湖南省桃江縣白泥村高嶺土礦床地質(zhì)特征及成因分析

肖諄，萬(wàn)方良，孔樹林，張場(chǎng)

（湖南省有色地質(zhì)勘查研究院，湖南長(zhǎng)沙 410015）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

白泥村高嶺土礦大地構(gòu)造單元位置位于上揚(yáng)子陸塊雪峰山陸緣裂谷盆地與湘桂斷陷盆地接觸部位的北側(cè)，城步-桃江深大斷裂北段的符竹溪推覆逆沖韌性剪切帶之內(nèi)［1-2］。區(qū)域構(gòu)造位于羊角塘-三堂街復(fù)式背斜的南翼。區(qū)內(nèi)出露的地層主要為中元古界冷家溪群、上元古界板溪群，區(qū)域南部小面積出露震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系和第三系等地層。中元古界冷家系群、上元古界板溪群為湖南省境內(nèi)最重要的礦源層［3-4］。區(qū)域上北東向和東西向斷裂構(gòu)造為主要構(gòu)造形跡。區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)較弱，分布于圖幅東側(cè)，主要為加里東期花崗閃長(zhǎng)巖（桃江巖體），見圖1。區(qū)域礦產(chǎn)主要以金銻礦產(chǎn)為主，有三堂街（包獅村）金礦床、馬跡塘（西沖）金礦床、首溪金礦床、板溪銻礦床、泗里河金銻礦床、伍家倫和禮洪山金礦點(diǎn)。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 礦區(qū)地層

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Regional geological map

圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological map of mining area

礦區(qū)出露地層從老到新為板溪群馬底驛組（Ptm）、通塔灣組（Ptt）、五強(qiáng)溪組第一巖性段（Ptw1）、五強(qiáng)溪組第二巖性段（Ptw2）、五強(qiáng)溪組第三巖性段（Ptw3）、多益塘組（Ptd）、震旦系長(zhǎng)灘組（Zc）、觀音田組（Zg）、鶴嶺組（Zh）、洪江組（Zhj）、第三系中村組（Ez）、第四系（Q）。其中板溪群五強(qiáng)溪組第二巖性段（Ptw2）、第三巖性段（Ptw3）是礦區(qū)主要的賦礦層位見圖2。下文是高嶺土礦賦礦地層巖性及特征的詳細(xì)描述。

板溪群五強(qiáng)溪組（Ptw）：是一套具單陸屑建造、類復(fù)理石建造特征的泥砂質(zhì)火山碎屑巖系。按其巖性特征可分為三個(gè)巖性段。板溪群五強(qiáng)溪組第一巖性段（Ptw1）：底部為灰白色中厚層狀中粒石英砂巖，間夾薄層粉砂質(zhì)板巖，似層狀-透鏡體狀石英砂礫巖；中下部灰綠、紫紅色薄中層條帶狀板巖、粉砂質(zhì)板巖與中層狀泥質(zhì)粉砂巖成不等厚韻律，間夾中厚層狀石英砂巖；上部為灰白色中厚層狀石英砂巖、似層狀-透鏡體狀石英砂礫巖與灰綠色粉砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)粉砂巖成不等厚互層。板溪群五強(qiáng)溪組第二巖性段（Ptw2）：為一套灰-灰綠色條帶狀板巖、凝灰質(zhì)板巖與中厚層狀變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r成不等厚互層。凝灰?guī)r具變余玻屑結(jié)構(gòu)，火山碎屑多脫玻化，巖石成分90%～97%為長(zhǎng)英質(zhì)微晶構(gòu)成，少量晶屑由長(zhǎng)石、石英組成，是高嶺土礦的成礦原巖。板溪群五強(qiáng)溪組第三巖性段（Ptw3）：下部為一套灰白色中厚層狀含礫石英砂巖、石英砂巖，偶夾灰綠色薄中層狀板巖；中上部為灰-灰白色石英砂巖、凝灰質(zhì)砂巖與變沉凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)板巖成不等厚韻律，夾一層厚2m的角斑質(zhì)凝灰?guī)r。變沉凝灰?guī)r、凝灰?guī)r是高嶺土礦的成礦原巖。礦區(qū)未見有巖漿巖出露。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

2.2.1 褶皺

礦區(qū)位于羊角塘-三堂街復(fù)式背斜的南翼，次級(jí)背斜筑金壩-鸕鶿渡背斜的南翼，礦區(qū)為一單斜構(gòu)造，地層整體走向近東西向，傾向南，傾角50°以上見圖2。局部次級(jí)褶皺發(fā)育，巖層傾向反復(fù)，由一系列的背斜和向斜相間排列。

