江西會昌縣高嶺土礦地質(zhì)特征及其開發(fā)利用價值

劉俊生,劉海波,袁鐘池

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì),贛州341000)

江西會昌縣高嶺土礦地質(zhì)特征及其開發(fā)利用價值

劉俊生,劉海波,袁鐘池

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì),贛州341000)

江西會昌縣高嶺土礦眾多,以往粗放式開采及落后的生產(chǎn)加工工藝,造成資源浪費(fèi)及礦山效益較低。在前人工作的基礎(chǔ)上,通過研究江西會昌縣高嶺土礦地質(zhì)特征、采樣化驗(yàn)、生產(chǎn)加工試驗(yàn)及開采技術(shù)條件,認(rèn)為該縣高嶺土礦屬風(fēng)化型砂質(zhì)高嶺土,主要礦化類型為細(xì)晶巖型、花崗巖型和偉晶巖型,礦石質(zhì)量較好,具有一定的資源量和開發(fā)利用價值,為進(jìn)一步開展高嶺土礦調(diào)查與評價提供參考。

會昌縣;高嶺土礦;地質(zhì)特征;開發(fā)利用

高嶺土是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源,主要由<2 μm的微小片狀、管狀、疊片狀高嶺石族礦物組成[1-2]。高嶺土主要用于造紙、陶瓷和耐火材料,其次用于涂料、橡膠填料、搪瓷釉料和白水泥原料。高嶺土制備礦物納米材料是我國高嶺土深加工工業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向[3]。

江西會昌縣位于武夷山成礦帶南端,礦產(chǎn)資源豐富。以往對高嶺土礦的勘查主要有1987年會昌縣水口礦區(qū)高嶺土礦普查地質(zhì)工作和1986年會昌縣旱叫山礦區(qū)高嶺土礦踏勘地質(zhì)工作。1984年至今,斷續(xù)有零星個體民采,采出的原礦未經(jīng)選礦即銷往廣東省和福建省。主采地主要在會昌縣右水鄉(xiāng)和鳳凰崠等鄉(xiāng)鎮(zhèn)零星高嶺土礦區(qū)(點(diǎn)),采礦方式為露天人工開挖,開采規(guī)模甚小。通過分析江西會昌縣高嶺土礦地質(zhì)特征、礦石加工技術(shù)性能和礦床開采技術(shù)條件,探討該縣高嶺土礦的資源量和開發(fā)利用價值,為進(jìn)一步開展地質(zhì)調(diào)查工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

江西會昌縣位于武夷山隆起帶西坡南端,石城—尋烏NNE向深大斷裂、云霄—上杭NW向斷裂帶交接復(fù)合部位(圖1)。

圖1 贛南會昌縣區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig. 1 Regional geological map of the Huichang area, southern Jiangxi Province

該區(qū)火山—巖漿活動頻繁,構(gòu)造復(fù)雜,主要有鎢、錫、銅、鉛鋅、銀、稀土、巖鹽、高嶺土等礦床(點(diǎn))。高嶺土礦在會昌縣北部、中部和南部均有分布。由北向南依次分布梓坑高嶺土礦、鳳凰崠高嶺土礦、水口高嶺土礦、旱叫山高嶺土礦、松林高嶺土礦、黃竹坑高嶺土礦、大華高嶺土礦、梅寨高嶺土礦和佛嶺下高嶺土礦等(圖2)。

1.1 地層

該區(qū)地層較完整(圖2),除奧陶系、志留系和三疊系缺失外,從中、晚元古界—第四系均見及。出露最老地層為晚元古代尋烏巖組,為多期變質(zhì)變形形成的片狀無序變質(zhì)巖系,巖性主要為片巖、片麻巖和變粒巖;震旦—寒武系為海相復(fù)理石或類復(fù)理石碎屑巖建造,是一套層狀有序變質(zhì)巖系;泥盆系—二疊系在該區(qū)零星分布,為海陸交互相碎屑巖;石炭紀(jì)上統(tǒng)為海相碳酸鹽巖建造;二疊系下統(tǒng)為淺水臺地相碳酸鹽巖建造—潮坪瀉湖相碎屑巖含煤建造;侏羅系下統(tǒng)為河湖相沉積建造,中上統(tǒng)為陸相火山—沉積建造;白堊系為陸相雜色含銅紅色碎屑巖夾膏鹽建造。

