河北省灤平縣安純溝門蛭石礦礦床地質(zhì)特征

劉會(huì)軍

摘 要：蛭石經(jīng)過高溫焙燒體積迅速膨脹8～20倍，焙燒后比重130～180kg/m3，具有體重輕、保溫、隔熱、隔音、耐火、耐凍、無毒、無味、無副作用等特點(diǎn)，廣泛用于建筑、冶金、農(nóng)林園藝、土壤調(diào)節(jié)劑、飼料添加劑、污水吸附劑、海水油污吸附劑行業(yè)，用途十分廣泛。該文介紹了河北省灤平縣安純溝門蛭石礦礦床地質(zhì)特征、礦石質(zhì)量、礦床成因與找礦標(biāo)志。

關(guān)鍵詞：蛭石礦 礦床特征 礦床成因 找礦標(biāo)志

中圖分類號(hào)：P618. 41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（a）-0064-02

1 區(qū)域地質(zhì)條件

礦區(qū)位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ2）燕山臺(tái)褶帶（Ⅱ22）承德拱斷束（Ⅲ32）大廟穹斷束（Ⅳ202）構(gòu)造單元的西緣（灤平盆地北緣）。區(qū)內(nèi)出露地層主要為太古界單塔子群變質(zhì)巖系，次有中生代火山—沉積巖地層。紅石砬—大廟—娘娘廟東西向區(qū)域性深斷裂由普查區(qū)北側(cè)通過，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，褶皺次之。巖漿巖發(fā)育一般，有早元古代超基性巖體及燕山期各類脈巖侵入。（見圖1）

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層主要為太古界變質(zhì)巖系、中生界火山巖及新生界第四系。

1.1.1 太古界

太古界單塔子群白廟組（Arb）：分布于礦區(qū)的北部及全普查區(qū)，變質(zhì)巖系是由各類型變粒巖和混合巖化角閃斜片麻巖組成，局部夾磁鐵石英巖，它的原巖應(yīng)是硅鐵泥質(zhì)建造巖石。該組地層分布廣泛，占區(qū)域面積的60%以上。蛭石礦的母巖（超基性—輝石角閃石巖體），順層侵入產(chǎn)于該組地層中，片麻理總體走向40 °，傾向130 °，傾角40～60 °。

1.1.2 中生界

中生界白堊系西瓜園組（K1x）：分布于普查區(qū)東南部灤平盆地中，以河湖相碎屑巖及陸相沉積巖建造為主。巖性組合主要由灰黃色和黃色巨厚層礫巖，凝灰質(zhì)礫巖組成，次為含礫粗砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰黑色頁(yè)巖、泥巖等。以正斷層與太古界白廟組地層接觸，區(qū)域內(nèi)出露面積占區(qū)域面積的40%。巖層總體走向北東30 °，傾向340 °，傾角20～15 °。

1.1.3 新生界第四系

新生界第四系全新統(tǒng)（Q4）：分布于河谷兩岸及部分溝谷中，以沖洪積、殘坡積物為主，巖性為砂礫石、砂質(zhì)粘土、亞粘土組成，厚3～1.5 m。

1.2 構(gòu)造

由于受區(qū)域性紅石砬—大廟—娘娘廟東西向深斷裂構(gòu)造影響，近東西向及北東向斷裂構(gòu)造較發(fā)育。

F1正斷層：分布于普查區(qū)北部，西部分布于白廟組地層中，東部分布于白廟組地層與西瓜園組接觸處。出露長(zhǎng)80 km、破碎帶寬10～15 m，總體走向60 °、傾向南東、傾角55～60 °。

F2正斷層：分布于普查區(qū)東部西瓜園組地層與白廟組地層接觸處，北端與（F1）正斷層相交，出露長(zhǎng)30 km、破碎帶寬5～7 m，總體走向20 °、傾向南東、傾角50 °。

褶曲構(gòu)造不發(fā)育，主要分布于古老的變質(zhì)巖系及中生界地層中，多為寬緩的向斜或背斜構(gòu)造呈現(xiàn)，軸向多為東西向。

1.3 巖漿巖

巖漿巖不發(fā)育，僅在普查區(qū)西北處?，F(xiàn)有早元古代閃長(zhǎng)巖體（δ12），及礦區(qū)內(nèi)蛭石礦成礦母巖輝石角閃石巖（ψLo）。

1.3.1 閃長(zhǎng)巖體（δ12）

巖體長(zhǎng)軸方向近東西，出露面積約1 km2左右，灰色或淺綠色.礦物成分主要為中性斜長(zhǎng)石（40%）、角閃石（35%）、黑云母（15%）及微量磁鐵礦、磷灰石、鈦鐵礦、榍石等。粗粒全晶質(zhì)、自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)或似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

