遼寧西部膨潤土礦控礦條件與地質(zhì)特征淺析

【摘 要】遼寧西部膨潤土礦礦床的主要地質(zhì)特征為：礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出；礦體上部以鈣基膨潤土為主，下部以鈉基膨潤土為主，大部分礦床以鈣基膨潤土為主，兩者品位變化均較穩(wěn)定。本文綜合研究典型礦床的控礦條件和地質(zhì)特征，認(rèn)為遼西膨潤土礦床的控礦條件為斷裂構(gòu)造和盆地構(gòu)造控礦，并受盆地構(gòu)造火山巖建造控礦。

【關(guān)鍵詞】控礦條件 地質(zhì)特征 膨潤土礦 遼寧西部

研究表明，中國膨潤土目前應(yīng)用范圍已達(dá)24個(gè)領(lǐng)域，主要消費(fèi)在鑄造業(yè)、鋼鐵、石化、輕工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，與國民經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)。

內(nèi)蒙古的寧城、興和、霍林、固陽等地都有十分豐富的膨潤土礦，儲量最大是赤峰寧城，達(dá)10億噸以上。遼西地區(qū)膨潤土礦資源也是極為豐富的，特別是遼西的朝陽建平-凌源、錦州-哈爾套地區(qū)膨潤土礦資源高度集中，這為遼寧、河北、內(nèi)蒙古三省依靠良好的鋼鐵、鑄造、石化等重工業(yè)基礎(chǔ)建立大型生產(chǎn)基地，使膨潤土利用向?qū)I(yè)化、規(guī)?；?、集約化發(fā)展提供了可靠保障?；谏鲜鲆蛩兀P者認(rèn)為有必要在前人對遼西地區(qū)膨潤土礦工作成果（王克勤等，2000；尹錫鵬，2005；李彩霞等，2011；李艷兵等，2012；刁純才等，2013）基礎(chǔ)上對遼西地區(qū)膨潤土礦總體地質(zhì)特征和控礦條件進(jìn)行分析研究，為遼西地區(qū)膨潤土礦資源潛力預(yù)測、評估提供服務(wù)。

1 控礦地質(zhì)條件

1.1 構(gòu)造控礦

1.1.1 區(qū)域構(gòu)造

遼西地區(qū)火山巖型膨潤土礦床主要分布于華北地臺北緣，跨越內(nèi)蒙地軸和燕山臺褶帶，受不同性質(zhì)大地構(gòu)造單元的所控制（見圖1）。如建平-凌源地區(qū)膨潤土礦位于內(nèi)蒙地軸與燕山臺褶帶交接部位。阜新-黑山地區(qū)膨潤土礦位于燕山臺褶帶遼西臺陷東側(cè)。區(qū)域上均經(jīng)歷了太古代時(shí)期的優(yōu)地槽發(fā)展階段，形成了以變質(zhì)巖中基性火山巖為主的結(jié)晶基底（基底地層為太古宇建平群變質(zhì)巖）；中晚元古代-古生代為裂陷地槽發(fā)展階段，沉積形成了大面積的碎屑巖、粘土巖、碳酸鹽建造。進(jìn)入中生代以來，該地區(qū)進(jìn)入濱太平洋大陸邊緣活動(dòng)帶發(fā)展階段，強(qiáng)烈的造山運(yùn)動(dòng)使其形成了類似冒地槽性質(zhì)的臺褶帶，形成了鈣堿性大陸火山巖和灰色（紅色）復(fù)陸屑建造。

1.1.2 控礦構(gòu)造

礦區(qū)控礦構(gòu)造主要包括斷裂構(gòu)造和盆地構(gòu)造（見表1），膨潤土礦床多受兩者聯(lián)合控制。

（1）斷裂構(gòu)造包括地臺型斷裂體系和濱太平洋構(gòu)造帶斷裂體系。前者表現(xiàn)為EW向構(gòu)造系統(tǒng)，如凌源-北票、太平莊-遲家杖子、要路溝-錦西斷裂；后者表現(xiàn)為NE-NNE、NW向斷裂構(gòu)造體系及逆沖-推覆構(gòu)造，如張家營子-刀爾登、朱碌科-中三家、朝陽-藥王廟、哈爾套-錦西斷裂及金嶺寺-羊山盆地西緣等逆沖-推覆構(gòu)造。EW向斷裂為基底（巖石圈）斷裂，它們是區(qū)域構(gòu)造單元?jiǎng)澐值慕缇€。NE向斷裂主要控制著燕山期斷陷盆地的發(fā)生、發(fā)展以及火山噴發(fā)、沉積作用。因而，區(qū)域膨潤土礦床的分布與上述斷裂有著密切的關(guān)系。

（2）盆地構(gòu)造。中、新生代盆地是該區(qū)域控礦構(gòu)造的另一主要元素，主要為進(jìn)入大陸邊緣活動(dòng)帶發(fā)育階段出現(xiàn)的陸相盆地，且分布密集，規(guī)模較大。按盆地生成時(shí)期分為：晚印支-早燕山期、中燕山期、晚燕山期、末燕山期和早燕山期。中、晚燕山期為盆地主要發(fā)育階段。中燕山期主要發(fā)育有金嶺寺-羊山盆地（規(guī)模最大）、北票-哈爾腦盆地、湯神廟盆地、凌源三十家子盆地、郭家店盆地等；晚燕山期主要發(fā)育有寧城盆地、四官營子盆地、阜新-義縣盆地等。上述盆地沿印支期、燕山期、喜山期或更早期生成的斷裂帶發(fā)育，呈北東-北北東向雁行排列，組成多字型構(gòu)造型式，如凌源三十家子盆地沿凌源-北票斷裂帶發(fā)育；寧城盆地沿太平莊-遲家杖子斷裂帶發(fā)育；郭家店盆地沿朱碌科-刀爾登斷裂帶發(fā)育；阜新-義縣盆地沿哈爾套-錦州斷裂帶發(fā)育等等。

