安徽省廬江縣劉家凹一帶高嶺土礦床地質(zhì)特征及控礦因素淺析

吳旭升，謝　杰

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊(duì)，安徽 合肥 230011)

安徽省廬江縣劉家凹一帶高嶺土礦床地質(zhì)特征及控礦因素淺析

吳旭升，謝杰

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊(duì)，安徽 合肥 230011)

摘要：廬樅火山巖盆地是長(zhǎng)江中下游地區(qū)一個(gè)重要的鐵、硫、銅、鉛、鋅、明礬石、高嶺土等礦產(chǎn)地之一。為解決本區(qū)高嶺土礦的找礦方向問(wèn)題，在收集以往地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)測(cè)量、巖礦測(cè)試等手段對(duì)劉家凹高嶺土礦床進(jìn)行綜合分析研究，研究結(jié)果表明礦床成因類型為熱液蝕變型和風(fēng)化型；礦石自然類型為硬質(zhì)高嶺土和軟質(zhì)高嶺土；高嶺土礦床的形成受原巖性質(zhì)、火山熱液活動(dòng)、構(gòu)造活動(dòng)、侵入巖、風(fēng)化淋濾等因素控制，同時(shí)認(rèn)為廬樅火山巖盆地東北部地區(qū)高嶺土成礦地質(zhì)條件好，具有進(jìn)一步的找礦遠(yuǎn)景。

關(guān)鍵詞：高嶺土；地質(zhì)特征；礦床成因；控礦因素

安徽省廬江縣劉家凹一帶高嶺土礦位于廬樅火山巖盆地東北部，2009～2014年安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊(duì)在該區(qū)開(kāi)展高嶺土礦勘查工作，1998～2009年當(dāng)?shù)厝罕妼?duì)高嶺土資源進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。本文根據(jù)以往勘查工作成果，結(jié)合礦山的開(kāi)采情況進(jìn)行綜合分析研究，初步總結(jié)高嶺土礦的成礦規(guī)律，探討礦床成因類型，期望為廬樅火山巖盆地東北部地區(qū)尋找高嶺土礦提供一些參考性意見(jiàn)。

1區(qū)域地質(zhì)背景

廬樅火山巖盆地位于揚(yáng)子板塊西北緣，靠近揚(yáng)子與華北板塊的拼合帶，西鄰郯(城)-廬(江)斷裂帶，南為下?lián)P子破碎帶。盆地內(nèi)及周邊隆起拗陷更疊起伏，斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)頻繁，礦化作用強(qiáng)烈，礦產(chǎn)資源豐富，是長(zhǎng)江中下游地區(qū)一個(gè)重要的鐵、硫、銅、鉛、鋅、明礬石等礦產(chǎn)地之一。

盆地東北部邊緣(盆地外圍)廣泛出露一套陸相的碎屑巖建造基底沉積巖地層，包括：三疊系上統(tǒng)拉犁尖組的含煤砂頁(yè)巖建造；侏羅系下統(tǒng)磨山組的砂礫巖建造；侏羅系中統(tǒng)羅嶺組的砂頁(yè)巖建造。盆地內(nèi)側(cè)為白堊系下統(tǒng)龍門院組、磚橋組火山巖蓋層地層，龍門院組巖性為火山角礫巖、角閃安山巖、沉凝灰?guī)r等；磚橋組巖性為粗安質(zhì)火山角礫巖、(晶屑)凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r及(角礫)粗安巖等。

廬樅盆地由脆性火山巖構(gòu)成，因而出現(xiàn)的構(gòu)造形跡以斷裂為主，褶皺微弱。

基底斷裂是廬樅火山巖盆地內(nèi)基底的主要構(gòu)造形跡。按照構(gòu)造線方向可將廬樅火山巖盆地的基底斷裂劃分為二組，即北東向(北北東向)、近東西向。其中北東向的基底斷裂是廬樅盆地的主干斷裂，它控制了火山巖盆地的形成與演化和盆地內(nèi)的成礦作用；蓋層斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，斷裂主要為北東向、北西向、近南北向、近東西向斷裂，它對(duì)盆地內(nèi)脈狀礦體(銅、鉛、鋅、金、銀、高嶺土等)的形成起了決定性的作用。

