遼寧西部膨潤土礦控礦條件與地質特征淺析

【摘 要】遼寧西部膨潤土礦礦床的主要地質特征為：礦體呈層狀、似層狀產出；礦體上部以鈣基膨潤土為主，下部以鈉基膨潤土為主，大部分礦床以鈣基膨潤土為主，兩者品位變化均較穩定。本文綜合研究典型礦床的控礦條件和地質特征，認為遼西膨潤土礦床的控礦條件為斷裂構造和盆地構造控礦，并受盆地構造火山巖建造控礦。

【關鍵詞】控礦條件 地質特征 膨潤土礦 遼寧西部

研究表明，中國膨潤土目前應用范圍已達24個領域，主要消費在鑄造業、鋼鐵、石化、輕工、農業等領域，與國民經濟密切相關。

內蒙古的寧城、興和、霍林、固陽等地都有十分豐富的膨潤土礦，儲量最大是赤峰寧城，達10億噸以上。遼西地區膨潤土礦資源也是極為豐富的，特別是遼西的朝陽建平-凌源、錦州-哈爾套地區膨潤土礦資源高度集中，這為遼寧、河北、內蒙古三省依靠良好的鋼鐵、鑄造、石化等重工業基礎建立大型生產基地，使膨潤土利用向專業化、規模化、集約化發展提供了可靠保障。基于上述因素，筆者認為有必要在前人對遼西地區膨潤土礦工作成果（王克勤等，2000；尹錫鵬，2005；李彩霞等，2011；李艷兵等，2012；刁純才等，2013）基礎上對遼西地區膨潤土礦總體地質特征和控礦條件進行分析研究，為遼西地區膨潤土礦資源潛力預測、評估提供服務。

1 控礦地質條件

1.1 構造控礦

1.1.1 區域構造

遼西地區火山巖型膨潤土礦床主要分布于華北地臺北緣，跨越內蒙地軸和燕山臺褶帶，受不同性質大地構造單元的所控制（見圖1）。如建平-凌源地區膨潤土礦位于內蒙地軸與燕山臺褶帶交接部位。阜新-黑山地區膨潤土礦位于燕山臺褶帶遼西臺陷東側。區域上均經歷了太古代時期的優地槽發展階段，形成了以變質巖中基性火山巖為主的結晶基底（基底地層為太古宇建平群變質巖）；中晚元古代-古生代為裂陷地槽發展階段，沉積形成了大面積的碎屑巖、粘土巖、碳酸鹽建造。進入中生代以來，該地區進入濱太平洋大陸邊緣活動帶發展階段，強烈的造山運動使其形成了類似冒地槽性質的臺褶帶，形成了鈣堿性大陸火山巖和灰色（紅色）復陸屑建造。

1.1.2 控礦構造

礦區控礦構造主要包括斷裂構造和盆地構造（見表1），膨潤土礦床多受兩者聯合控制。

（1）斷裂構造包括地臺型斷裂體系和濱太平洋構造帶斷裂體系。前者表現為EW向構造系統，如凌源-北票、太平莊-遲家杖子、要路溝-錦西斷裂；后者表現為NE-NNE、NW向斷裂構造體系及逆沖-推覆構造，如張家營子-刀爾登、朱碌科-中三家、朝陽-藥王廟、哈爾套-錦西斷裂及金嶺寺-羊山盆地西緣等逆沖-推覆構造。EW向斷裂為基底（巖石圈）斷裂，它們是區域構造單元劃分的界線。NE向斷裂主要控制著燕山期斷陷盆地的發生、發展以及火山噴發、沉積作用。因而，區域膨潤土礦床的分布與上述斷裂有著密切的關系。

（2）盆地構造。中、新生代盆地是該區域控礦構造的另一主要元素，主要為進入大陸邊緣活動帶發育階段出現的陸相盆地，且分布密集，規模較大。按盆地生成時期分為：晚印支-早燕山期、中燕山期、晚燕山期、末燕山期和早燕山期。中、晚燕山期為盆地主要發育階段。中燕山期主要發育有金嶺寺-羊山盆地（規模最大）、北票-哈爾腦盆地、湯神廟盆地、凌源三十家子盆地、郭家店盆地等；晚燕山期主要發育有寧城盆地、四官營子盆地、阜新-義縣盆地等。上述盆地沿印支期、燕山期、喜山期或更早期生成的斷裂帶發育，呈北東-北北東向雁行排列，組成多字型構造型式，如凌源三十家子盆地沿凌源-北票斷裂帶發育；寧城盆地沿太平莊-遲家杖子斷裂帶發育；郭家店盆地沿朱碌科-刀爾登斷裂帶發育；阜新-義縣盆地沿哈爾套-錦州斷裂帶發育等等。

不同時期的盆地基本上均由三套建造組成，其規律是下部為碎屑巖組成的復陸屑式建造；中部為大陸火山巖建造；上部為碎屑巖夾多層有機巖組成的灰色、紅色復陸屑式建造。膨潤土礦賦礦層位均為大陸火山巖建造。