2.2.2 斷裂

礦區(qū)內(nèi)斷裂較為發(fā)育，如圖2所示區(qū)內(nèi)主要有三組斷層，一組為北東走向，有F1、F2、F3；一組為東西向，有F4、F5等，另一組為南北向，有F6等，其中東西向斷層為北東向所錯(cuò)段。

F1斷層從南西至北東貫穿整個(gè)礦區(qū)，為區(qū)域性大斷裂（桃江-城步深大斷裂）的組成部分，產(chǎn)狀150°∠50°～70°，斷裂帶內(nèi)擠壓破碎，角礫巖和糜棱巖常見，局部巖石片理化較強(qiáng)。

2.2.3 韌性剪切帶

本區(qū)位于符竹溪推覆逆沖韌性剪切帶內(nèi)，該剪切帶是區(qū)內(nèi)最大的構(gòu)造帶，區(qū)內(nèi)巖層主要為冷家溪群、板溪群，受構(gòu)造帶影響常形成片理化帶、糜棱巖化帶，帶寬30m～1000m。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

在礦區(qū)發(fā)現(xiàn)高嶺土礦體2個(gè)，編號(hào)V1、V2。高嶺土礦體呈層狀、似層狀賦存于板溪群五強(qiáng)溪組第二巖性段、第三巖性段火山碎屑巖中，礦化主要集中在第二、第三巖性段的凝灰質(zhì)板巖、變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r中。

V1號(hào)高嶺土礦體：位于礦區(qū)中北部白泥村一帶，走向近東西，寬度500m～700m，長(zhǎng)度大于2000m，厚度大于5.0m。礦體賦存于板溪群五強(qiáng)溪組第二巖性段變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r中，礦體呈層狀、似層狀，灰白-黃褐色，礦石以硬質(zhì)高嶺土為主，少量為軟質(zhì)高嶺土。

V2號(hào)高嶺土礦體：位于礦區(qū)南部李家村一帶，走向近東西，寬度約200m～400m，長(zhǎng)度大于2500m，厚度大于10.0m。礦體賦存于板溪群五強(qiáng)溪組第三巖性段變沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)板巖中，礦體呈層狀、似層狀，礦石以硬質(zhì)高嶺土為主，少量為軟質(zhì)高嶺土，二者常共生。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石自然類型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石自然類型：主要為硬質(zhì)高嶺土，其次為軟質(zhì)高嶺土，兩者常共生見圖3。硬質(zhì)高嶺土無(wú)可塑性，但細(xì)磨后遇水具有可塑性，土狀礦石遇水直接具有塑性。結(jié)構(gòu)構(gòu)造：顯微鱗片結(jié)構(gòu)、變余斑狀結(jié)構(gòu)、似層狀、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。塊狀、土狀構(gòu)造。

圖3 高嶺土礦石照片（A軟質(zhì)高嶺土；B硬質(zhì)高嶺土）Fig.3 Photos of kaolin ore(left soft kaolin；right hard kaolin)

3.2.2 礦物組成

礦石礦物組分主要為高嶺石、伊利水云母、蒙脫石，其次為石英、長(zhǎng)石，少量的絹云母、黃鐵礦、褐鐵礦，微少量的綠泥石、鈦鐵氧化物。

3.2.3 礦石化學(xué)成分

礦石有用化學(xué)組分為Al2O3、SiO2，其中Al2O3含量16.07%～26.65%、SiO2含量51.02%～72.40%；有害化學(xué)組分Fe2O3和TiO2含量0.79%～1.94%（其中Fe2O3含量0.59%～3.22%，TiO2含量0.200%～1.407%）。

表1 樣品分析結(jié)果表 /%Tab.1 Sample analysis result table /%

從分析結(jié)果來(lái)看，本區(qū)高嶺土礦有益組分Al2O3含量平均21.55%達(dá)到工業(yè)品位要求，有害組分Fe2O3和TiO2平均含量為2.50%，低于允許含量2.60%，說(shuō)明礦區(qū)礦石化學(xué)成分簡(jiǎn)單，有利于礦石工業(yè)利用。

3.3 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變以高嶺土化、硅化為主，其次為褐鐵礦化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化。

4 礦床成因分析

根據(jù)成因類型，高嶺土礦床分為熱液蝕變型、風(fēng)化型(包括風(fēng)化殘積及淋積型)和沉積型等類型［5-11］。熱液蝕變型高嶺土礦由富含長(zhǎng)石的巖石、粘土質(zhì)巖石經(jīng)中、低溫?zé)嵋何g變而成。構(gòu)造發(fā)育，中低溫酸性水介質(zhì)則利于成礦。礦體呈似層狀、透鏡狀、脈狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出，主要礦物成分為高嶺石，主要伴生礦物為石英、絹云母、黃鐵礦（褐鐵礦）、明礬石、葉臘石、蒙脫石。

