聶曉亮,汪龍飛
(1. 江西省地質(zhì)科學(xué)研究所,江西 南昌 330000 ;2. 江西省地礦資源勘查開發(fā)中心,江西 南昌 330000)
風(fēng)化殘積型高嶺土礦在地理分布上大多數(shù)集中在東部和南部,基本都集中在中亞熱帶的江南山地區(qū)和南亞熱帶閩粵桂低山平原區(qū)(圖1)。中亞熱帶的江南山地區(qū)和南亞熱帶閩粵桂低山平原區(qū)都屬于濕潤區(qū),7 月平均氣溫均大于28℃,年平均降雨量1000mm~2000mm(鄭景云等,2010),區(qū)域氣候為母巖的風(fēng)化淋濾帶來良好的條件[1-3]。
圖1 中國主要風(fēng)化殘積型高嶺土礦分布圖
根據(jù)表1 的成巖成礦年齡,其年齡分布頻數(shù)見圖2。結(jié)果表明,風(fēng)化殘積型高嶺土礦床成巖年齡主要為燕山期,這應(yīng)與燕山期大規(guī)模巖漿活動有關(guān)。中國大陸在燕山早期繼續(xù)處于碰撞造山階段,隨著地殼的增厚、殼幔作用的加強及硅鋁層物質(zhì)的重熔,形成大量的與殼?;煸粗小嵝灾猩畛伞獪\成侵入巖。晚侏羅世是中國中生代碰撞造山作用的高峰期,也是中國東部構(gòu)造體制大轉(zhuǎn)換時期。隨著殼幔相互作用和地殼硅鋁層物質(zhì)重熔作用的加劇。在殼?;煸粗幸凰嵝约爸谢詭r漿大規(guī)摸侵人及噴發(fā)的同時,形成大面積的殼源花崗巖類[4-7]。
印支期和加里東期也是風(fēng)化殘積型高嶺土形成的重要時期,贛南多高嶺土礦即形成于印支晚期,同時代的還有湖南醴陵馬頸坳高嶺土礦、湖南溆浦黃茅園高嶺土礦、湖南衡陽界牌高嶺土礦、海南文昌高嶺土礦。
圖2 主要風(fēng)化殘積型高嶺土礦床成巖年齡頻數(shù)分布圖
高嶺土礦體多產(chǎn)于白云母鈉長石(或含電氣石)花崗巖風(fēng)化殼中并具有明顯的垂直分帶性;礦體規(guī)模、產(chǎn)狀和礦石質(zhì)量與風(fēng)化殼的發(fā)育程度密切相關(guān)。高嶺土礦床的成礦作用除受有利于風(fēng)化作用成礦的母巖、構(gòu)造、氣候、地貌和水介質(zhì)條件等控制以外,還明顯地受內(nèi)生巖漿分異作用及巖漿期后熱液蝕變作用的影響。優(yōu)質(zhì)高嶺土的形成受成礦前母巖的鈉長石化、白云母化、電氣石化等熱液蝕變作用和后期風(fēng)化作用等因素控制[8-11]。綜合而言,優(yōu)質(zhì)高嶺土礦床的成礦過程往往會經(jīng)歷以下三大地質(zhì)作用,其成礦模式見圖3。
圖3 江西省優(yōu)質(zhì)高嶺土礦成礦模式圖
內(nèi)生巖漿分異作用:高嶺土礦母巖蝕變前的原巖是影響其質(zhì)量的先決條件。我國風(fēng)化殘余型高嶺土礦成礦母巖主要有花崗巖、酸性巖脈及凝灰?guī)r等,優(yōu)質(zhì)高嶺土礦的原巖多為分異較好的巖漿活動晚期花崗巖脈,本次研究統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高嶺土礦多發(fā)育在花崗巖(脈)中。巖漿作用發(fā)育,巖漿巖出露廣泛,在巖漿演化作用過程中,早期侵入或噴發(fā)形成的巖漿巖,一般偏基性,原巖中鐵、鈦含量相對較高,所形成的高嶺土礦中,鐵、鈦含量仍較高,難以形成優(yōu)質(zhì)高嶺土礦;晚期形成的巖漿巖一般偏酸性,基性組分FeO、TiO2、MgO 等減少,如印支期、燕山期巖漿活動中晚期形成的中酸性花崗巖,原巖鐵、鈦等有害成分含量低,對于花崗巖的熱液蝕變并進一步風(fēng)化形成優(yōu)質(zhì)高嶺土礦床十分有利[12-14]。
表1 中國主要風(fēng)化殘積亞型高嶺土礦床及其相關(guān)巖石的放射性同位素年齡數(shù)據(jù)(Ma)
熱液氣化蝕變作用:花崗巖在巖漿期后自變質(zhì)作用過程中,往往會發(fā)生氣化熱液交代蝕變,如鈉長石化、白云母化、電氣石化。巖體上部多蝕變?yōu)樵朴r或白云母(絹云母)鈉長石化花崗巖,后者多成為優(yōu)質(zhì)高嶺土礦的母巖。在蝕變作用過程中,原巖中的黑云母幾乎全被白云母或鈉長石所交代,黑云母中Fe、Ti被分解出來,暗色礦物消失,使母巖中Fe 和Ti 的含量降低,同時由于鈉長石比鉀長石更易風(fēng)化,為白云母鈉長石花崗巖的后期風(fēng)化創(chuàng)造了有利條件?;蛘邘r石在交代作用過程中發(fā)生電氣石化,F(xiàn)e、Ti 等元素重新分配形成電氣石等含鐵的暗色礦物,為后期選礦除鐵提供了良好條件。
風(fēng)化成礦作用:在溫暖潮濕的丘陵- 中低山地貌環(huán)境下,在風(fēng)化作用過程中,堿性長石如鈉長石長期在酸性水介質(zhì)溶濾下易發(fā)生水解,堿和堿土金屬元素離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+等大量流失,長石逐漸解體,由架狀鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)向?qū)訝罟杷猁}結(jié)構(gòu)的粘土礦物轉(zhuǎn)變,而隨著風(fēng)化作用不斷深入,長石晶體結(jié)構(gòu)遭到不斷破壞,逐步向高嶺石轉(zhuǎn)變。我省大部分區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)區(qū),濕熱多雨,植物繁茂,腐殖質(zhì)豐富,使水介質(zhì)經(jīng)常保持在酸性和中酸性條件下,巖石的物理和化學(xué)風(fēng)化強烈,有利于形成優(yōu)質(zhì)高嶺土礦[15-17]。