沂水县关顶地区含水晶脉石英的成矿特征

高继辉

(中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100）

天然水晶、低温热液型脉石英是国内加工提纯高纯石英的主要原料[1]，其独特的机械性能和热性能以及非常低的杂质是石英玻璃、太阳能电池、电光源、石英玻璃管、集成电路、光纤通讯、激光、军事和航天工业等产品的主要原料。在新材料新能源战略性新兴产业中具有重要地位和作用[2-3]。山东沂水县关顶地区发育有多条脉石英矿体，脉石英矿体内有晶洞发育，晶洞内发育有水晶簇及水晶晶体。

1 成矿地质背景

关顶地区位于华北陆块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)鲁中隆起(Ⅲ)沂山—临朐断隆(Ⅳ)沂山凸起(Ⅴ)东部，靠近沂沭断裂带。成矿区带属于鲁中地区煤-Fe-Al-Au-建材、非金属成矿亚带。

1.1 地层

关顶地区分布有新太古代泰山岩群柳杭组斜长角闪岩夹黑云变粒岩、黑云角闪片岩，中生代白垩系大盛群马朗沟组紫红色砾岩、砂砾岩、粉砂岩及页岩，新近系临朐群牛山组玄武岩夹砂砾岩，第四系分布于沟谷及低洼处[4]。

1.2 构造

区内构造发育，沂沭断裂带的鄌郚—葛沟断裂从矿区东部通过，受其影响，区内广泛分布的NNE向次级断裂构造及其派生的张应力形成的雁列张裂隙对含水晶脉石英矿的形成起着重要作用。

鄌郚—葛沟断裂：该断裂构成沂沭断裂带的西界，其西盘多为泰山岩群、寒武系、奥陶系，东盘多为侏罗系、白垩系，控制了中生界的分布，总体显示为东盘下降的左行压扭性断裂，它与沂水—汤头断裂共同控制了马站—苏村地堑的形成。矿区东侧为该断裂中段走向10～28°，倾向东，倾角85°。

1.3 岩浆岩

区内岩浆活动具多旋回多期次的特点[5]，以新太古代侵入岩为主，主要由二长花岗岩系列岩石组成，中元古代、古生代、中生代侵入岩分布零星，出露少。新太古代五台期—新太古代吕梁期大规模造山岩浆活动旋回构建了区内基地，该期次发育的傲徕山序列花岗岩石为主要的含矿建造；中元古代—中生代陆内局部热事件岩浆旋回为含水晶脉石英矿形成提供了丰富的物质来源，燕山期岩浆活动与含水晶脉石英矿形成密切相关。

2 成矿特征

关顶地区含水晶脉石英矿床成因类型为低温热液裂隙充填脉型。

2.1 地质特征

区内发育有8处矿体，矿体围岩均为新太古代傲徕山序列条花峪单元弱片麻状含黑云二长花岗岩，矿体与围岩接触部位有轻微绿泥石化蚀变。矿体沿张性裂隙充填，控矿构造受沂沭断裂带控制，走向NNE，倾向NW，以高角度雁列式产出于鄌郚—葛沟断裂西侧。

2.2 矿体形态及分布特征

矿体呈透镜状、脉状、带状，具带状构造、晶洞状构造，规模较大的主矿体两侧可见近于平行分布的水晶细脉，宽度一般较小。矿体产状受控于断裂构造产状，走向NNE或近南北，倾向NW或近直立产出，倾角在60～90°，矿脉厚度0.5～2.0m，沿走向延伸长度20～980m，沿倾向延深可达百米以上，矿体特征见表1。

2.3 矿石矿物特征

矿石自然类型主要有脉石英、水晶。脉石英为矿体的主要矿石类型占矿体的60%以上，水晶仅在晶洞中发育，约占矿体的40%。

图1 关顶地区地质图

表1 关顶地区含水晶脉石英矿体特征

脉石英为致密块状，矿物组成主要为石英集合体，粒状变晶结构，表面风化受铁质渲染，局部沿裂隙染有黄褐色铁质锈斑，新鲜面为白色、乳白色、淡紫色、无色，透明半透明，油脂光泽，贝壳状断口，性脆，无解理。透明度较差，仅局部透明(图2)。

图2 脉石英照片

水晶主要有无色透明、紫色、粉色及烟色，致密块状、短柱形晶簇状，水晶晶体呈六棱短柱状晶体，玻璃光泽、油脂光泽，贝壳状断口，性脆，无解理。矿物组成主要为石英结晶体，透明度较好，局部发育有裂隙及棉状物，影响矿石透明度(图3)。

图3 水晶照片

石英呈无色，半自形粒状、柱状，大小约1.5～8mm，局部具有碎裂、碎斑结构、梳状构造，另见后期硅化石英细脉有穿切前期石英颗粒现象。

铁质矿物、白云母、绿帘石及其他矿物包裹体呈尘状、细粒状、针状、鳞片状、次圆状及不规则状，大小约1～12μm，局部可见粒度较大的铁质团块及针状、片状。

区内矿体的SiO2平均含量在98.51%～99.29%。矿石中有害组分Fe2O3平均含量在0.02%～0.11%，Al2O3含量在0.31%～0.87%。

2.4 包裹体特征

关顶地区含水晶脉石英矿石中包裹体较少，主要成孤立状、条带状分布在不同的焦平面。包裹体主要由气—液二相组成，且属富液型，最大可见10μm。形状一般呈长条形、柱状、圆形、椭圆形、不规则状等。气液比较小，一般＜10%；在视域(155×115)μm范围内，有可看清楚相组成(一般在1μm以上)的包裹体少于40个。包裹体均一温度为160～266℃。

2.5 开采利用特征

关顶地区含水晶脉石英矿成矿温度＜300℃，为低温热液型，矿石成分简单，包裹体含量少，易提纯，可用作加工高纯石英的原料。

3 矿床成因及找矿方向

区内含水晶脉石英矿床形成时期为中生代。燕山期受太平洋板块俯冲的影响，鲁西地区地壳发生活化，区内以沂沭断裂带为代表的NE向断裂构造发育，同时大量的岩浆沿着断裂构造上侵或喷出，在此影响下形成富Si热液沿断裂构造运移并在裂隙空间内充填形成含水晶脉石英矿体。

根据野外调查情况及以往地质资料分析，认为该区含水晶脉石英矿找矿可参考以下几个方向。

(1) 在成矿带内寻找NNE向、NE向张扭性构造。

(2) 含水晶脉石英矿一般在正地形中，区内规模较大的矿体均有民采老硐，矿体附近常见致密的石英、水晶碎石。

(3) 区内含水晶脉石英矿常成组成群发育，细脉可作为找矿线索。