1.2 構(gòu)造

該區(qū)晚元古代結(jié)晶基底與加里東期褶皺蓋層組成雙層基底。斷裂發(fā)育,EW向、NE—NNE向、SN向和NW向斷裂相互交織,構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀。其中以NE—NNE向和NW向斷裂最發(fā)育,其延伸長、規(guī)模大,控制中生代紅層盆地、火山機(jī)構(gòu)及火山巖分布。

NNE向斷裂(邵武—河源深斷裂)位于會昌縣城北西老安背一帶,兩端延至縣域之外。北端呈近SN向,南端呈NE走向,主體走向NNE,傾向SEE,局部傾向NWW,傾角為30°～80°,一般為45°。斷裂南、北端有差異，北端具分枝現(xiàn)象,由8條平行的硅化巖帶、破碎角礫巖帶、擠壓帶組成,間距為10～30 m,帶寬達(dá)500 m,垂直斷裂走向可分為強(qiáng)硅化巖帶、硅化巖帶、破碎角礫巖帶。在破碎角礫巖帶發(fā)育0.2 m×0.4 m的擠壓透鏡體。片理化常與透鏡體緊密伴生,包繞透鏡體發(fā)育,呈側(cè)列展布。南端帶寬125～625 m,以硅化巖帶、碎裂巖帶產(chǎn)出,角礫呈棱角狀、次棱角狀,大小懸殊,雜亂分布。沿帶有角閃石英閃長玢巖、花崗斑巖脈。礦物邊緣破碎?；?、斜長石雙晶扭曲錯動,綠簾石、黃鐵礦析出,白云母受應(yīng)力作用發(fā)生揉褶彎曲現(xiàn)象。該斷裂除具有張性特征外,還具有左旋扭動、顯壓扭特征,不僅控制白堊系紅盆沉積,還割切白堊系地層和燕山期花崗巖體,具多期活動,形成時期為侏羅紀(jì),白堊紀(jì)以后仍有活動。斷裂旁側(cè)派生的NNW向、NE向次級斷裂是該區(qū)高嶺土礦的主要控巖控礦構(gòu)造。

1.3 巖漿巖

該區(qū)侵入巖、火山巖發(fā)育,具多期次活動特征,燕山期、印支期、華力西期和加里東期巖漿巖均有分布。巖漿巖體的侵入伴隨細(xì)晶巖、石英斑巖、閃長巖、煌斑巖等脈巖貫入。細(xì)晶巖、富長石花崗巖和偉晶巖是該區(qū)高嶺土礦的主要成礦母巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)地層是一套以晚元古代尋烏巖組為主體的片狀無序變質(zhì)巖系,少量震旦—寒武系淺變質(zhì)巖系?？h域北部地層呈緊密線型褶皺,軸心以晚元古界—寒武系(Pt3X—∈)變質(zhì)巖系為核,兩翼為泥盆系—石炭系(D—C)和侏羅系—白堊系(J—K)?？h域中南部以晚元古界中深變質(zhì)巖系為主。梓坑、佛嶺下和梅寨高嶺土礦均產(chǎn)于晚元古界變粒巖或震旦—寒武系變余砂巖中。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)高嶺土礦體主要分布于NNW、NNE向斷裂帶,少量分布于近EW向斷裂帶。梓坑、梅寨礦點(diǎn)高嶺土產(chǎn)于NNE向斷裂帶中;松林、黃竹坑、大華和鳳凰崠礦點(diǎn)高嶺土產(chǎn)于邵武—河源NNE向深斷裂派生的NNW向次級斷裂帶中;佛嶺下礦點(diǎn)高嶺土產(chǎn)于近EW向斷裂帶中。

