唐縣馬家峪瓷土礦地質(zhì)特征及成因淺析

田騰飛（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定　071051）

唐縣馬家峪瓷土礦地質(zhì)特征及成因淺析

田騰飛
（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定071051）

河北唐縣馬家峪瓷土礦區(qū)域地質(zhì)成礦條件良好，賦存層位為碳酸鹽系地層、次級(jí)斷裂發(fā)育的控礦構(gòu)造、礦體規(guī)模較大及礦體產(chǎn)狀隨接觸帶變化而變化的礦體地質(zhì)特征；從一般瓷土礦與瓷土配料不同礦石品級(jí)及工業(yè)類型詳細(xì)闡述了該礦床地質(zhì)特征；該礦床屬于風(fēng)化殘積型礦床，簡(jiǎn)析了瓷土礦床的形成過程主要與成礦原巖、構(gòu)造、巖相古地理、介質(zhì)條件、溫度、壓力等因素有關(guān)，該礦床研究?jī)r(jià)值前景廣闊。

瓷土礦；地質(zhì)特征；風(fēng)化殘積型礦床；河北唐縣

1　區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)位于河北省唐縣馬家峪，區(qū)域內(nèi)出露地層主要為長(zhǎng)城系高于莊組、中上寒武統(tǒng)、中下奧陶統(tǒng)、第四系(見圖1)。位于燕山臺(tái)褶帶(西南)與山西斷隆(東部)兩個(gè)Ⅱ級(jí)大地構(gòu)造單元的結(jié)合處，軍都山巖漿巖帶Ⅲ級(jí)大地構(gòu)造單元西南部邊緣，狼牙山凹褶斷束Ⅳ級(jí)大地構(gòu)造單元的西部邊緣，靈山—紫荊關(guān)斷裂帶中，次級(jí)斷裂發(fā)育，區(qū)內(nèi)主要巖漿巖有石英鈉長(zhǎng)斑巖、石英二長(zhǎng)斑巖及煌斑巖。

圖1　唐縣馬家峪瓷土礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2　礦床地質(zhì)特征

瓷土礦主要賦存于巖體與碳酸鹽層接觸帶附近，主要出露地層為長(zhǎng)城系高于莊組、下奧陶統(tǒng)亮甲山組、中奧陶統(tǒng)馬家溝組、第四系上更新統(tǒng)、第四系全新統(tǒng)。瓷土礦位于靈山—紫荊關(guān)斷裂帶及次級(jí)斷裂中。主要巖漿巖有石英鈉長(zhǎng)斑巖、石英二長(zhǎng)斑巖及煌斑巖。石英鈉長(zhǎng)斑巖為成礦母巖。

2.1地層

長(zhǎng)城系高于莊組：巖性為中厚層含燧石條帶白云巖。

下奧陶統(tǒng)亮甲山組：巨厚層白云質(zhì)泥灰?guī)r、灰?guī)r、白云巖、頁(yè)巖。與下部高于莊組呈斷層接觸。

中奧陶統(tǒng)馬家溝組：灰—灰黑色中厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、薄層鈣質(zhì)白云巖，泥質(zhì)灰?guī)r。與下部亮甲山組假整合接觸，普遍存在起伏不平的波狀侵蝕面。

2.2構(gòu)造

礦體位于靈山—紫荊關(guān)深大斷裂帶中，三條斷裂(F1、F2、F3)通過。地層及接觸帶產(chǎn)狀關(guān)系雜亂，巖石破碎。

F1斷裂：為靈山—紫荊關(guān)深斷裂的一部分，總體走向50°，傾向140°，傾角75～80°，為正斷層性質(zhì)，次級(jí)斷裂發(fā)育為主要控巖控礦構(gòu)造。

F2斷裂：為靈山—紫荊關(guān)深大斷裂帶的次級(jí)斷裂，走向北東東，傾向南南東，傾角約80°, 為逆斷層性質(zhì)，該斷裂對(duì)礦體沒有影響。

F3斷裂：為靈山—紫荊關(guān)深大斷裂帶的次級(jí)斷裂，走向北東，傾向330°，傾角70°，性質(zhì)為正斷層。與F1共同控制著瓷土礦的形成。

2.3巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)燕山期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，受北東向斷裂構(gòu)造控制，巖體沿?cái)嗔褞С蕩r株?duì)罘植肌^(qū)內(nèi)主要巖石類型有石英鈉長(zhǎng)斑巖、石英二長(zhǎng)斑巖、煌斑巖。

石英鈉長(zhǎng)斑巖為區(qū)內(nèi)陶瓷土礦成礦母巖。石英鈉長(zhǎng)斑巖呈巖株?duì)町a(chǎn)出，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶以鈉長(zhǎng)石為主，基質(zhì)成分：鈉長(zhǎng)石10%～15%、石英10%及少量的白云母和鐵質(zhì)。

巖體受成巖后斷裂構(gòu)造影響，巖石極為破碎。據(jù)野外觀察，在巖體與地層接觸部位為全風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化，向巖體內(nèi)逐漸過渡為中等風(fēng)化帶，核心部位呈弱風(fēng)化，巖石較硬。

