松散干容重對黏土質(zhì)硅藻土礦床的評價作用

高友庫，郎亞琴

（內(nèi)蒙古自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局七隊(duì)，內(nèi)蒙古烏蘭浩特137400）

松散干容重對黏土質(zhì)硅藻土礦床的評價作用

高友庫，郎亞琴

（內(nèi)蒙古自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局七隊(duì)，內(nèi)蒙古烏蘭浩特137400）

吉林省敦化市高松樹硅藻土礦為含黏土礦物及碎屑較多的劣質(zhì)硅藻土.在對本礦區(qū)樣品分析結(jié)果對比中發(fā)現(xiàn)，由于圍巖及夾層的化學(xué)組分與礦層相同，常規(guī)的工業(yè)指標(biāo)不能區(qū)分礦石與巖石.為了能夠?qū)ΦV床做出正確評價，在測試樣品基本分析項(xiàng)目外又增加了松散干容重一項(xiàng).經(jīng)反復(fù)測試研究，確定了以松散干容重≤0.95 g/cm3作為指標(biāo)之一，與其他工業(yè)指標(biāo)一起圈定礦層，成功地解決了礦體圈定及礦石質(zhì)量評價問題.

新近系土門子組；黏土質(zhì)硅藻土；松散干容重；礦體圈定；評價指標(biāo)；吉林省

1 硅藻土礦床地質(zhì)特征

1.1 礦層賦存狀態(tài)

吉林省敦化市高松樹硅藻土礦賦存于敦化復(fù)背斜北西部的新生代盆地——高松樹盆地——上部由新近系土門子組玄武巖噴發(fā)形成的小盆地內(nèi)?吉林省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).中華人民共和國地質(zhì)圖（1∶20萬）（敦化幅K-52-3）說明書.1978..含礦巖系組合為含礫砂巖、砂巖、粉砂巖、硅藻土、粉砂質(zhì)黏土、黏土、玄武巖.

礦層總體走向25～50°，向北西傾斜，傾角小于4°.控制規(guī)模長 3800m，寬 500～700m，中部厚 6.28～12.57m，平均8.76m，向邊緣變薄至尖滅.形態(tài)隨盆地基底起伏而變化.其內(nèi)部大致可分為兩層：上層灰白-灰綠色，以塊狀構(gòu)造為主，局部發(fā)育有微層狀構(gòu)造，固結(jié)弱，可見少量柳葉形化石；下層呈紫灰、棕灰、黑灰等暗色，水平微層理發(fā)育，固結(jié)較上層強(qiáng)，植物化石豐富.上下層之間呈漸變關(guān)系.中部常夾有砂巖及粉砂質(zhì)黏土透鏡體?郎亞琴.吉林省敦化市高松樹硅藻土礦勘探報(bào)告.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊(duì)，1998..

1.2 頂、底板及夾層

礦層直接頂板多為含硅藻黏土，次為黏土、粉砂巖或粉砂質(zhì)黏土，砂巖較少.厚度一般0.1～2m.

底板主要為砂巖、含礫砂巖、粉砂巖.

夾層共有7個，規(guī)模較小，呈透鏡狀分布于礦層的中上部.巖性有含礫砂巖、砂巖、粉砂質(zhì)黏土、含硅藻黏土.其中含硅藻黏土中硅藻含量小于20%，黏土礦物占50%～70%，碎屑礦物20%～30%，與礦層呈漸變關(guān)系.

上述各巖性中黏土礦物以埃洛石、蒙脫石為主，少量伊利石.碎屑礦物以石英、長石為主，少量角閃石、黑云母、磁鐵礦、褐鐵礦等.

圍巖及夾層主要化學(xué)組分含量及變化情況見表1.

表1 圍巖及夾層各巖性主要組分含量Table 1 Main composition ranges of the wallrocks and interbeds

1.3 礦石質(zhì)量

（1）物質(zhì)組成

經(jīng)X光衍射分析、巖礦鑒定得知，礦石中硅藻含量20%～60%；黏土礦物30%～60%，主要為蒙脫石、埃洛石，伊利石少量；碎屑礦物5%～30%，主要為石英、斜長石，少量磁鐵礦.顯微生物泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，微層狀及塊狀構(gòu)造.

