壹、概述
自然界的石英砂、石英砂巖、石英巖統稱為矽質原料，分布廣泛。石英是構成矽質原料的主要礦物成分，是壹種物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源，廣泛應用於光學、玻璃、電子、化學、耐火材料等工業。
二、巖石礦物學特征
矽質原料礦石的主要礦物成分為石英，次要礦物有各類長石、巖屑、重礦物（石榴子石、電氣石、輝石、角閃石、精石、黃玉、綠簾石、鈦鐵礦等）及雲母、綠泥石、粘土礦物等。石英是自然界由SiO2單獨形成的最常見的礦物，包括三方晶系的低溫石英（α-石英）和六方晶系的高溫石英（β-石英）。常見的絕大部分為低溫石英，壹般簡稱石英。石英集合體呈晶簇狀或粒狀、塊狀、鐘乳狀、結核狀，無解理，貝殼狀斷口，玻璃光澤，斷口常呈油脂光澤。純凈者無色透明，但大多因含微量色素離子或細分散包裹體，或因具有色心而呈灰、黃到橙黃、紫、深紫、粉紅、灰褐、褐、黑色，並使透明度降低。條痕白色。密度2.65～2.66g/cm3。莫氏硬度7。折射率1.533～1.541，雙折射率差0.009，色散0.013。其化學、熱學和機械性能具有明顯的異向性，不溶於酸，微溶於KOH溶液。石英晶體具有旋光性、熱電性、壓電性。石英晶體中常有固體、液體和氣體包裹體。
石英砂是指石英成分占絕對優勢的各種砂，如海砂、河砂、湖砂等。石英砂巖是壹種固結的砂質巖石，其石英和矽質碎屑含量壹般在95%以上，副礦物多為長石、雲母和粘土礦物，重礦物含量很少。常見的重礦物有電氣石、金紅石、磁鐵礦、鈦鐵礦等。膠結物壹般為矽質。石英巖是由石英砂巖或其他矽質巖石經過變質作用而形成的變質巖。
我國矽質原料原礦品位不高，壹般來說，巖類礦石質量比砂類礦石好，石英巖比石英砂巖好，北方砂巖比南方砂巖好，海砂比陸相砂好。石英砂巖、石英巖礦石化學成分較穩定，SiO2含量壹般大於97%，Al2O3含量壹般為0.4%～1.3%，Fe2O3含量壹般為0.04%～0.39%。石英砂礦的化學成分各地變化較大，SiO2含量82%～99%，Al2O3含量0.2%～6%，Fe2O3含量0.07%～1.38%。矽質原料礦石中主要有害雜質為鐵的化合物。石英巖中Fe2O3含量0.12%～1%，多數小於0.2%；石英砂巖中Fe2O3含量0.06%～1.12%，多數小於0.3%；石英砂中Fe2O3含量0.1%～2.5%，多數小於0.6%。Al2O3含量與長石含量相關，低的0.1%，高的可達10%。
三、用途
矽質原料廣泛應用於玻璃、耐火材料、陶瓷、鑄造、石油、化工、環保、研磨等行業。
1）冶金工業：石英有較高的耐火性能，主要用於制造耐火材料（矽磚）、冶煉矽質合金（矽鐵、矽錳、矽鉻）和作熔劑。質純的可制結晶矽。結晶矽是生產單晶矽的主要原料，又可制矽鋁和有機矽。鑄造行業用於造型用砂。冶金行業可作冶煉添加劑、熔劑及各種矽鐵合金。耐火材料行業可作窯用高溫磚、普通磚、耐火材料等。
2）玻璃工業：是制造玻璃的主要原料，也可做成耐火磚作玻璃熔窯的窯襯。玻璃制品是以矽質巖（砂）為主要原料，壹般占原料組成的70%左右，加入白雲巖、石灰巖、長石、純堿、芒硝、炭粉等配料，通過熔化、成型、退火、切割等工藝而制成。
3）水泥工業：石英可作為矽酸鹽水泥的校正材料，也可用沙子作水泥配料、加氣混凝土、普通制品等。
4）建築工業：可作為重要的建築基石，用作道路充填石及鐵路道砟。
5）化學工業：可制做各種矽化物、矽酸鹽及硝酸鹽，質佳者可作為耐酸性的硫酸塔中的充填物。也可制造矽酸鉛、矽酸鉀、偏矽酸鈉、水玻璃、矽膠、幹燥劑、石油精煉催化劑、外墻塗料、馬路畫線漆等。
6）研磨材料：石英巖和石英砂巖可制做磨石、油石、砂紙、碳酸矽等研磨材料；石英砂也常用於鋸石料、磨光玻璃、磨金屬制品及石器制品的表面，也用於琢磨珠寶。
7）噴砂磨料：石英砂可用於噴砂磨料，去除各種鋁合金件表面的氧化皮，進行花崗巖、大理巖表面處理。
