皖東南地區(qū)紫砂陶土礦特征及找礦

王超峰，馮書文，詹建華

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心安徽總隊，安徽 合肥 230031）

皖東南地區(qū)紫砂陶土礦特征及找礦

王超峰，馮書文，詹建華

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心安徽總隊，安徽 合肥 230031）

皖東南地區(qū)陶土礦資源比較豐富，通過對區(qū)內(nèi)陶土礦床(點)調(diào)查、采樣測試，分析總結(jié)了陶土礦地質(zhì)特征、礦石類型和性能等，其中賦存的紫砂泥質(zhì)量較好，化學(xué)成分、物理性能滿足紫砂原料要求；通過成因類型，成礦規(guī)律分析，指出了找礦方向，圈定了6個成礦遠景區(qū)，對該區(qū)紫砂陶土找礦工作具有一定借鑒意義。

紫砂陶土礦；礦床特征；成礦規(guī)律；找礦；皖東南

紫砂陶土礦是一種含有紫砂泥的特殊礦種。據(jù)報道紫砂陶土礦在我國很多地方都有產(chǎn)出，但僅有宜興地區(qū)所產(chǎn)紫砂泥尤為著名，是制作紫砂壺(器)的主要原料，其他地區(qū)所產(chǎn)紫砂泥一直是日用陶器原料。

紫砂泥均賦存于陶土礦體之中，目前尚沒有單獨的紫砂泥礦床，據(jù)宜興地區(qū)紫砂陶土礦及相關(guān)資料，紫砂泥在紫砂陶土礦中所占比例一般為15%。宜興地區(qū)紫砂陶土礦開采始于明代、盛于當(dāng)今，資源已處于緊缺或枯竭，2005年宜興市政府出臺相關(guān)政策限制開采量。

皖東南地區(qū)與宜興地區(qū)毗鄰，成礦地質(zhì)條件一致，2010年，安徽省公益性地質(zhì)(科技)設(shè)立安徽省紫砂陶瓷礦資源潛力調(diào)查評價項目，全面系統(tǒng)收集安徽省有關(guān)紫砂陶土(宜興類)資料，分析研究其規(guī)律及成礦地質(zhì)條件，初步了解紫砂陶土(宜興類)的分布、質(zhì)量特征等，對其資源潛力作出評價。據(jù)調(diào)查，安徽省紫砂陶土礦主要分布于皖東南地區(qū)，包括黃山市、宣城市、寧國市、廣德縣等。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

皖東南地區(qū)大地構(gòu)造位于揚子準(zhǔn)地臺下?lián)P子臺拗皖南陷褶斷帶黃山凹褶斷束、績溪穹褶斷束內(nèi)(見圖1)。地層包括皖南區(qū)皖南分區(qū)宣城小區(qū)和太平小區(qū)，出露地層主要為志留系至白堊系及第四系。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造從印支期到喜山期，運動頻繁、強烈，總體構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為北東向，斷層主要為北東、北西向兩組。

區(qū)內(nèi)侵入巖以印支、燕山晚期為主，構(gòu)成巨大巖體，巖株、巖脈、小型巖體十分發(fā)育。

2 成礦地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層從震旦系至白堊系較為齊全，具獨山、箭穿、株木店、王胡村等地紫砂陶土礦特征，與成礦有關(guān)的地層主要為泥盆系五通組、石炭系高驪山組。

(1) 泥盆系五通組(D3w)。

分布于廣德縣新杭—獨山、宣城水東—寧國、宣城華陽—百棵樹、黃山市高山坪一帶。巖性比較單一，大多為堅硬的石英砂巖，大致分上下兩部分。

下部：灰白、灰黃色中厚層狀細粒石英砂巖，間夾粗粒石英砂巖，有的已成石英巖，質(zhì)地堅硬。中上部夾一至數(shù)層粉砂質(zhì)頁巖，各處顏色、厚度變化均較大，從灰紅至深紫色，厚0.1～4m，含粉砂質(zhì)泥巖，可做紫砂原料。下部地層總厚71.97m。

上部：白、黃白、淺灰紅色石英砂巖與灰白、淺紫色粉砂質(zhì)頁巖互層，粉砂質(zhì)頁巖中含有透鏡狀褐鐵礦?？偤?.27m。

(2) 石炭系金陵組(C1j)。

分布區(qū)與五通組一致，地層厚度不大，很穩(wěn)定，灰白、淺紫色細砂巖夾粉砂質(zhì)頁巖，灰白、黃白色中薄層狀細砂巖和細粒石英砂巖，厚度13.62m。與下伏五通組地層呈假整合接觸關(guān)系。

