安徽省休寧縣巴坊膨潤土礦地質特征與控礦因素分析

檀榮華 寇尚文 蔡連友

摘要：本文通過對休寧巴坊膨潤土礦床的地質特征、礦體特征等地質資料進行綜合整理研究，再認識膨潤土礦床成礦條件，闡述皖南地區膨潤土礦的成礦機理及找礦標志：構造和火山活動是皖南地區膨潤土礦的主要控礦因素，由北東向江灣—街口擠壓破碎帶和祁門—三陽斷裂帶之間控制形成的中生代火山—沉積盆地為膨潤土礦控礦構造。中生代火山活動提供了膨潤土的成礦物質，火山物質在陸相湖盆中經水解作用形成蒙脫石。

關鍵詞：膨潤土礦；構造控礦；中生代；火山活動；水解作用

引言

皖南地區發育有大面積的中生代火山巖盆，為膨潤土礦形成創造了必要條件，區域上已經發現了大山、新潭、占川等一批大—中型膨潤土礦床，顯示出優越的找礦潛力。為了解休寧巴坊地區膨潤土礦分布情況，近年在本區開展了系統的礦產勘查工作，共布置10條勘探線，施工鉆孔36個，發現了數條規模較大的膨潤土礦體，基本查明了本區膨潤土礦賦存狀態和分布特征。本文在野外詳細調查基礎上，初步總結了膨潤土礦成礦規律和找礦標志，可為進一步的礦產勘查提供依據。

1.區域地質背景

皖南地區位于江南造山帶東段，欽杭成礦帶北帶，區域基底地層為新元古代海相淺變質火山—碎屑巖。區域地質構造復雜，經歷了多期構造運動，其中燕山期構造—巖漿活動極為強烈，斷裂構造、陸內斷陷盆地發育，是本區主要的金屬和非金屬礦成礦期。形成于晉寧期的近東西走向祁門—三陽深斷裂和北東走向江灣—街口斷裂帶在中生代發生活化，控制形成了本區一系列串珠狀分布的火山—沉積盆地。斷陷火山巖盆內發育有陸相河湖相韻律碎屑巖和中酸性火山巖，其中白堊紀徽州組中的玻屑凝灰巖、沉凝灰巖為本區膨潤土礦的主要礦源層。

2.礦區地質特征

礦區位于屯溪—新潭斷陷盆地南西側，新潭次級向斜盆地南東翼的轉折端，向斜褶皺的核部。區內主要呈單斜構造，地層總體走向北東，產狀較緩（圖2）。

2.1地層

礦區出露地層為白堊系徽州組（K1h），為中生代斷陷盆地的紫紅色沉積，具有礫石、砂和泥的沉積韻律組合特征，本區僅出露下段（K1h1），該層是礦區重要的賦礦層位，根據巖石組合特征，進一步劃分為四個韻律組（巖性層）：即K1h1-1、K1h1-2、K1h1-3、K1h1-4。各巖性層底部發育粗碎屑膠結的砂巖即流水沖刷構造；中部以砂巖、粉砂巖為主組成；上部發育粉砂巖、泥巖，其間含有姜狀鈣質結核，結核AB面與層理一致，說明此巖性沉積時曾出現過暴露的環境條件。本區見第三韻律組（K1h1-3）和第四韻律組（K1h1-4）出露。地層總體走向北東，傾向235°～330°，傾角6°～20°，一般在12°左右，礦層產狀與地層產狀一致。