區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，特別是龍門院和磚橋兩個(gè)噴發(fā)旋回產(chǎn)生的眾多火山機(jī)構(gòu)對(duì)盆地北部礦產(chǎn)的形成影響很大。盆地北部已確認(rèn)的火山機(jī)構(gòu)主要有小礬山破火山口，天光山破火山口等。同時(shí)，在各噴發(fā)旋回的晚期形成了大量的侵入巖，侵入巖多為巖株、巖枝，少數(shù)為巖墻、巖筒。侵入巖巖性基本上為兩類：一類是閃長(zhǎng)玢巖、石英閃長(zhǎng)玢巖，其主要分布于礦區(qū)東北部；一類是正長(zhǎng)巖、石英正長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖，其主要分布于礦區(qū)東部。礦區(qū)內(nèi)及礦區(qū)南側(cè)次火山巖也較為發(fā)育，巖石類型為粗安玢巖。

廬樅盆地北部礦化蝕變強(qiáng)，主要礦化有鐵礦化、黃鐵礦化、鉛鋅銀礦化、銅礦化、明礬石化等，并形成相應(yīng)的礦產(chǎn)，主要有龍橋、馬鞭山、鐵礦；黃屯、何家大小嶺黃鐵礦；岳山鉛鋅銀礦；礬山明礬石礦等。主要蝕變有(地表)硅化、高嶺石化、絹云母、葉臘石化、電氣石化、(深部)陽(yáng)起石化、綠泥石化、碳酸鹽化等[1]。

2礦床地質(zhì)特征

2.1地質(zhì)概況

2.1.1地層

廬江縣劉家凹一帶高嶺土礦床位于廬樅火山巖盆地東北部，礦區(qū)東部出露地層為下白堊統(tǒng)磚橋組第一巖性段，其巖性主要為粗安巖，局部為粗安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r；西部出露地層為下白堊統(tǒng)磚橋組第二巖性段，其巖性主要為沉凝灰?guī)r。

2.1.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為地層單斜構(gòu)造，地層傾向北西或南西，傾角30°左右；次為斷裂構(gòu)造，區(qū)內(nèi)有三條斷裂構(gòu)造，其中F1斷裂長(zhǎng)度大于700m，斷裂帶寬2～5m，斷裂性質(zhì)為壓扭性，斷裂面平滑有擦痕，其走向近東西，傾向北，傾角75°左右，斷裂帶及兩側(cè)巖石具高嶺石化、硅化、黃鐵礦化等，Ⅰ號(hào)高嶺土礦體沿此斷裂帶分布；F2斷裂帶長(zhǎng)度大于200m，寬5m左右，斷裂性質(zhì)為壓扭性，其走向近東西，傾向北，傾角80°左右，斷裂帶內(nèi)巖石破碎，具硅化、黃鐵礦化，斷裂帶兩側(cè)巖石具高嶺石化、硅化、黃鐵礦化等，該斷裂破礦，使Ⅱ號(hào)高嶺土礦體發(fā)生錯(cuò)動(dòng)位移；F3斷裂長(zhǎng)度大于500m，斷裂帶寬3m左右，斷裂為壓扭性，其走向290°，傾向南，傾角80°左右，斷裂帶內(nèi)巖石破碎，具硅化、黃鐵礦化、銅礦化、褐鐵礦化，斷裂帶南側(cè)巖石具高嶺石化、硅化、黃鐵礦化等，Ⅲ號(hào)高嶺土礦體沿F3斷裂構(gòu)造帶和接觸帶分布(圖1)[2]。2.1.3侵入巖

礦區(qū)東南部出露(石英)正長(zhǎng)斑巖。(石英)正長(zhǎng)斑巖為灰紅、淺肉紅，主要組成礦物為鉀長(zhǎng)石，少量黑云母等暗色礦物(約占5%)。斑狀或似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要由鉀長(zhǎng)石組成，斑晶大小多在2mm×2mm～3mm×3mm之間，斑晶含量約25%左右，基質(zhì)由隱晶質(zhì)鉀長(zhǎng)石組成。巖石具塊狀構(gòu)造，風(fēng)化后呈灰黃色、灰紅色。

