吉林省農(nóng)安縣徐家排陶粒頁巖礦礦床特征

馮 曲，劉夢奇，劉麗婷

吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所，吉林 吉林市 132013

吉林省農(nóng)安縣徐家排陶粒頁巖礦礦床特征

馮 曲，劉夢奇，劉麗婷

吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所，吉林 吉林市 132013

吉林省農(nóng)安縣徐家排陶粒頁巖礦層長，厚度大，資源豐富，經(jīng)濟潛力巨大。礦石以泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，并且主要呈塊狀構(gòu)造，礦石主要由石英、長石及粘土礦物組成。陶粒頁巖礦主要存在于下白堊統(tǒng)青山口組中、下部地層中，淺灰綠色含粉砂泥巖及青灰色泥巖為該類巖石即為直接找礦標(biāo)志。

陶粒頁巖礦；下白堊統(tǒng)；礦床；石英；長石；粘土礦物

以頁巖為主要原材料生產(chǎn)出的陶粒稱為頁巖陶粒，無需添加劑可直接燒脹成陶粒的頁巖稱為陶粒頁巖。陶粒及陶粒制品具有密度小、相對強度大、吸音、保溫、隔熱性能好、抗震和耐腐蝕等特點。因此，陶粒產(chǎn)品廣泛用于現(xiàn)代都市高層、多功能化建筑工程中，是傳統(tǒng)墻體材料的更新?lián)Q代產(chǎn)品。吉林省陶粒頁巖具有儲量大、燒脹性能好、埋藏淺、易于開采等特點。隨著國民經(jīng)濟的日益發(fā)展，國家對陶粒的需求量日益劇增，因此，對陶粒頁巖礦礦床進行研究，有著極為深遠的意義[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)地處松遼平原東部的丘陵地帶，地形平緩，海拔160～210 m，高差一般小于50 m，基巖露頭較差，覆蓋層較厚。

研究區(qū)位于天山-興安褶皺區(qū)（Ⅰ級），吉黑褶皺系（亞Ⅰ級），松遼中斷陷（Ⅱ級），東南隆起（Ⅲ級），青山口-釣魚臺凸起（Ⅳ級）北端次一級穹隆構(gòu)造西端。區(qū)域上廣泛發(fā)育中生界白堊系和新生界第四系地層。徐家排、邢家店陶粒頁巖礦賦存于白堊系下統(tǒng)青山口組中、下部層位中(見圖1)。

2 礦床特征

2.1 礦層特征

徐家排陶粒頁巖礦礦層賦存于白堊系下統(tǒng)青山口組（K1qg）中、下部層位中，呈水平層狀產(chǎn)出。由鉆孔14個、樣坎7處、勘查線10條控制礦層總長2 000 m，最大寬度342 m，平均寬200 m。最大厚度44.90 m，最小厚度4.0 m，平均厚度13.84 m，礦層厚度變化系數(shù)78.24%。礦層分普通輕粗集料及超輕粗集料兩種類型。

超輕粗集料型：堆積密度等級小于等于500，顆粒質(zhì)量密度0.62～0.90 g/cm3。礦石類型以淺灰綠色含粉砂泥巖為主，青灰色泥巖次之。礦層近水平產(chǎn)出。礦層最大厚度26.20 m，最小厚度4.0 m，平均厚度9.93 m，礦層厚度變化系數(shù)50.38%?？刂频V層底板標(biāo)高160 m(當(dāng)?shù)厍治g基準面)，頂板最大標(biāo)高205 m。

普通輕粗集料型：堆積密度等級大于500，小于等于700，顆粒質(zhì)量密度小于1.20 g/cm3。礦石類型以淺灰綠色含粉

圖1 吉林省農(nóng)安縣徐家排—邢家店地區(qū)地質(zhì)圖Fig. 1 Regional geologic map of Xujiapai-Xingjiadian in Nong’an County, Jilin Province

