中文名称 | 海砂矿 | 原名 | 铁矿砂 |
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形成原因 | 火山喷发 | 地点 | 印尼 |
海砂矿基础知识
在地球的很多沿海地带,和海岛上较为 常见,印尼海砂原矿的品位在42%到51%之间,经过磁选后生产出来的海砂矿的典型指标如下:Fe:55%-58%,SiO2小于5%,Al2O3小于5%,S小于0.1%,P小于0.1%,TiO2在7%到13%之间,粒度在0到2mm之间,水分在5%左右。成品仅仅是经过两级磁选后得到的,没有经过球磨这道工序,球磨后,再选一次,品位能够达到60%到61%之间,主要供应选矿厂。
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深圳海砂危楼遍布,那施工中怎么检测海砂呢?
单讲砂子,海砂和河砂是有区别的。最简单是海砂是咸的。河砂不是咸的;海砂干了泛碱,河砂 干了不泛碱。 对于混凝土是否使用海砂,那就不好鉴别了。只能检测混凝土的含碱度,在这方面工地监理是做不到的。
如何鉴别海砂跟河砂
区别海砂与河砂方法如下:1、尝尝,味咸的为海砂。2、海砂应该干净些,指含泥量。3、看颜色,一般海砂浅色些。
怎样区别海砂与河砂
区别海砂与河砂方法如下:1、尝尝,味咸的为海砂; 2、海砂应该干净些,指含泥量; 3、看颜色,一般海砂浅色些。
海砂为什么不能用于建房
海砂不能用于建房的原因有二点:一是含有盐分,会对水泥钢筋起到腐蚀的作用,对房屋的寿命有影响。二是海砂一般颗粒比较的细,和水泥的间隙配比不合适,影响水泥的牢固程度。
海砂跟海沙有什么作用
海沙就是陆地上的岩石风化之后形成的产物,主要也就是长石,方解石,石英(二氧化硅)等含铝,硅等元素的化合物。经过常年的海水打磨,被阳光照射自然是会闪闪发光。就好比是无数个微小的鹅卵石,看上去是白色的。1...
1河成砂矿床,原生矿石被搬到河流的中下游,因水流速度变缓沉积而成。比重大的有用矿物分布在粗砂层或砾石层中。并常在砂砾层的床部形成富集带。这类矿床经历的自然淘洗过短还不够强烈。冲积砂矿专用选矿设备?冲积砂矿的类型矿石中多夹杂有砾石和黏土,并且分布不均匀。我国黑龙江,吉林,内蒙古等省区的砂金矿多属这类矿床,具有相当大的工业价值,在南方一些省区还形成有褐钆铌矿,稀土矿(主要矿物为独居石),铌钽矿以及砂锡矿矿床。
2海成砂矿床:俗称海滨砂矿,并也包括湖滨砂矿,这类矿床系在海(湖)岸上经潮汐及风浪作用。将河流中带来的碎屑物质,或海岸上岩石崩解的物质加以淘洗富集而成。砂砾经过波浪的反复冲刷推移,分选程度较高。颗粒圆度也较大,含泥很少。但在被侵蚀的海岸或湖岸上常有不同粒度的砂,砾堆积。实际生产中冲积砂矿的开采及要用的选矿设备? 冲积砂矿是钛,锆矿物的重要来源.目前世界上有80%以上的锆英石和大部分含钛矿物,独居石是从砂矿中获得的。尤其是海滨砂矿更为重要。我国有着漫长的海岸线,在广东,广西,福建等省区沿海,台湾和海南岛海岸以及山东半岛,辽东湾等海岸线上赋存有大量海滨砂矿,是我国重要的稀有金属矿产资源,目前己在不少地区建立了选矿厂。
包括河成和海成砂矿,一般采用水枪一砂泵,电铲推土机或采砂船开采,原矿中的有用矿物基本已是单位分离状态,故不需破碎及磨碎。采出后的矿石先经筛分除去不含矿的砾石,含泥多的矿石则需进行脱泥,然后送去选别。砂矿中的重矿物含量一般是不多的。故首先需应用处理能力的设备粗选,常用者有大型跳汰机,圆锥选矿机和螺旋选矿机等。它们需随采扬的推进而搬迁,故除了安装在采砂船上者外,必须考虑到拆装方便.经过粗选得到的重砂精矿要送到精选车间或中央粗选厂处理。精选厂中装有重,磁浮以太电选设备,将各种有用矿物分别富集出来成为最终精矿,达到综合回收的目的。?