（2）化學(xué)成分

根據(jù)工業(yè)部門對礦石主要化學(xué)成分的要求，以SiO2、Fe2O3、Al2O3及燒失量的含量作為評價礦石質(zhì)量的依據(jù).其中SiO2是有益組分，其余為有害組分.礦層各主要化學(xué)成分含量及變化情況見表2.

表2 礦層各組分含量及變化Table 2 Main composition ranges of the ore bed

2 礦石工業(yè)指標(biāo)的確定

為了達(dá)到既滿足地方對口工業(yè)部門對礦石質(zhì)量的要求，又不浪費(fèi)資源的目的，礦區(qū)勘查者多次到附近的敦化市硅藻土礦調(diào)查和收集資料.該礦山多年開采利用與本礦床同層位的硅藻土礦床，主要生產(chǎn)保溫磚等保溫材料.該礦山確定的礦石質(zhì)量指標(biāo)為：SiO2≥55%，Al2O3≤24%，F(xiàn)e2O3≤10%，燒失量≤12%.

但在與本礦區(qū)樣品分析結(jié)果對比中發(fā)現(xiàn)如下問題.

（1）所擬工業(yè)指標(biāo)不能區(qū)分礦石與巖石.圍巖及夾層的化學(xué)組分與礦層相同，只是在SiO2含量上，砂巖多在65%～80%，少數(shù)黏土SiO2低于工業(yè)指標(biāo)，或Fe2O3、Al2O3高于工業(yè)指標(biāo)，多數(shù)樣品各組分含量均在工業(yè)指標(biāo)之內(nèi)（見表1、2）.

由表1、2可知，上述工業(yè)指標(biāo)不能作為劃分礦石與巖石的依據(jù).

（2）SiO2含量無法代表硅藻含量.硅藻土是主要由古代硅藻及一部分放射蟲類的硅質(zhì)遺體在水中沉積形成的產(chǎn)物.硅藻遺骸主要由蛋白石組成，化學(xué)成分為SiO2·nH2O.礦石中硅藻是唯一的有益物質(zhì)組分，純凈的硅藻土質(zhì)輕（密度0.4～0.9 g/cm3），多微孔，手捻呈粉沫狀.由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)，在工業(yè)上用途較廣.

只有來自硅藻的SiO2含量的高低，才能說明礦石質(zhì)量的優(yōu)劣.本礦床由于成礦期區(qū)域穩(wěn)定性差，礦石中混入較多黏土礦物和碎屑礦物.樣品中SiO2含量不僅來源于硅藻，還來源于黏土礦物和碎屑礦物，特別是石英.故礦樣中的SiO2含量無法代表硅藻含量，從而也不能評價礦石質(zhì)量.

為了解決上述兩點(diǎn)難題，又要盡量減少勘查成本，根據(jù)硅藻土密度（本礦區(qū)0.86 g/cm3）與砂巖和黏土的密度（分別為2.57 g/cm3和2.46 g/cm3）相差懸殊的特點(diǎn)，結(jié)合礦區(qū)礦石、圍巖及夾層固結(jié)弱，多數(shù)樣品松散破碎，無法測量密度的實(shí)際情況，提出對每個基本分析樣品增做松散干容重一項(xiàng)，作為圈定礦層，評價礦床的工業(yè)指標(biāo)之一.

其做法是：將樣品粉碎過篩（≤1.0 mm），烘至恒重，利用1000 mL的量筒，連續(xù)測定容重3次，取平均值.

結(jié)合肉眼觀察、X光衍射分析、巖礦鑒定結(jié)果，對頂、底板及夾層樣品松散干容重測試結(jié)果反復(fù)研究，試圈礦體，確定以松散干容重≤0.95 g/cm3圈定礦層，并與其他工業(yè)指標(biāo)一起作為圈定礦層的質(zhì)量指標(biāo).

由表3可見，松散干容重0.95 g/cm3的指標(biāo)將礦石與巖石截然分開.

對195個礦石樣品SiO2與松散干容重測試結(jié)果進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析表明，SiO2與松散干容重呈反消長關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)r=-0.69.說明有31%的礦樣硅藻的含量與SiO2含量不相關(guān)，或隨碎屑礦物（特別是石英）的增多，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系.這說明引進(jìn)松散干容重作為評價礦床的指標(biāo)之一是十分必要的.