石英二長(zhǎng)斑巖：巖體呈小巖株?duì)町a(chǎn)出，形成時(shí)間稍晚于石英鈉長(zhǎng)斑巖，二者呈侵入接觸，巖石比較堅(jiān)硬。

煌斑巖：呈脈狀產(chǎn)出，巖脈形成時(shí)間晚于石英鈉長(zhǎng)斑巖，二者呈侵入接觸，對(duì)礦體產(chǎn)生破壞作用，延伸較短。

3　礦體地質(zhì)特征

3.1礦體特征

礦區(qū)內(nèi)陶瓷土礦是由石英鈉長(zhǎng)斑巖在多次構(gòu)造活動(dòng)及水的作用下，經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化淋濾作用形成，屬風(fēng)化殘積型礦床，其礦體的形成與圍巖的化學(xué)成分、母巖的節(jié)理裂隙發(fā)育程度和巖石風(fēng)化程度及地形地貌密切相關(guān)。由巖體與圍巖接觸面向巖體內(nèi)部方向依次為：全風(fēng)化形成的殘積土帶(品級(jí)極好瓷土礦，可塑性極強(qiáng))—?dú)埛e土為主混強(qiáng)風(fēng)化碎塊帶(一般瓷土礦，可塑性強(qiáng))—以中等風(fēng)化碎塊夾殘積土帶(瓷土配料，可塑性差)—中等風(fēng)化石英鈉長(zhǎng)斑巖(圍巖、碎塊表面次生變化為極薄層硬質(zhì)土，而內(nèi)部為新鮮的輕微變色或未變色的原巖)。

該區(qū)進(jìn)行了指標(biāo)論證，瓷土礦介于一般工業(yè)瓷土礦與膨潤(rùn)土之間，屬于混合型瓷土礦，在論證指標(biāo)及化學(xué)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)蒙脫石含量共圈定一條礦體，包括一般瓷土礦(蒙脫石含量≥17%)和瓷土配料(蒙脫石含量≤17%)。

一般瓷土礦礦體形態(tài)規(guī)則，沿石英鈉長(zhǎng)斑巖邊緣與碳酸鹽巖接觸帶分布，礦體由1～13號(hào)勘查線和10個(gè)采坑控制。礦體延伸規(guī)模較大，長(zhǎng)2 628m，厚度8. 91～22.08m，平均厚12.10m，厚度變化系數(shù)為29%，礦體厚度穩(wěn)定。賦存標(biāo)高280～382m，產(chǎn)狀不穩(wěn)定，一般隨接觸面變化而變化，傾角52～75°。

瓷土配料礦體風(fēng)化程度較瓷土礦較弱，新鮮面大部分呈團(tuán)塊狀，可塑性較差。礦體介于瓷土礦與原巖之間，分布于石英鈉長(zhǎng)斑巖巖株邊緣。礦體長(zhǎng)約2 350m，出露寬度20～100m，厚度不穩(wěn)定。礦體產(chǎn)狀隨接觸面風(fēng)化程度不同而不同，變化很大。瓷土配料與瓷土礦礦石中的Al2O3、Fe2O3、TiO2含量基本一致，礦物組分相對(duì)比較穩(wěn)定，但蒙脫石含量相差較大。3.2 礦石品級(jí)及礦石質(zhì)量

本區(qū)瓷土礦為蒙脫石型瓷土礦，蒙脫石含量的多少?zèng)Q定礦石的品級(jí)。詳見圖2瓷土礦品位變化折線。

圖2　瓷土礦品位變化折線

(1) 一般瓷土礦。

蒙脫石含量19.7%～48.2%，平均35.73%，變化系數(shù)為32%，礦石蒙脫石含量不穩(wěn)定，礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。風(fēng)化淋濾作用很強(qiáng)，達(dá)到膨潤(rùn)土一般工業(yè)指標(biāo)的邊界品位(單樣蒙脫石含量≥40%)；Al2O3含量13.17%～13.83%，平均13.41%，品位變化系數(shù)2%，品位穩(wěn)定。Fe2O3+TiO2含量0.712%～0.994%，平均0.794%，品位變化系數(shù)為11%，品位穩(wěn)定。

一般瓷土礦礦石呈乳白—灰白色，呈蠟狀、油脂光澤、松散土狀或硬塊狀，具土狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，具參差狀或貝殼狀斷口，有滑膩感及粘性。礦物組合主要為蒙脫石(17%～67%)、水云母(2%～5%)、長(zhǎng)石(10%～30%)、石英(10%～30%)及少量高嶺石、伊利石等。礦石有用組分Al2O3含量13.17%～15.77%，平均14.05%，品位變化系數(shù)4%；有害組分Fe2O3含量0.26%～0.91%，平均0.45%，品位變化系數(shù)38%，礦石相對(duì)穩(wěn)定；TiO2含量0.033%～0.084%，平均0.049%，品位變化系數(shù)24%。由此可見礦石除蒙脫石外，其他組分穩(wěn)定。

