江西省永豐縣長田坑滑石礦床地質(zhì)特征及找礦意義＊

李永明，李吉明，胡正華，楊細浩，沙 珉

（江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，南昌 330000）

滑石是一種層狀硅酸鹽礦物，化學式為Mg3（Si4O10）（OH）2，具有化學性質(zhì)穩(wěn)定、熔點高、耐火性能好、絕緣性能優(yōu)良等特性，是一種非常重要的工業(yè)礦物原料，在造紙、橡膠、塑料、油漆、陶瓷、日用化妝品等方面具有廣泛用途?；V主要產(chǎn)于前蘇聯(lián)、中國、美國、朝鮮、奧地利等［1］。我國滑石礦主要分布于江西、遼寧、山東等省。遼東、遼南東地區(qū)滑石礦床主要賦存在早元古代大石橋組富鎂質(zhì)的碳酸鹽巖建造，如遼寧海城滑石礦床［2－4］。湖南、湖北及貴州二疊系地層內(nèi)沉積型滑石礦床研究已取得顯著成果［5－7］，其中二疊系地層內(nèi)沉積型滑石礦床是湖南省主要滑石礦床類型之一［5］。江西發(fā)現(xiàn)的滑石礦主要分布于贛北新元古代燈影組硅質(zhì)白云巖內(nèi)，如廣豐楊村沉積型黑滑石礦［1，8］。贛北地區(qū)二疊系茅口階下段（現(xiàn)稱為小江邊組）含燧石灰?guī)r、片狀軟滑石巖、泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r含礦建造內(nèi)已發(fā)現(xiàn)風化殘余滑石碳酸鹽巖型礦床，如九江軟滑石礦床［9］。贛中地區(qū)小江邊組滑石礦早在1984年由贛州地質(zhì)學校在本區(qū)開展1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作時發(fā)現(xiàn)，至今在該層位內(nèi)已開采了部分滑石礦，但該層位滑石礦床尚未進行系統(tǒng)勘查，且達到普查程度的礦床也較少，該類礦床地質(zhì)特征、成礦物質(zhì)來源及成因等方面的研究程度較低。永豐縣長田坑滑石礦作為贛中地區(qū)中二疊統(tǒng)小江邊組（P2x）內(nèi)首個進行系統(tǒng)勘查且達到普查程度（部分詳查）的中型滑石礦床，對其成礦地質(zhì)背景、礦石特征、礦床成因及形成機理進行研究，對在贛中地區(qū)小江邊組內(nèi)尋找滑石礦床具有積極意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大地構(gòu)造位置上，長田坑滑石礦屬華南加里東地槽褶皺系贛中南褶隆贛西南坳陷大湖山－芙蓉山隆斷束之中段藤田向斜的核部中心地帶［10］。區(qū)域上經(jīng)歷了多期次構(gòu)造旋回，加里東構(gòu)造運動以強烈的褶皺回返和區(qū)域變質(zhì)為特征，形成了周邊地區(qū)的褶皺基底及南北構(gòu)造線為主的基底復背斜及韌、脆性斷裂，次級構(gòu)造線為北東向。加里東構(gòu)造運動后期至華力西－印支運動以上升隆起為主，兼一定強度的褶皺、斷裂。而燕山運動以斷塊升降活動為主，形成一系列北東、北西向斷裂，使部分加里東期基底斷裂再次活動。

區(qū)域地層較發(fā)育，從老到新有青白口系，泥盆系，石炭系，二疊系及第四系。青白口系主要分布在古縣－螺田一帶，為研究區(qū)最老的地層，組成褶皺基底；泥盆系主要分布于西部和北部；石炭系主要分布于東南部，在謝坊－南坑圩一帶出露較多；二疊系分布于藤田、秋江、瑤田一帶，其中小江邊組分布于藤田向斜的核部；第四系主要見于古縣河及其支流兩岸。

