閩清水井下礦區(qū)陶瓷用絹英巖礦地質(zhì)特征及成因

黃定文，戴天鳳

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊(duì)，福建 福州 350001)

水井下礦區(qū)陶瓷用絹英巖礦位于福建省閩清縣，該區(qū)交通條件便利，礦體規(guī)模大，礦石質(zhì)量好。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)位于北東向白洋斷裂帶的南西側(cè)，火山活動(dòng)十分強(qiáng)烈。區(qū)內(nèi)主要出露上侏羅統(tǒng)長(zhǎng)林組(J3c)和南園組(J3n)酸性火山巖地層。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要表現(xiàn)為北東向的白洋斷裂帶，斷裂帶兩側(cè)節(jié)理裂隙較發(fā)育，區(qū)內(nèi)侵入巖主要為燕山早期第三次侵入的黑云母花崗巖，巖體沿?cái)嗔褞秩耄时睎|向展布。受巖漿后期熱液活動(dòng)影響，南園組(J3n)酸性火山巖—流紋質(zhì)晶屑、巖屑、玻屑凝灰?guī)r廣泛發(fā)生了硅化、絹英巖化、葉蠟石化、高嶺土化、黃鐵礦化、綠簾石化。局部形成了陶瓷用絹英巖礦。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層較簡(jiǎn)單，主要有上侏羅統(tǒng)南園組第二段(J3nb)和第四系(Q)地層(見右圖)。

(1)上侏羅統(tǒng)南園組第二段(J3nb)，區(qū)內(nèi)廣泛分布，呈北東走向，傾向北西展布，似層狀產(chǎn)出。根據(jù)其巖性組合特征分為三層，由老至新分述如下：

第一層(J3nb-1)：流紋質(zhì)熔結(jié)玻屑晶屑凝灰?guī)r。分布于礦區(qū)東部，呈灰、灰黃色，塊狀構(gòu)造，熔結(jié)玻屑、晶屑凝灰結(jié)構(gòu)，巖石主要由晶屑(晶屑成分為石英5%、長(zhǎng)石＜1%)玻屑和火山塵80%組成，巖石具硅化、弱高嶺土化、絹英巖化。

第二層(J3nb-2)：流紋質(zhì)晶屑、巖屑、玻屑凝灰?guī)r。分布于礦區(qū)中部，呈紫紅、淺灰色，塊狀構(gòu)造，具晶屑、玻屑凝灰結(jié)構(gòu)，巖石由火山碎屑物、玻屑、晶屑，少量巖屑及火山灰等組成，晶屑成分為石英5%～10%、長(zhǎng)石10%～15%、少量黑云母，玻屑和火山塵75%～80%，巖屑少量。巖石遭受硅化、絹英巖化，其底部為弱硅化。本層為陶瓷用絹英巖礦賦存層位。

水井下礦區(qū)陶瓷用絹英巖礦地形地質(zhì)圖

第三層(J3nb-3)：流紋質(zhì)熔結(jié)玻屑、晶屑凝灰?guī)r。分布于礦區(qū)西部，呈灰紫—灰褐色，塊狀構(gòu)造，熔結(jié)玻屑、晶屑凝灰結(jié)構(gòu)，巖石由玻屑、晶屑、火山灰等組成，晶屑成分為石英15%、長(zhǎng)石25%，玻屑和火山灰50%，含少量巖屑、漿屑。巖石具不同程度硅化、葉蠟石化、絹英巖化蝕變。

(2)第四系(Q)：殘坡積層，分布于礦區(qū)北部、南部及地形低洼地帶。巖性為磚紅色、土黃色砂質(zhì)粘土和含礫砂質(zhì)粘土。主要成分為粘土質(zhì)和火山巖碎塊。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)地層呈單斜似層狀產(chǎn)出，走向北東，傾向北西，礦區(qū)內(nèi)未見構(gòu)造斷裂，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