砂泥巖為主。礦層近水平產(chǎn)出。礦層最大厚度44.90 m，最小厚度4.0 m，平均厚度17.75 m，礦層厚度變化系數(shù)82.74%。控制礦層底板標(biāo)高160 m(當(dāng)?shù)厍治g基準面)，頂板最大標(biāo)高202 m。

超輕粗集料型與普通輕粗集料型礦層巖石類型相同，二者呈漸變接觸關(guān)系。

2.2 礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

礦石以泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，其次是含粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造較簡單，以塊狀構(gòu)造為主，層狀構(gòu)造次之。

2.3 礦石礦物成分

據(jù)X光衍射分析，礦石的礦物組成有粘土礦物蒙脫石、伊利石，總質(zhì)量分數(shù)30%左右；非粘土礦物石英、長石，質(zhì)量分數(shù)50%左右。具體情況見表1。

2.4 礦石化學(xué)成分

為查明礦石內(nèi)有用組分質(zhì)量分數(shù)及變化，在礦層中采集巖石化學(xué)全分析樣品，成分特征見表2。

2.5 陶粒粒形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

為了了解陶粒粒形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，將采集的礦石樣品粗加工成5～15 mm的碎塊，投入高溫爐（1 020～1 160 ℃）焙燒8～10 min，礦石碎塊即成外部形態(tài)為橢圓形、卵圓形、長圓形的陶粒。陶粒外殼呈灰、灰褐、紅褐等顏色，殼厚0.5～1.0 mm。陶粒外部形態(tài)表明，該陶粒頁巖礦陶粒粒形介于圓球形與普通型之間。殼體內(nèi)部呈鉛灰色，蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

2.6 礦石的燒脹性能

陶粒頁巖的燒脹性能是指礦石經(jīng)高溫焙燒后，其膨脹性能的好壞和密度的大小，它是評述礦石質(zhì)量最重要的參數(shù)。

2.6.1 燒脹溫度

礦區(qū)內(nèi)共采集燒脹測試樣品156件，經(jīng)吉林省第二地質(zhì)實驗室測試（詳見報告附表）。156件樣品中有132件樣品具燒脹性，占測試樣品總數(shù)的84.62%。測試的膨脹溫度范圍是1 020～1 160 ℃。燒脹溫度間隔20 ℃。從1 040～1 160 ℃均有樣品膨脹，不同溫度條件下膨脹的樣品數(shù)量及其比例變化特征見圖2。

表1 X光衍射分析結(jié)果表Table 1 Ray X diffraction analysis results

表2 徐家排、邢家店陶粒頁巖礦石化學(xué)成份分析結(jié)果表Table 2 Chemical composition analysis results of haydite shale ore of Xujiapai, Xingjiadian

圖2 不同溫度條件下樣品膨脹情況統(tǒng)計圖Fig.2 The expansion graph of samples under different temperature

從圖2中可知：當(dāng)溫度在1 060 ℃到1 080℃之間時，膨脹的樣品數(shù)直線上升；當(dāng)溫度達到1 100℃時，有128件樣品膨脹，此時有66 件樣品達到最佳膨脹效果，1件樣品開始熔融；當(dāng)溫度上升到1 120 ℃時，有122件樣品膨脹，此時有32件樣品達到最佳膨脹效果，29件樣品表面開始熔融；當(dāng)溫度達到1 140 ℃時，有47件樣品膨脹，此時有52件樣品開始熔融，只有1件樣品達到最佳膨脹效果；當(dāng)溫度達到1 160 ℃時，有9件樣品膨脹，此時有12件樣品開始熔融，只有1件樣品達到最佳膨脹溫度。