8）其他工業：可做搪瓷和陶瓷原料、水處理。質純者廣泛用於絕緣材料、裝飾材料、無線電工業、光學儀器、諧振器、振蕩器、濾波器、通信網絡、無線數據傳輸、高速數字數據傳輸、紅外探測器、熱電激光量熱計、夜視儀、光譜儀接收器、醫療用石英燈、超聲波技術、現代國防和尖端技術。
四、地質特征
我國矽質原料礦床主要有5種類型。
1）沈積變質石英巖礦床。大多數生成於地臺邊緣構造沈降帶，屬濱海—前濱相沈積，後期受成巖作用和輕微的淺變質作用而形成。屬於此類型的有遼寧本溪小平頂山、安徽鳳陽老青山等石英巖礦床，規模多為大型。礦體呈層狀，厚數十米至數百米，不含或少含夾層，夾層呈規律分布。礦石礦物成分中石英占95%～99%以上，不含或少含長石、粘土礦物及巖屑，常見的微量礦物有雲母、電氣石、鋯石、金紅石、磁鐵礦、磷灰石等。矽質膠結，次生鐵染現象不嚴重。礦石化學成分：SiO2 96.42%～99.78%，壹般不大於97%；Al2O30.14%～1.5%；壹般小於1%；Fe2O30.08%～0.2%，壹般小於0.15%。礦石質量較好，粒度以細粒為主，壹般多在0.2～0.4mm之間。
2）沈積石英砂巖礦床。生成於古陸或古隆起邊緣的陸緣海邊部，多屬潮間—潮上帶沈積。屬於此類型的有江蘇蘇州清明山、湖南湘潭雷子排、貴州凱裏萬潮等石英砂巖礦床，規模以大型為主。礦體呈層狀，壹般有2～3層或4～5層礦，層厚壹般數十米，但很少超過50 m。礦體形態尚屬穩定，多含似層狀或透鏡體夾層，分布不規律。礦石礦物成分中石英含量占95%以上，粒徑以0.2～0.5mm為主，呈棱角狀—次圓狀，含少量長石、粘土礦物及巖屑，常見的微量礦物有雲母、電氣石、鋯石、金紅石、磁鐵礦、鈦鐵礦、赤鐵礦、磷灰石等。矽質、粘土質膠結，具不同程度的次生鐵染。礦石化學成分：SiO295.58%～99.75%，壹般大於96%；Al2O3 0.29%～3%；壹般小於1.5%；Fe2O3 0.01%～0.24%，壹般小於0.2%。本類型礦石原礦質量壹般較次於石英巖礦石，不同礦床的礦石質量差別也大，但礦石可選性能壹般較好，經選礦後可獲得優質精礦。此外，分布於四川江津、永川和湖北當陽的中生代石英砂巖礦，屬內陸湖相沈積礦床。
3）海相沈積石英砂礦床。礦床沿海岸分布，屬濱海前濱潮下—潮間帶沈積砂礦。屬於此類型的有福建東山梧龍、廣東惠東碧甲、廣東陽東大溝、廣東雷州企水、海南東方八所、廣西北海白虎頭、山東榮成、旭口等石英砂礦床。礦床規模多為大型。礦床壹般高於海平面幾十厘米至1m左右，灘面或礦層面以小角度向海方向傾斜。礦層底部為濱海潮間相富有機質砂質粘土。礦體呈層狀，厚數米至十余米，含透鏡體夾層，多為有機質粘土砂。礦石礦物成分中石英占90%～99%以上，多為中、細粒，粒度均勻，分選良好，含少量長石、粘土礦物及巖屑，常見微量礦物有雲母、電氣石、鋯石、金紅石、磁鐵礦、鈦鐵礦、白鈦礦、石榴子石、獨居石等，有的含鉻尖晶石，具不同程度的次生鐵染。礦石化學成分：SiO2 92.12%～98.45%，壹般大於 92%；Al2O3 0.1%～3.5%，壹般小於 2.5%；Fe2O3 0.01%～0.21%，壹般小於0.2%。礦石質量較好，各產地雖有變化，但具有壹定的規律性，礦物成分、化學成分及顆粒組成三者之間關系較為密切。
4）河湖相沈積石英砂礦床。分布於黃河中遊兩側甘肅蘭州虎脖子嘴、內蒙古鄂托克旗四道泉等石英砂礦床，屬濱河相河漫灘沈積；分布於江蘇沂河、沭河與駱馬湖交界處和馬陵山麓壹帶的江蘇宿遷白馬澗、新沂城崗等石英砂礦床屬河流三角洲相沈積。礦層交錯層理發育，結構復雜，厚度變化大，礦石質量差，粘土質弱膠結，淘洗後砂泥分離，進壹步選礦分離長石後，可獲高品位的石英砂精礦。分布於東北通遼盆地的吐爾基山、甘旗卡、章古臺等石英砂礦床，屬河湖相沈積，礦層分布穩定，礦石物質成分及粒級均勻，礦層內部結構簡單，夾層多為含有機質黑、灰色粘土砂層，全新統盆地上升後產生風成堆積，形成現今的風成地貌景觀。礦床規模小到大型。礦體呈不規則狀或透鏡體，壹般厚數米，含不同礦體或粘土層組成的透鏡狀夾層，分布無規律。礦石礦物成分中石英占80%～95%，含較多的長石、粘土礦物及巖屑，常見的微量礦物有雲母、電氣石、鋯石、金紅石、磁鐵礦、鈦鐵礦、石榴子石、綠簾石、綠泥石等，具不同程度的次生鐵染。礦石化學成分：SiO2 81.70%～98.46%，Al2O3 1.5%～9.29%，Fe2O3 0.07%～1.03%。
