海泡石粘土礦床地質(zhì)特征及其找礦概述

王潤婷，李雪，余學磊

（成都理工大學地球科學學院， 四川成都 610059）

1 礦物學特征及其物化特征

海泡石又稱蛸螵石，土名又稱“山軟木”，“山柔皮”。最早命名于1847年，由于質(zhì)輕似烏賊多孔骨骼而得名，后又叫“海泡沫”。海泡石與坡縷石（凹凸棒石）同屬2：1型層結(jié)構(gòu)，海泡石比坡縷石晶格中能容納更多的沸水石，故具更為優(yōu)越的物化性質(zhì)和工藝性能。海泡石的理論結(jié)構(gòu)式為：Si12Mg8O30(OH)4(H2O)4·8H2O［1］。海泡石根據(jù)形態(tài)又可分為α海泡石和β海泡石［2］。α海泡石指纖維狀變種，β海泡石則指土狀，致密或者非晶質(zhì)變種。一般常見β海泡石，α海泡石少見。

1.1 一般礦物特征

純凈的海泡石一般為白色或乳白色略帶銀灰綠、粉紅，以至深紅色。比重為2.0～2.3，硬度為2～2.5［3］。為二軸負光性，折射率為1.50，2V約為0°～60°。Ng=1.525～1.529，Np=1.506～1.520。

海泡石礦物，晶石細小，肉眼和顯微鏡下一般難以鑒別。一般利用X射線分析，紅外吸收光譜、熱分析及顯微鏡來進行鑒定。

1.2 X射線分析

海泡石的X射線分析d（110）衍射峰為12.05A?！?2.3A。，與d（110）衍射峰為10.5的坡縷石（或凹凸棒石）區(qū)別。當濕度為50‰時，特征衍射峰值則變?yōu)?1.98 A。。加熱處理，X射線衍射峰，在300℃以前變化不明顯。達400℃時，d（110）衍射峰下降，同時出現(xiàn)8.00A。峰，升溫至500℃時，d（110）由11.05A。移至9.85～10.2 A。，8.00A。處增強，且有新峰4.37出現(xiàn)。

1.3 差熱分析

海泡石差熱分析如表1：

表1 海泡石差熱分析

1.4 紅外吸收光譜

海泡石的紅外吸收光譜：強吸收帶3562cm-1，3380cm-1，1650cm-1，1025cm-1，980cm-1，475cm-1，442cm-1。

1.5 電子顯微鏡下特征

海泡石在電子顯微鏡下，呈細條狀，針狀礦物的束狀聚集，少量呈短棒狀。

1.6 物化特征

由于海泡石具有特殊的層鏈狀晶體結(jié)構(gòu)和富鎂低鋁的化學組分，致使海泡石除具有一般粘土的物化特征外，還具有熱穩(wěn)定性和抗鹽性等物化性質(zhì)，比蒙皂石類更優(yōu)良的工藝性能。

2 海泡石粘土礦找礦及地質(zhì)簡況

2.1 國內(nèi)外海泡石分布概況

國外海泡石的發(fā)現(xiàn)地雖較多，具有一定規(guī)模，但形成工業(yè)礦床的不多，其可分為熱液蝕變型和沉積型兩大類。

熱液蝕變型海泡石大都以脈狀產(chǎn)于蛇紋巖、大理巖、白云質(zhì)灰?guī)r中，一般質(zhì)較純，厚度不大，規(guī)模太小，無多大工業(yè)意義。如美國內(nèi)華達州、日本Elko縣Ferber礦區(qū)產(chǎn)于二疊紀白云質(zhì)灰?guī)r，與石英二長巖接觸處的脈狀海泡石。我國安徽全椒、河南商縣、四川石棉、湖北廣濟、浙江臨安、廣西都安等地的脈狀海泡石都屬此類型。

沉積型海泡石，是目前世界已知的海泡石工業(yè)礦床類型。國外海泡石工業(yè)礦床不多，僅分布在美國、法國、土耳其、西班牙、塞內(nèi)加爾等國［4］，而且大多產(chǎn)于較新的地層中。西班牙是世界海泡石資源最豐富的國家，海泡石儲量的2000萬噸，占國外已知海泡石儲量（約3000萬噸）的66%［5］。我國產(chǎn)于二疊系的海泡石礦床以礦層產(chǎn)出時代老、分布廣、厚度大、品位較低、規(guī)模大為特點，主要分布在贛西-湘東-湘中和湘西北以及陜南一帶二疊系下統(tǒng)茅口組下部和棲霞組上部地層中。

2.2 二疊系海泡石粘土礦床

2.2.1 找礦工作

我國對海泡石礦床，最早于1947年章人駿［6］在牯牛嶺小坡村一帶進行樂平“白土”的地質(zhì)調(diào)查時，經(jīng)常規(guī)觀察確定“二疊系鳴山層下部灰白耐火粘土中海泡石的存在”，但一直未引起人們的足夠重視。于1963年和1978年經(jīng)彭琪瑞［7］、張?zhí)鞓罚?］等利用X射線衍射分析和電鏡掃描等手段證實其海泡石存在，才引起了注意。國內(nèi)海泡石的找礦評價工作，最早在江西牯牛嶺地區(qū)系統(tǒng)開展，在有關(guān)科研和實驗單位的協(xié)助下，首次在我國發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)出于二疊系茅口組中具工業(yè)意義的海泡石粘土礦床。繼而在湖南瀏陽永和二疊系棲霞組中找到大型海泡石礦，并首次正式提交了我國第一份海泡石儲量報告。相繼，海泡石找礦工作蓬勃開展起來，成效顯著，在湖南湘潭石潭、石門陳家灣、湘鄉(xiāng)龍洞和陜西寧強等地找到和評價了一批二疊系海泡石粘土礦床，此外湖南瀘溪、沅陵、慈利、寧鄉(xiāng)、新化、婁底、茶陵等縣和北川、黔東、滇東、粵北等地陸續(xù)在二疊系地層中發(fā)現(xiàn)海泡石礦點和找礦線索十余處，展示了二疊系海泡石粘土礦床的廣闊找礦前景。