(2) 瓷土配料。

蒙脫石含量12.9%～16.7%，平均14.59%，變化系數(shù)為10%，礦石蒙脫石含量很穩(wěn)定，礦石內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；Al2O3含量13.00%～13.33%，平均13.22%，品位變化系數(shù)0.7%，品位穩(wěn)定。Fe2O3+ TiO2含量0.617%～0.781%，平均0.679%，品位變化系數(shù)為9%，品位穩(wěn)定。瓷土配料各項(xiàng)指標(biāo)變化系數(shù)都很小，巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)、礦石品位都很穩(wěn)定。

瓷土配料呈白—灰白色，塊狀，其仍保有原巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征。礦物除蒙脫石含量與瓷土礦蒙脫石不同外，其余礦物成分基本一致(除個(gè)別樣品Fe2O3含量略微＞1%)，變化均較穩(wěn)定。但蒙脫石含量決定著礦石質(zhì)量。瓷土配料礦石可塑性差，硬度大，生產(chǎn)成本高，在當(dāng)前市場(chǎng)形勢(shì)下，暫時(shí)不具備單獨(dú)開發(fā)的價(jià)值。

綜上所述，蒙脫石含量是區(qū)分礦石品級(jí)(可塑性、硬度、風(fēng)化淋濾強(qiáng)弱)重要依據(jù)，蒙脫石含量指標(biāo)可區(qū)分礦石品級(jí)邊界，瓷土礦與瓷土配料之間呈現(xiàn)快速漸變的接觸關(guān)系。

3.3礦石類型

礦石自然類型為風(fēng)化殘積成因的蒙脫石型一般瓷土礦及瓷土配料；工業(yè)類型為建筑及普通日用陶瓷土。該瓷土礦礦石介于一般工業(yè)瓷土礦與膨潤(rùn)土之間、介于非礦與一般工業(yè)瓷土礦之間的瓷土配料，屬于混合型瓷土礦類型。

3.4礦體圍巖和夾石

礦體圍巖為高于莊組燧石條帶白云巖和亮甲山組白云質(zhì)泥灰?guī)r、灰?guī)r、白云巖、頁(yè)巖、中等風(fēng)化碎塊夾殘積土帶及石英鈉長(zhǎng)斑巖原巖、石英二長(zhǎng)斑巖。礦體中無夾石，圍巖中無有害組分，對(duì)開采無影響。

4　礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1礦床成因

瓷土礦床的形成過程主要與成礦原巖、構(gòu)造、巖相古地理、介質(zhì)條件、溫度、壓力等因素有關(guān)。

本區(qū)內(nèi)瓷土由石英鈉長(zhǎng)斑巖風(fēng)化致使礦物中的其他組分遷移，把蒙脫石、高嶺石組分聚集在風(fēng)化殘積物中，經(jīng)蒙脫石化、高嶺石化形成的。本礦床是典型的風(fēng)化淋濾殘積型礦床。

瓷土礦的形成首先是地表基巖中的長(zhǎng)石(鋁硅酸鹽礦物)在碳酸(酸性介質(zhì))等的淋濾作用下開始解體，帶走部分Si、Ca組分，K+、Na+析出，使pH值升高(9～11)，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫?350℃、中—低壓力)條件下SiO2堿性介質(zhì)中溶解，硅酸鹽原有的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造遭到破壞，形成一些泥層構(gòu)造的礦物。若介質(zhì)條件繼續(xù)保持堿性，并有足夠的Mg和少量的K元素存在，則形成瓷土。圍巖的白云巖和巖體的長(zhǎng)石成分正好為瓷土的形成提供了Ca、Mg、K等元素。

4.2找礦標(biāo)志

(1) 與區(qū)域大斷裂有關(guān)的次生構(gòu)造、裂隙，為含礦巖漿貫入和后期熱液運(yùn)移提供了構(gòu)造通道和容礦空間。

(2) 礦床成礦母巖為酸性淺成巖或超淺成火成巖體或巖脈，如石英鈉長(zhǎng)斑巖。

(3) 碳酸鹽地層為成礦提供了堿性介質(zhì)條件。該礦床特征比較典型，根據(jù)該特征已經(jīng)尋找到多處瓷土礦，該礦床研究?jī)r(jià)值前景廣闊。

[1]戴長(zhǎng)祿.高嶺土[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)版社,1983.

[2]王鴻禧.膨潤(rùn)土[M].北京:地質(zhì)工業(yè)版社,1980.

[3]姚兆櫓.結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1984.

[4]侯德義.找礦勘探地質(zhì)學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1984.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.DZ/T0206-2002 高嶺土、膨潤(rùn)土、耐火粘土礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京:地質(zhì)出版社,2003.

[6]全國(guó)礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)辦公室.礦產(chǎn)工業(yè)要求手冊(cè)(修訂版)[M].北京:地質(zhì)出版社,1986.

P619.232

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1007-9386(2016)03-0048-03

2016-03-01