淶水縣洛平瓷土礦礦物類型及成因探討

丁子建

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071051）

河北保定地區(qū)瓷土礦分布較廣泛，主要集中在淶水縣、易縣、順平縣、唐縣西部山區(qū)，礦床成因主要為酸性巖漿侵入構(gòu)造斷裂帶形成的石英鈉長(zhǎng)斑巖脈風(fēng)化淋濾形成，礦床類型屬于風(fēng)化殘積型。淶水縣洛平一帶瓷土礦成礦地質(zhì)條件明顯，礦床規(guī)模較大，現(xiàn)對(duì)該地區(qū)瓷土礦的礦物類型及成因進(jìn)行分析與探討。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

淶水縣洛平一帶最高處海拔345.1m，最低處海拔61.4m；屬低山丘陵區(qū)。大地構(gòu)造位置位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)燕山臺(tái)褶帶軍都山巖漿巖帶狼牙山凹褶斷束東南緣。礦區(qū)地層有元古界長(zhǎng)城系、薊縣系、青白口系和古生界寒武系，地層主要為碳酸鹽巖。斷層構(gòu)造發(fā)育，受斷層影響地層產(chǎn)狀變化較大。區(qū)內(nèi)有3條逆斷層和1條正斷層，對(duì)兩側(cè)地層產(chǎn)狀影響較大。沿北西向張性裂隙侵入的石英鈉長(zhǎng)斑巖脈為本文的主要研究對(duì)象，礦區(qū)地質(zhì)圖見(jiàn)圖1。

圖1 洛平瓷土礦礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

礦區(qū)內(nèi)有兩條石英鈉長(zhǎng)斑巖，為方便敘述將其編號(hào)為λφ1和λφ2。

λφ1自東洛平以東至F2斷層為止，長(zhǎng)約3000m，為本次的主要研究對(duì)象。其巖性為石英鈉長(zhǎng)斑巖，近地表經(jīng)過(guò)風(fēng)化淋濾作用，長(zhǎng)石大多已蝕變成高嶺石、蒙脫石?？傮w走向近東西向，傾向10°，傾角62～70°。巖脈最寬處可達(dá)5m，西部最窄僅1m左右，一般2～4m寬。巖脈在東洛平村東尖滅。

λφ2自F2斷層向東尖滅，長(zhǎng)約510m，為本次的主要研究對(duì)象。其巖性為石英鈉長(zhǎng)斑巖，近地表經(jīng)過(guò)風(fēng)化淋濾作用，長(zhǎng)石大多已蝕變成高嶺石、蒙脫石?？傮w走向東西向，傾向北，傾角58～63°。巖脈寬度一般1.5～3m。

2 礦體特征

瓷土礦賦存于石英鈉長(zhǎng)斑巖脈之中，礦體產(chǎn)狀與石英鈉長(zhǎng)斑巖一致。從礦體走向及傾向厚度變化系數(shù)來(lái)看均屬中等變化程度。礦體沿走向上地表單工程蒙脫石含量最高(TC01)為33.10%，最低(TC13)為22.90%，蒙脫石含量變化系數(shù)為11%。沿傾向上鉆孔內(nèi)蒙脫石含量最高(ZK1002)為27.29%，最低(ZK0803)為22.54%，蒙脫石含量變化系數(shù)為6%。從礦體走向及傾向上看，蒙脫石含量變化系數(shù)均屬極小變化程度，說(shuō)明礦體的蒙脫石含量穩(wěn)定。

3 礦物類型

為了確定礦區(qū)內(nèi)的瓷土礦性質(zhì)，進(jìn)行了差熱分析、pH值測(cè)試以及水溶性測(cè)試。

差熱分析曲線見(jiàn)圖2。

圖2 瓷土礦差熱分析曲線

由差熱曲線可以看出，曲線Ⅰ為高嶺石—水云母—蒙脫石型膨潤(rùn)土，在86℃和190℃的兩個(gè)吸熱谷主要為蒙脫石、高嶺石和水云母排除吸附水所致；在543℃的寬吸熱谷為蒙脫石、高嶺石脫羥基水及石英相變等重疊而成。