不同時(shí)期的盆地基本上均由三套建造組成，其規(guī)律是下部為碎屑巖組成的復(fù)陸屑式建造；中部為大陸火山巖建造；上部為碎屑巖夾多層有機(jī)巖組成的灰色、紅色復(fù)陸屑式建造。膨潤土礦賦礦層位均為大陸火山巖建造。

1.2 層位、巖性控礦

從表1中可以看出，遼西典型膨潤土礦床賦礦層位主要為白堊系義縣組（K1y）火山巖系里，即盆地構(gòu)造三套建造的中部-大陸火山巖建造。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，遼西地區(qū)膨潤土礦主要產(chǎn)于該（建造）層位的下部角礫凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、流紋巖、和流紋質(zhì)含礫凝灰?guī)r中。礦區(qū)基底為太古界（建平群）片麻巖系。在缺少上述層位、巖性控礦因素的地區(qū)均未發(fā)現(xiàn)膨潤土礦床，證明了遼西地區(qū)膨潤土礦床均受火山巖建造控礦，成礦物質(zhì)主要來源于火山碎屑或熔巖等造巖物質(zhì)，即成巖物質(zhì)。同時(shí)也說明了該類礦床的成因?yàn)榛鹕匠练e成因。

經(jīng)對比中國東部沿海地區(qū)廣泛發(fā)育的陸相火山沉積巖系非金屬礦床（李廣有，2005），發(fā)現(xiàn)遼西膨潤土礦床與其成礦時(shí)代（同為侏羅-白堊紀(jì)為主）、成因類型（同為火山沉積）、成礦物質(zhì)來源（同為成巖物質(zhì)）、控礦條件（盆地構(gòu)造）近乎一致，說明兩者之間有著相同的成礦機(jī)理與成礦模式（李廣有，2006），即大量熾熱的火山碎屑空落入火山湖盆水體內(nèi)或火山灰流入湖盆水體中經(jīng)水介脫玻及蝕變作用（含長石晶屑的蝕變）而成或熔巖通過空落或溢流入湖盆地經(jīng)水介脫玻和蝕變交代礦化作用而成。成巖與成礦是同時(shí)形成的。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦床基本特征

膨潤土礦賦存在白堊系義縣組火山巖中，礦體基本呈層狀、似層狀產(chǎn)出，傾角較緩，一般不超過40°，向深部有變水平趨勢。地表長度從幾十米至上千米不等，厚度幾米至幾十米，礦體近礦圍巖主要為凝灰質(zhì)巖類，遠(yuǎn)礦圍巖主要為安山質(zhì)巖類，部分礦體以黑曜巖頂板為明顯標(biāo)志層。礦石類型為鈣質(zhì)土和鈉質(zhì)土，前者主要位于地表及淺部礦層，后者位于其下。典型礦床的基本特征見表2。

2.2 礦石基本特征

通過巖礦鑒定和X-射線衍射分析，確定膨潤土礦石礦物成分較簡單，礦石礦物主要為蒙脫石，含量一般50%～70%，最高可達(dá)90%，次為方石英、斜長石、方解石和少量石英、伊利石、沸石、蛋白石、火山巖碎屑等。

通過對膨潤土陽離子的交換性能測試，確定遼西膨潤土礦石以鈣基膨潤土為主，鈉基膨潤土為輔，兩者為共生關(guān)系，前者主要位于地表及淺部層位，后者主要位于前者的下部。

鈣基土以白色、灰白色為主，局部黃白、淡黃綠色、淡（紫）紅色，具土狀-蠟質(zhì)光澤，斷口常為鋸齒狀或貝殼狀，結(jié)構(gòu)構(gòu)造多種多樣，構(gòu)造以土狀、致密塊狀及角礫狀構(gòu)造為主，結(jié)構(gòu)以泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，具良好的粘結(jié)性和可塑性，遇水散解、膨脹，膨脹倍數(shù)8～19倍。鈉基土以淡綠-淺灰綠色為主，蠟質(zhì)-油脂光澤，有苦味，遇水散解、膨脹，散解速度較鈣基土慢，膨脹倍數(shù)一般13～30倍。兩者干燥后均呈不規(guī)則碎塊或形成龜裂，無光澤。

3 結(jié)語

遼寧西部膨潤土礦床生成時(shí)代主要為元古代和中生代，特別是中生代的侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)產(chǎn)生的斷裂構(gòu)造和盆地構(gòu)造為主要的控礦構(gòu)造，盆地構(gòu)造中產(chǎn)生了三套建造，其中部大陸火山巖建造（主要為白堊系義縣組中酸性火山巖）為控礦的賦礦層位。

礦床類型為火山沉積型。礦體以層狀、似層狀產(chǎn)出，傾角較緩，長度主要受斷裂構(gòu)造控制，厚度主要受控礦層位控制，礦體上部（或地表淺部）以鈣基膨潤土為主，下部以鈉基膨潤土為主，大部分礦床以鈣基膨潤土為主，兩者品位變化均較穩(wěn)定，礦石質(zhì)量（物化性能）較好。

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作者簡介：代連鐸（1980—），男，遼寧開原人，地質(zhì)工程師，研究方向：地質(zhì)勘查。