2.3 巖漿巖

會昌縣巖漿巖分布廣泛,約占縣域面積的40%?？h域中部珠蘭埠巖體、東部大富足巖體和西部水頭巖體分布面積最大。珠蘭埠巖體、大富足巖體和水頭巖體與花崗巖風(fēng)化型高嶺土關(guān)系最為密切，其中富鉀長石、鈉長石中細(xì)粒斑狀黑云母二長花崗巖是花崗巖風(fēng)化型高嶺土礦的成礦母巖。

珠蘭埠巖體與大富足巖體均以中粒斑狀黑云二長花崗巖為主,邊緣相為中細(xì)粒斑狀黑云二長花崗巖。呈灰白色,斑晶含量20%～25%,主要為鉀長石,偶見斜長石。鉀長石斑晶呈板狀,大小一般為15 mm×30 mm,內(nèi)有石英、黑云母、斜長石等基質(zhì)礦物包體,卡氏雙晶發(fā)育,云朵狀、“蟹狀”條紋發(fā)育,其邊緣偶見文象交生的環(huán)邊。斜長石斑晶呈半自形板狀,邊緣具凈邊,內(nèi)部見基質(zhì)礦物包體,基質(zhì)礦物粒度3～4 mm,部分達(dá)5 mm,屬中粒結(jié)構(gòu)。石英呈他形粒狀,微具波狀消光,有少量黑云母包體。鉀長石呈填隙狀或短板狀,微有泥化,具卡氏雙晶,出溶條紋呈稀疏的細(xì)小點(diǎn)狀。斜長石呈半自形板狀,可見環(huán)帶構(gòu)造。黑云母呈聚片狀,見細(xì)小鋯石、金紅石、磷灰石、鈦鐵礦包體。稀有稀土礦物含量較高,鈦鐵礦物種類多,但含量低。副礦物組合為磷灰石—鋯石—獨(dú)居石型。巖石高硅、富鉀、貧鈣、SiO2強(qiáng)烈過飽和的酸性花崗巖(表1)。SiO2含量平均為74.56%，Na2O+K2O平均為8.25%，K2O平均為5.36%，Na2O平均為2.89%。

表1 會昌花崗巖體地球化學(xué)成分

2.4 礦化特征

該縣高嶺土礦點(diǎn)眾多,勘查程度低。風(fēng)化型砂質(zhì)高嶺土是該縣主要的礦石類型[4-5],是地表巖石(層)經(jīng)物理、化學(xué)、生物等風(fēng)化作用形成的礦床(點(diǎn))(圖3)。根據(jù)成礦母巖巖性不同,主要有細(xì)晶巖型、花崗巖型和偉晶巖型3種礦化類型。

圖3 風(fēng)化型高嶺石礦體野外露頭照片(a-梓坑礦區(qū);b-梅寨礦區(qū))Fig. 3 Outcrops of weathering-type kaolin ore bodies at Zikeng mining area (a) and Meizhai mining area (b)

(1)礦體規(guī)模及形態(tài)

區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)9個風(fēng)化型高嶺土礦點(diǎn)。礦體平面呈脈(帶)狀,主要產(chǎn)于細(xì)晶巖、花崗巖或偉晶巖脈中。細(xì)晶巖、花崗巖或偉晶巖是高嶺土成礦母巖。巖脈走向以NNW向?yàn)橹?其次為NNE向。走向延長一般為100～300 m,最長達(dá)1 000 m以上,巖脈寬一般為4～6 m,最小1 m,最寬達(dá)50 m,礦體厚度取決于風(fēng)化強(qiáng)度,一般5～25 m。

(2)礦石結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

礦石主要為白色、灰白色、淡黃白色，砂狀結(jié)構(gòu),土狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造平面變化不明顯,剖面變化較大。