原生矿床中化学稳定性强的,比重大的有用矿物,在搬运过程中受到淘洗,因而更为集中。常含有自然金,铂和锡石,磁铁矿,钛铁矿,铬铁矿,金红石,锆英石,独居石,铌钽铁矿,褐钆铌矿以及金刚石等矿物。各种有用矿物的含量比例变化很大。因而矿床类型也多种多样。但矿床中总是有多种成分共生。脉石矿物以耐风化的石英最多,其他还有石榴子石,电气石,重晶石,角闪石,云母等.
中国很久前即开始人工淘采砂矿,1673年曾用附近高山天然水源,开凿明沟,引水冲淘砂矿。1929年在广西水岩坝砂锡矿用水枪砂泵开采,在望高砂锡矿用自然水压,装备水力提升器开采,节省了电源,经济效果良好。1949年后,砂矿露天水力开采由开采砂锡、砂金发展到开采钨钛锰矿、铌钽铁矿、锆英石、金刚石等,甚至用水力开采粘土。使用水力开采的矿山、基建时间短、投资少、设备简单、生产率高、成本低、投资见效快、技术经济效果良好。 砂矿床开拓基坑开拓法 采场内开掘长约40~50m、宽10m的基坑,坑内布置砂泵扬送。视矿体厚薄,基坑可一次或分段掘到矿床底板,坑内矿浆池深度一般为1.5m左右。
堑沟开拓法 开掘堑沟,在沟内设输矿沟道,自流运输砂矿。如越过凹地,可与自流倒虹管配合,不用动力,经济可靠(图1)。 平硐溜井开拓法 开掘平硐和溜井通向矿体。在溜井中安设溜浆管,平硐底板镶砌冲矿沟。本法适用于喀斯特山坡地区的低凹分散矿块,为节约动力,应尽量采用自流运输,避免砂泵扬送。目前使用的平硐长度已达2.6Km。溜井分垂直和倾斜两种,前者应用较多。溜井用密集支柱支护。溜浆管的管径通常为350mm,矿浆通过该管送入平硐中的冲矿沟。冲矿沟布置方式有两种:①砌筑于平硐底板上,适用于服务年限短的矿山;②在平硐底板下面开掘。管道与冲矿沟的连结处设有缓冲池,以减少冲击力,防止矿浆从管内流出时飞溅。管道上部入口处应设格筛,以防大块和泥团阻塞管道。
采矿方法主要是冲采,有时要进行残矿回收,在有些砂土中需预先松动和清理废石。冲采水枪的进水管直径为150~200mm,喷嘴直径常用38~65mm,压头为50~150m;耗水量为采砂量的1.7~14倍,在高山缺水地区,控制在3倍以下。水枪距工作面的最小距离,通常与阶段高度值相近。水枪移动步距为4~6m,砂泵移动步距为50~200m;或先将矿浆池前移,当砂泵吸入管加长至50~90m后,再移动砂泵。
水力开采一般不适用于严寒地区。在气温低于 5℃的地区,应有防寒措施,如对水泵、砂泵和水管等进行防冻;在水管较低点设放水闸门,工作停止时注意放水;设置备用水管;采用高阶段时,采取减少水量的措施,将水压提高50~60%;采场底板坡度比夏季加大25~30%等。
冲采法 有逆向、侧向、顺向及联合冲采法,以逆向冲采法应用较多(图2)。该法系将水枪对准工作面,用射流在台阶底部掏槽,使砂土坍陷,与水混合成矿浆,逆向流往矿浆池和冲矿沟,可充分利用射流冲击力,减少耗水量。由于部分残矿不能回收,采场底板有裂隙或溶洞时,又有部分矿石沉积,矿石损失率一般为5~10%。冲采时表土和夹层混入,使出矿品位降低;但同时有部分废石被筛出,又可使出矿品位相对提高,一般实际贫化率为5~10%。 砂矿的预松动 可提高水枪效率,降低水电消耗和采矿成本。松动方法有爆破法和水压法。前者使用较多,经济效果良好,在高山缺水地区更为显著,每吨砂矿的耗水量可降至1.7t。后者适用于具有渗透性的砂矿,在距阶段坡顶线2~3m处插入一排钢管,插深约2m,管距约3m,压入高压水。经数小时可使土岩塌落,采一吨砂矿耗水0.5~0.7t。此法与底部掏槽相结合,效果良好。
残矿回收 有的残矿是由于工作面底板坡度而形成,有的则为残留于喀斯特溶洞中的砂矿。前者一般先用爆破法松动残矿,然后用水枪逆向冲采,再调整喷嘴直径,用顺向冲采法清扫底板残矿,并用小型移动砂泵扬送矿浆至主砂泵的矿浆池内或冲矿沟中;不能冲走的废石,可用人工或机械清理。后者可用胶管小水枪冲采,配合小型移动砂泵;如溶洞狭小,可用水力射流提升器回收。
