河北唐縣齊家佐高嶺土礦地質特征及成因探討

王 政，齊新國，王立考，李博文，田 賀

(中國建筑材料工業地質勘查中心河北總隊，河北 保定 071051)

高嶺土因具有分散性、可塑性、黏結性、燒結性、耐火性、離子交換性和物理化學上的穩定性，用途除造紙、陶瓷、橡膠、塑料、耐火材料，化工等傳統行業外，在新一代信息技術、新材料及新能源等領域也發揮著重要作用，是我國戰略性非金屬礦產資源之一。我國高嶺土多為普通陶瓷用土，優質高嶺土比較短缺，以蘇州、茂名、龍巖、大同的高嶺土為好[1-4]。

唐縣齊家佐高嶺土礦其生產規模1.00萬t/年，開采方式為地下開采，開采指標Al2O3≥13%，Fe2O3+TiO2＜1%，經選礦加工后主要產品作為高級陶瓷原料以及水泥配料。通過地質調查和綜合研究工作，初步查明唐縣齊家佐高嶺土礦賦存于燕山期石英鈉長斑巖脈中，呈脈狀產出，礦床成因為風化型高嶺土礦床。

1 區域地質背景

唐縣齊家佐高嶺土礦大地構造位置位于中朝準地臺(I2)、燕山臺褶帶軍都山巖漿巖帶大地構造單元的南偏西部、狼牙山凹褶斷束大地構造單元的中西部，靈山復式向斜東北端(圖1)[5]，紫荊關—靈山深斷裂東部。

圖1 大地構造單元圖

區域上出露地層主要有中元古界長城系高于莊組、薊縣系霧迷山組、上元古界青白口系景兒峪組、古生界寒武系、奧陶系及第四系。

褶皺位于礦區西南部，為靈山復式向斜的東北段。該向斜軸向北東，兩翼基本對稱，核部為奧陶系馬家溝組，翼部由寒武系、薊縣系地層組成。

受紫荊關—靈山深斷裂影響，區內構造以褶皺、斷裂為主。斷裂以北東向為主，分布于礦區西側。該斷裂為一正斷層，走向東北45°，傾向東南，傾角75°～80°，斷距自南西向北東由大逐步變小。

此外北西向斷裂也較發育，一般長數千米，寬2～20m，多被中酸性脈巖充填。為區內高嶺土礦主要控礦、容礦構造。

區內巖漿巖按產狀可分為兩類，一類為受紫荊關—靈山深斷裂帶控制，沿之串珠狀分布的中酸性小巖株，分布在齊家佐一帶，形成時代屬燕山期，主要巖石類型為細粒花崗閃長巖、花崗巖、花崗斑巖、輝石閃長巖、鈉長斑巖等；另一類為沿西北向分布的脈巖類，主要為閃長巖脈、花崗細晶巖脈和鈉長斑巖、石英鈉長斑巖脈。走向北西，長數百米至數公里不等，寬一般2～10m。

2 礦區地質特征

2.1 礦區地質

礦區內出露地層主要為元古界薊縣系霧迷山組三段、上元古界青白口系景兒峪組及少量第四系(圖2)。霧迷山組三段(Jxw3)主要為灰白、粉紅色中—細晶含燧石條帶白云巖、微晶白云巖。景兒峪組(Qnj)主要為燧石角礫巖、石英砂巖，局部含鐵。第四系主要為洪積、沖積物，分布于溝谷及坡底處。

圖2 礦區地質簡圖

礦區內構造較簡單，僅見一條斷裂構造，編號F，呈NNW向，寬10～27m，一般20m左右，延伸約2km，總體走向340°，傾向60°～80°，傾角78°～85°。為壓性正斷層，斷面平直，具明顯擦痕，沿走向及傾向有波狀起伏現象，后期被石英鈉長斑巖充填，為區內控礦、容礦構造。圍巖為霧迷山組白云巖，巖石較完整、穩定，圍巖蝕變微弱，主要為高嶺土化、硅化、絹云母化和碳酸鹽化。