2.3 侵入巖

礦區(qū)的侵入巖主要為輝綠巖，僅見一條，地表風(fēng)化強(qiáng)烈，呈球狀，走向近東西，傾向南東，傾角83°，出露寬度約2.5m，長(zhǎng)度約300m，呈巖脈狀斜切礦體，破壞了礦體完整性，但對(duì)礦石質(zhì)量影響不大。

2.4 圍巖蝕變

受巖漿后期熱液活動(dòng)影響，礦區(qū)內(nèi)巖石普遍發(fā)生不同程度硅化、絹英巖化、葉蠟石化、高嶺土化、黃鐵礦化、綠簾石化，其圍巖蝕變與成礦有成因上的聯(lián)系。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模

陶瓷用絹英巖礦賦存于上侏羅統(tǒng)南園組第二段第二層(J3nb-2)流紋質(zhì)晶屑、玻屑、巖屑凝灰?guī)r中。形態(tài)呈似層狀產(chǎn)出，與地層產(chǎn)狀基本一致，走向北東，傾向北西，傾角30～45°。礦區(qū)圈定一個(gè)礦體(即KT)。根據(jù)礦石礦物成分和含量以及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，分為三種礦石自然類型，每一類型圈定為一礦層，即KTa、KTb、KTc。各礦層的特征分述如下：

(1)KTa。

主要分布在礦區(qū)中部，呈似層狀產(chǎn)出，出露長(zhǎng)度1100m，寬度0～240m，沿傾向延深230m，厚度11～19m。礦石質(zhì)量較穩(wěn)定，規(guī)模較大。其成礦原巖為流紋質(zhì)晶屑、玻屑凝灰?guī)r。礦石為土黃色—淺灰色，絹英巖化蝕變強(qiáng)烈。礦石主要化學(xué)成分(%)：SiO271.76、Al2O315.91、Fe2O32.01、K2O+Na2O 3.71。

(2)KTb。

主要分布在礦區(qū)東部，地表上沿走向斷續(xù)出露，出露長(zhǎng)度大于1100m，寬度0～160m，沿傾向延深約100m，厚度5～60m。規(guī)模大，其成礦原巖為流紋質(zhì)晶屑、巖屑凝灰?guī)r。礦石呈灰白色—灰紫帶紅色，松散—塊狀，強(qiáng)高嶺土化。礦石主要化學(xué)成分(%)：SiO272.2、Al2O315.7、Fe2O32.20、K2O+Na2O 4.48。

(3)KTc。

賦存于高嶺土化流紋質(zhì)晶屑、巖屑凝灰質(zhì)巖之下，地表未見出露。鉆孔揭露深度4～68m，其成礦原巖為流紋質(zhì)晶屑、巖屑凝灰熔巖。為深灰色，巖石狀。礦石主要化學(xué)成分(%)：SiO271.56、Al2O314.11、Fe2O32.34、K2O+Na2O 6.33。

上述各礦層基本化學(xué)成分變化情況見表1。

表1 礦體主要化學(xué)成分(%)

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石自然類型

礦石自然類型分為三類：

(1)絹英巖化流紋質(zhì)晶屑、玻屑凝灰?guī)r(KTa)。

呈灰白—灰紫帶紅色，塊狀構(gòu)造，具玻屑、晶屑凝灰結(jié)構(gòu)。巖石中絹英巖化蝕變強(qiáng)烈。

(2)高嶺土化流紋質(zhì)含巖屑、晶屑凝灰?guī)r(KTb)。

呈土黃色，塊狀構(gòu)造，具晶屑凝灰結(jié)構(gòu)，由火山碎屑物晶屑、塑性巖屑、玻屑及火山灰等組成。

(3)弱硅化、絹英巖化流紋質(zhì)晶屑、巖屑凝灰熔巖(KTc)。

呈淺灰綠色，塊狀構(gòu)造，由晶屑、巖屑和酸性熔巖組成。巖屑成分單一，為球粒流紋巖，晶屑由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母等組成，膠結(jié)物為酸性熔巖。

