滑石礦床的成因類型及成礦反應(yīng)作用特點

劉 捷

（江西省煤田地質(zhì)局二二四地質(zhì)隊，江西 南昌 330000）

滑石礦是在國民經(jīng)濟中占有重要地位的礦種之一，為給我國滑石資源的高效利用提供參考，系統(tǒng)研究了滑石的結(jié)構(gòu)及其浮選性能?；癁閷訝罱Y(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，層間解離極完全，滑石晶體破碎解離后，有2個性質(zhì)不同的面，基面疏水性較好，端面疏水性略差，滑石礦物具有非常好的天然疏水性。水介質(zhì)中，堿金屬離子Na+、K+會破壞滑石表面的水化膜，提高滑石的天然可浮性;多價金屬離子存在時，會以金屬離子、羥合絡(luò)離子或氫氧化物沉淀的形式吸附在滑石表面，只有當(dāng)氫氧化物吸附在滑石表面時，滑石受抑制，pH升高后，吸附在滑石表面的氫氧化物會脫落，滑石的天然可浮性恢復(fù)[1]。

1 礦床時空分布及成礦規(guī)律

在寒武紀時期，中國滑石礦開始逐漸形成，形成條件主要根據(jù)地殼運動中產(chǎn)生碳酸鹽沉積有關(guān)，因碳酸鹽在受熱液作用下形成滑石礦。而在廣西龍勝縣區(qū)域內(nèi)，發(fā)現(xiàn)很多大型滑石礦床，這些滑石礦床形狀為層狀并且具有一定透鏡狀。在廣東陽山縣和江西省于都縣都發(fā)現(xiàn)有類似滑石礦床。這類型礦床形成為古板塊結(jié)構(gòu)為主，并且也有少部分在古板塊俯沖帶地段，很多礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)都使用前者開采，在后者中作為預(yù)備補充作用。我國古板塊中，一直處于較穩(wěn)定狀態(tài)，因為該區(qū)域沉積很厚的碳酸鹽，在該條件下，通過中低溫?zé)嵋簩?dǎo)致碳酸鹽形成滑石，滑石礦是該區(qū)域必然出現(xiàn)的產(chǎn)物。在后期發(fā)展考察階段，上述條件是滑石礦在形成過程的必要因素，而且發(fā)現(xiàn)白云石大理巖和菱鎂礦兩種礦物比例在1.2：1為最佳。在形成滑石礦的第二條件是熱液條件，當(dāng)?shù)V熱液和二氧化硅（SiO2）都比較多，并且MG濃度也較高這是形成滑石礦的主要理想條件。即使單一的白云大理石也可以形成礦質(zhì)比較純的礦床，因此在這種條件下可形成較為巨大型礦床。廣西龍勝下雞爪滑石礦床成礦反應(yīng)相當(dāng)于等體積交換原則，其中Mg2+礦約為60mg/L。形成滑石礦的第三條件是在熱液供應(yīng)條件下，裂縫和間隙可以提供容納場所，在這些曲折褶皺位置是形成熱液匯聚的場所，廣西龍勝滑石礦床就是屬于該位置，它主要是斷裂和交叉聚集地，其中主要是位于北部復(fù)式倒轉(zhuǎn)傾斜而接近該位置，地下巨星厚度層狀巖體可以進行隔斷作用。如果以上三個形成滑石礦的條件都不能滿足，那就導(dǎo)致滑石礦雜質(zhì)偏多，整體質(zhì)量較差，因此也不會形成較大礦體。而形成滑石礦第二大主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)為古板邊緣地區(qū)，但需要其中一個版塊與另一個版塊進行俯沖，促進生成蛇綠巖，這些斷裂較深位置都是蛇綠巖地帶，其中蛇綠巖有著自變質(zhì)作用，在特定情況下導(dǎo)致滑石礦形成。

2 礦床特征

礦體一般從沿層面產(chǎn)出，同時還有少數(shù)的切穿巖層的現(xiàn)象，與圍巖的接觸面比較平整，同時還有少數(shù)的波狀或者是不規(guī)則的分枝狀的接觸，其產(chǎn)狀與圍巖大體一致。整個礦帶其厚度大約在215m左右，分為11個層礦。礦區(qū)的脈厚在2m～7.6m之間，脈間距離為3m～41m。該礦床的質(zhì)量較好，厚度很大。該礦的礦脈大多是集中在礦帶的中部位置處；礦床的上部和下部等位置也有較為豐富的礦脈分布。

2.1 礦體賦存狀態(tài)

大多的滑石是產(chǎn)于中石炭統(tǒng)大埔組（C2d）的中部以及上部位置處，頂界距離中石炭統(tǒng)黃龍組（C2h）灰?guī)r大約有22m。礦體大多是沿層面進行產(chǎn)出，同時還有少數(shù)的切穿巖層，與圍巖的接觸面較平整[2]。