水力运输分自流和加压两类,前者不耗费电力,生产成本低,又分沟道运输和管道运输两种方式。沟道运输可就地取材,基建投资少,中国广泛采用。在地形条件限制时,往往辅以自流管和倒虹管。
沟管线路选择应满足:①基建工程量小,架空部分少,施工方便,利于维修;②线路尽可能取直,线路转角不小于120°;③使大部分砂矿或剥离物能自流运输,少用辅助砂泵;④自流运输的沟道坡度大于砂矿流动的临界水力坡度,线路转角处最好有100mm的落差;⑤沟道坡度过大时,用跌水落差调整,以减少磨损;⑥在地形有起伏时,可用自流管和倒虹管,在最低处设排矿阀。
自流运输 ①沟道断面 有半圆形、矩形和梯形。后两种在生产中广泛被采用。矩形断面的开挖工程量小,流深较大,砌筑方便,但更换沟底衬板不方便,大泥团较多时易阻塞沟道,水力半径小。梯形断面与之相反。取二者之长,可以上半部为矩形,下半部为梯形。冲矿沟的深度应为矿浆流深的2倍以上。
② 沟道坡度 矿浆自流沟道的最小坡度,与浆中的土岩粒度、矿浆浓度和衬砌材料有关,平均粒径愈大,要求的坡度也愈大。一般应比临界坡度大10%以上。当矿浆浓度为20~30%时,冲矿沟最小坡度约4~6%。
③ 衬砌材料 常用的有石灰岩、大理岩、花岗岩、耐磨铸铁和辉绿岩制品等。各种主要衬砌材料的优缺点和通过万吨矿石的实际材料磨损率见表。 沟帮和沟底的磨损比约为1:3;距沟底5cm以上的部位磨损很少。
④ 泥团处理 冲矿沟内矿浆流动时,常有泥块粘裹石块而成的大量泥团,阻塞冲矿沟,造成事故;含泥率高的矿区尤甚。泥团呈球状,较坚韧,必须冲压打击,才能破碎。处理泥团的主要设施有六面条筛和电动圆筒筛。
⑤ 倒虹管运输 通过宽阔较深的洼地,可用倒虹管自流输送砂矿。倒虹管由钢管与铸铁管组成;用辉绿岩铸石衬里的倒虹管,使用效果更好。用倒虹管时流量愈大,矿浆浓度愈大,所需的静压头就越高。为减少水力坡度,降低静力压头,必须合理选择管径。管径必须由大到小,逐渐减小,并用渐缩管相互连接。入口段矿浆的流速须大于1.4m/s,扬送段流速不低于3m/s,矿浆在管道中流速为临界流速的 1.1倍。矿浆入口处设置间距25mm的条筛,在谷底平缓段安装球形阀,以清洗和排放阻塞管道的干结矿石;矿浆入口处还应设清水池,以调节矿浆浓度和流量,并在突然停电时用来冲尽管内矿砂。条筛前的矿浆沟应安设闸门和储矿池,以便控制和调节砂矿量。平缓段的弯管角度应大于120°~160°,以避免转弯处所形成的涡流区。
加压运输 地形条件不允许自流运输时,用砂泵加压水力运输。砂泵一般均采用吸入式。如果需要串联作业时,中间升压泵可采用注入式。但一般不采用并联作业。矿浆在管道内呈紊流状态。固体颗粒在矿浆中的运动状态相当复杂,有高流速状态、临界流速状态和低流速状态。矿浆在管道内流速与矿浆浓度、管径、矿石粒度和管道阻力系数有关。临界流速状态最经济。正确选定流速数值,可降低电耗和生产成本,减小压头损失和管道磨损。为防止管道阻塞,最小流速应为最大粒径砾石自由沉降速度的1.5~2倍。
矿浆在管道内运动的压头损失,在清水运动压头损失的基础上,考虑到矿浆比重和附加能量的影响来确定。压头损失与流速关系极大:流速低于临界流速时,将有固体颗粒沉降于管道底部而增大阻力;流速过大时,由于管道内的摩擦,消耗能量,也增大压头损失。正确选择临界流速,才能保证压头损失最小。选择最有利的矿水比(单位时间内运出的干矿重量与耗水量之比),可降低水、电消耗和生产成本,提高砂泵与管道的运输能力。
砂浆管道磨损很大,选用管道要注意管壁的厚度,尤其要选择适宜于临界流速的管径以减小磨损。使用的钢管每季应翻转一次,每次转60°~120°,以延长使用年限。如使用200mm的无缝钢管,管壁厚8mm时,通过35~40万米3的砂矿后即完全磨坏,不能再用。
