福建南平茶洋高嶺土礦床地質(zhì)特征及成礦地質(zhì)條件

鐘和清

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

南平茶洋高嶺土礦開采歷史悠久，礦區(qū)的花崗斑巖風(fēng)化型高嶺土從宋代便開始被用于焙燒瓷器、陶碗等，區(qū)內(nèi)多處見宋代以來的古采坑和碎瓷片。2012年以來，福建省地質(zhì)調(diào)查研究院在該區(qū)開展了普查等地質(zhì)工作，并進(jìn)行了較系統(tǒng)的高嶺土礦成礦地質(zhì)條件研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

南平茶洋礦區(qū)位于松溪—建西坳陷的東南端，政和—大埔深大斷裂帶的中段。礦區(qū)周邊出露地層主要有前震旦系龍北溪組、侏羅系上統(tǒng)長(zhǎng)林組。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，燕山早期侵入的花崗巖呈面狀展布，花崗斑巖和其它小型巖脈多呈脈狀、線狀、串珠狀等零星分布于礦區(qū)周邊。區(qū)域構(gòu)造以斷裂為主，主要呈北東向展布，次為北西西向。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)侵入巖十分發(fā)育，主要為燕山早期第三次侵入的中細(xì)?；◢弾r，其次為燕山早期第四次侵入的花崗斑巖。區(qū)內(nèi)巖石普遍遭受強(qiáng)烈風(fēng)化，西側(cè)花崗斑巖經(jīng)過長(zhǎng)期的風(fēng)化殘積，形成土狀高嶺土礦(化)體，現(xiàn)今開采的KT1與KT2礦段是屬于該類型礦體。礦區(qū)東側(cè)及北側(cè)的中細(xì)?；◢弾r風(fēng)化殘積層形成了砂質(zhì)高嶺土礦(化)體，通過地質(zhì)踏勘和采樣分析，圈定出KT3、KT4二個(gè)高嶺土礦段。

礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，斷裂長(zhǎng)度一般為十?dāng)?shù)米，僅發(fā)現(xiàn)F1一條較大規(guī)模的斷裂，斷裂走向北西西向，傾向南西，傾角78°；斷裂在區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)約800 m，往東南端延出區(qū)外；斷裂帶內(nèi)可見粒徑2～10 cm的構(gòu)造角礫巖，顯示斷裂的壓扭性特征(圖1)。

3 礦體地質(zhì)特征

按照中國(guó)高嶺土礦床主要成因類型分類， KT1和KT2礦段屬于酸性巖脈風(fēng)化型高嶺土礦床，該類礦床是由花崗斑巖、細(xì)晶巖、霏細(xì)巖脈等穿插在長(zhǎng)石含量豐富的花崗巖中，經(jīng)過風(fēng)化殘積而成礦[1]。該礦段礦體厚度較大、品位高、呈脈狀產(chǎn)出，礦石特征礦物主要為無(wú)序的自形程度差的不規(guī)則片狀或蠕蟲狀高嶺石、埃洛石、水云母及石英斑晶等。KT3和KT4礦段屬于花崗巖風(fēng)化殘積型高嶺土礦床，礦體呈被覆狀，沿山脈延伸，礦石特征礦物主要為無(wú)序的斑狀高嶺石與埃洛石等。這2種成因的高嶺土礦床有各自不同的地質(zhì)特征。

3.1 KT1、KT2礦段礦體

KT1和KT2礦段成礦母巖為燕山早期第四次侵入花崗斑巖。礦體形態(tài)受母巖控制，宏觀上呈脈狀產(chǎn)出，在礦區(qū)延伸長(zhǎng)800 m，寬約200 m，產(chǎn)出標(biāo)高為124～248 m，礦體厚度往往在花崗斑巖脈中呈中間厚，兩側(cè)薄。見礦地貌呈低矮的山包，礦體因風(fēng)化程度和深度不一，質(zhì)量存在差異性，礦體呈似層狀，底部呈起伏狀。礦區(qū)局部可見較好的礦體露頭，礦石呈土狀。高嶺土品位高、自然白度高、鐵質(zhì)污染弱，推斷其為成礦母巖成分差異及差異性風(fēng)化等綜合作用造成。礦石中Al2O3、Fe2O3、TiO2含量均已達(dá)一般工業(yè)指標(biāo)要求。