(3) 石炭系高驪山組(C1g)。

分布與金陵組一致，多被第四系浮土掩蓋，根據(jù)顏色特征，分上、下兩部分：

下部：青灰、灰紅、紫紅色粉砂質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)泥巖，是紫砂陶土礦的主要賦存部位。底部有時為中細粒石英砂巖，局部含菱鐵礦。與下伏金陵組接觸界線較清楚，為假整合接觸。

上部：灰黃、灰紫、紫紅色夾雜色細砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖，中上部夾紫紅色粉砂質(zhì)粘土巖，可作為陶土礦原料，厚度一般在0.2～3.5m。該層與上覆黃龍組白云灰?guī)r地層接觸關(guān)系清楚。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造為黃山凹褶斷束、績溪穹褶斷束。

黃山凹褶斷束大致以廣德縣廟西至寧國市區(qū)及霞鄉(xiāng)一線與績溪穹褶斷束為界，穹褶斷束內(nèi)褶皺、斷層發(fā)育，總體構(gòu)造線方向呈北東向展布。主要控制宣城市水東、華陽；寧國市株木店、黃山市高山坪一帶陶土礦床。

績溪穹褶斷束以虎—月深斷裂和皖—浙陷褶斷帶為界，占據(jù)了郎溪、廣德的大部及寧國、績溪的部分地區(qū)，區(qū)內(nèi)褶皺、斷層較發(fā)育。主要控制廣德縣新杭—獨山一帶陶土礦床。

區(qū)內(nèi)褶皺軸向總體呈北東向，斷層主要有走向斷層和傾向斷層2組。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)晚三疊世二長花崗巖、晚侏羅世花崗閃長巖發(fā)育，成礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

株木店陶土礦位于黃山凹褶斷束東部港口向斜南東翼，總體構(gòu)造線方向呈北東—南西向展布，出露地層主要有古生代泥盆系、石炭系及第四系。

礦體賦存于石炭系高驪山組下部地層中，為一套紫紅色碎屑和化學(xué)沉積巖，層位穩(wěn)定，總體厚度變化不大。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，呈單斜層狀產(chǎn)出。南北走向長＞2 000m，出露寬約40m，出露標(biāo)高120～140m。受F3斷層錯移分南(Ⅱ)北(Ⅰ)2個礦段。根據(jù)礦石顏色、粒度、物質(zhì)成分等，礦體自下而上分為A、B、C和D層4個礦層。

A層：分布于Ⅰ礦段，位于陶土礦層底部。呈透鏡狀，巖性為青灰色粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖夾少量泥巖，長247m，產(chǎn)狀293°∠48°。由于相變逐漸變薄及消失，巖性被花斑狀泥巖和紫色粉砂質(zhì)頁巖所代替。

B層：分布于Ⅰ、Ⅱ礦段，整合于A礦層之上，在礦區(qū)分布最廣，是主礦層之一，層位穩(wěn)定，厚度大。為淺紫色含不規(guī)則灰白色斑狀泥巖，夾少量粉砂質(zhì)頁巖。在Ⅰ礦段長418m，厚13.61m，Ⅱ礦段長425m，厚6.88m，礦層產(chǎn)狀305°∠35°，總體以泥巖為主，因相變逐漸過渡為A層礦。

C層：礦區(qū)內(nèi)分布不穩(wěn)定，僅在Ⅰ礦段內(nèi)連續(xù)出露長126m，向兩端逐漸消失，呈透鏡狀，厚3.55m。巖性為紫紅色粉砂質(zhì)頁巖和泥巖。產(chǎn)狀290°∠24°。

D層：位于總體陶土礦層之上部，厚度大，層位穩(wěn)定，分布廣，是礦區(qū)歷來采礦的主要層位之一。主要巖性為深紫、黑紫色泥巖，夾少量粉砂質(zhì)頁巖。厚度Ⅰ礦段8.06m，長405m；Ⅱ礦段厚10.56m，長405m。礦層產(chǎn)狀310°∠34°。