(石英)正長(zhǎng)斑巖與圍巖侵入接觸關(guān)系清楚，接觸面產(chǎn)狀75°左右，接觸帶整體蝕變不強(qiáng)，局部具硅化、高嶺石化、黃鐵礦化等，并形成高嶺土礦體(Ⅱ號(hào)礦體)。

2.1.4次火山巖

礦區(qū)西南部有粗安玢巖出露，粗安玢巖呈暗綠色、灰黃色，致密塊狀，斑狀結(jié)構(gòu)，殘余斑狀結(jié)構(gòu)。基質(zhì)為細(xì)微粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)。粗安玢巖與圍巖侵入接觸關(guān)系明顯，接觸面產(chǎn)狀80°左右，接觸帶整體蝕變較強(qiáng)，主要為硅化、高嶺石化、絹云母化、黃鐵礦化等，并形成高嶺土礦體(Ⅲ號(hào)礦體)。

2.1.5礦化蝕變

區(qū)內(nèi)巖石礦化蝕變強(qiáng)，黃鐵礦化、高嶺石化、硅化、絹云母化，面型礦化蝕變有黃鐵礦化、高嶺石化，線型礦化蝕變有高嶺石化、硅化、絹云母化。

2.2礦體地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)共有三個(gè)高嶺土礦體，礦體形態(tài)平面上呈透鏡狀，剖面呈板狀，陡傾，傾角75°～85°，礦體埋藏深度0～50m(潛水面之上)(圖2、3)。

1)Ⅰ號(hào)高嶺土礦體。走向近東西，長(zhǎng)度約500m，寬度10～30m，傾向北，傾角75°左右，深部延伸約40m。礦體賦存于磚橋組第一巖性段(K1zh1)粗安巖、粗安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r中，受F1斷裂控制，礦石為硬質(zhì)高嶺土。

圖1　安徽省廬江縣稻蘿尖一帶高嶺土礦地質(zhì)略圖

圖2　廬江縣劉家凹Ⅰ號(hào)礦體地質(zhì)剖面示意圖

圖3　廬江縣劉家凹Ⅲ號(hào)礦體地質(zhì)剖面示意圖

2)Ⅱ號(hào)高嶺土礦體。走向北東，長(zhǎng)度約500m，寬度20～40m，傾向北西，傾角80°左右，深部延伸約50m。礦體賦存于磚橋組第一巖性段(K1zh1)和(石英)正長(zhǎng)斑巖接觸帶附近，接觸帶外側(cè)(圍巖)以硬質(zhì)高嶺土為主，接觸帶內(nèi)側(cè)(巖體)以軟質(zhì)高嶺土為主，二者常共生。

Ⅲ號(hào)高嶺土礦體：走向北西，長(zhǎng)度約400m，寬度20～80m，傾向南西，傾角80°左右，深部延伸約40m。礦體賦存于磚橋組第一巖性段(K1zh1)和粗安玢巖接觸帶附近，接觸帶外側(cè)(圍巖)以硬質(zhì)高嶺土為主，接觸帶內(nèi)側(cè)(巖體)以軟質(zhì)高嶺土為主，二者常共生。

2.3礦石特征

2.3.1礦石自然類型

根據(jù)礦石的硬度、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征，將查區(qū)礦石分為硬質(zhì)高嶺土礦石、軟質(zhì)高嶺土礦石。

硬質(zhì)高嶺土主要賦存于粗安巖、粗安質(zhì)凝灰熔巖的破碎帶中及侵入巖(粗安玢巖、石英正長(zhǎng)斑巖)與圍巖外接觸帶中，灰白色，顯微鱗片結(jié)構(gòu)、顯微粒狀結(jié)構(gòu)、殘余斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

軟質(zhì)高嶺土主要賦存于侵入巖(粗安玢巖、石英正長(zhǎng)斑巖)與圍巖接觸帶的內(nèi)側(cè)(巖體)，顯微鱗片結(jié)構(gòu)、殘余斑狀結(jié)構(gòu)，土(塊)狀構(gòu)造。

2.3.2礦石礦物成分

通過(guò)XRD衍射分析，查區(qū)內(nèi)高嶺土礦石中礦石礦物主要為高嶺石、地開(kāi)石、蒙脫石、埃洛石等，脈石礦物主要為石英、長(zhǎng)石、褐鐵礦、黃鐵礦等(圖4)。