2.7 礦層圍巖

礦層直接頂板圍巖為第四系中更新統(tǒng)黃土狀亞砂土（蓋層）和不具燒脹性能的含粉砂泥巖（夾層）。黃土狀亞砂土呈淺黃色—褐黃色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀。礦物成分為粉砂質(zhì)粘土，分布均一，產(chǎn)狀穩(wěn)定，徐家排礦區(qū)該層平均厚度11.60 m，最大厚度18.50 m；含粉砂泥巖夾層為淺灰綠色-青灰色，含粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，層狀構(gòu)造，不具燒脹性。礦層底板仍為礦石，但因低于當(dāng)?shù)厍治g基準面（160 m），不利于開采，而未加以控制，未作為礦層。

礦層夾石主要有粉砂巖、鮞狀泥晶灰?guī)r透鏡體，規(guī)模均較小，厚度小于0.1 m，延長小于20 m。

2.8 礦床成因及找礦標(biāo)志

2.8.1 礦床成因

徐家排陶粒頁巖礦賦存于中生界白堊系下統(tǒng)青山口組（K1qg）中、下部層位中。礦層形態(tài)、產(chǎn)狀、厚度、礦石類型等均受該層位控制，所以該礦床的成因類型為層控型層狀沉積礦床，其工業(yè)類型屬泥巖型普通陶粒頁巖礦床。

2.8.2 找礦標(biāo)志

陶粒頁巖礦產(chǎn)于青山口組中、下部地層中，礦層為淺灰綠色含粉砂泥巖及青灰色泥巖，所以青山口組的該類巖石即為直接找礦標(biāo)志。

3 結(jié)論

（1）徐家排陶粒頁巖礦礦層呈水平層狀產(chǎn)出，礦層總長2 000 m，最大寬度342 m，平均寬200 m，最大厚度44.90 m，最小厚度4.0 m，平均厚度13.84 m，礦層厚度變化系數(shù)78.24%，并且礦層分普通輕粗集料及超輕粗集料兩種類型。

（2）礦石結(jié)構(gòu)為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)及砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中以泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主。礦石構(gòu)造簡單，以塊狀構(gòu)造為主，層狀構(gòu)造次之。

（3）對巖石礦物成分進行分析得出，礦石的礦物組成有粘土礦物蒙脫石、伊利石，總質(zhì)量分數(shù)30%左右；非粘土礦物石英、長石，質(zhì)量分數(shù)50%左右。

（4）徐家排陶粒頁巖礦成因類型為層控型層狀沉積礦床。

（5）徐家排地區(qū)下白堊統(tǒng)青山口組灰綠色含粉砂泥巖及青灰色泥巖為直接找礦標(biāo)志。

[1] 吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局.吉林省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1989.

[2] 汪志剛，等.九臺一長春凸起帶中陶粒頁巖礦床地質(zhì)特征及成因[J].吉林地質(zhì)，2005，（4）.

[3] 冀巖豐,王曉鵬. 黑龍江翠巒北山陶粒頁巖礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)[J].工程科學(xué)，2010，（3）.

[4] 徐傳波，孫立偉，等.農(nóng)安—德惠一帶松花江西岸陶粒頁巖礦床特征及開發(fā)前景[J].吉林地質(zhì)，2010，（4）.

Deposit features of Xujiapai haydite shale ore in Jilin Nong'an

FENG Qu,LIU Meng-qi,LIU Li-ting

The Second Geological Survey of Jilin Province, Jilin 132013, Jilin, China

Jilin Nong’an Xujiapai haydite shale has long seam, large thickness, rich resources and huge economic potential. The ore mainly mud structure and assive structure, the ore is mainly composed of quartz, feldspar and clay minerals. Haydite shale ore exist in the lower segment of Lower Cretaceous Qingshankou Group, It is direct prospecting marks that celandine green silty mudstone and cinerous mudstone act as the rocks.

haydite shale ore; Lower Cretaceous; deposit; quartz; feldspar; clay minerals

P619.22

：B

1001—2427（2013）04 - 88 -4

2013-04-05;

2013-11-20

馮 曲（1987—），女，吉林舒蘭人，吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所助理工程師.