殘坡積層:深度為0～5 m,由成礦母巖碎屑及腐植土、亞砂土組成。

全風(fēng)化層:深度為5～25 mm,一般為10 m。長石風(fēng)化成高嶺土、埃洛石,其中夾雜少許石英、白云母和鐵質(zhì)物,結(jié)構(gòu)松散,手搓呈粉末狀,略具砂感。

半風(fēng)化層:與全風(fēng)化層漸變過渡,深度不詳。造巖礦物如石英、長石、云母等部分分離成單體,但仍保留原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

(3)礦物及化學(xué)成分

該縣高嶺土礦為砂質(zhì)高嶺土，表部疏松質(zhì)軟,下部結(jié)塊,硬度較小。礦石以粘土礦物為主,少量石英微晶、云母和鐵質(zhì)斑點(diǎn)。粘土礦物主要為高嶺石,其次為埃洛石,少量云母。高嶺石呈片狀,片徑為0.2～2 μm,含量一般為75%～80%。埃洛石多呈桿狀,少數(shù)空心管狀。長英質(zhì)微晶粒徑<0.2 mm,鐵質(zhì)斑點(diǎn)呈立方體,星散狀分布,粒徑0.3～0.5 mm。

在礦區(qū)(點(diǎn))采集的部分樣品化學(xué)成分分析結(jié)果見表2。Al2O3為15.66%～18.84%,平均為17.34%;Fe2O3為0.56%～1.38%,平均為0.95%; TiO3為 0.04%～0.07%,平均為0.05%。

表2 會昌縣高嶺土地球化學(xué)成分

3 礦石加工技術(shù)性能

會昌縣高嶺土礦礦石工業(yè)類型為砂質(zhì)高嶺土,原礦成分SiO2為71.53%、Al2O3為17.34%、(Fe2O3+TiO2)為1.00%(其中 TiO20.05%)。通過325目淘洗,精礦Al2O3含量達(dá)25%以上,Fe2O3與TiO2含量分別為0.95%和0.05%,均高于日用陶瓷對高嶺土精礦合格品的品質(zhì)要求。原礦自然白度也基本達(dá)標(biāo),屬亮度、光澤一般檔次。通過礦山生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn),了解用戶對產(chǎn)品的要求后,采用正確配方和合理調(diào)配(除鐵、漂白等)[6-7],產(chǎn)品合格率可達(dá)90%以上,生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品銷路好,是制作日用陶瓷[8]較好的原料。

4 礦床開采技術(shù)條件

(1)礦區(qū)地勢平緩,為低山丘陵地形,氣候溫暖潮濕,雨量充沛,年降雨量為1 028.7～2 486 mm。全年降雨集中在4—6月。區(qū)內(nèi)地表水系發(fā)育,地形切割中等,地表水自然排泄條件良好,大部分礦區(qū)有常年流水,礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡單類型。礦體出露于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上,兩盤圍巖多已風(fēng)化,礦石疏松,滲透性良好,礦石可用土制鋤頭人工挖掘,無需鑿巖和放炮,開采條件良好,適宜露天開采。

(2)礦區(qū)開采要嚴(yán)格控制Fe、Ti等有害成分的混染。對非礦體及礦體上部呈紅色、鐵質(zhì)含量高的部分必須剝離干凈再行開采。

(3)由于礦體及圍巖質(zhì)地疏松,開采時安息角不得>50°。

(4)礦體大部分展布于山脊地勢較高處,其兩側(cè)山溝有利廢石堆放。

5 開發(fā)利用價值

會昌縣高嶺土已知礦區(qū)(點(diǎn))數(shù)量較多,分布較零散,平面相距數(shù)千米至數(shù)十千米。相對集中地區(qū)為會昌縣右水鄉(xiāng)和鳳凰崠。右水鄉(xiāng)已知礦區(qū)(點(diǎn))達(dá)4個以上,鳳凰崠已知礦區(qū)(點(diǎn))達(dá)3個以上。右水鄉(xiāng)高嶺土礦預(yù)測遠(yuǎn)景資源量達(dá)50萬t以上,鳳凰崠高嶺土礦已獲資源量95萬t,預(yù)測遠(yuǎn)景資源量100萬t以上。