4個礦層均屬連續(xù)沉積，巖性的變化為沉積相變所致，無沉積間斷。

3.2 礦石類型

礦石自然類型為粉砂質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)泥巖2類。

工業(yè)類型分為青灰色粉砂狀陶土礦，俗稱青灰泥；花斑狀陶土礦，俗稱花斑泥；紫色粉砂狀陶土礦，俗稱紫泥；深紫色陶土礦，俗稱深紫泥4個類型。

3.3 礦石化學(xué)成分

礦區(qū)4個礦層平均化學(xué)成分見表1，其中B、D礦層Al2O3含量在18%以上、Fe2O3＜13%，滿足紫砂陶土礦要求，A、C礦層為普通陶器原料。

表1 株木店陶土礦化學(xué)分析結(jié)果

另據(jù)對株木店、王胡村、獨山礦床采樣分析與宜興黃龍村陶土礦化學(xué)分析結(jié)果對比見表2。

3.4 礦石物理性能

(1) 青灰泥。

屬于含砂質(zhì)成分較高的瘠性砂質(zhì)土。原礦經(jīng)粉碎淘洗，過200目篩沉淀，將泥料制成厚5mm的長方形試樣，在制做過程中表面易開裂，可塑性差。經(jīng)電爐1 280℃燒后成陶性良好，試樣無裂紋無形變，燒前試樣呈淺灰色，燒后著色呈黃梨色。此類礦石不能單獨制陶，須加適量高塑性粘土，提高可塑性。

(2) 花斑泥。

礦石含泥質(zhì)成分高，可塑性強，化學(xué)成分穩(wěn)定，含鋁較高。經(jīng)燒制試驗，泥料可塑性高，燒前呈淺灰紫色，經(jīng)1 280℃燒后無裂紋無形變，著色呈牙黃色?？蓡为毘商?，是較好的陶器原料。

(3) 紫泥。

含粉砂成分較高，屬于瘠性砂質(zhì)土。原礦經(jīng)粉碎淘洗，過200目篩沉淀，制成5mm厚長方形試件，泥料在制做過程中可塑性中等，經(jīng)1 280℃燒后，成陶性好，無裂紋無變形，燒前呈紫色，燒后著色呈紫醬色。此類陶土可以代作紫砂，但要經(jīng)洗選方可使用。

表2 皖東南紫砂陶土礦與宜興紫砂陶土礦化學(xué)成分對比表

表3 皖東南紫砂陶土礦與宜興紫砂陶土礦粒度組成對比表

表4 皖東南紫砂陶土礦與宜興紫砂陶土礦物理性能對比表

(4) 深紫泥。

主要由泥巖組成，含泥質(zhì)成分高，粒度細，含鋁量高，是4種礦石中質(zhì)量最好的一種。經(jīng)燒制試驗，泥料制坯時可塑性高，可任意整形不發(fā)生泥裂，經(jīng)1 280℃燒后，成陶性好，無裂紋無變形，燒前試件灰紫色，燒后著色呈鑄鐵色，此種礦石可代作紫砂，但要經(jīng)洗選方可使用。

另據(jù)侯佳鈺等研究，廣德獨山紫砂泥成分、結(jié)構(gòu)等與宜興紫砂泥一致，可以不添加其他原料單獨燒制成紫砂器。

對株木店、王胡村、獨山礦床礦石進行粒度分析、物理性能測試，其結(jié)果見表3、表4。由此看出四地礦石粒度組成一致，主要集中于2～20μm；塑限、塑性指數(shù)、耐火度、燒結(jié)溫度范圍等相近。

4 成礦規(guī)律與找礦方向

4.1 控礦因素

紫砂陶土礦床成因類型主要為湖泊相、三角洲—濱海相沉積礦床，主要控礦因素為地層、巖性。厚度穩(wěn)定、分布連續(xù)的高驪山組頁巖、泥巖地層是陶土礦成礦的有利地質(zhì)因素。

構(gòu)造控礦作用主要表現(xiàn)為褶皺使礦層厚度、形態(tài)發(fā)生變化，斷層破壞礦體的連續(xù)性。

巖漿活動少量發(fā)育能為礦石蝕變、優(yōu)化礦物組合提供能源，過多發(fā)育則會起破壞作用，難以形成礦床。

4.2 成礦規(guī)律

(1) 賦礦地層及分布特征。

紫砂陶土礦成礦主要取決于含礦層位，皖東南地區(qū)賦礦地層主要為石炭系高驪山組地層，宜興地區(qū)主要賦礦層位泥盆系五通組區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦床。

調(diào)查顯示，區(qū)內(nèi)高驪山組含有2個礦體，下部礦體為主，位于高驪山組地層下部，呈層狀或似層狀，株木店一帶礦層厚達13.61m，細分為4個礦層，獨山一帶礦層厚8.3m，分2個礦層，質(zhì)量最好。上部礦體位于高驪山組地層上部，厚3.1m，似層狀，質(zhì)量略差?？傮w上，礦體厚度與地層厚度成正比關(guān)系。

