吉林省梨樹縣杏山膨潤土礦地質特征及成因分析

李巖,侯躍斌,白雪松

吉林省第三地質調查所，吉林 四平 136000

0 引言

吉林省梨樹縣杏山膨潤土礦區緊臨大黑山條壘帶北緣。行政區劃隸屬于吉林省梨樹縣十家堡鎮、梨樹鎮。1984年，吉林省地質礦產局第二水文地質工程地質大隊對本區開展了水文地質勘查，在鉆孔中首次發現了膨潤土礦層位。1995年，吉林省第三地質調查所進行膨潤土礦普查工作，提交了膨潤土礦D級儲量6 345 t。2013至2019年吉林省第三地質調查所進行膨潤土礦詳查工作，發現兩層膨潤土礦體，提交了資源儲量(122b+333)10 929 kt。

1 區域地質

勘查區位于四平—長春—德惠巖石圈斷裂西側，松遼斷陷盆地東緣。地表構造形跡不明顯。主要褶皺構造為白堊系泉頭組的單斜構造。斷裂為四平—長春—德惠斷裂,平行或斜列分布的壓性、壓扭性斷裂組成。區域地層主要為白堊系泉頭組，為一套紅色泥巖—砂礫巖的湖泊相沉積，局部見凝灰質砂巖，在凝灰質砂巖頂部見泥灰巖，含葉肢介化石[1]。區域內的侵入巖主要為喜山期的玄武巖[2]，呈巖株產出，分布于團山子一帶。

2 礦區地質

2.1 地層

由于本區第四系沉積覆蓋較厚，根據鉆孔揭示所見為白堊系下統泉頭組三段。巖性以棕紅、紫紅泥巖、粉砂質泥巖和灰綠、灰色粉砂巖、中砂巖、細砂巖為主，夾灰、灰白色粗砂巖、含礫粗砂巖，泥質粉砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖。見有灰綠、灰色粉砂質、泥質團塊和色斑，層狀構造明顯。

2.2 構造

勘查區內地表未見明顯的構造破碎帶，根據鉆孔資料，未發現斷裂活動。鉆孔中巖性為粉砂質泥巖和粉砂巖、細砂巖，泥質粉砂巖等。巖石較完整，巖性在走向、傾向上連續性較好，未發現錯斷現象。膨潤土礦體層位穩定，未見切斷現象。褶皺構造為一單斜構造，主要由泉頭組的泥巖、粉砂質泥巖和粉砂巖、細砂巖，泥質粉砂巖組成，走向140°～150°，傾向50°～60°，傾角3°～5°。

3 礦體地質

3.1 礦體特征

礦區共發現兩層膨潤土礦體，分布面積2.52 km2，分別為①號和②號礦體，礦層產狀平緩，傾角在3°～5°。礦體呈層狀，與圍巖界線清楚。①號和②號礦體平行產出，間距38.00～69.00 m,其中①號礦體規模最大；在礦區內，礦體均為單斜產出，①號和②號礦體走向140°～150°，傾向50°～60°，具體特征如下(圖1)。

圖1 杏山膨潤土礦區地質圖Fig.1 Geological map of Xingshan betonite mining 1.沖洪積砂礫石；2.新黃土、淺黃色亞砂土、粗砂、礫石層；3.老黃土、亞黏土、粗細砂、砂礫石層；4.勘探線； 5.鉆孔；6.工作區范圍;7.①號礦體鉆孔控制范圍；8.②號礦體鉆孔控制范圍。

①號礦體：由20個鉆孔控制，長1 435 m，平均寬1 250 m，受探礦權范圍所限，僅在北西側控制了礦體的邊界，其它方位礦界內礦體邊界未封閉。礦體與圍巖界線清楚，頂底板巖石為含礫粉砂巖、細砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖、中細粒砂巖、泥質粉砂巖。礦體呈層狀，產狀近水平，局部傾角3°～5°，走向140°～150°，傾向50°～60°；埋藏深度71～98 m，賦存標高103～71 m,厚度1.29～2.89 m,平均厚度1.95 m，厚度變化系數24.56%。蒙脫石品位50.00%～85.59%，平均品位69.36%，品位變化系數28.55%。

②號礦體：與①號礦體平行產出，位于①號礦體下部，間距38.00～69.00 m；由16個鉆孔控制，長1 860 m,平均寬750 m，受探礦權范圍所限，僅北西側控制了礦體的邊界，其它方位礦界內礦體邊界未封閉。礦體與圍巖界線清楚，頂底板巖石為粉砂巖、泥質粉砂巖、細砂巖、粉砂質泥巖。礦體呈層狀，產狀近水平，局部傾角3°～5°，走向140°～150°，傾向50°～60°，埋藏深度100～140 m，賦存標高74～32 m,厚度1.06～2.41 m,平均厚度1.61 m，厚度變化系數27.96%。蒙脫石品位53.33%～94.68%，平均品位71.55%，品位變化系數21.81%。

3.2 礦石質量

礦石為灰綠—紫紅色，呈泥狀、黏土狀結構，致密，質地均勻，具瓷瓦狀斷口，臘狀光澤，有強滑感。風干后易碎，或成粉狀，潮濕時具韌性。在水中緩慢膨脹崩解，攪拌后成穩定的膠狀懸浮液。

主要礦物成分為蒙脫石，體積分數50.00%～94.68%，其次含有石英、長石、絲光沸石、伊利石、方解石等(表1)。

表1 礦體物性及礦物成分表

3.3 礦石類型

膨潤土礦為灰綠-紫紅色黏土狀膨潤土礦石，工業類型是鈣鈉基、鈉鈣基膨潤土礦石。

4 礦床成因分析

礦體產于白堊系泉頭組地層中，所見巖性為灰白、灰、灰綠—紫紅色中粗粒砂巖、細砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖，大致可分為4個沉積韻律層[3]，初步認為松遼平原在燕山運動晚期，由于拉張作用形成沿弧盆地，代表的沉積環境為氧化—還原環境[4]。礦體相鄰巖石呈層狀，層厚在幾米至十幾米，充分說明礦床形成過程中水介質條件為較穩定環境[5]。礦石pH一般值為7.0～10.45，說明水介質條件為堿性。區域上泉頭組也顯示明顯的旋回特征，顆粒由邊緣向內部逐漸變細，即由礫巖—砂巖—粉砂巖—泥巖。顯示了濱湖—淺湖相的沉積特點。該膨潤土礦床是在燕山早期火山活動期間，大量火山碎屑物及陸源老火山巖、火山碎屑巖等成礦物質搬運松遼湖盆地沉積，在堿性水介質條件及相對穩定的水動力條件下，經分解蝕變形成了膨潤土礦床[6]，礦床成因類型為湖泊相沉積型。