圖4　X衍射分析圖譜

XRD衍射分析測(cè)試工作在合肥工業(yè)大學(xué)分析測(cè)試中心完成，儀器型號(hào)為D/MAX2500V，穩(wěn)定性±0.01%，最小進(jìn)步1°/10000。分析圖譜中橫坐標(biāo)為2θ值，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度。原理公式為λ=2dsinθ，其中λ以銅為標(biāo)準(zhǔn)，為1.58?，通過(guò)XRD測(cè)試得出的θ值，即可得出每種礦物所特有的d值，并通過(guò)d1、d2……dn來(lái)判斷礦物組成。結(jié)合樣品產(chǎn)出的地質(zhì)背景并與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片進(jìn)行比對(duì)，得出樣品中所含的主要粘土礦物種類。

2.3.3礦石化學(xué)成分

Ⅰ號(hào)高嶺土礦體：Al2O3平均為23.69%、Fe2O3平均為2.98%、TiO2平均為1.01%。

Ⅱ號(hào)高嶺土礦體：Al2O3平均為23.20%、Fe2O3平均為3.92%、TiO2平均為0.88%。

Ⅲ號(hào)高嶺土礦體：Al2O3平均為Al2O3平均為23.69%、Fe2O3平均為2.98%、TiO2平均為1.01%。

全礦床高嶺土礦(化)體Al2O3平均為23.50%、Fe2O3平均為3.14%、TiO2平均為0.96%。

礦石化學(xué)成分(Al2O3、Fe2O3、TiO2)沿礦體走向、傾向變化很小，礦石質(zhì)量穩(wěn)定。

2.3.4礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

高嶺土礦石為顯微鱗片結(jié)構(gòu)、顯微粒狀結(jié)構(gòu)、殘余斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、土狀狀構(gòu)造。

其中由熱液蝕變形成的高嶺土礦為硬質(zhì)高嶺土礦，具顯微鱗片結(jié)構(gòu)、顯微粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；由巖體(粗安玢巖、正長(zhǎng)斑巖)經(jīng)風(fēng)化作用形成的高嶺土礦為軟質(zhì)高嶺土礦，具顯微鱗片結(jié)構(gòu)、殘余斑狀結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。

2.3.5其它理化特征

CaO：0.27%；MgO：0.35%；K2O：2.20%；Na2O：0.03%；SO3：0.20%；燒失量；9.38%；白度：58.69%；耐火度：1720℃。

3控礦因素及礦床成因

3.1控礦因素

根據(jù)本區(qū)高嶺土礦體地質(zhì)特征，初步總結(jié)了形成高嶺土礦的控礦因素。

3.1.1原巖與成礦的關(guān)系

本區(qū)出露的巖石主要有粗安巖，粗安質(zhì)角礫凝灰?guī)r、粗安玢巖及正長(zhǎng)(斑)巖，其巖石化學(xué)特征和廬樅火山巖盆地巖漿巖的巖石化學(xué)特征一致(高鋁是廬樅火山巖盆地巖漿巖的巖石化學(xué)特點(diǎn)之一)，巖石Al2O3含量一般14.88%～19.77%，平均為17.66%，原巖為高嶺土礦的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)(表1)。

表1　巖石化學(xué)數(shù)值表

數(shù)據(jù)來(lái)源：安徽省地礦局原區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，1981年。

3.1.2火山熱液與成礦的關(guān)系

伴隨早期火山活動(dòng)(龍門院旋回、磚橋旋回)產(chǎn)生大量的火山熱液，火山熱液活動(dòng)使同期形成的火山巖發(fā)生面型硅化、高嶺石化、黃鐵礦化等，因此巖石中的Al2O3達(dá)到初步富集，它決定了高嶺石礦床在區(qū)域上的分布，此階段為高嶺土礦早期成礦期。

3.1.3構(gòu)造與成礦的關(guān)系

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造、接觸帶構(gòu)造發(fā)育，斷裂構(gòu)造、接觸帶構(gòu)造為晚期熱液活動(dòng)提供通道，致使區(qū)內(nèi)已發(fā)生硅化、高嶺石化、黃鐵礦化的火山巖進(jìn)一步發(fā)生線型硅化、高嶺石化、絹云母、葉臘石化、黃鐵礦化等(疊加礦化蝕變)，使巖石中的Al2O3進(jìn)一步富集，它決定了高嶺石礦體的分布及礦體的形態(tài)，此階段為高嶺土礦中期成礦期。