供水水力开采需大量用水,供水方法有自流、机械加压和联合法。为节约用水,采场用水主要取自选厂尾矿池(或水力排土场)。将用过的水澄清回收,循环使用,水源来水作为生产过程耗损水量的补充,仅占总用水量15%左右。旱季耗损多,占20~25%,雨季只占5~10%。加压泵站的位置定在矿区中央的高地为宜,以便充分利用静水压头和缩短管道长度,减少压头损失。泵站贮水池的容积,应能贮备4~5小时的用水量。
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
注:1优等品+05mm粒级含量不大于55%,包括+071mm粒级。
2各级产品的水分要求不大于5%。
3各级产品稳定化学成分的允许波动值:优等品SiO2±020%,Al2O3±010%,Fe2O3±001%,一级品SiO2±025%,Al2O3±015%:二级品SiO2±030%,Al2O3±020%;三、四级品SiO2±030%,Al2O3±030%。
4矿石中含铬铁矿、铬尖晶石、锆英石、矽线石等难熔矿物时,常使玻璃出现黑点,目前成品平板玻璃中每平方米允许黑点数有限制,在评价矿石质量时应注意对难熔矿物含量和粒度的评价。
5达不到要求需要选的矿石,其原矿的质量要求可根据选矿试验结果或与有类比条件矿山类比确定。采用水洗样评价矿石质量时,应根据水洗试验或选矿试验结果,经济术经济论证后确定原矿质量要求或水洗砂质量及含砂率要求。
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
(据秦元煕,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)9642%~9978%,一般不大于97%;w(Al2O3)014%~15%;一般小于1%;w(Fe2O3)008%~<02%,一般<015%。矿石质量较好,粒度以细粒为主,一般多在02~04mm。
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13~56m。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)02%~07%,w(Fe2O3)003%~007%。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02~05mm为主,呈棱角状—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)9558%~9975%,一般大于96%;w(Al2O3)029%~3%;一般小于15%;w(Fe2O3)001%~024%;一般小于02%。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)
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1029m和2070m,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074~01mm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)9830%~9734%,w(Al2O3)086%~14%,w(Fe2O3)0160%~0147%。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)