1.2 層位、巖性控礦

從表1中可以看出，遼西典型膨潤土礦床賦礦層位主要為白堊系義縣組（K1y）火山巖系里，即盆地構造三套建造的中部-大陸火山巖建造。據不完全統計，遼西地區膨潤土礦主要產于該（建造）層位的下部角礫凝灰巖、凝灰質砂巖、流紋巖、和流紋質含礫凝灰巖中。礦區基底為太古界（建平群）片麻巖系。在缺少上述層位、巖性控礦因素的地區均未發現膨潤土礦床，證明了遼西地區膨潤土礦床均受火山巖建造控礦，成礦物質主要來源于火山碎屑或熔巖等造巖物質，即成巖物質。同時也說明了該類礦床的成因為火山沉積成因。

經對比中國東部沿海地區廣泛發育的陸相火山沉積巖系非金屬礦床（李廣有，2005），發現遼西膨潤土礦床與其成礦時代（同為侏羅-白堊紀為主）、成因類型（同為火山沉積）、成礦物質來源（同為成巖物質）、控礦條件（盆地構造）近乎一致，說明兩者之間有著相同的成礦機理與成礦模式（李廣有，2006），即大量熾熱的火山碎屑空落入火山湖盆水體內或火山灰流入湖盆水體中經水介脫玻及蝕變作用（含長石晶屑的蝕變）而成或熔巖通過空落或溢流入湖盆地經水介脫玻和蝕變交代礦化作用而成。成巖與成礦是同時形成的。

2 礦床地質特征

2.1 礦床基本特征

膨潤土礦賦存在白堊系義縣組火山巖中，礦體基本呈層狀、似層狀產出，傾角較緩，一般不超過40°，向深部有變水平趨勢。地表長度從幾十米至上千米不等，厚度幾米至幾十米，礦體近礦圍巖主要為凝灰質巖類，遠礦圍巖主要為安山質巖類，部分礦體以黑曜巖頂板為明顯標志層。礦石類型為鈣質土和鈉質土，前者主要位于地表及淺部礦層，后者位于其下。典型礦床的基本特征見表2。

2.2 礦石基本特征

通過巖礦鑒定和X-射線衍射分析，確定膨潤土礦石礦物成分較簡單，礦石礦物主要為蒙脫石，含量一般50%～70%，最高可達90%，次為方石英、斜長石、方解石和少量石英、伊利石、沸石、蛋白石、火山巖碎屑等。

通過對膨潤土陽離子的交換性能測試，確定遼西膨潤土礦石以鈣基膨潤土為主，鈉基膨潤土為輔，兩者為共生關系，前者主要位于地表及淺部層位，后者主要位于前者的下部。

鈣基土以白色、灰白色為主，局部黃白、淡黃綠色、淡（紫）紅色，具土狀-蠟質光澤，斷口常為鋸齒狀或貝殼狀，結構構造多種多樣，構造以土狀、致密塊狀及角礫狀構造為主，結構以泥質結構為主，具良好的粘結性和可塑性，遇水散解、膨脹，膨脹倍數8～19倍。鈉基土以淡綠-淺灰綠色為主，蠟質-油脂光澤，有苦味，遇水散解、膨脹，散解速度較鈣基土慢，膨脹倍數一般13～30倍。兩者干燥后均呈不規則碎塊或形成龜裂，無光澤。

3 結語

遼寧西部膨潤土礦床生成時代主要為元古代和中生代，特別是中生代的侏羅紀和白堊紀產生的斷裂構造和盆地構造為主要的控礦構造，盆地構造中產生了三套建造，其中部大陸火山巖建造（主要為白堊系義縣組中酸性火山巖）為控礦的賦礦層位。

礦床類型為火山沉積型。礦體以層狀、似層狀產出，傾角較緩，長度主要受斷裂構造控制，厚度主要受控礦層位控制，礦體上部（或地表淺部）以鈣基膨潤土為主，下部以鈉基膨潤土為主，大部分礦床以鈣基膨潤土為主，兩者品位變化均較穩定，礦石質量（物化性能）較好。

參考文獻：

[1]刁純才，朱學忠.阜新于寺盆地膨潤土礦特征及成因[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版）， 2013.32（12）：1630-1634.

[2]李彩霞，任瑞晨，劉健，馬新超，張春龍.黑山膨潤土物化性能研究[J].中國非金屬工業導刊， 2011.89（3）：34-37.

[3]遼寧地質礦產局.遼寧區域地質志，中華人民共和國地質礦產部地質專報-區域地質第14號.北京：地質出版社，1989.

[4]李廣有.陸相火山沉積巖系非金屬礦床的地質特征及控礦條件[J]. 現代地質，2005.19（3）：361-368.

[5]李廣有.火山沉積型非金屬礦床成礦機理與成礦模式探討[J]. 安徽地質，2006.16（2）：88-93.

[6]李艷兵，崔文龍，隋國舜，郝向麟，李瑋.阜新哈爾套街膨潤土礦特征及其性能研究[J].中國非金屬工業導刊，2012.94（1）：33-35.

[7]殷錫鵬.建平膨潤土礦的地質特征和應用特征[J].中國非金屬工業導刊，2005.51（6）：56-58.

[8]王克勤，楊越.遼西火山巖型膨潤土礦床成礦作用的研究[J].地質與勘探，2000.36（1）：6-9.

作者簡介：代連鐸（1980—），男，遼寧開原人，地質工程師，研究方向：地質勘查。