江西省官山瓷土、瓷石礦地質(zhì)特征及礦床成因

戴云龍，趙蘭芝

(1.南昌工程學(xué)院 水利與生態(tài)工程學(xué)院；2.中鐵水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330029)

中國瓷土(高嶺土)礦產(chǎn)資源量位居世界前列，目前已探明瓷土礦約260多處，經(jīng)地質(zhì)探明其儲量約29.10億t。江西瓷土(高嶺土)資源儲量較為豐富，保有資源儲量約10 869萬t，位居全國第五位[1]。其中儲量1 907.9萬t，基礎(chǔ)儲量3 774.2萬t，資源量7 094.8萬t。但因?yàn)榇赏恋V的價(jià)格因礦石質(zhì)量不同而不同，價(jià)格從10元/t～200元/t不等，優(yōu)質(zhì)瓷土價(jià)格更高，瓷土礦成為緊缺礦種。目前景德鎮(zhèn)市瓷土年消耗量已由15萬t猛增到300萬t，優(yōu)質(zhì)瓷土資源更為緊缺，而且我國工業(yè)領(lǐng)域?qū)Υ赏恋V物原料的需求量也在不斷增加，因此瓷土礦的開發(fā)利用有很好的前景[2]。

1 區(qū)域及礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于下?lián)P子地塊所屬的長江中下游坳陷帶九江坳陷區(qū)，區(qū)域上大范圍出露新元古界-震旦系淺海碳酸鹽巖-碎屑巖基底沉積，并有晚古生代-早古生代表海和中新生代陸相斷陷紅色盆地蓋層沉積[3]。基底地層由中元古界雙橋山群橫涌組組成，為一套泥砂質(zhì)碎屑的濁流復(fù)理石建造，主要巖石類型有板巖類和變碎屑巖類。印支運(yùn)動(dòng)后期的陸相盆地沉積，由礫巖或含礫長石石英砂巖-粉砂巖-粉砂質(zhì)泥(頁)巖構(gòu)成基本層序，其中上部碳質(zhì)高鋁泥頁巖常形成瓷土礦。而中生代晚期的中酸性巖漿活動(dòng)，伴有溢流-噴發(fā)相火山沉積，區(qū)內(nèi)瓷石礦床形成與中酸性巖漿活動(dòng)有關(guān)[4]。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.2.1 礦區(qū)地層。中元古界雙橋山群橫涌組：少量分布于研究區(qū)北東部，為黃綠色、青灰色薄-中厚層(局部見厚層狀)變中-細(xì)粒巖屑砂巖，變細(xì)粒巖屑石英砂巖；薄至中厚層變粉砂少夾黃綠、青灰色板巖。細(xì)(粉)砂質(zhì)絹云板巖。標(biāo)志特征：以厚層至巨厚層變巖屑砂巖有別于其下、上段地層?；緦有虺Ｓ杀?中厚層變細(xì)砂巖、變粉砂巖、板巖互層組成。侏羅系水北組：少量分布于研究區(qū)南東部，為灰黑色砂質(zhì)泥巖、長石石英砂巖和礫巖組成。白堊紀(jì)冷水塢組：分三處出露于研究區(qū)中部，面積較小。為一套紫紅色、豬肝色粉砂質(zhì)泥巖，產(chǎn)化石。第四系進(jìn)賢組：大量分布于研究區(qū)西部，南部有少量出露，為一套網(wǎng)紋紅土和紅土礫石層。第四系新港組：大量分布于研究區(qū)中部，為黃褐色亞黏土、亞砂土和含透鏡狀沙礫石層。

1.2.2 火山巖。礦區(qū)內(nèi)東部發(fā)育有一套灰-灰白色火山噴出巖為英安巖和安山巖，巖石具有流紋構(gòu)造及斑狀結(jié)構(gòu)和玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu),其中斑晶多為中性斜長石，堿性斜長石較少，巖石中還含有少量石英；基質(zhì)為細(xì)粒的長石、石英等?；鹕綆r通常為玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)、交織結(jié)構(gòu)或霏細(xì)結(jié)構(gòu)。有的具有流紋構(gòu)造。英安巖常與流紋巖、粗面巖和安山巖等共生,組成巨厚的火山巖系。中國火山巖地區(qū)均有出露,特別是我國東南沿海一帶火山巖最為發(fā)育。