KT1礦段：位于礦區(qū)西側(cè)，呈層狀或似層狀產(chǎn)出。礦體走向北西300°～310°，產(chǎn)狀隨地形起伏變化而變化，礦體長(zhǎng)約410 m，寬115～210 m，厚度10.30～31.20 m，平均厚度17.43 m。該礦體礦石呈灰白色、紫紅色，松散結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。礦石主要礦物成分為高嶺石、石英、水云母，次為長(zhǎng)石及少許鐵質(zhì)礦物。據(jù)數(shù)十個(gè)樣品分析，礦石化學(xué)成分平均含量為Al2O316.93%、Fe2O31.10%、TiO20.22%*中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊(duì)，福建省南平市延平區(qū)茶洋礦區(qū)高嶺土礦詳查地質(zhì)報(bào)告，2009。。

KT2礦段：位于礦區(qū)西南側(cè), 呈層狀或似層狀產(chǎn)出。礦體走向北西310°～320°，產(chǎn)狀隨著地形起伏變化而變化，礦體長(zhǎng)度約380 m，寬約230 m，厚度7.20～20.02 m，平均厚度13.53 m。高嶺土礦石呈淺黃、灰白色，松散結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。礦石礦物成分為高嶺石、石英、水云母、長(zhǎng)石及少許鐵質(zhì)礦物。據(jù)數(shù)十個(gè)樣品分析成果，礦石化學(xué)成分平均含量為Al2O315.44%、Fe2O30.94%、TiO20.25%。

3.2 KT3、KT4礦段礦體

KT3和KT4礦段成礦母巖為燕山早期中細(xì)?；◢弾r，通過風(fēng)化殘積成礦，礦體呈被覆狀沿山脈延伸，其長(zhǎng)寬均達(dá)數(shù)百米，產(chǎn)出標(biāo)高為240～285 m，局部可達(dá)367 m，地形相對(duì)較高。礦體厚度沿走向的變化主要取決于地形條件，在山溝處由于沖刷作用而使礦體厚度變薄，甚至將礦體全部剝蝕直接出露成礦母巖，礦體厚度總體具有山脊處厚、山溝處薄，南段厚、北段薄的變化趨勢(shì)。該礦段礦石呈砂土狀，含有較多的石英，常含未風(fēng)化的鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石，以及水云母和褐鐵礦等，需要經(jīng)過淘洗才能使用。據(jù)分析成果，除個(gè)別礦體表層樣品中Fe2O3含量超標(biāo)，全區(qū)樣品中Al2O3、Fe2O3、TiO2含量均已達(dá)一般工業(yè)指標(biāo)要求。

KT3礦段：位于礦區(qū)北部, 砂質(zhì)高嶺土礦化帶沿北東向展布，呈被覆狀或似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀隨著地形起伏變化而變化，礦體長(zhǎng)約530 m，寬100～140 m，平均寬120 m。據(jù)洛陽(yáng)鏟工程揭露，南側(cè)礦體厚度較大，可達(dá)20 m，往北部厚度減小，平均15 m。該礦段礦石呈灰白色、紫紅色，具松散結(jié)構(gòu)，砂土狀構(gòu)造。礦石主要礦物成分為高嶺石、石英、水云母，次為長(zhǎng)石及少量鐵質(zhì)礦物。據(jù)近百個(gè)樣品分析，礦石化學(xué)成分平均含量為Al2O317.27% 、Fe2O31.30%、TiO20.18%。

KT4礦段：位于礦區(qū)北部，砂質(zhì)高嶺土礦化帶總體沿北東向展布，呈層狀或似層狀產(chǎn)出，長(zhǎng)度約460 m，寬70～110 m，平均寬90 m，礦體厚度變化特征與KT3礦體相似。礦石呈灰白色、淺紫紅色，松散結(jié)構(gòu)，砂土狀構(gòu)造。礦石主要礦物成分為高嶺石、石英、水云母，次為長(zhǎng)石及少量鐵質(zhì)礦物。據(jù)近百個(gè)樣品分析，礦石化學(xué)成分平均含量為Al2O317.51% 、Fe2O31.36%、TiO20.21%。