2.2 礦石特征

滑石礦成分為：首先，MgO約為31.72%，SiO2約為63.12%。該礦礦物含有4.76%左右的H2O。礦石中的硅有一部分被鋁、鈦所替代，其中鋁的含量最高為2%左右。含鈦量較少為0.1%左右。此外，該礦中的鎂則被鐵、錳以及鎳等替代。FeO來說，其含量達到了5%左右，其中Fe2O3的含量達到了4.2%左右?；瘜儆谛狈街ь惖牡V石，呈微細晶體狀，外形呈六方形狀或者是菱形板狀。較純的滑石顏色主要為白色或微帶淡黃色，有的滑石為淡褐色?；伾^深，主要是因為含有較多的雜質(zhì)元素，并且這些元素含有玻璃的光澤。

3 滑石礦床成礦特點

3.1 區(qū)域變質(zhì)型滑石礦床

此類滑石礦床以遼東地區(qū)范家堡子滑石礦床和廣西龍勝滑石礦床為代表。礦床形成的主導(dǎo)成礦作用是區(qū)域熱動力變質(zhì)作用。礦床規(guī)模巨大，滑石質(zhì)量較高。富鎂質(zhì)碳酸鹽巖（如白云巖、白云質(zhì)大理巖、含菱鎂礦大理巖等）是主要的賦礦圍巖，同時也是成礦物質(zhì)的提供者。礦體受地層層位控制，礦體產(chǎn)狀與圍巖地層產(chǎn)狀較為一致。以遼東地區(qū)滑石礦床為例，陳從喜等認為遼東地區(qū)的滑石礦床的成礦流體是封存于地層中的海水，這種海水可演變成為富Si、Mg及高鹽度的變質(zhì)流體。這種富硅的變質(zhì)流體與富鎂質(zhì)碳酸鹽巖（白云石、菱鎂礦）在成礦有利空間內(nèi)發(fā)生交代反應(yīng)，進而形成滑石礦床。富硅變質(zhì)流體交代白云石和菱鎂礦的反應(yīng)式為）：3MgCa（CO3）2（白云石）+4SiO2+H2O=Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）+3CaCO3↓+3CO2↑3MgCO3（菱鎂礦）+4SiO2+H2O=Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）+3CO2↑

3.2 沉積型滑石礦床

沉積型滑石礦床由海洋中的鎂質(zhì)、硅質(zhì)物質(zhì)沉積成巖后經(jīng)變質(zhì)改造而形成。礦體賦存于一定層位內(nèi)，礦體呈層狀，礦石呈黑色黏土狀，具明顯沉積組構(gòu)特征。礦石礦物組合較為簡單，除鮞?；?，還存在少量石英、碳酸鹽礦物及有機質(zhì)。如江西廣豐黑滑石礦床屬于此類型。以江西廣豐滑石礦床為例，礦床的成礦物質(zhì)來源于海水，滑石成礦所需的硅物質(zhì)來源于海底上涌的富硅熱液，鎂物質(zhì)來源于富鎂海水，富鎂海水結(jié)合富硅熱液在海底沉積形成滑石礦床。其化學(xué)反應(yīng)式為（Dekovetal.,2008）：3Mg2++4Si（OH）4=Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）+4H2O+6H+。

3.3 超基性巖熱液蝕變礦床

礦床由超基性巖—基性巖的自變質(zhì)或富硅熱液蝕變作用形成。此類礦床規(guī)模一般不大，礦體受超基性巖體控制，礦體形態(tài)復(fù)雜。礦石礦物組合極為復(fù)雜，除滑石外，含多種高溫蝕變礦物。礦石質(zhì)量較差，滑石的Cr、CO、Ni、Fe、Al等含量較高。如喀麥隆Boumnyebel滑石礦床，新疆托克遜庫米什、福建省莆田長基及青海省茫崖等地區(qū)的滑石礦床屬于此類型。超基性巖本身為富鎂鐵質(zhì)巖石，自身可提供滑石成礦所需的硅、鎂物質(zhì)。富鎂質(zhì)礦物的自變質(zhì)作用可形成滑石及菱鎂礦，其化學(xué)反應(yīng)式為：2Mg2SiO4（鎂橄欖石）+5Mg2（Si2O6）（頑火輝石）+3H2O+5CO2=Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）+5MgCO3（菱鎂礦）富鎂質(zhì)礦物或在富硅熱液蝕變作用下也可形成滑石，其化學(xué)反應(yīng)式為（章少華，1992）：2Mg2SiO4（鎂橄欖石）+5Mg2（Si2O6）（頑火輝石）+5SiO2+3H2O=4Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）。