1.2.3 構(gòu)造?；遵薨欀饕l(fā)育在變質(zhì)巖地層中，可見小型同斜褶皺，褶軸北東向，軸面北西傾，從小褶皺的形態(tài)可以推斷礦區(qū)處在基底大向斜的北西翼；蓋層褶皺在本區(qū)表現(xiàn)不明顯，區(qū)域資料顯示礦區(qū)處于余家向斜構(gòu)造北西翼，在該礦區(qū)表現(xiàn)為單斜構(gòu)造，傾角40°～77°。

2 礦體地質(zhì)

2.1 礦體特征

2.1.1 礦體的數(shù)量及礦體產(chǎn)出層位。根據(jù)礦區(qū)的預(yù)查結(jié)果分析瓷土(瓷石)礦在地表出露及其產(chǎn)出層位，將礦區(qū)內(nèi)瓷土(瓷石)礦體分為2個(gè)礦體，編號為Ⅰ、Ⅱ號礦體。Ⅰ號礦體為瓷土礦(見圖1)，產(chǎn)于早侏羅紀(jì)水北組中下部；Ⅱ號礦體為瓷石礦(見圖2)，產(chǎn)于晚侏羅紀(jì)鵝湖嶺組火山巖層中下部。

圖1 瓷土礦標(biāo)本

圖2 瓷石礦標(biāo)本

2.1.2 礦體的分布、形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模。Ⅰ號礦體分布在礦區(qū)的南東部，位于船山村東350 m，出露寬度55 m，出露長度250 m，礦體賦存海拔標(biāo)高+40 m～+45 m；Ⅱ號礦體分布在Ⅰ號礦體的北西面，兩礦體間距340 m，礦體出露寬度55 m，出露長度450 m，礦體賦存海拔標(biāo)高+55 m～+65 m。

Ⅰ號礦體產(chǎn)于沉積地層中，與大多數(shù)沉積礦床類似，礦體形態(tài)較規(guī)則，水平切面上呈長矩形，空間上呈傾斜的層狀體。礦體北東向延伸，傾向北西，產(chǎn)狀299°∠49°～74°。礦區(qū)內(nèi)礦體走向延長250 m(礦區(qū)外仍有很長延伸)，探礦工程控制礦體真厚度32.41 m，礦體傾向延深應(yīng)大于10 m。

Ⅱ號礦體產(chǎn)于火山巖層中，礦體形態(tài)不甚規(guī)則，沿走向有膨縮現(xiàn)象，但總體呈似層狀產(chǎn)出。礦體產(chǎn)狀有一定的變化，總體北東向延伸，傾向北西，產(chǎn)狀240°～297°∠49°～77°。礦體走向延長450 m，探礦工程控制礦體真厚度29.51 m～38.53 m，礦體傾向延深應(yīng)大于10 m。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石的物理特性及結(jié)構(gòu)構(gòu)造。Ⅰ號礦體為瓷土礦，Ⅱ號礦體為瓷石礦。瓷土礦中又可細(xì)分為高鐵瓷土礦和高鐵富鋁瓷土礦。

高鐵瓷土礦：礦石呈灰白色，塊狀，斷口參差不平，手搓易碎，很少粗顆粒雜質(zhì)，濕礦有黏性，次生交代結(jié)構(gòu)，松散狀構(gòu)造。

高鐵富鋁瓷土礦：礦石呈青灰色，塊狀，斷口似貝殼狀，手摸有滑感，很少粗顆粒雜質(zhì)，濕礦有較強(qiáng)黏性，次生交代結(jié)構(gòu)，松散狀構(gòu)造。

瓷石礦：質(zhì)量好者為灰白色，次者為灰-深灰色，塊狀，錘擊難裂，少斑結(jié)構(gòu)，基質(zhì)呈顯微鑲嵌結(jié)構(gòu)，流紋構(gòu)造。

2.2.2 礦石礦物成分及含量。瓷土礦：主要由泥質(zhì)(89%)、石英粉砂(10%)、白云母碎屑組成；泥質(zhì)由水云母為主、高嶺石等黏土礦物為次組成，呈鱗片狀，片徑0.01 mm左右，具平行半平行排列；石英粉砂呈棱角-次圓狀，粒徑0.01 mm～0.06 mm，分布較均勻。

瓷石礦：主要由斑晶斜長石(8%)、基質(zhì)(92%)組成，斜長石斑晶呈自形板狀，粒徑0.6 mm～1.2 mm，全部被黏土礦物高嶺石取代，基質(zhì)由長英質(zhì)組成，以石英為主晶，微粒狀斜長石為客晶，主晶包裹客晶顯示顯微鑲嵌結(jié)構(gòu)。

