介福高嶺土礦床地質(zhì)特征及成礦作用探討

【摘 要】永春介福高嶺土礦床是蝕變花崗斑巖風化殘余型礦床?；◢彴邘r風化剖面具有明顯的垂直分帶性，且各帶主要化學組分呈規(guī)律性變化。礦石具有貧鐵、鈦和自然白度高的特征，屬優(yōu)質(zhì)高嶺土礦。其成礦作用經(jīng)歷了內(nèi)生巖漿分異、熱液蝕變和表層風化三大地質(zhì)作用。

【關鍵詞】高嶺土礦床；蝕變風化殘余型；內(nèi)生巖漿分異；成礦作用

1.地質(zhì)概況

與高嶺土成礦有關的主要地質(zhì)事件為巖漿活動和區(qū)內(nèi)斷裂構造，巖漿活動為高嶺土礦床提供了先天物源，區(qū)內(nèi)斷裂構造為成礦提供了后天生長環(huán)境。

1.1區(qū)域地質(zhì)概況

介福礦區(qū)位于永泰—德化晚侏羅系噴發(fā)帶的東南部，是我省晚侏羅系火山噴發(fā)作用最發(fā)育的地區(qū)之一，其噴發(fā)形式和類型豐富多彩，主要由一套陸相中酸性、酸性火山巖系組成。本區(qū)所見的侵入巖為燕山晚期侵入的花崗斑巖，巖體在地表出露形態(tài)為條帶狀，沿北東向侵入于南園組地層中，受斷裂構造所控制，長約2300m，寬約500m。巖性為肉紅色、灰白色，成份以長石為主，石英次之，含少量的黑云母碎片。

1.2礦區(qū)地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)出露的地層為侏羅系上統(tǒng)南園組（J3n）及第四系（Q）。南園組地層大面積分布于礦區(qū)的北西部及南東部，厚度大于704m，以火山碎屑沉積為主，夾少量的火山熔巖。第四系地層廣泛分布于地表，覆蓋于其它地層之上。

礦區(qū)處于仙游—五里街EW向斷裂構造帶與崇口—德化NE向斷裂帶交匯部位的北東側。受其影響，區(qū)內(nèi)地層發(fā)生了不同程度的破壞作用。

NE向張扭性斷裂，形成較晚，切割EW向斷裂構造線，以F4斷層規(guī)模最大，巖漿沿此斷裂侵入。形成侏羅系上統(tǒng)南園組（J3n）地層與花崗斑巖（γπ）直接接觸，此條花崗斑巖巖脈為本區(qū)主要成礦母巖（圖1）。

2.礦床地質(zhì)特征

2.1礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)和規(guī)模

介福高嶺土主礦體總體呈NE向延伸，賦存在花崗斑巖條帶內(nèi)，分布于大丘頭至郎溪一帶。已圈出的三個礦體（大丘頭、洋尾、郎溪）與花崗斑巖的出露范圍基本一致。礦體形態(tài)受巖體形態(tài)的制約，主要為脈狀和枝狀等。礦體受NE向斷裂構造所控制，三個礦體呈近NE走向，單個礦體長百余米至數(shù)百米，寬數(shù)十米至百余米；最長的洋尾礦體長約460m，寬約50—120m（圖1）。據(jù)采坑揭露，高嶺土礦化深度達40m左右，局部可達75m。

2.2風化剖面的分帶及其特征

2.2.1風化剖面的分帶

根據(jù)母巖的風化程度及其產(chǎn)物在風化剖面不同深度顯示出的差異，將風化剖面在垂直方向由下而上劃分為母巖帶、弱風化帶和強風化帶。強風化帶包括上部的染色帶和其下的淺色帶。各帶之間是漸變的，無明顯界線，屬過渡關系。

弱風化帶是花崗斑巖風化初期階段的產(chǎn)物，風化不徹底，仍殘留母巖的長石和白云母等原生礦物。粘土礦物中水白云母含量大于高嶺礦物（高嶺石和埃洛石）的含量。該帶礦物組合為石英-水白云母-高嶺礦物及少量長石和白云母。強風化帶中母巖強烈風化的深度可達40m以上。母巖中長石（特別是鈉長石）幾乎完全轉變?yōu)楦邘X礦物，白云母水化為水白云母或具云母假象的高嶺石，高嶺礦物數(shù)量超過水白云母。礦物組合為石英-高嶺礦物-水白云母。強風化帶是高嶺土礦主要賦礦層，其中淺色帶厚度可達40m，鐵含量低，高嶺土白度高；其上的染色帶厚度僅數(shù)米，系母巖風化后期的產(chǎn)物，形成的細粒鐵礦物針鐵礦和赤鐵礦，可使高嶺土染色。

2.2.2風化剖面中主要化學組分的演化

不同風化帶主要化學組分呈規(guī)律性變化（表1）。弱風化帶，母巖的SiO2、Na2O、K2O、CaO和Fe2O3等組分開始流失，Al2O3和H2O顯著增加，反映了母巖的長石、云母等原生礦物開始水解及在化學成分上的變化。至強風化帶，長石幾乎全部水解，白云母水解后向水白云母或高嶺石轉變。Na2O、K2O、CaO含量繼續(xù)減少，其中Na2O減少的速率遠大于K2O，這與不同種類長石的地球化學性質(zhì)有關。鈉長石比鉀長石更不穩(wěn)定，風化速率比鉀長石快。風化殼的發(fā)育，在化學組分上總體變化趨勢是：SiO2部分流失，Na2O、K2O、CaO、MgO等幾乎全部流失，Al2O3和H2O相對富集，使風化產(chǎn)物接近高嶺石的化學組成。根據(jù)表1繪制風化剖面主要化學組分的演化曲線（圖2），清晰地顯示出這種變化規(guī)律。