第三韻律組（K1h1-3）：是本區的主要含礦層位，由2個韻律組成。其韻律組巖性特征自上而下是：

（12）紫紅色泥巖或粉砂質泥巖（局部夾姜狀鈣質結核）：0～5.05m；

（11）第8層膨潤土礦，灰綠色、乳白色、淺肉紅色、絳紫色：0～2.02m；

（10）灰綠色或雜色粉砂質泥巖：0.1m～0.3m；

（9）紫紅色粉砂質泥巖（局部含姜狀鈣質結核）：0.96m～ 58.59m；

（8）紫紅色細砂巖：0～7.14m；

（7）紫紅色及灰白色含礫砂巖、砂礫巖、礫巖：0.26m～ 7.68m；

（6）紫紅色粉砂質泥巖、泥巖，局部含姜狀鈣質結核：24.4m～45.25m；

（5）第7層膨潤土礦、灰綠色、絳紫色、乳白色：0～3.05m；

（4）灰綠色粉砂質泥巖：0.3m；

（3）紫紅色粉砂質泥巖：0～9.44m；

（2）淺紫紅色粉砂巖：0～18.26m；

（1）灰白色中細砂巖，含礫砂巖、礫巖：0.29m～4.22m；

本韻律組總厚度51.82m～108.63m。

第四韻律組（K1h1-4）：由4個以上韻律組成，由紫紅色、灰白色礫巖、砂礫巖，含礫砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖等組成不完整韻律，在粉砂質泥巖及泥巖中普遍含有姜狀鈣質結核。局部夾有數米厚的透鏡狀膨潤土礦層，其原巖為玻屑凝灰巖—沉凝灰巖。本韻律組厚度大于256.48m。

2.2構造

礦區與膨潤土礦成礦相關的構造主要為中生代火山—沉積盆地：屯溪—新潭斷陷盆地。在空間上，這兩個盆地具有自南東向北西逐漸轉移和疊替特征。其中新潭盆地及其長嶺次級向斜盆地與礦區膨潤土礦層成礦較為密切（圖2）。

新潭盆地面積約108km2，長軸呈NE 40°方向展布，長17km，最寬處7.5km。盆地基底系元古界淺變質巖系，中生代沉積了陸相湖泊碎屑巖和火山巖。盆地中部的白堊系徽州組下段賦存7～8膨潤土礦層。盆地南西側有長嶺次級向斜盆地。

火山活動是形成膨潤土礦的必要條件，火山巖夾層是膨潤土礦的成礦地質體。本區中生代侏羅紀、白堊紀有著強烈的火山活動，噴發形成大面積的中酸性火山巖及火山巖夾層，提供了膨潤土礦成礦物質。新潭火山巖盆徽州組下段（K1h1）發育有空落相堆（沉）積的火山碎屑巖—玻屑凝灰巖、沉凝灰巖夾層，厚約數米，為膨潤土的初始礦源層，后期強烈蒙脫石化、高嶺土化形成層狀膨潤土礦體。從礦石標本看，蒙脫石化沉凝灰巖已蝕變成膨潤土礦，礦石呈淺肉紅、乳白色、絳紫色。

3.礦體特征

3.1礦體特征

巴坊礦區已控制有2條礦體，礦體呈層狀—似層狀產出，受地層控制，走向總體北東，傾向235°～330°，傾角5°～20°，一般在10°左右，礦體由南向北編號為：Ⅰ-1、Ⅰ-2。

Ⅰ-1礦體：礦層位于礦區的南西部，地表走向控制總長約420m左右，深部由鉆孔控制，走向延伸總長約820m；傾向控制延深570m左右。礦體最大鉛直厚度2.84m，最小鉛直厚度1.48m。礦體蒙脫石含量最高為78.2%，最低為56.3%。礦體底板賦存標高為59.0m～145.0m，礦體埋深0～104.0m。

Ⅰ-2礦體：礦層礦區的北東部，地表走向控制總長約300m左右，深部由鉆孔控制，走向延伸總長約300m；傾向控制延深460m左右。礦體最大鉛直厚度3.63m，最小鉛直厚度1.36m。礦體蒙脫石含量最高為70.3%，最低為56.3%。礦體底板賦存標高為55.0m～160.0m，礦體埋深4.0m～ 99.0m。礦權外控制礦體底板賦存標高為24.0m～55.0m，礦體埋深在89.0m～119.0m。

3.2礦石特征

3.2.1礦石物質組成

礦石顏色為絳紫、乳白色。粘土狀結構、殘余火山玻屑凝灰結構，塊狀構造。電子顯微鏡下觀察：蒙脫石呈片狀、鱗片狀，集合體呈團塊狀、團粒狀及粒狀，顆粒邊界清晰。鏡下可見0.1mm的弓形火山玻屑已發生蒙脫石化。主要礦物成分為蒙脫石，次為石英、少量方解石、高嶺石及微量水云母。