2.3 礦石類型、礦體圍巖及夾石

2.3.1 礦石類型。按礦石的成礦作用及采選性不同分為沉積風(fēng)化型瓷土礦礦石和火山巖型原生瓷石礦礦石兩種。其中瓷土礦石又可根據(jù)主要化學(xué)成分含量不同分為高鐵瓷土礦石和高鐵富鋁瓷土礦石。

2.3.2 礦體圍巖。礦體上下盤圍巖的巖石類型與礦體產(chǎn)出位置密切相關(guān)，產(chǎn)于沉積巖中的礦體其圍巖往往是沉積巖，產(chǎn)于火山巖中的礦體其圍巖往往是火山巖。Ⅰ號礦體的直接底板是含礫粗砂巖，直接頂板是高鐵粉砂質(zhì)泥巖，頂?shù)装逶谝巴廨^易與礦體區(qū)分，底板可憑肉眼觀察粗細(xì)而區(qū)分，頂板往往形成正地形；Ⅱ號礦體直接底板是安山巖，直接頂板是強(qiáng)硅化英安巖，Ⅱ號礦體的底板與礦體不易區(qū)分，頂板是強(qiáng)硅化巖石。

2.3.3 礦體中夾石。Ⅱ號礦體中夾石的巖性與礦體原巖無本質(zhì)差別，其礦物成分大體一致，僅Fe2O3含量過高而成為夾石。造成Fe2O3含量過高的原因是礦體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育，其中充填鐵質(zhì)薄膜。因此，在采礦時(shí)應(yīng)剔除掉黃褐色鐵質(zhì)薄膜發(fā)育區(qū)段。

3 礦床成因及找礦標(biāo)志

3.1 礦床成因

Ⅰ號礦體屬于沉積風(fēng)化型瓷土礦床。早侏羅世海平面快速下降，區(qū)域內(nèi)形成泥巖、粉砂巖組成的后濱相沉積，其中水北組中碳質(zhì)頁巖、泥巖富含Al2O3成分，后經(jīng)風(fēng)化形成了沉積風(fēng)化型瓷土礦[5，6]。

Ⅱ號礦體屬于火山巖型瓷石礦床。晚侏羅世火山活動(dòng)急劇加強(qiáng)，區(qū)域內(nèi)火山洼地噴溢大量巖漿，結(jié)晶后形成火山巖，鵝湖嶺組中下部巖石Al2O3、Fe2O3含量均達(dá)到瓷石礦工業(yè)指標(biāo)?！兜V產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊》中將此類礦床歸類為礦石為石質(zhì)的酸性凝灰?guī)r蝕變型高嶺土礦床。

3.2 找礦標(biāo)志

Ⅰ號礦體產(chǎn)于水北組地層中，因此在水北組礫巖之間出露的泥巖往往是直接找礦標(biāo)志。高鐵富鋁瓷土礦經(jīng)常與1 cm～3 cm厚的黑色玻璃質(zhì)層伴生，地表發(fā)現(xiàn)黑色玻璃質(zhì)層即有可能尋找到高鐵富鋁瓷土礦。區(qū)內(nèi)出露的火山巖層是瓷石礦的直接找礦標(biāo)志，深色安山巖的上盤往往產(chǎn)有瓷石礦。

4 結(jié)論

研究區(qū)印支運(yùn)動(dòng)后期的陸相盆地沉積由礫巖或含礫長石石英砂巖-粉砂巖-粉砂質(zhì)泥(頁)巖構(gòu)成基本層序，其中上部碳質(zhì)高鋁泥頁巖常形成瓷土礦。而中生代晚期的中酸性巖漿活動(dòng)，伴有溢流-噴發(fā)相火山沉積，因此判斷區(qū)內(nèi)瓷石礦床形成與中酸性巖漿活動(dòng)有關(guān)。

區(qū)內(nèi)在水北組礫巖之間出露的泥巖是瓷土礦的直接找礦標(biāo)志，地表發(fā)現(xiàn)黑色玻璃質(zhì)層即有可能尋找到高鐵富鋁瓷土礦，出露的火山巖層是瓷石礦的直接找礦標(biāo)志，深色安山巖的上盤往往產(chǎn)有瓷石礦。