2.3礦石特征

2.3.1礦石自然類型

根據(jù)成礦原巖風化程度、礦石礦物成份、結構構造的差異，本區(qū)高嶺土礦石劃分為二個自然類型。

（1）軟質(zhì)高嶺土礦石：礦石呈灰色、白色，松散狀，見有紫紅色鐵銹斑塊，厚度薄。礦體尚保留有部分原巖殘余結構，長石已完全解體成高嶺石類礦物。礦石呈松散狀，手捻成粉，有滑感，遇水具可塑性。

（2）硬質(zhì)高嶺土礦石：礦石呈灰白色，塊狀，局部被鐵質(zhì)浸染，礦物成份以高嶺石、伊利石為主，少量石英。礦石保留有原巖結構，長石已基本解體為高嶺石類礦物。礦石手捻難碎，錘擊易碎，斷口為參差片狀。

2.3.2礦石礦物組成特征

礦石呈灰白色，斑狀結構，塊狀構造。斑晶成分有石英、鉀長石，其次為斜長石。石英斑晶呈多邊形自形晶，有的月牙形，部分顆粒碎裂化，邊緣被高嶺石交代，粒徑0.3～1.2mm。鉀長石斑晶呈板狀自形晶，部分沿解理被絹云母、鈉長石或高嶺石交代呈假象，使聚片雙晶變得模糊，基質(zhì)呈霏細結構～變余顯微球粒鑲嵌結構。

2.3.3礦石化學成分特征

兩類礦石化學成分均以SiO2和Al2O3為主，其含量之和在80%以上。其中有用組分Al2O3含量在軟質(zhì)原料一般為22.86～30.08%，在硬質(zhì)原料一般為19.23～24.49%。

3.成礦作用探討

由介福高嶺土礦床上述基本地質(zhì)特征的論述可知，高嶺土礦體直接產(chǎn)于花崗斑巖風化殼中并具有明顯的垂直分帶性；礦體規(guī)模、產(chǎn)狀和礦石質(zhì)量與風化殼的發(fā)育程度密切相關。高嶺土礦床的成礦作用除受有利于風化作用成礦的母巖、構造、氣候、地貌和水介質(zhì)條件等控制以外，還明顯地受我國大陸板塊東南部特定的大地構造環(huán)境下內(nèi)生巖漿分異作用及巖漿期后熱液蝕變作用的影響。因此礦床的成礦過程主要為以下三大地質(zhì)作用：

3.1內(nèi)生巖漿分異作用

據(jù)研究表明，在我國優(yōu)質(zhì)高嶺土礦的原巖（蝕變前）多為分異較好的巖漿活動晚期花崗斑巖。此類巖石具有鐵族元素相對貧化，酸性組分相對富集，并富含大離子親石元素和揮發(fā)分等特點。陸殼下各期巖漿活動仍有結晶分異作用，早期侵入或噴發(fā)的巖漿巖，偏基性；晚期者，偏酸性。如前燕山期花崗巖SiO2、Na2O含量偏低，TiO2、FeO、MgO、Al2O3等含量普遍偏高；而燕山期則相反，TiO2、FeO、MgO等含量偏低。由此看來，中生代，特別是燕山期巖漿活動晚期酸性巖漿侵入形成的花崗斑巖，這些未蝕變的原巖，由于鐵、鈦等有害成分含量低，對于花崗斑巖的熱液蝕變并進一步風化形成優(yōu)質(zhì)高嶺土礦床十分有利。

3.2熱液蝕變作用

永春介?；◢彴邘r在巖漿晚期自變質(zhì)作用期間，發(fā)生氣化熱液交代蝕變，如鈉長石化和白云母化。巖體上部多蝕變?yōu)樵朴r、白云母鈉長石化花崗斑巖，成為高嶺土成礦的母巖。原巖中黑云母幾乎全被白云母或鈉長石所交代，黑云母中Fe、Ti被分解出來，暗色礦物消失。鈉長石化和白云母化等堿質(zhì)交代作用，使母巖中Fe和Ti的含量降低。由于堿質(zhì)交代是在缺自由氧條件下發(fā)生的，故巖石褪色并變白，淺色鋁硅酸鹽礦物含量增加，而鈉長石比鉀長石更易風化，為白云母鈉長石花崗斑巖的后期風化創(chuàng)造了有利條件。

3.3風化成礦作用

礦區(qū)地處低緯度帶，屬東南沿海亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，雨量充沛，氣候潮濕。多年平均氣溫20.3℃，多年平均降水量1685.9mm，大氣降雨形成的地表徑流水豐富，而且溶入有較多的酸性介質(zhì)（如腐植酸和花崗斑巖中星點狀黃鐵礦經(jīng)風化水解后產(chǎn)生的硫酸）。這種酸性水在沿巖石裂隙垂直或側向向下滲透并發(fā)生水解作用，使堿和堿土金屬元素離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+等大量流失，長石逐漸解體，由架狀鋁硅酸鹽結構向?qū)訝罟杷猁}結構的粘土礦物轉變。長石分解反應式如下：

4.結語

介福高嶺土礦床屬于蝕變花崗斑巖風化殘余型優(yōu)質(zhì)高嶺土礦床。高嶺土鐵、鈦含量低、白度高、可選性好，已在陶瓷、造紙等部門獲得了廣泛的應用。礦床的形成，除了受有利于高嶺土風化殼發(fā)育的氣候、地形、構造等條件控制以外，還明顯地受特定大地構造環(huán)境下內(nèi)生巖漿分異作用及巖漿期后熱液蝕變的影響。