3.2.2礦石化學成分

礦區膨潤土礦化學成分為：SiO2 68.52%、Al2O3 14.08%、Fe2O3 1.35%、FeO 0.1%、MgO 3.71%、CaO 1.82%、Na2O 1.51%、K2O 0.32%、TiO2 0.22%、H2O -11.01%、Δ-6.06%。

3.2.3礦石類型和品級

按礦石屬性劃分：主要有兩種類型，鈣基膨潤土分布與礦層淺層，鈣鈉基膨潤土分布于礦層中深部，鈉基膨潤土分布于礦層深部。

按礦物組合劃分：礦石為蒙脫石型。

按礦石組分及結構構造劃分：黏土狀膨潤土。

礦石中蒙脫石占比65.2%～74.4%，礦石品級總體達到Ⅰ級，礦石物化性能指標見表1。

4.成因討論及沉積環境分析

4.1礦床沉積環境分析

（1）膨潤土礦位于中生代向斜盆地內，礦層與頂、底板巖石界線明顯，根據地層巖性組合特點，應屬濱淺湖相沉積。

（2）含礦巖系的巖石中，常含有數量不等的姜狀鈣質結核，說明水介質中的pH值逐漸升高，當pH值升高到7.8左右時，鈣與碳酸根結合形成碳酸鈣，沉淀析出。當pH值繼續升高至8時～10時，火山玻屑脫玻形成蒙脫石。

4.2礦床物質來源

（1）膨潤土礦層為玻屑凝灰巖、沉凝灰巖經脫玻后形成，礦石粒度較細，雖受蝕變影響，但仍可見到火山巖特有的結構（殘余火山玻屑結構）。礦石中還可見到殘留的弓形、纖維狀玻屑。

（2）礦層為薄層狀。礦石物質粒度細小，殘留的火山碎屑物仍呈明顯的棱角狀，表明它們未經流水長距離的搬運，礦物質成分可能為經風搬運的火山灰以空落沉積至盆地中，壓積作用成巖，在經蒙脫石化成礦。

4.3礦床成因討論

皖南地區膨潤土礦受控于中生代斷陷火山—沉積盆地。早白堊世時期新潭湖盆接受陸相碎屑沉積的同時，也斷續接受了火山噴發形成的火山灰。這些火山灰進入湖泊后，隨水解作用，堿質溶于水，使湖水pH值升高，當pH值升高到7.8左右時，HCO3-轉變為CO32-，Ca2+與介質中的CO32-結合形成方解石等碳酸鹽類礦物。這種鈣鹽析出的結果，提高了水中Na+濃度。隨著火山物質不斷進行水解，Ca2+繼續析出，水中Na+不斷增多，pH值繼續升高，造成湖水為重碳酸鈉質水環境，當pH值繼續升高至8～10時，火山物質處在重碳酸鈉質水環境中，經水解形成鈉質蒙脫石，并析出多余的SiO2，使SiO2以石英、硅膠凝聚體形式產出。

5.找礦標志

5.1地層標志

膨潤土礦賦存于白堊系下統徽州組下段第三、第四韻律組（K1h1-3、K1h1-4）中，礦層上下巖層中的紫紅色粉砂質泥巖，常發育有姜狀鈣質結核，可作為找礦標志之一。

5.2構造標志

由北東向江灣—街口擠壓破碎帶和祁門—三陽斷裂帶之間控制形成的斷陷帶，出現一系列串珠狀中生代火山—沉積盆地。在這些盆地中，除新潭盆地發現有新潭、大山、占川、巴坊、茅山等膨潤土礦床（點）外，并于屯溪盆地發現臨溪、三充等膨潤土礦點，于休寧盆地發現方和興礦點。因此上述兩構造帶及其受控于兩構造帶中的中生代火山—沉積盆地，是尋找膨潤土的遠景區。

5.3礦石標志

礦石為淺肉紅色、乳白色、絳紫色，粒度較細，有潤滑感，具強烈的吸水性，遇水膨脹散解后較松軟，這些特征是尋找膨潤土礦的直接標志。

參考文獻：

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