4.1 主要成礦地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)主要分布上元古界板溪群地層，板溪群五強(qiáng)溪組第二巖性段、第三巖性段中的凝灰質(zhì)板巖、變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r等幾種巖石類型是熱液蝕變型高嶺土礦床的有利成礦母巖。高嶺土礦的生成主要是此類含富鋁的凝灰質(zhì)板巖、變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r等經(jīng)高溫高壓變質(zhì)分異離析生成高嶺石礦物形成。

礦區(qū)位于符竹溪推覆逆沖韌性剪切帶內(nèi)，北東向、東西向和近南北向斷裂構(gòu)造較發(fā)育，局部次級(jí)褶皺發(fā)育，巖層傾向反復(fù)，由一系列的背斜和向斜相間排列。區(qū)內(nèi)構(gòu)造歷時(shí)長(zhǎng)久，深大斷裂和次級(jí)斷裂裂隙為熱液提供了導(dǎo)熱通道，為深部的地下熱液的上升提供了良好的條件，給某些礦產(chǎn)（金、銻、高嶺土等）的形成創(chuàng)造了有利條件。調(diào)查發(fā)現(xiàn)在靠近斷層或次級(jí)裂隙發(fā)育的部位礦體品位更富集。

礦區(qū)東部20km處出露加里東晚期桃江巖體。在相應(yīng)時(shí)代的地下火山活動(dòng)相當(dāng)頻繁，熱液來(lái)源相對(duì)較豐富，地下熱液通過(guò)導(dǎo)礦斷層，從深部地層上涌，并帶來(lái)熱汽水，在圍巖中形成熱滲透帶，對(duì)圍巖中的礦物進(jìn)行選擇性活化、蝕變，酸性火山玻屑在低溫?zé)嵋鹤饔孟拢l(fā)生脫?；?，經(jīng)去硅作用，形成粘土礦物高嶺石，析出的硅質(zhì)溶解在熱液中，向周圍擴(kuò)散，在礦層頂?shù)装寮斑吘壭纬擅鏍罟杌瘞?，同時(shí)熱液還帶來(lái)了別的礦物質(zhì)（如與高嶺土伴生的褐鐵礦等礦物質(zhì)）。區(qū)內(nèi)氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，本區(qū)是一個(gè)以丘陵、低山地貌為主的地區(qū)，一般海拔在50m～270m之間，相對(duì)高差50m～220m；此類地貌可提供廣泛的受水面積和較急湍的水力流瀉環(huán)境，促使大量弱酸性水介質(zhì)對(duì)礦物進(jìn)行化學(xué)分解，有利于風(fēng)化作用的形成。已發(fā)生硅化、高嶺石化、絹云母化、黃鐵礦化的巖石在地表或近地表處，特別是在層間背斜的頂部，受張力作用，巖性脆弱，更易受到風(fēng)化淋漓作用而被侵蝕，巖石中易溶組分被地表水帶走，巖石中的Al2On得到進(jìn)一步富集形成高嶺土礦體。

4.2 礦床成因

本區(qū)高嶺土礦床呈層狀、似層狀賦存于板溪群五強(qiáng)溪組第二巖性段、第三巖性段火山碎屑巖中，礦化主要集中在第二、第三巖性段富含長(zhǎng)石、粘土質(zhì)的凝灰質(zhì)板巖、變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r中。主要礦物成分為高嶺石、粘土礦物及石英等，礦物有用化學(xué)組分為Al2O3、SiO2，有害組分為Fe2O3和TiO2，礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造為顯微鱗片結(jié)構(gòu)、變余斑狀結(jié)構(gòu)、似層狀、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀、土狀構(gòu)造，圍巖蝕變以高嶺土化、硅化為主，其次為褐鐵礦化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化。以上特征來(lái)看本區(qū)高嶺土礦床成因類型為熱液蝕變型。

5 結(jié)論

（1）湖南省桃江縣白泥村高嶺土礦產(chǎn)礦圍巖主要為板溪群五強(qiáng)溪組第二巖性段、第三巖性段中的凝灰質(zhì)板巖、變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r等。

（2）礦區(qū)位于符竹溪推覆逆沖韌性剪切帶內(nèi)，礦體形成與斷裂及次級(jí)斷裂裂隙的產(chǎn)生有直接聯(lián)系。

（3）白泥村高嶺土礦為熱液蝕變形礦。礦體的物質(zhì)來(lái)源主要為板溪群五強(qiáng)溪組第二巖性段、第三巖性段中的凝灰質(zhì)板巖、變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r等；熱液來(lái)源為其下地下熱液，地下熱液并帶來(lái)一定礦物質(zhì)(如褐鐵礦)。