區(qū)內(nèi)受多期構(gòu)造的改造和疊加，形成了復雜的構(gòu)造形跡。印支期藤田向斜為本區(qū)主要褶皺，西起永豐縣古縣圩，經(jīng)藤田至官山嶺揚起，受后期構(gòu)造作用軸線呈反“S”形彎曲，軸向北西—南東的開闊平緩單斜構(gòu)造。向斜核部由中二疊統(tǒng)小江邊組灰?guī)r、頁巖、粘土巖夾粉砂巖與孤峰組硅質(zhì)巖、粘土巖夾錳礦層所組成。區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，以東西向、北西向平移－逆斷層，北東東向、北東向逆斷層為主。

區(qū)內(nèi)巖漿巖分布于東北部和東部一帶，主要為加里東期和燕山期中酸性花崗巖類，巖體侵位于震旦系、青白口系絹云千枚巖、變余雜砂巖地層。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于藤田向斜中心部位，出露地層主要為二疊系，未見巖漿熱液活動和區(qū)域變質(zhì)作用。中二疊統(tǒng)小江邊組（P2x）及相應(yīng)風化殘坡積物與成礦關(guān)系密切（圖1）。

礦區(qū)內(nèi)地層主要為中二疊統(tǒng)孤峰組（P2g）灰色含泥硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖夾砂巖，小江邊組（P2x）灰?guī)r、泥巖及第四系望城崗組（Qpw）和聯(lián)圩組（Qhl），滑石礦主要賦存在小江邊組地層中。根據(jù)其巖性組合和含礦性特征，自下至上劃分為5個巖性段：第一段（P2x1）為透鏡狀、結(jié)核狀燧石巖夾泥巖，厚度＞46．10m；第二段（P2x2）為黑色薄層狀、微層狀滑石（泥）巖，偶夾灰?guī)r，厚度44m；第三段（P2x3）為泥晶灰?guī)r與鈣質(zhì)泥巖互層，厚度112．60 m；第四段（P2x4）為黑色薄層狀、微層狀滑石（泥）巖夾灰?guī)r（即礦層），厚度55．20m；第五段（P2x5）為灰黑色、深灰色薄層狀灰?guī)r與泥巖呈不等厚互層，厚度61．86m。根據(jù)物質(zhì)成分、成因特征和地形地貌狀況及海拔標高等，將第四系松散沖－殘積物層劃分為望城崗組（Qpw）和聯(lián)圩組（Qhl）。

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造以褶皺為主，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，僅在礦區(qū)東段南翼發(fā)育一條北東東向斷裂F1（圖1）。

褶皺：藤田向斜為軸向北西－南東的開闊平緩單斜構(gòu)造，向斜核部由中二疊統(tǒng)孤峰組硅質(zhì)巖系組成，并因硅質(zhì)巖系的抗風化能力較強而構(gòu)成高于周邊標高30～100m 的較陡峭山體；向斜兩翼由小江邊組泥巖－灰?guī)r類組成，形成平緩山坡－山麓。向斜兩翼巖層產(chǎn)狀較平緩，傾角一般為20°～30°。

F1斷裂：為呈北東東－南西西向展布、傾向350°、傾角55°且長度近300m 的正斷層，西段被第四系沖積層掩蓋，東段形成明顯的馬鞍形地貌。在平面上，北盤略往西位移，南盤稍向東偏轉(zhuǎn)，該斷裂對礦層的影響不大。