1.3.2 輝石角閃石巖（ψLo）

輝石角閃石巖呈似層狀或?qū)捗}狀順層斷續(xù)分布于單塔子群白廟組地層中，由西至東有北窩鋪巖體、三道河巖體及本礦區(qū)巖體，在地表因風(fēng)化多為負(fù)地形出現(xiàn)。一般東西長(zhǎng)300～500 m，寬50～70 m。礦石呈自形—半自形晶，中粒狀結(jié)構(gòu)，塊構(gòu)狀構(gòu)造。主要礦物成分為角閃石（40%）、輝石（25%）、斜長(zhǎng)石（15%）、黑云母（15%），部分角閃石、輝石蝕變成蛭石，輝石角閃石巖是蛭石成礦之母巖。

1.3.3 脈巖

主要有花崗斑巖、石英正長(zhǎng)斑巖、閃長(zhǎng)玢巖、正長(zhǎng)巖，一般長(zhǎng)數(shù)10～100 m，寬1～2 m，多沿?cái)嗔哑扑閹Х植加趩嗡尤喊讖R組地層中。

1.4 賦礦層位

蛭石礦體賦存于早元古代超基性輝石角閃石巖體（ψLo）的頂部。

2 礦體特征

礦體呈近北東帶狀（層狀）分布，礦體長(zhǎng)1180 m，厚度42.9～54.6 m，平均厚度49.78 m，厚度較穩(wěn)定。礦體走向40 °，傾向140 °，傾角60 °。

3 礦石質(zhì)量

3.1 礦石自然類型

小白旗蛭石礦石屬超基性巖（輝石角閃石巖）風(fēng)化殼型蛭石礦床。根據(jù)礦體和礦石質(zhì)量特征，可劃分兩種礦石類型，即半疏松和疏松礦石類型。礦石結(jié)構(gòu)為柱粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)、局部交代結(jié)構(gòu)，疏松塊狀構(gòu)造為主，片狀構(gòu)造次之，蛭石含量為50%～75%。

本區(qū)礦石類型主要以疏松蛭石類型為主，次為半疏松類型。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

蛭石礦石為鱗片變晶結(jié)構(gòu)，局部有交代結(jié)構(gòu)，以疏松塊狀、塊狀構(gòu)造為主，片狀、條痕狀構(gòu)造較少。

3.3 礦石礦物成分及含量

礦物成分主要有蛭石、輝石、角閃石礦物和副礦物磁鐵礦、磷灰石及蝕變礦物綠泥石、綠簾石、滑石、褐鐵礦組成。

礦石中有用礦物成分為蛭石，其顏色以黃色、黃褐色、褐色為主，暗綠色、黑綠色、黑色次之，珍珠光澤、油脂—玻璃光澤，蛭石多呈鱗片狀，最大片徑10 mm，最小片徑小于1 mm，大多數(shù)在1～4 mm之間。蛭石含量30%～75%。

3.4 礦石化學(xué)成分及微量元素

礦石化學(xué)成分中，SiO2平均44.94%，Al2O36.41%，F(xiàn)e2O35.67%，F(xiàn)eO 2.56%，TiO20.28%，MnO0.08%，MgO21.54，；CaO3.73%，K2O1.55%，Na2O0.56%，P2O50.23%，H202.82%，LOS11.34。

3.5 礦石中有益有害組分

3.5.1 礦石中有益組分含量

礦石中有用礦物成分為蛭石，蛭石含量30%～75%。

3.5.2 礦石中有害元素含量

脈石礦物主要為輝石、角閃石殘留礦物，呈粒狀、柱狀，粒徑一般為1～3 mm，最大粒徑5 mm左右，含量20%～50%，次為蝕變礦物，黑云母化、綠泥石、綠簾石、滑石含量5%～20%。

3.6 礦石品級(jí)

礦石品位（含礦率）的高低，是衡量蛭石礦石的重要標(biāo)志。它涉及到資源儲(chǔ)量估算中蛭石礦量的多少，關(guān)系到今后開發(fā)利用。為此，對(duì)全區(qū)蛭石57件樣品進(jìn)行了品位（含礦率）數(shù)理統(tǒng)計(jì)見表1。

由表可知，該礦最高含礦率為350.45 kg/m3，最低含礦率為155.57 kg/m3，平均含礦率253.0 kg/m3，品位變化系數(shù)（Vc）為35%，屬較均勻型。