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90%~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)9212%~9845%,一般大于92%;w(Al2O3)01%~35%,一般小于25%;w(Fe2O3)001%~021%,一般小于02%。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368~029m,平均厚为167m。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075~01mm的占8153%~8352%。矿石化学成分:一般SiO2含量99%以上,w(Al2O3)020%~026%,w(Fe2O3)0054%~0079%。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)8170%~9846%;w(Al2O3)15%~929%;w(Fe2O3)007%~103%。
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4430%~7784%,一般为60%左右。矿石粒度变化大,以大于074mm的粗砂为主,含石英85%~95%,长石5%,岩屑10%;小于074mm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)8335%,w(Al2O3)929%,w(Fe2O3)103%,经淘洗后w(SiO2)88%~94%,w(Al2O3)25%~45%,w(Fe2O3)003%~025%。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%~9554%,一般93%;w(Al2O3)01%~55%,一般25%;w(Fe2O3)007%~032%,一般016%。
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074mm粒级占721%。矿石化学成分:SiO292%~95%,Al2O3195%~395%,Fe2O3007%~025%。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:SiO29156%~9974%,一般大于97%;Al2O3017%~160%,一般小于1%;Fe2O3015%~002%,一般小于01%。
图18-3 湖北蕲春灵虬山脉石英矿地质简图据秦元熙,1999d)
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<05%,Fe2O3一般002%。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012%~1%,多数小于02%;石英砂岩中为006%~112%,多数小于03%;脉石英中为003%~025%,多数小于005%;石英砂中为01%~25%,多数小于06%。矿石中Al2O3含量与长石含量相关,低的01%,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。
海水成分较为复杂,其中含有大量的金属离子,比如像自由铜离子会大量的活化硫化物,造成选矿中难以分离,而钙镁离子呢容易形成大量的沉淀物在矿浆中产生悬浊,吸附在矿化泡沫表面使精矿质量下降,另外,矿石的浮选是需要一定的pH值的,海水的pH值比较不稳定,就需要大量的调整剂,对成本来说也是不合算的。
印支运动以后,中国的地质构造格局发生显著变化,以贺兰山-康滇隆起一线为界,可将中国分为差异明显的东西两大部分。东部地区,由于东亚大陆与西太平洋板块间的相互作用不断加强,导致滨太平洋构造带发生强烈的火山-侵入活动(任纪舜,1998),而在大陆内部则发育各类沉积盆地。在大陆的西部地区,从冈瓦纳大陆母体移离的青藏诸地块则逐次向北运移,最终与属于欧亚板块的中国北方大陆碰撞结合为一个整体。