區(qū)域上高驪山組分布于黃山市高山坪、涇縣孤峰、寧國株木店、宣城王胡村、華陽，浙江長興煤山、五通山，江蘇宜興丁蜀等地，厚度33～97.4m。

西部涇縣孤峰一帶，下部相變?yōu)辄S褐、深灰色粉砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)頁巖、黑色炭質(zhì)頁巖及煤層；上部為黃色薄層粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細砂巖間夾紫色砂質(zhì)泥巖，厚度＞32m；南陵縣三里店、栗子園一帶，為石英砂巖、云母砂質(zhì)頁巖夾煤層，厚度約45m；寧國株木店、宣城王胡村一帶，為灰紅、紫紅色粉砂質(zhì)頁巖、泥巖夾細砂巖、粉砂巖，厚度＞32.62m；東部廣德獨山一帶，為灰白、紫色、雜色泥巖、頁巖夾灰黑色碳質(zhì)頁巖及黃綠色薄層細砂巖和煤層，總厚度＞41m，其中下部礦體有2個礦層，正在開采。上部礦體見于獨山北東獅子山，為紫紅色頁巖夾粉砂質(zhì)泥巖，地層厚度＞10m，礦層厚3.1m，與上覆石炭系中統(tǒng)黃龍組白云質(zhì)灰?guī)r接觸界線清楚；宜興丁蜀—湖氵父一帶厚度顯著增大，為青灰、紫紅色粉砂巖、細砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層，底部有時為中細粒石英砂巖，局部含菱鐵礦，無下部煤層，總厚＞60.45m，有上下2個礦體。

另外，該層位在宣城華陽、板橋，黃山市高山坪、屯溪區(qū)、休寧縣及歙縣王村等地均有分布，部分裸露地表，且有開采利用歷史，具有找礦潛力。

(2) 構(gòu)造環(huán)境。

不同構(gòu)造部位沉積環(huán)境不同，構(gòu)成不同巖性組合，盆地的外緣多為陶土礦，紫砂陶土礦多分布于盆地內(nèi)側(cè)或中心部位。

后期構(gòu)造主要表現(xiàn)為對賦礦層位的改造，褶皺作用使礦層的厚度發(fā)生改變，核部厚度增加、翼部變薄，斷裂則破壞礦體的連續(xù)性。

(3) 地形地貌。

高驪山組地層與其下伏泥盆系五通組砂巖及上覆黃龍組碳酸鹽巖性差別較大，區(qū)內(nèi)走向斷裂較發(fā)育，因巖石軟硬不一，剝蝕程度不同，五通組砂巖往往形成高山或山坡，山腳多分布黃龍組灰?guī)r，形成陡壁，高驪山組分布于中部寬緩處，三者在地形上呈階梯狀分布。

4.3 找礦方向

根據(jù)陶土礦成礦規(guī)律及區(qū)內(nèi)賦礦地層分布范圍、構(gòu)造、已知礦床(點)情況，主要找礦方向為廣德獨山—獅子山一帶、宣城王胡村—寧國株木店一帶、宣城華陽—百棵樹一帶及黃山高山坪一帶，初步劃分成礦遠景區(qū)6個，見圖2。其中，廣德縣獨山成礦遠景區(qū)內(nèi)有2個開采場、宣城王胡村—株木店成礦遠景區(qū)有2個

圖2 皖東南地區(qū)紫砂陶土礦預(yù)測成礦遠景區(qū)示意圖

礦床，3個礦點，其他遠景區(qū)均有地層、礦點分布，成礦條件較好。初步估算獨山、王胡村—株木店成礦遠景區(qū)陶土礦資源量在千萬噸以上，紫砂泥資源量約150萬t。

5 結(jié)論

(1) 皖東南地區(qū)陶土礦礦石化學(xué)成分滿足紫砂陶土礦質(zhì)量要求，其中賦存的紫砂泥可塑性較好，粒度組成、燒結(jié)溫度適中，適合用于紫砂。

(2) 通過調(diào)查，區(qū)內(nèi)除廣德箭穿陶土礦、寧國市株木店陶土礦做過普查地質(zhì)工作外，其他礦山地質(zhì)工作程度較低。針對紫砂礦所做地質(zhì)評價工作更少。該區(qū)陶土礦中大多夾含有紫砂泥，若能進行綜合評價、選礦加工，將會大幅提高礦山價值。

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P619.231

A

1007-9386(2017)03-0051-04

2016-11-30

國家專項：國家礦產(chǎn)資源儲量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)項目(科目編號：220012)，共生伴生礦產(chǎn)綜合勘查綜合評價研究之主要非金屬礦產(chǎn)綜合勘查評價研究課題(課題編號：CB2015-6-4)資助成果。