曲線Ⅱ?yàn)楦邘X石—海泡石—蒙脫石型膨潤(rùn)土，在90℃和170℃的兩個(gè)吸熱谷主要為蒙脫石和海泡石排除吸附水所致；在485℃的寬吸熱谷為蒙脫石、高嶺石脫羥基水及石英相變等重疊而成；在802℃的顯著吸熱谷為海泡石排除結(jié)構(gòu)水。

礦石的pH值測(cè)試結(jié)果為6.8；礦石水溶性測(cè)試樣品吸水速度快，吸水量少，在水介質(zhì)中表現(xiàn)為分散后沉淀。根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果判斷：礦石的礦物類型為高嶺土—蒙脫石型。礦石礦物組合根據(jù)X-射線衍射分析結(jié)果進(jìn)行判斷(見(jiàn)下表)。

X-射線衍射分析結(jié)果

由表中可以看出樣品X-1的主要礦物成分為蒙脫石,其次為石英、高嶺土、長(zhǎng)石、水云母、方解石、白云石等，礦物組合為高嶺石—水云母—蒙脫石型。

樣品X-2的主要礦物成分為蒙脫石，其次為石英、高嶺土、長(zhǎng)石、海泡石、方解石、白云石等，礦物組合為高嶺石—海泡石—蒙脫石型。

4 成因探討

瓷土礦床的形成過(guò)程主要與成礦原巖、構(gòu)造、巖相古地理、介質(zhì)條件、溫度、壓力等有關(guān)。本區(qū)內(nèi)瓷土由石英鈉長(zhǎng)斑巖脈風(fēng)化，使礦物中的其他組分遷移，把蒙脫石、高嶺石組分聚集在風(fēng)化殘積物中，經(jīng)蒙脫石化、高嶺石化形成的。礦床類型屬于風(fēng)化殘積型。

礦床的成礦原巖為石英鈉長(zhǎng)斑巖，是由酸性巖漿巖侵入構(gòu)造斷裂帶形成的巖脈。礦床的地表剝蝕作用較弱。從成礦環(huán)境來(lái)看，成礦原巖的脈巖性質(zhì)為蒙脫石、高嶺石提供了一個(gè)相對(duì)封閉的成礦環(huán)境，以及低溫低壓的成礦條件。

介質(zhì)條件是形成瓷土的最重要的因素之一，它不僅控制瓷土礦床的形成，也影響著瓷土礦床的變化。堿性介質(zhì)條件是形成蒙脫石及高嶺石必要的條件。

瓷土礦床的形成首先是地表基巖中的長(zhǎng)石(鋁硅酸鹽礦物)在碳酸(酸性介質(zhì))等的淋濾作用下開(kāi)始解體，帶走部分Si、Ca組分，K+、Na+析出，使pH值升高至9～11，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫?350℃、中—低壓力)條件下，SiO2堿性介質(zhì)中溶解，硅酸鹽原有的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造遭到破壞，首先形成一些泥層構(gòu)造的礦物。若介質(zhì)條件繼續(xù)保持堿性，并有足夠的Mg和少量的K存在，則形成瓷土。圍巖的白云巖和脈巖的長(zhǎng)石成分正好為瓷土形成提供了Ca、Mg、K等元素。

由于近地表的風(fēng)化淋濾作用很強(qiáng)，而隨著深度的增加風(fēng)化淋濾作用逐漸減弱，因此礦床由上到下呈現(xiàn)如下分帶：地表風(fēng)化帶—雜色瓷土—灰、白色瓷土—含母巖殘塊瓷土—蒙脫石化母巖。各帶之間漸變過(guò)渡，無(wú)明顯界線，礦體底部界線不規(guī)則。風(fēng)化淋濾作用的深度取決于氧滲透到地下的深度，一般與潛水面相近。

綜上所述，河北省淶水縣洛平瓷土礦礦物類型為高嶺石—蒙脫石混合型。成礦母巖為酸性石英鈉長(zhǎng)斑巖脈。礦床具有垂直分帶性，隨著深度的增加風(fēng)化淋濾作用趨弱。礦床的形成是受到巖漿巖、構(gòu)造、地形地貌及介質(zhì)條件等條件的控制。保定地區(qū)的瓷土礦地質(zhì)特征及成礦地質(zhì)條件基本與洛平的瓷土礦一致，礦石的礦物類型也有很多相似之處，可對(duì)河北省瓷土礦找礦有一定的指導(dǎo)意義。

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