5）湖相沈積石英砂礦床。主要為分布於江西鄱陽湖東岸湖口、永修等地的近代濱湖相沈積石英砂礦床，現在仍在接受湖相沈積。礦床規模小到大型。礦體呈層狀，厚數米，夾層分布較規律。礦物成分中石英占90%以上，含較多長石、巖屑，常見的微量礦物有雲母、電氣石、金紅石、磁鐵礦、石榴子石、綠簾石、綠泥石等。具不同程度的次生鐵染。礦石化學成分：SiO2 92%～95.54%，壹般93%；Al2O3 0.1%～5.5%，壹般2.5%；Fe2O3 0.07%～0.32%，壹般0.16%。
五、礦床分布
1）石英砂礦床。分布於海南、江西、廣東、福建、內蒙古、吉林、廣西、江蘇、山東、遼寧、甘肅、黑龍江、新疆、寧夏等省區。海南占49.69%、江西占11.38%、廣東占11.14%。我國石英砂礦多分布於東部及膠東半島沿海第四紀近代濱海沈積中，主要成礦帶為南海岸石英砂礦分布帶，北起閩南，包括廣東惠東、陽西、雷州和海南，直至廣西北海，是我國海砂礦主要的開發利用對象。河湖相沈積石英砂礦床主要分布於內蒙古、吉林、遼寧接合部位的通遼盆地第四系中。通遼石英砂礦分布區範圍包括西遼河—柳河地區，礦床主要集中於大鄭鐵路沿線壹帶，是我國北方玻璃矽質原料的主要供應基地之壹。河流沖積相石英砂（巖）礦床主要分布於黃河中遊沿岸及安徽宿遷壹帶的新近系中，湖相沈積石英砂礦床見於江西湖口至永修壹帶的鄱陽湖東岸壹級或二級階地的第四系中，部分礦床已為其附近的玻璃廠所利用。
2）石英砂巖礦床。分布於山東、四川、河北、江西、湖南、江蘇、浙江、貴州、山西、湖北、雲南、寧夏、吉林、廣西、陜西、北京、新疆、甘肅、內蒙古等省（區、市）。山東占28.16%、四川占11.83%、河北占9.03%。
我國石英砂巖礦主要產於揚子地臺沈積蓋層中，產出層位以泥盆系為主，其次有震旦系、寒武系、侏羅系、三疊系及新近系，礦層往往賦存在淺海相或海陸交互相沈積中。主要成礦區為長江流域石英砂巖分布區，東起江蘇、浙江，西至湖北，往北擴至陜西漢中，往南擴至湖南、貴州，分布礦床多，規模較大，質量較好。此外，山東沂南、蒼山等地的寒武系中已發現數個大型石英砂巖礦床，形成又壹個石英砂巖成礦區。
3）石英巖礦床。分布於青海、遼寧、陜西、安徽、山東、河南、甘肅、福建、山西、浙江、北京、內蒙古、江蘇、新疆、江西、吉林等省（區、市）。青海占69.25%、遼寧占12.45%、陜西占7.80%。
我國石英巖礦主要產於華北地臺次級沈降帶和祁連褶皺帶，在揚子地臺也有分布，含礦層位多為前寒武系，部分為誌留系、泥盆系。主要成礦區為遼、冀、豫石英巖（石英砂巖）分布區，從吉林白山經遼寧、河北、北京、山西止於河南，大致呈北東向展布並嚴格地受震旦紀含礦地層的控制；另壹成礦區為西寧—渤海灣石英巖（石英砂巖）分布帶。礦帶圍繞中朝地臺西部邊緣分布，礦床規模與質量不如前者，但為我國西北地區的主要開采利用對象。沈積變質石英巖主要成礦帶為遼南—鳳陽石英巖分布帶，礦床見於遼寧莊河、江蘇邳縣、安徽鳳陽等地。詳見圖2-46-1。
圖2-46-1 中國矽質原料礦床分布示意圖
六、可供資源
截止2005年底，我國查明礦產地228處，查明資源儲量47×108t（表2-46-1）。從數量上看，我國矽質原料礦產供大於求，除滿足國內需要外，尚有部分出口；從品種上看，優質矽質原料不足，在壹定程度上影響了平板玻璃產品質量的穩定和提高。
表2-46-1 中國各大區不同類型矽質原料礦床查明資源儲量的分布情況（104t，礦石）
（據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》，2005）