3.4 富硅巖漿熱液交代型滑石礦床

礦床形成與中酸性侵入體有關(guān)，礦床由富硅巖漿熱液交代富鎂質(zhì)碳酸鹽巖而形成。滑石礦體賦存于侵入體的接觸帶附近或鄰近圍巖地層的層間裂隙及斷裂構(gòu)造形成的空間內(nèi)。礦體受侵入體和圍巖地層影響，礦體形態(tài)較復(fù)雜，常呈脈狀、網(wǎng)脈狀、透鏡狀、樹枝狀等。礦石礦物組合極為復(fù)雜，除滑石外，常共生有多種蝕變礦物，如蛇紋石、透閃石、綠泥石、透輝石等。礦石質(zhì)量較差。以韓國Hwanggangri滑石礦床為例，Shin（2003）將韓國Hwanggangri滑石礦床成礦反應(yīng)過程歸納為：富硅巖漿熱液先交代白云石生成透閃石和方解石，生成的透閃石再與富鎂質(zhì)礦物反應(yīng)而形成滑石。其成礦化學(xué)反應(yīng)式為（Shinetal,.2003）：5MgCa（CO3）（2白云石）＋8SiO2＋H2O=CaMg5Si8O2（2OH）（2透閃石）＋3CaCO3（方解石）＋7CO2↑；Ca2Mg5Si8O22（OH）2（透閃石）＋MgCa（CO3）2（白云石）＋2H2O=2Mg3Si4O10（OH）2（滑石）＋2CaCO3（方解石）＋Ca（OH）2。

3.5 古巖溶熱液交代型滑石礦床

此類滑石礦床見于我國華南鹽酸鹽巖地層發(fā)育地區(qū)，礦床的形成與泥盆系和石炭系含硅質(zhì)巖、硅質(zhì)條帶、燧石結(jié)核的富鎂質(zhì)碳酸鹽巖層位有關(guān)。礦床并未明顯受到巖漿活動的影響，也未明顯受到區(qū)域變質(zhì)作用的影響。地層層間剪切帶、褶皺構(gòu)造核部及斷裂構(gòu)造形成的空間是礦床重要的賦礦空間。礦石礦物組成較為簡單，除滑石外，僅發(fā)現(xiàn)方解石及少量有機質(zhì)。以廣西上林縣鎮(zhèn)圩滑石礦床為例，鎮(zhèn)圩滑石礦床的成礦流體來源于大氣降水。大氣降水下滲地下后形成堿性熱水，堿性熱水對地層中硅質(zhì)成分的溶解能力增強，可溶解出地層中的硅物質(zhì)而形成富硅熱液。最后，富硅熱液與富鎂質(zhì)碳酸鹽巖（白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r）交代形成滑石。古巖巖溶熱液交代白云石的化學(xué)反應(yīng)式為：2MgCa（CO3）2（白云石）+MgO+4SiO4+H2O=Mg3Si4O10（OH）2+2CaCO3↓（方解石）+2CO2↑。

4 典型礦床

4.1 廣西龍勝縣下雞爪滑石礦床

在廣西龍勝縣下雞爪滑石礦床中含有雅興大斷裂結(jié)構(gòu)，由于逆地形結(jié)構(gòu)使得內(nèi)部構(gòu)造不一致，同時形跡向內(nèi)傾斜，按照線性等距離分布，整個廣西龍勝縣下雞爪滑石礦床由北向南，分別為下雞爪滑石礦床、古坪滑石礦床、上朗滑石礦床幾種。而下雞爪滑石礦床中，形狀主要為層狀透鏡，它與大理石相似。下雞爪滑石礦床中滑石含有一定量白云石殘留物質(zhì)，一般大于90%以上，下雞爪滑石礦床中內(nèi)部界限分明，并且綠泥石作為主要物質(zhì)。內(nèi)部中石英和方解石比較少，一級品礦石約占80%以上，內(nèi)部礦物質(zhì)主要為MgO30～32%，SiO260～62%，F(xiàn)e2O3，小于1%，CaO小于0.5%，礦石白度大于80。

4.2 廣西上林馬鞍山滑石礦床

廣西馬鞍山礦床屬于巖溶加熱礦床，主要分布在中國中南部一代，這些地帶沒有外圍巖漿活動，所以不會受到其他因素影響，而且這些礦床中礦物質(zhì)存在含硅質(zhì)白云巖地層中。成礦作用所需要的Si02源自堿性熱水對硅質(zhì)巖、燧石的溶解作用。這類礦床一般規(guī)模不大，礦體呈似層狀或透鏡狀，內(nèi)部常有較多的白云巖夾層或殘留體，含礦率較低。馬鞍山滑石礦床位于北西—南東向向斜核部，礦體與圍巖產(chǎn)狀一致礦石有玫瑰色及灰色兩種，化學(xué)品位均較高：Si0259～61%、Mg029～31%、Ca0<0.7%、Fe203<0.5%、Cl%。據(jù)方解石和石英的液棚包裹體分析，含Mg2+達57.7mg/L，K++Na+為109.41mg/L，該礦床成因為如下反應(yīng)式：2CaMg（C03）2+Mg2++Si02+H2OMg3Si4O10（OH）2+2Ca-C03+2C02↓其δ18O=16.8～17.4‰，δ13C=5.5‰。中國滑石礦儲量巨大，質(zhì)量上乘?；V開采條件最好的是山坡露天開采。

5 結(jié)語

滑石礦床屬區(qū)域變質(zhì)熱液礦床，鎂來源于菱鎂礦（巖）或者是白云石大理巖，二氧化硅主要來源于石英片巖中，個別為酸性火山巖和混合巖。熱液沿白云巖或者是菱鎂礦晶體間的空隙、晶體的解理進行交代?？偠灾?，氧化鎂以及二氧化硅的主要來源和變質(zhì)熱液是滑石礦形成的必備條件。