3 礦床地質(zhì)特征

3．1 礦體分布、形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模

長田坑滑石礦體賦存于中二疊統(tǒng)小江邊組第四段（P2x4）黑色薄層狀、微層狀滑石（泥）巖夾灰?guī)r地層中，礦體形態(tài)受小江邊組第四段（P2x4）地層控制，呈層狀、似層狀、透鏡狀。根據(jù)礦體風化程度分為風化礦體、半風化礦體和原生礦體，以風化、半化礦體為主，原生礦體規(guī)模較?。ū?，圖1）。風化礦體主要有三個（FM－Ⅰ、FM－Ⅱ、FM－Ⅲ），分別位于礦區(qū)西段、東段北側(cè)、東段南側(cè)。其中FM－Ⅰ礦體規(guī)模最大，由2－0－3號勘探線揭露；FM－Ⅱ、FM－Ⅲ礦體由4－6－8號勘探線揭露。半風化礦體有五個：BM－Ⅰ、BM－Ⅱ、BM－Ⅲ、BM－Ⅳ、BM－Ⅴ，主要分布于風化礦體之下。原生礦體有3個：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，規(guī)模均較小，賦存于中二疊統(tǒng)小江邊組第四段中，產(chǎn)狀與地層（圍巖）一致，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。其中Ⅰ號礦體分布于礦區(qū)西區(qū)，由0－3線揭露；Ⅱ、Ⅲ號礦體由4－8線所揭露，分別分布于礦區(qū)東區(qū)北段、南段（圖1，圖2）。

以本區(qū)規(guī)模最大的FM－Ⅰ礦體為例（圖2），其占總資源量的35%以上，主要呈層狀、似層狀，產(chǎn)狀平緩，與地形一致，沿小江邊組第四段及第五段局部地表風化帶分布于3－2勘探線間，與圍巖界線清楚（圖1，圖2）。礦體長度＞600m，賦存標高＋135．52～＋162．53m，平均寬度110m，淺鉆單工程最小厚度1．51m，最大厚度10．84m，平均厚度4．98m，厚度變化系數(shù)42．05%；單工程礦層最低滑石含量62．31%，最高79．25%，平均滑石含量70．49%，滑石含量變化系數(shù)7．15%。綜上，F(xiàn)M－Ⅰ礦體屬厚度較穩(wěn)定、質(zhì)量穩(wěn)定的礦體。風化礦體受原生礦體、地形地貌、大氣降水、風化剝蝕和保存條件等控制，主要沿小江邊組第四段（P2x4）及第五段局部地表風化帶分布，上部覆蓋層為第四系望城崗組和聯(lián)圩組，在藤田向斜的南西翼及兩端均可見及，分布較為穩(wěn)定。半風化礦體分布于風化礦體與原生礦體之間。

3．2 礦石特征

1）礦石礦物組成

圖1 永豐縣長田坑礦區(qū)地質(zhì)簡圖?Fig．1 Geological sketch map of Changtiankeng deposit in Yongfeng County

對礦區(qū)4 3 4件樣品進行X射線粉末衍射分析［11］發(fā)現(xiàn)，長田坑礦石的礦物組成以滑石為主，次為石英，方解石，少量氧化鐵、蒙脫石、絹云母、白云石等。在原生礦石－半風化礦石、風化礦石中，滑石含量具有逐漸增多的趨勢，說明風化程度愈高滑石含量愈高。

風化礦石：以滑石（55%～65%）為主，最高可達92%；其次為石英（10%～20%）、方解石（10%～15%）、氧化鐵（≤0．5%）及少量蒙脫石等粘土礦物（圖3）。

半風化石：以滑石（55%～75%）為主，最高可達91%；其次為石英（10%～25%）、方解石（10%～15%）、氧化鐵（≤0．5%）及少量蒙脫石等粘土礦物。

原生礦石：以滑石為主（41%～55%），最高可達64%，其次為石英（15%～35%）、方解石（10%～20%），偶見少量綠泥石，還有微量蒙脫石、絹云母等粘土礦物（圖4）。

根據(jù)脈石礦物的成分及滑石體積分數(shù)［2］，該區(qū)礦石均為碳酸鹽滑石型。

圖2 長田坑礦區(qū)0號勘探線剖面圖?Fig．2 Profile of exploration line 0in Changtiankeng deposit

表1 長田坑滑石礦區(qū)礦體特征Table 1 Characteristics of ore－bodies in Changtiankeng talc deposit

