四川榮縣紫砂陶土礦床地質特征及成因探討

盧成昆，高強，謝林杰

（四川省地質礦產勘查開發局二〇二地質隊，四川 宜賓 644000）

0 引言

陶土是制造工業陶、日用陶、藝術陶及建筑材料的主要原料，榮縣境內陶土資源開發利用歷史悠久，制陶工藝傳承千年。近年，隨著經濟發展方式的轉變及環境保護要求的提升，市場需求不斷增大，但對其原料（陶土）的地質研究卻較少。境內已開發利用的陶土主要分布于保華鎮、鐵廠鎮等區域，且該礦床已具一定開采規模。本文試圖通過對已有紫砂陶土礦床賦存層位，礦體特征，礦石成分的分析研究，探討該類礦床的成因。

1 區域構造概況

本區大地構造位置屬揚子準地臺（Ⅰ1）西南區上揚子臺坳（Ⅱ5）之川中臺拱（Ⅲ13）威遠—龍女寺臺穹（Ⅳ33）和自貢臺凹（Ⅳ33）[1]，見圖1。以榮縣—威遠基底斷裂為界，北西側為威遠—龍女寺臺穹，南東側系自貢臺凹，橫跨兩個Ⅳ級構造單元[2]。

圖1 大地構造位置縮略圖

地層分區屬揚子區之四川盆地分區、威遠小區[3]。出露地層為三疊系嘉陵江組、雷口坡組、須家河組；侏羅系珍珠沖組、自流井組、新田溝組、沙溪廟組及第四系。

區內構造從加里東至喜山期，運動方式主要表現為上升剝蝕和下降沉積；構造總體表現為北東至南西向，斷層主要表現為南北及北東向兩組。

區內巖漿巖、變質巖不發育。

2 成礦地質特征

2.1 地層

區內地層分別為三疊系上統須家河組，侏羅系下統珍珠沖組、中下統自流井組、中統新田溝組及第四系等地層均有出露。與成礦有關的地層主要為侏羅系下統珍珠沖組。各地層特征簡述如下。

三疊系上統須家河組：區內出露廣泛，為黃灰、灰、灰黑色厚層塊狀中細粒泥質長石石英砂巖與泥頁巖，炭質頁巖夾多層砂質灰巖構成多個巖性組合。與珍珠沖組平行不整合接觸。厚度＞600m。

侏羅系上統珍珠沖組：為區陶土的主要含礦層位，該組地層受構造影響總體呈人字形展布，巖性主要為灰黃、紫紅色塊狀泥巖、粉砂質泥巖夾棕黃色中至厚層狀細粒長石石英砂巖、石英砂巖及薄層狀粉砂巖組成。底部的紫紅色泥巖（厚10～30m），由多層條帶狀粘土巖組成（由古風化殼風化、沉積而形成），為區內紫砂陶土的重要含礦層位。與下伏三疊系下統須家河組呈平行不整合接觸。全組地層厚91.6～137.8m。

侏羅系中上統自流井組：區內出露廣泛，為雜色含介屑粉砂巖、頁巖夾深灰色中層狀介屑灰巖、泥巖等，泥巖中普遍含鈣質結核。全組地層厚161.5～215.6m。

侏羅系中統新田溝組：灰黃、黃灰色中厚層～塊狀中細粒石英砂巖夾雜色泥頁巖，偶見黃鐵礦化，底具礫巖。區內多有缺失，殘厚不一。

第四系：為內陸沖洪積紫色至灰黃色砂、礫石層及粘土，角度不整合于區內地層之上。

2.2 構造

區內構造主要威遠背斜與雙古場背斜，見圖2。

圖2 區內構造綱要

威遠背斜川中規模最大，隆起最高的褶皺；軸線總體呈55°方向展布，長約100km；背斜軸部三疊系中統雷口坡組白云巖地層；北西翼地層傾角3°～7°；南東翼地層傾角6°～10°。

雙古場背斜呈南北向展布，長約11km；軸部為三疊系上統須家河組砂泥巖；受斷層影響，東翼地層傾角3°～71°；西翼地層傾角28°～83°。

區內褶皺軸向總體為北東向與南北向展布，斷層主要表現為走向斷層與傾向斷層2 組。

2.3 巖漿巖、變質巖

區內巖漿巖、變質巖不發育。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于侏羅系下統珍珠沖組地層底部，地表走向長度約40km，傾斜寬約33km。礦體產狀與地層產狀基本一致，威遠背斜北西翼產狀較緩，雙古場背斜南東翼產狀較陡，局部受構造影響傾角可達30°以上。礦層埋深淺，厚度穩定，連續性較好，礦層厚度8.0～17.26m；自上而下可分為四個礦層[4]，各礦層特征如下。

K4位于含礦層位頂部，為紫紅色夾少量雜色含砂質粘土巖，厚度2.66～13.01m，礦體沿走向上相對穩定，部分地段分叉為2～3 層。

K3位于K4礦層底板砂巖之下，為灰～深灰色含粉砂含礫屑粘土巖，局部夾有紫紅色，含大量生物碎屑，厚度1.00～5.14m，礦層沿走向上相對穩定，厚度具有一定變化。

K2位于K1之上砂巖之上，為紫紅色夾少量雜色含砂質粘土巖，厚度0～1.93m，礦層沿走向上較不穩定，從西到東逐漸尖滅。

K1礦層位于底部，底板為含菱錳礦結核粉砂質細粒巖屑石英雜砂巖。為灰綠色含粉砂粘土巖、綠灰色粘土巖，含大量生物碎屑，厚度0～2.69m，礦層沿走向上極不穩定，呈透鏡狀。