3.7 蛭石礦物理特征

物理性能，主要指蛭石的膨脹率、容重、粒度（片徑）。

蛭石礦物的膨脹率、粒度（片徑）、容重（蛭石生料容重、熟料容重）是衡量質(zhì)量好壞的重要物理性能，它直接涉及到蛭石在工業(yè)上的利用價(jià)值。國(guó)家建筑材料工業(yè)地質(zhì)工程勘查研究院測(cè)試中心按蛭石鱗片大小分四個(gè)等級(jí)，在膨脹溫度950℃進(jìn)行單礦物物性測(cè)試。Ⅰ級(jí)品鱗片>4 mm，線膨脹倍數(shù)12.8倍、體膨脹倍數(shù)（未測(cè)）、生料容重696（kg/m3）、熟料容重54（kg/m3）；Ⅱ級(jí)品鱗片2～4 mm，線膨脹倍數(shù)16.7倍、體膨脹倍數(shù)5.5倍，生料容重810（kg/m3）、熟料容重78（kg/m3）；Ⅲ級(jí)品鱗片1～2 mm，線膨脹倍數(shù)（未測(cè)試），體膨脹倍數(shù)為5.1倍，生料容重850（kg/m3）、熟料容重104（kg/m3）；Ⅳ級(jí)品<1mm，體膨脹倍數(shù)為4.1倍，生料容重876（kg/m3），熟料容重120（kg/m3）。全區(qū)蛭石（Ⅰ～Ⅳ）品級(jí)平均值，線膨脹14.75倍、體膨脹4.9倍、生料容重808（kg/m3）、熟料容重89（kg/m3）。

3.8 礦體圍巖和夾石

礦體內(nèi)含有少量的單塔子群白廟組變質(zhì)巖夾層及蝕變?nèi)醯妮x石角閃石巖殘留體。變質(zhì)巖夾層巖石，顏色較淺，輝石角閃石巖殘留體較堅(jiān)硬含蛭石少，易與蛭石礦石區(qū)別，經(jīng)手選可以剔除。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

該蛭石礦床產(chǎn)于太古代超基性輝石角閃石巖巖體頂部，礦體成因大致經(jīng)歷兩個(gè)階段。

黑云母形成階段，輝石角閃巖體其本身巖漿活動(dòng)后期，在氣成熱液作用下巖體中的輝石、角閃石蝕變成黑云母。該階段的蝕變作用、在巖體的膨大部位或巖體侵入前峰最為強(qiáng)烈，蝕變礦物黑云母最多；在巖體垂直方向上，巖體上部較下部生成的黑云母多。至此，黑云母的形成為下階段蛭石的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

蛭石形成階段，黑云母生成之后，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)構(gòu)造、巖漿巖活動(dòng)及風(fēng)化作用下，使黑云母化的輝石角閃石巖體中的黑云母長(zhǎng)期受到地下水浸蝕及水化作用，使黑云母失去堿金屬（K、Na）離子，Ca2+離子重新排列，黑云母結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而生成蛭石。

由上所述，蛭石成因應(yīng)是巖體中的輝石、角閃石經(jīng)過熱液蝕變生成黑云母，黑云母經(jīng)長(zhǎng)期的地下水和地表水的水化作用而生成蛭石。

4.2 找礦標(biāo)志

灤平縣虎什哈鎮(zhèn)三道河蛭石礦、灤平縣鄧廠北窩鋪蛭石礦及本蛭石礦，均產(chǎn)于太古界地層中的超基性巖體中，因超基性巖體含較多的輝石、角閃石經(jīng)熱水事件后變成黑云母，黑云母進(jìn)一步水化變成蛭石，故蛭石礦床形成與超基性巖體有密切關(guān)系。因此，古老的超基性巖體可作為找蛭石礦床首要成礦條件。

蛭石除了觀察顏色、光澤、鱗片大小外，可用火焰燒法，置于酒精火焰上焙燒，質(zhì)量好的蛭石會(huì)很快膨脹10～15倍，顏色由暗色變?yōu)殂y色或金黃色；還可以用刻劃法，用指甲在蛭石晶體面上刻劃一痕跡，蛭石面上遺留下一條向里凹陷的線條，可與黑云母區(qū)分。

5 礦石加工技術(shù)性能

將礦石由采場(chǎng)運(yùn)輸至選礦加工廠后，過篩，將大塊礦石進(jìn)行粉碎與篩底下的細(xì)粒礦石合并一起，再在烘窯中進(jìn)行焙燒一定溫度后使蛭石膨脹出窯后，用鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)力進(jìn)行風(fēng)選礦，可得到熟料蛭石礦粉。

6 結(jié)論

河北省灤平縣安純溝門蛭石礦資源儲(chǔ)量1123萬t以上，經(jīng)過詳查后資源儲(chǔ)量有望增加。

參考文獻(xiàn)

[1] 河北省北京市天津市區(qū)域地質(zhì)志[M].地質(zhì)出版社，1989.

[2] 河北省灤平縣安純溝門鄉(xiāng)小白旗村蛭石礦普查地質(zhì)報(bào)告.承德市國(guó)土資源規(guī)劃設(shè)計(jì)院，2011.