圖3 長田坑滑石礦區(qū)風化殘余礦石（TC402H3－6）的X 衍射能譜圖Fig．3 X diffraction spectra of weathering residual ore（TC402H3－6）in Changtinakeng talc deposit

2）礦石組構(gòu)

長田坑礦區(qū)滑石礦礦石以顯微鱗片結(jié)構(gòu)為主，部分碎屑結(jié)構(gòu)及殘余生物結(jié)構(gòu)。構(gòu)造因礦石類型而異，風化、半風化礦石多以土狀構(gòu)造－次土狀構(gòu)造、多孔狀構(gòu)造為主；原生礦石多為顯微條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造等。

圖4 長田坑滑石礦區(qū)原生礦石（ZK001－22－2）的X 衍射能譜圖Fig．4 X diffraction spectra of original ore（ZK001－22－2）in Changtiankeng talc deposit

3）礦石化學成分

對礦區(qū)992件樣品分析測試結(jié)果顯示，長田坑礦石化學成分主要為SiO2、MgO 組成，次為CaO、TFe2O3。原生礦石、半風化礦石、風化礦石中MgO的含量總體呈逐漸增高趨勢，SiO2含量總體呈逐漸降低趨勢。

風化礦石MgO 含量一般為21%～28%，最高29．83%，酸不溶MgO 含量一般為17%～23%，最高27．48%。半風化礦石 MgO 含量一般為19．72%～24．31%，最高27．28%，酸不溶MgO 含量一般為16．02%～22．91%，最高23．04%。原生礦石MgO 含量一般為17%～23%，最高26．10%，酸不溶 MgO 含量一般為10% ～18%，最高20．35%。Fe2O3、Al2O3、As、Pb、Cd等有害組分含量低，可滿足各種工業(yè)用途對滑石質(zhì)量的要求。

4）礦石類型

按礦石自然類型和工藝性能，劃分為風化殘余滑石礦石、風化殘余－原生沉積滑石礦石、原生沉積滑石礦石三種類型。根據(jù)礦石構(gòu)造主要分為土狀構(gòu)造、多孔狀構(gòu)造礦石，約占總體儲量的80%以上，次為條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造礦石。依據(jù)礦區(qū)主要有用礦物及組合對礦石進行分類，礦石均為碳酸鹽滑石型。

4 礦床成因

滑石礦床的成因類型主要有3種：1）富硅熱液交代富鎂碳酸鹽、粘土巖等形成的滑石礦；2）基性－超基性巖經(jīng)富硅熱液蝕變交代形成的滑石礦；3）沉積型滑石礦，富鎂海水中的鎂與富硅熱液中的硅結(jié)合形成滑石礦［11］。我國沉積成因的黑滑石礦石具有鮞粒結(jié)構(gòu)，塊狀、紋層狀、條帶狀構(gòu)造，顯示出典型的沉積組構(gòu)，礦石礦物組成單一，主要由滑石、石英、碳酸鹽、生物碎屑和有機質(zhì)組成，如湘西保靖縣、重慶南桐、江西廣豐萍塘和溪灘［12－14］。