3.1.4侵入巖與成礦的關(guān)系

區(qū)內(nèi)有正長(zhǎng)(斑)巖、粗安玢巖分布，它為高嶺土成礦提供部分成礦物質(zhì)來(lái)源和熱動(dòng)力條件，同時(shí)

自身在斷裂構(gòu)造(包括接觸帶構(gòu)造)作用下，經(jīng)晚期熱液、風(fēng)化淋濾作用后而形成高嶺土礦。

3.1.5礦化蝕變與成礦的關(guān)系

高嶺土礦的形成與高嶺石化、硅化、絹云母、葉臘石化、黃鐵礦化等蝕變關(guān)系最為密切，礦區(qū)內(nèi)及周邊礦區(qū)有諸多黃鐵礦床(點(diǎn))及次生石英巖分布是最好的說(shuō)明。

3.1.6風(fēng)化淋濾作用

已發(fā)生硅化、高嶺石化、絹云母、葉臘石化、黃鐵礦化的巖石在地表或近地表處，受到風(fēng)化淋濾的作用，巖石中易溶組分(S、CaO、MgO、K2O、Na2O等)被地表水帶走，巖石中的Al2O3得到進(jìn)一步富集而形成高嶺土礦體，此階段為高嶺土礦晚期成礦期，它決定了高嶺土礦的富集程度及高嶺土礦體的延深(高嶺土礦體多分布于潛水面之上)。

3.2礦床成因

根據(jù)礦石的硬度、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征，區(qū)內(nèi)高嶺土礦床成因類型為熱液蝕變型和風(fēng)化型兩種類型，通常為熱液蝕變疊加風(fēng)化型礦床。熱液蝕變型高嶺土礦受斷裂構(gòu)造控制，其礦石為硬質(zhì)高嶺土。風(fēng)化型高嶺土礦受接觸帶構(gòu)造控制，其礦石為軟質(zhì)高嶺土。

4結(jié)論

根據(jù)劉家凹一帶高嶺土礦的控礦因素認(rèn)為廬樅火山巖盆地東北部地區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁、斷裂構(gòu)造發(fā)育、熱液蝕變強(qiáng)、成礦地質(zhì)條件好，高嶺土礦具有很好的找礦遠(yuǎn)景。

參考文獻(xiàn)

[1]安徽省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì).1/5萬(wàn)礬山幅、將軍幅區(qū)域地質(zhì)(礦產(chǎn))調(diào)查報(bào)告[R].1981.

[2]吳旭升，謝杰，張國(guó)強(qiáng)，等.安徽省廬樅地區(qū)高嶺土等重點(diǎn)非金屬礦調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2015.

Analysis of geological characteristics and ore controlling factors of kaolin deposit in Liujiawa，Lujiang County，Anhui Province

WU Xu-sheng，XIE Jie

(No.327 Team of Bureau of Geology and Mineral Exploraion，Hefei 230011，China)

Abstract:The Luzong volcanic basin is an important mineral production area which gets iron，sulfur，copper，lead，zinc，alunite，kaolin and other minerals.In order to solve the prospecting direction of the kaolin ores in this area，based on the past geological data collection，and combined with the geological survey，rock and mineral analysis and so on，in view of a series of comprehensive analysis and research of Liu Jiaao kaolin deposits.The result are as follows：the genetic type of the deposit is hydrothermal alteration and weathering type；ore natural type for the hard and soft kaolin；kaolin deposit formation is controlled by the original rock properties，volcanic hydrothermal activities，tectonic activities，intrusive rocks，weathering and leaching factors and so on；kaolin ore forming geological condition in the northeast area of the Luzong volcanic basin is superior and has further ore-prospecting.

Key words：Kaolin；geological characteristics；ore genesis；ore controlling factor

收稿日期：2016-01-30

基金項(xiàng)目：2013年度安徽省公益性地質(zhì)工作項(xiàng)目資助(編號(hào)：2013-g-18)

作者簡(jiǎn)介：吳旭升(1961-)，男，安徽廬江人，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。

中圖分類號(hào)：P611

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)06-0160-04