3.2.2 礦石礦物成分

礦石礦物成分為晶屑：石英5%～10%、長(zhǎng)石10%～15%、黑云母3%～5%，塑性巖屑5%～10%，玻屑、火山灰55%～80%。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)：自然狀態(tài)見有松散狀和塊狀結(jié)構(gòu)。原巖主要為玻屑、晶屑凝灰結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造：主要為似層狀、塊狀構(gòu)造。

3.2.4 礦石物性指標(biāo)

抗壓強(qiáng)度：19.9 ～41.3 MPa，平均值為32.65MPa。其他物性指標(biāo)見表2。

表2 物性測(cè)試結(jié)果

3.2.5 圍巖及夾層特征

(1)礦體頂、底板特征。

礦體未見直接頂板，間接頂板為第四系(Q)殘坡積層，巖性為磚紅色、土黃色砂質(zhì)粘土和含礫砂質(zhì)粘土。主要成分為粘土質(zhì)和火山巖碎塊。厚度一般在3～5m，最厚可達(dá)10m以上。

礦體未見底板。

(2)礦體周邊的其他圍巖特征。

礦體西部圍巖為流紋質(zhì)熔結(jié)玻屑、晶屑凝灰?guī)r，呈紫灰—灰褐色，塊狀構(gòu)造，強(qiáng)熔結(jié)玻屑、晶屑凝灰結(jié)構(gòu)，由玻屑、晶屑組成。晶屑成分為石英15%、長(zhǎng)石25%，玻屑和火山灰50%，含少量巖屑、漿屑。化學(xué)成分(%)：SiO276.08、Al2O312.85、Fe2O35.08、K2O 1.35、Na2O 0.38。與礦層界線較清晰，呈整合接觸。

礦體東部圍巖為流紋質(zhì)熔結(jié)玻屑、晶屑凝灰?guī)r，呈灰—灰黃色，塊狀構(gòu)造，熔結(jié)玻屑、晶屑凝灰結(jié)構(gòu)，主要由玻屑、晶屑組成。晶屑成分為石英5%、長(zhǎng)石＜1%，玻屑和火山灰80%，含少量巖屑、漿屑?；瘜W(xué)成分(%)：SiO275.38、Al2O312.25、Fe2O33.66、K2O 2.09、Na2O 0.1。與礦層界線較清晰，呈不整合接觸。

(3)夾石特征。

礦體中的夾石共見9層，均呈似層狀，各夾石層的特征見表3。各夾石層總體上其連續(xù)尚好，且層位亦較為穩(wěn)定。

表3 各夾石特征

3.3 礦床工業(yè)指標(biāo)

(1)礦石質(zhì)量要求：SiO265%～80%、Al2O3≥13%、Fe2O3≤4%、K2O+Na2O 2%～9%。

(2)礦床開采技術(shù)條件。

礦石最小開采厚度：1m；夾石剔除厚度：1m；最低開采標(biāo)高：150m；露采邊坡角：巖石狀55°、松散狀45°；最終開采底盤寬度：60m。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

本區(qū)廣泛分布上侏羅統(tǒng)長(zhǎng)林組(J3c)和南園組(J3n)酸性火山巖地層，主要由流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、凝灰熔巖、流紋巖等巖石組成。斷裂構(gòu)造較發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，在火山熱液作用下，巖石普遍發(fā)生硅化、絹英巖化、葉蠟石化、高嶺土化，蝕變強(qiáng)烈地段形成葉蠟石礦、絹英巖礦、高嶺土礦。本區(qū)絹英巖礦屬于熱液蝕變型礦床。

4.2 找礦標(biāo)志

酸性火山巖地層發(fā)生硅化、絹英巖化、葉蠟石化、高嶺土化等，其圍巖蝕變與成礦有成因上的聯(lián)系，可作為尋找該類型礦床直接或間接的標(biāo)志。