的含量超标，分析造成这种现象的原因有三点：一是近地表矿体围岩含铁质成分，在雨水淋滤过程中渗入石英岩矿体，深部钻孔品质较好，其中KⅣ深部见粉石英矿层；二是在取样过程中使用地质锤、切割机等工具，存在人为铁质污染；三是样品分析过程中碎样工具也存在铁制品，样品分析过程中仅选用部分样进行碎样，不能完全代表样品品位。但参考区内正在运营的矿山企业，通过工业生产加工，该区内的石英岩矿仍然可做为玻璃质硅质原料。
D、区内石英岩矿地层稳定，走向延伸远，倾角较大65°-88°，地表岩石差异风化，形成明显的地形找矿标志，便于开展区内石英岩矿地质调查工作，陡倾角便于石英岩矿开发利用，开采过程中能减少林业占地，保障绿色勘查，提高石英岩矿开采利用率，目前控制玻璃质硅质原料储量大，为城固县石英产业提供发展基础，但尚未对深部高品位粉石英、高纯石英进行评价，后续加强该方面技术支持，促进产业升级。
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作者简介：孙德（1989-3），男，地质工程师，本科，工作单位：中陕核工业集团二一四大队有限公司
研究方向：地质、化探、物探、遥感综合信息找矿，区域地质调查、地质灾害调查等。
