湖南省桃江縣白泥村高嶺土礦床地質特征及成因分析

肖諄，萬方良，孔樹林，張場

（湖南省有色地質勘查研究院，湖南長沙 410015）

1 區(qū)域地質背景

白泥村高嶺土礦大地構造單元位置位于上揚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，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［1-2］。區(qū)域構造位于羊角塘-三堂街復式背斜的南翼。區(qū)內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最重要的礦源層［3-4］。區(qū)域上北東向和東西向斷裂構造為主要構造形跡。區(qū)域內巖漿活動較弱，分布于圖幅東側，主要為加里東期花崗閃長巖（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。

2 礦區(qū)地質概況

2.1 礦區(qū)地層

圖1 區(qū)域地質簡圖Fig.1 Regional geological map

圖2 礦區(qū)地質簡圖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）、五強溪組第一巖性段（Ptw1）、五強溪組第二巖性段（Ptw2）、五強溪組第三巖性段（Ptw3）、多益塘組（Ptd）、震旦系長灘組（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描述。

板溪群五強溪組（Ptw）：是一套具單陸屑建造、類復理石建造特征的泥砂質火山碎屑巖系。按其巖性特征可分為三個巖性段。板溪群五強溪組第一巖性段（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、粉砂質板巖與中層狀泥質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板巖、泥質粉砂巖成不等厚互層。板溪群五強溪組第二巖性段（Ptw2）：為一套灰-灰綠色條帶狀板巖、凝灰質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具變余玻屑結構，火山碎屑多脫?；?，巖石成分90%～97%為長英質微晶構成，少量晶屑由長石、石英組成，是高嶺土礦的成礦原巖。板溪群五強溪組第三巖性段（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、凝灰質砂巖與變沉凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、凝灰質板巖成不等厚韻律，夾一層厚2m的角斑質凝灰?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)構造

2.2.1 褶皺

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

2.2.2 斷裂

礦區(qū)內斷裂較為發(fā)育，如圖2所示區(qū)內主要有三組斷層，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段。

F1斷層從南西至北東貫穿整個礦區(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°，斷裂帶內擠壓破碎，角礫巖和糜棱巖常見，局部巖石片理化較強。

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，該剪切帶是區(qū)內最大的構造帶，區(qū)內巖層主要為冷家溪群、板溪群，受構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，編號V1、V2。高嶺土礦體呈層狀、似層狀賦存于板溪群五強溪組第二巖性段、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板巖、變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r中。

V1號高嶺土礦體：位于礦區(qū)中北部白泥村一帶，走向近東西，寬度500m～700m，長度大于2000m，厚度大于5.0m。礦體賦存于板溪群五強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，礦石以硬質高嶺土為主，少量為軟質高嶺土。

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

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石自然類型、結構構造

礦石自然類型：主要為硬質高嶺土，其次為軟質高嶺土，兩者常共生見圖3。硬質高嶺土無可塑性，但細磨后遇水具有可塑性，土狀礦石遇水直接具有塑性。結構構造：顯微鱗片結構、變余斑狀結構、似層狀、泥質結構。塊狀、土狀構造。

圖3 高嶺土礦石照片（A軟質高嶺土；B硬質高嶺土）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 礦石化學成分

礦石有用化學組分為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 樣品分析結果表 /%Tab.1 Sample analysis result table /%

從分析結果來看，本區(qū)高嶺土礦有益組分Al2O3含量平均21.55%達到工業(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%，說明礦區(qū)礦石化學成分簡單，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、風化型(包括風化殘積及淋積型)和沉積型等類型［5-11］。熱液蝕變型高嶺土礦由富含長石的巖石、粘土質巖石經(jīng)中、低溫熱液蝕變而成。構造發(fā)育，中低溫酸性水介質則利于成礦。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 主要成礦地質條件

區(qū)內主要分布上元古界板溪群地層，板溪群五強溪組第二巖性段、第三巖性段中的凝灰質板巖、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，北東向、東西向和近南北向斷裂構造較發(fā)育，局部次級褶皺發(fā)育，巖層傾向反復，由一系列的背斜和向斜相間排列。區(qū)內構造歷時長久，深大斷裂和次級斷裂裂隙為熱液提供了導熱通道，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。調查發(fā)現(xiàn)在靠近斷層或次級裂隙發(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。在相應時代的地下火山活動相當頻繁，熱液來源相對較豐富，地下熱液通過導礦斷層，從深部地層上涌，并帶來熱汽水，在圍巖中形成熱滲透帶，對圍巖中的礦物進行選擇性活化、蝕變，酸性火山玻屑在低溫熱液作用下，發(fā)生脫?；?jīng)去硅作用，形成粘土礦物高嶺石，析出的硅質溶解在熱液中，向周圍擴散，在礦層頂?shù)装寮斑吘壭纬擅鏍罟杌瘞?，同時熱液還帶來了別的礦物質（如與高嶺土伴生的褐鐵礦等礦物質）。區(qū)內氣候屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，本區(qū)是一個以丘陵、低山地貌為主的地區(qū)，一般海拔在50m～270m之間，相對高差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對礦物進行化學分解，有利于風化作用的形成。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、第三巖性段富含長石、粘土質的凝灰質板巖、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，礦物有用化學組分為Al2O3、SiO2，有害組分為Fe2O3和TiO2，礦石結構構造為顯微鱗片結構、變余斑狀結構、似層狀、泥質結構，塊狀、土狀構造，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。以上特征來看本區(qū)高嶺土礦床成因類型為熱液蝕變型。

5 結論

（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溪組第二巖性段、第三巖性段中的凝灰質板巖、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，礦體形成與斷裂及次級斷裂裂隙的產(chǎn)生有直接聯(lián)系。

（3）白泥村高嶺土礦為熱液蝕變形礦。礦體的物質來源主要為板溪群五強溪組第二巖性段、第三巖性段中的凝灰質板巖、變沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r等；熱液來源為其下地下熱液，地下熱液并帶來一定礦物質(如褐鐵礦)。