區內巖漿活動不甚發育，見1條石英鈉長斑巖脈，受斷裂F控制，侵入霧迷山組白云巖中，為火山活動的產物。為區內高嶺土礦成礦母巖，在地貌多呈低洼淺溝處出現。

2.2 礦體特征

礦區內高嶺土礦體賦存在石英鈉長斑巖中，呈脈狀產出，因地表出露不全分南、北兩段(圖3)。

圖3 4線勘查線地質剖面簡圖

北段礦體往南分為兩支，產狀近平行,編號為K1-1、K1-2。K1-1礦體受石英鈉長斑巖脈控制，傾向75°～100°，傾角70°～85°。礦體地表出露長約2 240m，平均厚度10.85m，主要化學成分平均含量：Al2O314.01%、Fe2O30.67%、TiO20.049%；K1-2礦體受石英鈉長斑巖脈控制，傾向70°～110°，傾角75°～80°。礦體地表出露長度約822m，平均厚度5.96m，主要化學成分平均含量：Al2O313.37%、Fe2O30.66%、TiO20.053%。

南段礦體編號為K1-3，受石英鈉長斑巖脈控制，傾向60°～80°，傾角78°～81°。礦體地表出露長約766m，平均厚度10.0m，主要化學成分平均含量：Al2O313.82%、Fe2O3 0.68%、TiO20.043%。

2.3 礦石特征

⑴礦石類型及結構、構造。

礦石自然類型為高嶺石—石英型，依據其風化特征，又可分為松散土塊狀和致密土塊狀，風化脫水后均呈粉土狀，質地純白，多呈乳白色或淡青灰色。礦石多呈白色，淡青色，斑狀變余結構，塊狀構造。風化強烈的礦石呈土狀，風化弱的礦石呈塊狀。具土狀、蠟狀光澤，滑膩感及黏性。

⑵礦石礦物組成及化學成分。

根據巖礦鑒定、礦石X-射線衍射[7]分析結果可知，礦石礦物成分主要為高嶺石36.7%、蒙脫石9.5%、伊利石6.2%、方解石4.1%、石英31.8%、長石9.5%及云母2.2%。

礦石化學成分(表1)平均值：Al2O313.91%、TiO20.039%、Fe2O30.74%、SiO270.34%、CaO 1.33%、MgO 1.36%、K2O 3.89%、Na2O 0.82%、TSO30.011%、LOI 7.08%，礦石化學成分屬高硅低鋁。

表1 礦石化學全分析結果表 (單位：%)

⑶礦石物理性能。

白度68.1～78.1，塑性指數15.6～16.8，干燥收縮率-1.74%～-3.6%，耐火度1 210～1 310℃。

3 成因探討

礦體嚴格受構造控制，呈脈狀賦存于燕山期石英鈉長斑巖脈中，礦區礦石礦物組合為高嶺石、蒙脫石、石英。據野外觀察，礦體節理裂隙發育程度，以靠近脈體上盤的走向節理最為發育，風化淋濾作用強烈，巖石全風化呈松散土塊。燕山期唐縣齊家佐地區的石英納長斑巖脈受巖漿作用沿北北西向構造裂隙侵入地表，在大氣、地表水、地下水的物理化學作用下，將一些易溶活動組分帶出風化場所，殘留的硅和鋁以Al(OH)42+和Si2O52-的膠體形式在水的參與下與母巖體反應形成高嶺土。圍巖的白云巖和石英鈉長斑巖的長石成分為高嶺土形成提供了Ca、Mg、K等元素。后期的節理裂隙發育影響其礦石的風化程度，加速了長石類礦物在表生條件下向高嶺石族礦物轉化進程。因此，本區礦床屬風化型高嶺土礦床[8-16]。

4 結論

(1)唐縣齊家佐高嶺土礦體賦存燕山期石英鈉長斑巖中，呈脈狀產出，層位穩定。

(2)礦石主要為高嶺石—石英型，礦石結構為斑狀變余結構，塊狀構造。

(3)礦床成因與燕山期中酸性脈巖及風化作用關系密切，屬于風化型高嶺土礦床。