K1、K2礦層位于砂巖下部與須家河組之間，根據巖性差異分為兩個含礦層；K3、K4位于砂巖與砂巖夾泥巖之間，根據巖性差異分為兩個含礦層。K3、K4礦層整體沿走向上較穩定，K4礦層部分地段有分叉現象，厚度變化上K4礦層變薄時K3變厚；K1、K2礦層沿走向上呈透鏡狀。四個礦層均為可采礦層。

3.2 礦石特征

礦物成分主要為粘土礦物（圖3），含量68%～97%，主要為水云母、其次為高嶺石、伊利石[5]；碎屑含量約5%～25%，主要為石英、長石和少量鋯石等；金屬礦物≤5%，主要為少量赤鐵礦、菱鐵礦，偶見鈦鐵礦、銳鈦礦、蛇紋石、方解石、白云石、水鎂石、針鐵礦等。

圖3 粘土礦石

礦石結構相對簡單，主要具有隱晶-顯微鱗片狀結構、隱晶結構、隱晶半透明狀結構等，宏觀結構有含粉砂泥狀、粉砂質泥狀、泥質結構、生物泥質結構。礦石構造以致密塊狀和層理狀構造為主，見圖4。

圖4 粘土顯微鏡下單偏光照

3.3 礦石化學成分

根據化驗結果分析，淺表、地表露頭因風化淋濾影響，樣品的Al2O3含量普遍較高，有害組分Fe2O3、CaO等相對降低。

樣品分析顯示礦層以SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O 為主，四者之和最高達92.73%；其中SiO2：54.96%～63.22%，平均59.62%；Al2O3：17.04%～25.06%，平均20.26%；Fe2O3：3.10%～9.50%，平均6.58%；K2O：1.82%～3.43%，平均3.15%；燒失量5.69%～9.33%，燒成白度16～28.6，燒成溫度在1000～1200℃，燒成顏色主要以朱紅色、紫紅色、灰黃色和灰白色為主。各礦層測試結果，見表1。

表1 測試分析結果統計

綜上，區內K2、K4礦層為紫紅色夾少量雜色含砂質粘土巖，礦層Al2O3含量偏低，Fe2O3含量偏高，燒失量偏低，燒成白度偏低；K1、K3礦層為灰～深灰色含粉砂含礫屑粘土巖和綠灰色含粉砂粘土巖、灰綠色粘土巖，含生物碎屑較多，礦層Al2O3含量偏高，Fe2O3含量偏低，燒失量偏高，燒成白度偏，見圖5。

圖5 樣品燒成白度

3.4 礦層圍巖與夾石

K4礦層頂板為紫紅色含粉砂、砂質粘土巖，底板為紫紅色～黃褐色～灰色含粉砂質粘土巖；K3礦層頂板為K4底板，底板為灰色中粒巖屑石英砂巖；K2頂板為K3礦層底板，K2礦層與K1礦層部分地段是直接過渡；K1礦層底板為綠灰色含菱錳礦結核粉砂質細粒巖屑石英雜砂巖。礦層夾石主要為含粉砂質粘土巖，Al2O3含量在15%以上。

4 礦床成因

區內陶土礦床賦存于珍珠沖組黃灰色地層底部的紫紅色地層中部，巖性組合表現為紫紅色泥巖向黃灰綠色泥巖相互過渡，顯示當時巖相古地理古氣候主要表現為在晚三疊世為亞熱帶湖泊相氣候，到早侏羅世逐漸向半干旱大陸氣候湖泊相過渡。

早侏羅世初期，受印支運動的影響，盆地西側緩慢上升，中東部下降，為后期礦床構成沉積空間，后期氣候逐漸開如變得炎熱、干旱，使得抬升后的巖系在外地質作用下風化、剝蝕，而形成大量的泥砂及鐵質、鋁質風殼。當風化殼中鐵質、鋁質等元素以懸浮態被搬運，進入湖泊形成含高價鐵、鋁的紫紅色軟泥、粉砂沉積物，后期成巖后形成紫紅色及雜色泥巖或粉砂質泥巖。

從礦層現有顏色則可以反映出當時的古地理環境為湖泊相氣候向半干旱大陸氣候湖泊相過渡。

5 找礦標志

珍珠沖組底部紫紅色～灰色～灰綠色～灰黑色含粉砂質粘土巖層。頂部為黃灰色～灰色細-中粒巖屑石英砂巖，底部見含菱錳礦結核粉砂質細粒巖屑石英雜砂巖。

6 結語

隨著市場對陶土礦的需求量不斷增大，但區內紫砂陶土地質工作程度低，紫砂陶土礦床作為一種新的類型礦床，應加大對礦床物質組分、成因、選礦及加工等方面的綜合研究，進一步提升陶土礦的綜合利用價值，對該地區陶土礦的找礦實踐具有重要意義。