3.3 礦石礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)2種風(fēng)化母巖形成的高嶺土礦石類型均屬于砂質(zhì)高嶺土，其礦石礦物成分以高嶺石、石英、水云母為主，次為長(zhǎng)石及少量鐵質(zhì)礦物。礦石中有用礦物成分高嶺石含量較高，一般為40%～60%。2種高嶺土礦石都局部保留有原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征。KT1和KT2礦段成礦母巖為花崗斑巖，巖石具花崗斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量10%～23%，基質(zhì)含量77%～90%，斑晶主要為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英，次為黑云母、白云母。巖石化學(xué)成分與一般花崗巖類相似。巖石經(jīng)風(fēng)化淋濾形成的高嶺土礦呈松散狀結(jié)構(gòu)，極少部分保留殘余長(zhǎng)石斑晶的形態(tài)，呈殘余斑狀結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。KT3和KT4礦段成礦母巖為中細(xì)粒花崗巖，巖石具中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為條紋長(zhǎng)石、更長(zhǎng)石、石英、黑云母，巖石中局部見黃鐵礦化。巖石經(jīng)過風(fēng)化淋濾形成的高嶺土礦石結(jié)構(gòu)多呈松散狀結(jié)構(gòu)，極少部分保留有殘余長(zhǎng)石斑晶的形態(tài)，呈殘余斑狀結(jié)構(gòu)，高嶺土礦石呈砂土狀構(gòu)造。

3.4 礦石化學(xué)成分分布特征

通過對(duì)礦區(qū)近百個(gè)洛陽(yáng)鏟工程所揭露礦體的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2種類型高嶺土礦石化學(xué)成分具有相似的分布特征，礦石品位在平面上無(wú)明顯的變化規(guī)律，沿垂深方向普遍具有明顯的分帶現(xiàn)象[2，3]。此次重點(diǎn)研究的KT3和KT4礦段詳細(xì)論述。以LC1501洛陽(yáng)鏟工程為例，深度在0～0.4 m為灰色、灰黑色腐植層，含較多腐殖質(zhì)及植物根系；深度0.4～3.4 m為磚紅色、淺黃色粘土層，粘土層厚度在礦體的不同位置存在差異；深度3～5 m，粘土層之下為厚數(shù)十厘米至2 m的礦體鐵質(zhì)污染帶深度；深度5～15.4 m為全風(fēng)化的砂土狀礦石帶，為最理想的貯礦層位；深度15.4～23.9 m為半風(fēng)化礦石帶，該帶在人為觸動(dòng)前常常仍保留有母巖的原始結(jié)構(gòu)特征，觸動(dòng)后即成松散砂土狀高嶺土；深度25 m以下往往已達(dá)較堅(jiān)硬的花崗巖基底，長(zhǎng)石多呈堅(jiān)硬顆粒狀，高嶺土品位低，為礦體的天然底板(圖2)。

礦石成分在礦體垂深方向也具有一定的變化規(guī)律?；◢弾r風(fēng)化殘積作用在表層對(duì)Fe2O3具有明顯的富集作用，因此，越往深部Fe2O3含量越低，這也是證明了礦床具有風(fēng)化殘積型高嶺土礦床中的普遍特征；往深部TiO2含量變化不明顯，個(gè)別工程TiO2含量具有微弱的降低趨勢(shì)；而Al2O3含量的變化規(guī)律較為復(fù)雜，從區(qū)內(nèi)統(tǒng)計(jì)的6個(gè)洛陽(yáng)鏟工程數(shù)據(jù)來看，其中3個(gè)工程隨深度增加而顯減小的趨勢(shì)，另外3個(gè)工程在淺部則呈上升趨勢(shì)，在深度約5 m之后逐漸震蕩下降(圖3)。