2.2.2 礦床特征簡介

（1）二疊系海泡石粘土礦按其成因和風化特征可分為沉積型海泡石粘土礦(即原巖型礦)和沉積風化改造的粘土型海泡石粘土礦。原巖型礦產(chǎn)于10m～15m以下。風化、半風化型粘土礦產(chǎn)于地表和淺部，呈過渡關(guān)系。

（2）含礦層位：江西樂平牯牛嶺，湖南湘潭石潭，湘鄉(xiāng)龍洞為二疊系下統(tǒng)茅口組下部。陜西寧強海泡石粘土礦為二疊系下統(tǒng)茅口組中部，湖南瀏陽永和海泡石粘土礦產(chǎn)于二疊系下統(tǒng)棲霞組上段靠近茅口組界線部位，石門陳家灣則產(chǎn)于二疊系下統(tǒng)棲霞組下部灰?guī)r段中上部（比瀏陽永和海泡石產(chǎn)出層位稍下一些）。

（3）含礦巖系巖性組合為泥灰?guī)r、鈣鎂質(zhì)頁巖（含海泡石）及透鏡狀灰?guī)r，含燧石灰?guī)r或燧石層，其間產(chǎn)“菊花石”和大量的生物碎屑。

（4）該類海泡石礦床一般規(guī)模較大，礦層穩(wěn)定，礦層呈層狀、似及狀、透鏡狀產(chǎn)出。原巖型礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，風化粘士、半風化粘土型礦隨風化深度而變化。一般見風化、半風化的粘土型礦礦層1～2層，原巖型礦有1～數(shù)層。粘土型礦厚數(shù)米，最厚可達22.15m。

（5）礦石可分為粘土型和原巖型以及半風化型三類［9］，后一類為前兩類的過渡類型，三者之間無明顯界線。一般分為粘土型和原巖型。以粘土型質(zhì)量最佳，半風化型次之，原巖型礦石較差。粘土型礦，一般海泡石含量高，造漿性能好，脫色力強，目前，工業(yè)利用效果好。原巖型礦石，一般含海泡石含量低些，造漿性能差，脫色能力較粘土型差，目前工業(yè)利用效果較差見表2，但原巖型礦厚度大，礦層穩(wěn)定，儲量規(guī)模巨大，是不可忽視的潛在海泡石資源，隨著選礦和利用技術(shù)的不斷提高，必將開拓其工業(yè)利用途徑。

（6）礦石的礦物成分，主要為海泡石、滑石、石英和方解石，其次為蒙距石、富鎂蒙脫石、伊利石、高嶺石和白云石等。不同礦石類型的礦物共生組合近似，僅含量有明顯的差異。隨著風化程度的加深，礦石中海泡石、滑石、石英和蒙脫石含量有明顯增加的趨勢。而方解石卻恰好相反，風化深含量低，風化淺含量高。

（7）礦石化學成分以富鎂低鋁為其特點。

（8）礦石工藝性能：粘土型礦石在飽和鹽水中造漿性能優(yōu)良，一般4～10m3/t；最高可達20.7m3/t；脫色力強，活化后一般達120～200，最高達252.2。各礦區(qū)海泡石含量、物化特性、工藝性能有所差異，應以各自礦石物化性質(zhì)、工藝性能作為選擇利用途徑的依據(jù)。已知各海泡石礦區(qū)的礦石化學成分、物化性質(zhì)和工藝性能詳見表2。

表2 國內(nèi)各海泡石黏土礦區(qū)礦石物化性質(zhì)及工藝性能統(tǒng)計表

（9）礦區(qū)內(nèi)一般未受強烈構(gòu)造斷裂及巖漿活動的影響，巖石經(jīng)受變質(zhì)程度低，礦層上下伴生的煤層變質(zhì)較低，屬長焰煤，氣煤及肥煤變質(zhì)階段(I～III級)。變質(zhì)程度高，海泡石則演變?yōu)榛?0］，海泡石粘土礦床則向滑石粘土礦演變。如江西宜春上高，湖南保靖卡棚、澧縣方石坪等地。

（10）礦區(qū)一般巖層產(chǎn)狀較平緩，地形平緩，水文條件良好，利于風化型礦石的形成和礦的富集，但風化程度過強，海泡石保存不好，轉(zhuǎn)化為滑石，如大庸天子山。

3 結(jié)論

綜上，我國產(chǎn)于二疊系的海泡石礦床成礦條件好，礦床類型多，工藝性能優(yōu)良，以礦層產(chǎn)出時代老、分布廣、厚度大、品位較低、規(guī)模大為其特點。主要分布在贛西-湘東-湘中和湘西北以及陜南一帶二疊系下統(tǒng)茅口組下部和棲霞組上部地層中。我國海泡石資源豐富，為應用于各領(lǐng)域提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，研究海泡石及拓寬其應用范圍也將成為今后研究開發(fā)的重點。