江西永豐縣長田坑滑石礦床，由原生礦體、半風化礦體及風化礦體所組成。原生礦體受地層控制主要呈似層狀、透鏡狀賦存于中二疊統(tǒng)小江邊組第四段、第五段局部地段中。其礦石礦物的組成單一，主要由滑石所組成，次為石英及蒙脫石、方解石、絹云母、白云石等。礦區(qū)及周邊并未出現(xiàn)交代生成的鈣質(zhì)硅酸鹽（透閃石、透輝石）、蝕變礦物綠泥石等，也沒有明顯的交代結(jié)構(gòu)。同時礦區(qū)巖漿巖不發(fā)育，區(qū)域內(nèi)既無超基性巖－基性巖體又無中酸性巖漿巖出露。此外，長田坑滑石礦物的X 衍射分析結(jié)果顯示礦石中Cr（0．0063%～0．022%，平均0．0117%）、Co（0．0010% ～0．0020%，平均0．0015%）、Ni（0．0160%～0．0049%，平均0．0073%）含量均較低。據(jù)賦礦灰?guī)r中Cr、Co、Ni含量低的特征，認為長田坑滑石礦的成因可能與地下水深循環(huán)有關(guān)［8］。當pH＝3～4時，Si的溶解度較高，正常海水中有大量的Mg2＋、SiO2，在K、Al含量少的前提下二者極易形成滑石礦［1，13－14］。小江邊組沉積時處于相對封閉且較深的臺盆沉積環(huán)境，這種差異補嘗作用和良好的地化條件導致礦質(zhì)的相對富集并沉積成礦，據(jù)此認為永豐長田坑原生滑石礦體成因類型為沉積型。礦區(qū)風化礦體、半風化礦體、原生礦體與小江邊組第四段、第五段局部地段黑色薄層狀、微層狀泥巖夾灰?guī)r的產(chǎn)出位置密切相關(guān)。風化礦體、半風化礦體常分布于原生礦體之上，其礦石礦物組成單一，以滑石為主，次為石英、方解石、氧化鐵及少量蒙脫石等粘土礦物。受風化作用強弱不同的影響，在風化礦體與原生礦體之間存在同時具有風化與原生礦體特征的半風化滑石礦體，初步認為長田坑風化礦體為小江邊組第四段與第五段局部地段中的黑色薄層狀、微層狀含滑石礦泥巖夾灰?guī)r，經(jīng)風化作用導致碳酸鈣分解遷出，使礦石中方解石礦物含量減少與滑石礦物的相應(yīng)富集；灰?guī)r、泥巖風化完全所形成的風化殘余滑石礦體，其成因類型為風化殘余型，而半風化礦體為沉積和殘積過渡型，原生礦體為沉積型。

綜上，長田坑礦區(qū)滑石礦床成困類型為風化殘余型、沉積和殘積過渡型和沉積型。

5 找礦標志及找礦前景

5．1 找礦標志

長田坑礦區(qū)內(nèi)滑石礦層主要賦存于二疊系中統(tǒng)小江邊組第四段泥巖（含滑石泥巖、滑石泥巖）、泥灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、薄層或團塊硅質(zhì)巖等巖層中。原生滑石礦形成后，其主要礦物組成比例和次要礦物組合的變化，受地形、地貌以及風化剝蝕保存條件所制約的風化帶深度控制。因風化作用導致的碳酸鈣分解遷出，使礦石中方解石礦物含量減少與滑石礦物的相應(yīng)富集，即大多數(shù)形成了滑石含量60%～70%的礦石。該層位富硅、鎂特性具有一定的區(qū)域性和普遍性。因此，今后對于此類滑石礦的尋找重點應(yīng)在二疊系中統(tǒng)小江邊組或與其相對應(yīng)的層位及風化帶。

5．2 找礦前景

在長田坑經(jīng)勘查已經(jīng)提交一個中型滑石礦床。江西二疊系小江邊組分布較廣，所產(chǎn)滑石礦較之于巖漿作用、熱液作用及變質(zhì)作用形成的滑石礦床來說，其資源潛力則遠大于后者，具有良好的找礦前景。因此加強其地質(zhì)規(guī)律和礦石工藝性能研究，將對江西的滑石找礦及開發(fā)利用起積極推動作用。在區(qū)域上，江西鄰省湖南、湖北和四川等地區(qū)二疊系小江邊組或與其相應(yīng)的層位廣泛出露，該層位應(yīng)是尋找此類型滑石礦床最為有利的部位。

致謝：本文系集體勞動成果，成文過程中得到江西省地質(zhì)調(diào)查研究院總工程師樓法生教授級高工、院礦產(chǎn)勘查評價中心劉細元高級工程師、唐峰林教授級高工悉心幫助與指導，在此一并表示感謝。

注釋

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