4 成礦地質(zhì)條件分析

花崗巖風(fēng)化殘積型高嶺土礦成礦地質(zhì)條件主要受3個(gè)因素制約，分別是成礦母巖、地形(地貌)及氣候條件[4-6]。礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，高嶺土礦床的形成及演化與地質(zhì)構(gòu)造無(wú)明顯相關(guān)性。其中，成礦母巖的化學(xué)成分、礦物組合及母巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造是風(fēng)化殘積型高嶺土成礦的先決條件[7]。礦區(qū)內(nèi)燕山早期第三次侵入的花崗巖和燕山早期第四次侵入的花崗斑巖為礦區(qū)高嶺土礦床的形成提供了成礦母巖條件，二者不同的化學(xué)成分、礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征決定了其所形成的2種不同的高嶺土礦床類型。

地形平緩的地貌條件往往有利于風(fēng)化殘積物的保存，礦(化)體一般較發(fā)育(如KT1和KT2礦段)，而地形陡傾處往往由于風(fēng)化殘積層易于流失，不利于高嶺土礦(化)體的保存，局部甚至直接出露花崗巖基巖，這在礦區(qū)北部尤為明顯。綜合礦區(qū)已有的數(shù)十個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)可知，礦區(qū)高嶺土礦體標(biāo)高為200～350 m，大于350 m的山體風(fēng)化程度較弱，路線填圖可見較多基巖出露，高嶺土礦(化)體較不發(fā)育。

茶洋礦區(qū)地處中亞熱帶，氣候溫暖濕潤(rùn)，地形又屬于低山丘陵地，其絕對(duì)標(biāo)高和相對(duì)高差都不大，地表徑流作用小，地下潛水滲透排泄條件較好，為高嶺土礦的形成提供了良好外部條件?；◢彴邘r巖體內(nèi)裂隙較發(fā)肓，巖石較破碎，加速了風(fēng)化作用的進(jìn)行。在這些有利條件下，巖體經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化、淋濾作用在原地形成了風(fēng)化殘積型高嶺土礦床。

5 找礦標(biāo)志

(1)燕山早期第三次侵入中細(xì)?；◢弾r，是區(qū)內(nèi)尋找花崗巖風(fēng)化型高嶺土礦床的直接找礦標(biāo)志。

(2)燕山早期第四次侵入的花崗斑巖脈，是區(qū)內(nèi)尋找酸性巖脈風(fēng)化高嶺土礦床的直接找礦標(biāo)志。

(3)礦區(qū)周邊標(biāo)高200～350 m范圍的低山丘陵為高嶺土成礦有利地帶，該標(biāo)高范圍內(nèi)強(qiáng)風(fēng)化狀花崗(斑)巖易形成高嶺土礦床。

(4)礦區(qū)周邊已知的高嶺土礦(化)點(diǎn)及古采坑都是區(qū)內(nèi)直接的找礦標(biāo)志。

1 國(guó)家建筑材料工業(yè)局地質(zhì)公司.中國(guó)高嶺土礦床地質(zhì)學(xué).上海：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版，1984.

2 湯慧. 介福高嶺土礦床地質(zhì)特征及成礦作用探討.能源與環(huán)境，2010(5).

3 鄭星輝，藍(lán)元利，覃云峰.廣西興業(yè)縣龍安高嶺土礦床成礦地質(zhì)特征、選礦試驗(yàn)及開采價(jià)值淺談.礦業(yè)與地質(zhì)，2010，24(1).

4 易發(fā)成，田煦，李虎杰，等. 蘇州陽(yáng)西脈巖蝕變型高嶺土礦床成因探討.礦床地質(zhì)，1996,15(1).

5 吳燕榮，黃符楨，鐘駿泰.江西瑞金老安背高嶺土礦控礦因素分析及找礦前景.西部探礦工程，2011(1).

6 胡光英，張世濤，姬琦，等. 臨滄永泉高嶺土礦床地質(zhì)特征及成因.四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009,29(3).

7 蘇瑞其.淺談閩南風(fēng)化殘積型高嶺土礦的形成.西部探礦工程，2006(3).