表3 礦石、圍巖及夾層各巖性SiO2含量及松散干容重測試結(jié)果對比表Table 3 SiO2conternts and loose dry densities of ore，wallrock and interbed

3 礦石質(zhì)量評價

在圈定礦層的基礎(chǔ)上，對礦石質(zhì)量進(jìn)行了反復(fù)研究.利用X光衍射分析與巖礦鑒定資料所確定的礦石中硅藻、黏土和碎屑礦物的含量，以硅藻含量≥40%，黏土礦物≤45%，碎屑礦物≤20%為標(biāo)準(zhǔn)，以與其相對應(yīng)的 SiO2≥60%，Al2O3≤20%，F(xiàn)e2O3≤8%，松散干容重≤0.70 g/cm3的測試結(jié)果為界線，將礦石劃分為兩種類型：黏土質(zhì)硅藻土和硅藻黏土.劃分依據(jù)見表4.

（1）黏土質(zhì)硅藻土：硅藻含量40%～60%，群體呈彎曲的串珠狀無方向性排列，串珠長0.06～0.36 mm，直徑0.006～0.018 mm.單體呈珠粒狀，截面海綿狀.其間由黏土礦物充填，黏結(jié)成巖.黏土礦物30%～45%，經(jīng)X光衍射分析知，主要為蒙脫石、埃洛石及少量伊利石等.碎屑礦物5%～20%，呈星散狀分布，主要為長石、石英，及少量磁鐵礦等.粒徑一般0.02～0.50 mm，具棱角.有機(jī)質(zhì)含量很少.該類型主要分布于礦層的中下部.由上至下呈灰黃—灰白色、棕褐、紫灰、灰黑色.固結(jié)程度由弱變強(qiáng)，顯微生物泥質(zhì)結(jié)構(gòu)及生物泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、微層理構(gòu)造.

（2）硅藻黏土：硅藻含量20%～40%（特征同上）.黏土礦物30%～60%，主要為蒙脫石、埃洛石，約占30%～50%，伊利石很少.碎屑礦物10%～30%，主要為石英、斜長石，及少量磁鐵礦等.粒徑一般0.02～0.10 mm，大者1.00 mm以上，具棱角.黃綠—灰綠色，少數(shù)紫灰—灰黑色.黏結(jié)性、可塑性強(qiáng).顯微生物泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.

本次工作查明本礦床屬大型硅藻土礦床，為當(dāng)?shù)乇夭牧瞎I(yè)提供了可靠的后備資源.希望本文所述工作方法，能對此類硅藻土礦床勘查工作有所幫助.

表4 巖礦分析與測試結(jié)果對比表Table 4 Result of rock and mineral analysis

THE INDEX OF LOOSE DRY DENSITY IN THE EVALUATION TO CLAYEY DIATOMACEOUS EARTH DEPOSIT

GAO You-ku,LANG Ya-qin

（No.7 Geological Team,Inner Mongolia Bureau of Nonferrous Metal Geological Exploration,Ulanhot 137400,Inner Mongolia,China）

The ore from the Gaosongshu deposit in Dunhua City,Jinlin Province is diatomaceous earth of poor quality with clayey minerals and fragments.Analysis on the samples from the deposit shows that,as the chemical compositions of the wallrocks,interbeds and ores are almost same,the regular industrial indexes cannot distinguish ore from rocks.In order to evaluate the deposit accurately,we add loose dry density to the basic testing items for the samples.After repeated tests,the loose dry density≤0.95 g/cm3is determined as one of the industrial indexes,which successfully solves the problem of orebody delineation and ore quality evaluation.

Neogene Tumenzi formation;clayey diatomaceous earth;loose dry density;orebody delineation;evaluation index;Jilin Province

1671-1947（2011）04-0301-03

P619.26

A

2010－12－17；

2011-08-01.編輯：張哲.

高友庫（1958—），男，地質(zhì)高級工程師，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作，通信地址內(nèi)蒙古烏蘭浩特市興安南路46號，langyaqin6@163.com