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(qū)緊臨大黑山條壘帶北緣。行政區(qū)劃隸屬于吉林省梨樹縣十家堡鎮(zhèn)、梨樹鎮(zhèn)。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(qū)開展了水文地質勘查，在鉆孔中首次發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)兩層膨潤土礦體，提交了資源儲量(122b+333)10 929 kt。

1 區(qū)域地質

勘查區(qū)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(qū)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?guī)r，含葉肢介化石[1]。區(qū)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(qū)地質

2.1 地層

由于本區(qū)第四系沉積覆蓋較厚，根據(jù)鉆孔揭示所見為白堊系下統(tǒng)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(qū)內地表未見明顯的構造破碎帶，根據(jù)鉆孔資料，未發(fā)現(xiàn)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(xù)性較好，未發(fā)現(xiàn)錯斷現(xiàn)象。膨潤土礦體層位穩(wěn)定，未見切斷現(xiàn)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(qū)共發(fā)現(xiàn)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(guī)模最大；在礦區(qū)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(qū)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(qū)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?shù)装鍘r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(shù)24.56%。蒙脫石品位50.00%～85.59%，平均品位69.36%，品位變化系數(shù)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?shù)装鍘r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(shù)27.96%。蒙脫石品位53.33%～94.68%，平均品位71.55%，品位變化系數(shù)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(wěn)定的膠狀懸浮液。

主要礦物成分為蒙脫石，體積分數(shù)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(yè)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(huán)境為氧化—還原環(huán)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(wěn)定環(huán)境[5]。礦石pH一般值為7.0～10.45，說明水介質條件為堿性。區(qū)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(wěn)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。