中国东部构造域的西带,中生代时发育有内陆断陷盆地,如鄂尔多斯盆地和四川盆地,其中蕴藏了丰富的煤层、石油和天然气。在大陆的中带和东带,发育有近海盆地,如松辽、华北和江汉等,其中松辽盆地以白垩系深水湖相沉积物为主,形成大型的大庆、辽河等油田。
中国东部构造域的东带,以发育大量火山岩为特征,伴有丰富的斑岩型、矽卡岩型和浅成低温热液型矿床,有三条火山岩带呈北北东-南南西向作雁行状排列。其西北带为大兴安岭富碱火山岩带,伴有金-铅-锌-锡-铁矿成矿系统;中带是基本沿郯-庐断裂延伸的偏碱性安山质火山岩,它从胶辽东部经山东、苏北一直延伸到下扬子地区,燕山期花岗岩类包括钾玄岩(Shoshonite)在此带内广泛出露,以发育铜-铁-金-硫矿床为特征,如著名的长江中下游成矿带。东南边的闽、浙陆缘火山岩带北延与朝鲜半岛南部地区相接,以安山岩和流纹岩类为主,广泛形成中低温热液型铅-锌-银-铜-金矿床,代表性的有紫金山金-铜矿床,以及偏西北侧的元古宙浅变质基底中的铜厂-银山的铜-金-银矿集区。
中国东部地区,由于华北地块和扬子地块的演化历史和物质组成的明显差异,因而形成印支期后不同的区域地球化学块体和成矿带。在华北地区,以华北地块边缘的大规模金-钼成矿为特征,如地块北缘的杨家杖子、涞源等钼矿和冀北金矿(东坪、金厂峪等),地块南缘的小秦岭金矿和钼矿(文峪、金堆城等)和胶东金矿。而在华南地区,由于受到印度板块和西太平洋板块的双重推挤,原先的华南加里东增生褶皱带发育强烈的构造热事件,软流圈和下地壳的深源物质上涌,中深部的硅铝质地壳部分熔融,形成大规模的重熔花岗岩,它们沿深断裂和热穹窿广泛分布,伴有一系列重要的钨-锡-铋-稀土矿床,如柿竹园和西华山矿床。
就铜矿而言,华北和扬子地块上均有大型矿床分布,但在秦岭区则相对缺少。
中国金矿主要形成在燕山期,多分布在前寒武纪花岗-绿岩带。太古宙和元古宙地层中的变基性火山岩为含金矿源层,经历多次改造富集,主要是受到燕山期花岗岩浆活动的影响而高度富集成矿,这与世界上其他古老变质岩区金成矿时代集中在前寒武纪是明显不同的。
中国西部的巨大盆岭系统由断块山脉与大型山间盆地相间排列构成,可以阿尔金巨型走滑断裂分为西北部的塔里木-天山区和东南部的昆仑山-祁连山区。其中,塔里木盆地经历复杂的历史,盆地边缘及其内部蕴藏了丰富的石油和天然气资源。在柴达木盆地则有大量的石油、石盐、钾、锂和硼矿资源。
喜马拉雅运动期,大约在60~65Ma,印度板块与欧亚板块开始碰撞对接,青藏地区大部隆升。在喜马拉雅褶皱带,发育有蛇绿岩套中的铬铁矿床(如罗布莎);在冈底斯构造带,发育了巨型斑岩型铜-钼-金成矿带,已发现多个大型铜矿床,如驱龙,其金属储量已近千万吨。在三江地区的对接消减带中,发育了与钙碱性花岗岩有关的斑岩铜矿带(如玉龙铜矿)、与构造混杂岩带有关的金矿带(如老王寨金矿),以及陆相断陷盆地碎屑岩中的铅-锌矿床(如兰坪金顶矿)。在中国台湾北部,受西太平洋板块俯冲带直接影响,产出有著名的火山岩系中的浅成低温热液型金矿(金瓜石矿床)。
中国的东北和华北地区有陆内裂谷型的第三纪(古近纪、新近纪)玄武岩发育,伴有刚玉(蓝宝石)等矿产。
1燕山期构造与成矿特点
燕山期成矿在中国大陆上尤其是东部地区广泛发育,成矿强度大,是中国多数金属矿产的主要形成时代。其特征是:
1)矿床种类多。金属矿有金、银、铜、铁、钨、锡、钼、铋、铅、锌、汞、锑、铍、铌、钽等;非金属矿有萤石、明矾石、叶蜡石、重晶石、水晶、石棉等;能源有石油、天然气、煤、铀等。
2)矿床类型多。有蚀变花岗岩型、云英岩型、矽卡岩型、斑岩型、热液脉型、浅成低温热液型、蚀变-剪切带型、次火山-矿浆贯入型、沉积和生物沉积型等。
3)成矿环境以大陆板内构造活化带为主,有大陆边缘及内部的构造-岩浆带、火山-次火山岩带、陆内断褶带、俯冲带、陆缘剪切带、陆内坳陷带、陆内深断裂带,以及陆内断陷盆地等。