目前會昌縣高嶺土粗加工產(chǎn)品為325目水洗高嶺土,主要銷往福建省武平縣瓷廠和上杭縣陶瓷廠。會昌縣高嶺土預(yù)測遠(yuǎn)景資源量達(dá)150萬t以上,其潛在經(jīng)濟(jì)利用價值為6.75億元。

會昌縣高嶺土生產(chǎn)加工工藝簡單,生產(chǎn)成本低,主要為運(yùn)輸成本和勞力成本。會昌縣有省級公路直達(dá)福建省武平縣,交通便利。將資源補(bǔ)償費(fèi)等成本納入開發(fā)成本后,會昌縣高嶺土具有一定的開采盈利空間。

6 結(jié) 語

江西會昌縣高嶺土礦點(diǎn)眾多,但勘查程度較低。該縣高嶺土礦屬風(fēng)化型砂質(zhì)高嶺土,主要礦化類型為細(xì)晶巖型、花崗巖型和偉晶巖型,礦石質(zhì)量較好,可通過除鐵、漂白等生產(chǎn)加工工藝提純利用,是制作日用陶瓷的較好原料。礦床適宜露天開采,生產(chǎn)成本低, 具有一定的資源量和開發(fā)利用價值。

[1] 吳鐵輪.我國高嶺土礦行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].非金屬礦,2000,23(2):5-7.

[2] 任磊夫.粘土礦物與粘土巖[M].北京:地質(zhì)出版社,1992:60-65.

[3] 潘業(yè)才,強(qiáng)穎懷,張生輝,等.我國高嶺土礦物納米材料的開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀及其前景展望[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2008(1):7-11.

[4] 何淑芳,盧建萍.宜春市何家坪高嶺土礦床特征及開發(fā)利用前景[J].江西地質(zhì),2001,15(2):128-132.

[5] 周濟(jì)元,崔炳芳.中國凹凸棒石粘土礦床成因類型探討[J].資源調(diào)查與環(huán)境,2015,36(4):266-275.

[6] 蔡麗娜,胡德文,李凱琦,等.高嶺土除鐵技術(shù)進(jìn)展[J].礦冶,2008,17(4):51-54.

[7] 張凌燕,張丹萍,王浩,等.廣東砂質(zhì)高嶺土除鐵增白試驗(yàn)研究[J].非金屬礦,2013,36(1):33-35.

[8] 劉垚.中國日用陶瓷工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].山東陶瓷,2003,26(5):3-8.

Geologic features of the Kaolin ore deposits in Huichang County, Jiangxi Province and their values of development and utilization

LIU Jun-sheng,LIU Hai-bo,YUAN Zhong-chi

(GannanGeologicalSurvyParty,JiangxiBureauofgeologicalandMineralResources,Ganzhou341000,China)

Huichang County of Jiangxi Province hosts a number of kaolin ore deposits, but poor mining and processing methods have long resulted in huge waste of mineral resources and low effectiveness of the mines. Based on the previous work and geological characteristics of the mining area, sampling, processing and mining technique, this study has concluded that the kaolin in this area belongs to weathering sand-type ore. The main mineralization contains aplitization, granitification and pegmatization. The high-quality ores, resources amount, and exploitable value will provide some reference for further resource investigation and evaluation.

Huichang County; kaolin ore; geologic features; development and utilization

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.01.006

2016-05-30

2016-06-28 責(zé)任編輯：譚桂麗

礦產(chǎn)資源管理局委托市場項(xiàng)目“會昌縣高嶺土礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)景調(diào)查”。

劉俊生,1969年生,男,高級工程師,主要從事地質(zhì)找礦工作。

P619.23+2

A

2096-1871(2017)01-045-06