4)成矿带主要集中在中国东部构造域,包括下列的成矿区带:
①大兴安岭-太行山铁-铜-钼-金-铅-锌成矿带;②郯-庐断裂铜-金-金刚石成矿带;③华北陆块北缘铁-稀土-铅-锌-金-银-铜成矿带;④小秦岭金成矿带;⑤豫西金-钼-钨-铁-铜-锑成矿带;⑥长江中下游铁-铜-金-硫成矿带;⑦东南沿海火山岩铅-锌-金-银成矿带;⑧湘中钨-锡-铅-锌成矿带;⑨南岭钨-锡-铋-铌-钽-稀土成矿带;⑩扬子陆块西南缘汞-锑-砷-金成矿带。
燕山期成矿带或是发育在前寒武纪变质结晶基底中,或是叠加在古生代构造层之上,或是叠加在早中生代—三叠纪地层之上,总体上是受中国大陆东部岩石圈-软流圈的强烈扰动而发生的岩浆、流体、盆地沉积作用控制的。
2喜马拉雅期构造与成矿特点
喜马拉雅构造运动主要发育在中国西南地区,由于印度板块向喜马拉雅-特提斯地体的推挤,造成青藏高原及三江区域的多个构造-岩浆-成矿带,矿产资源丰富,潜力巨大。此外,近年来在川西地区也发现喜马拉雅期的岩浆活动与金属矿床。
喜马拉雅期成矿主要表现出壳-幔成矿系统的特色:
1)矿床种类包括金、铜、铅、锌、银、铬等,喜马拉雅期碱性玄武岩中有橄榄石、红宝石、蓝宝石等。
2)矿床类型有斑岩铜-钼矿、矽卡岩型铁铜矿、岩浆型铬矿、剪切带型金矿、火山-次火山岩型金矿、热泉型金矿,以及广泛分布的红土风化壳矿床及各类河海砂矿。
3)成矿环境有造山带、裂谷、地堑及裂陷盆地、内陆湖盆及滨海岸带等。
喜马拉雅期的主要成矿区带有:
①雅鲁藏布江超镁铁质岩铬铁矿成矿带;②冈底斯中酸性岩铜-钼-金成矿带;③三江特提斯铜-金-钨-锡多金属成矿带;④川西构造-岩浆铜多金属成矿带;⑤东北-华北碱性玄武岩类宝石成矿带;⑥台湾金瓜石金-铜成矿带。
以往对喜马拉雅期成矿作用研究不够,近年来有关喜马拉雅期矿床的多处发现,说明中国喜马拉雅期成矿可能具有较大的强度,尤其在西南区、西北区和东南沿海区,应引起重视。全面研究区域地貌景观和岩石被剥蚀程度对找寻喜马拉雅期矿床很有意义。
1区域地质调查
2012年完成1∶5万区域地质调查247万平方千米,累计完成262万平方千米,占陆域国土面积的273%;完成1∶25万区调修测217万平方千米,累计完成589万(实测161万,修测428万)平方千米,占陆域国土面积的614%。新发现矿(化)点、矿化线索380余处,圈定一批新的找矿有利区。
2区域物探化探遥感地质调查
2012年完成1∶25万区域重力308万平方千米,1∶25万区域化探174万平方千米;1∶5万区域化探148万平方千米,1∶5万航空物探51万测线千米,1∶25万航磁调查117万测线千米,1∶5万重力测量9814平方千米。在西昆仑矿带东段区域矿产资源遥感地质调查44400平方千米。新圈定物化遥异常近6000余处,查证异常464处,见矿(化)点190处。
3海洋地质调查
完成了1∶100万大连幅等4个图幅的海洋区域地质调查成果报告编写和图件编制工作。继续开展1∶25万青岛幅海洋区域地质调查试点工作,重点进行采集数据处理、样品测试分析和综合研究,启动了1∶25万福州幅、莆田幅海洋区域地质调查工作。
重点海岸带综合地质调查与监测。主要开展辽河三角洲经济区、山东半岛蓝色经济区、长江三角洲经济区、南海北部湾经济区等重点海岸带综合地质调查与监测,南海北部湾全新世环境演变与人类活动影响研究、北部湾广西近岸海洋地质环境与地质灾害调查、华南西部滨海湿地地质调查与生态环境评价等。
海洋矿产资源调查。继续开展辽东湾、台湾海峡西岸近海海砂资源潜力调查,海南岛浅海砂矿资源潜力调查与评价,舟山海域海底淡水资源的调查与评价等。继续开展南黄海、南海北部陆坡深水区油气资源调查,在黄海海域实施了1口探井的钻探工程,获取了大量的地质、地球化学录井和测井资料以及岩屑、岩心样品等,发现有油气显示。