四川榮縣紫砂陶土礦床地質(zhì)特征及成因探討

盧成昆，高強(qiáng)，謝林杰

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二〇二地質(zhì)隊(duì)，四川 宜賓 644000）

0 引言

陶土是制造工業(yè)陶、日用陶、藝術(shù)陶及建筑材料的主要原料，榮縣境內(nèi)陶土資源開發(fā)利用歷史悠久，制陶工藝傳承千年。近年，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變及環(huán)境保護(hù)要求的提升，市場(chǎng)需求不斷增大，但對(duì)其原料（陶土）的地質(zhì)研究卻較少。境內(nèi)已開發(fā)利用的陶土主要分布于保華鎮(zhèn)、鐵廠鎮(zhèn)等區(qū)域，且該礦床已具一定開采規(guī)模。本文試圖通過對(duì)已有紫砂陶土礦床賦存層位，礦體特征，礦石成分的分析研究，探討該類礦床的成因。

1 區(qū)域構(gòu)造概況

本區(qū)大地構(gòu)造位置屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ1）西南區(qū)上揚(yáng)子臺(tái)坳（Ⅱ5）之川中臺(tái)拱（Ⅲ13）威遠(yuǎn)—龍女寺臺(tái)穹（Ⅳ33）和自貢臺(tái)凹（Ⅳ33）[1]，見圖1。以榮縣—威遠(yuǎn)基底斷裂為界，北西側(cè)為威遠(yuǎn)—龍女寺臺(tái)穹，南東側(cè)系自貢臺(tái)凹，橫跨兩個(gè)Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元[2]。

圖1 大地構(gòu)造位置縮略圖

地層分區(qū)屬揚(yáng)子區(qū)之四川盆地分區(qū)、威遠(yuǎn)小區(qū)[3]。出露地層為三疊系嘉陵江組、雷口坡組、須家河組；侏羅系珍珠沖組、自流井組、新田溝組、沙溪廟組及第四系。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造從加里東至喜山期，運(yùn)動(dòng)方式主要表現(xiàn)為上升剝蝕和下降沉積；構(gòu)造總體表現(xiàn)為北東至南西向，斷層主要表現(xiàn)為南北及北東向兩組。

區(qū)內(nèi)巖漿巖、變質(zhì)巖不發(fā)育。

2 成礦地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層分別為三疊系上統(tǒng)須家河組，侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組、中下統(tǒng)自流井組、中統(tǒng)新田溝組及第四系等地層均有出露。與成礦有關(guān)的地層主要為侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組。各地層特征簡(jiǎn)述如下。

三疊系上統(tǒng)須家河組：區(qū)內(nèi)出露廣泛，為黃灰、灰、灰黑色厚層塊狀中細(xì)粒泥質(zhì)長(zhǎng)石石英砂巖與泥頁巖，炭質(zhì)頁巖夾多層砂質(zhì)灰?guī)r構(gòu)成多個(gè)巖性組合。與珍珠沖組平行不整合接觸。厚度＞600m。

侏羅系上統(tǒng)珍珠沖組：為區(qū)陶土的主要含礦層位，該組地層受構(gòu)造影響總體呈人字形展布，巖性主要為灰黃、紫紅色塊狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾棕黃色中至厚層狀細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖、石英砂巖及薄層狀粉砂巖組成。底部的紫紅色泥巖（厚10～30m），由多層條帶狀粘土巖組成（由古風(fēng)化殼風(fēng)化、沉積而形成），為區(qū)內(nèi)紫砂陶土的重要含礦層位。與下伏三疊系下統(tǒng)須家河組呈平行不整合接觸。全組地層厚91.6～137.8m。

侏羅系中上統(tǒng)自流井組：區(qū)內(nèi)出露廣泛，為雜色含介屑粉砂巖、頁巖夾深灰色中層狀介屑灰?guī)r、泥巖等，泥巖中普遍含鈣質(zhì)結(jié)核。全組地層厚161.5～215.6m。

侏羅系中統(tǒng)新田溝組：灰黃、黃灰色中厚層～塊狀中細(xì)粒石英砂巖夾雜色泥頁巖，偶見黃鐵礦化，底具礫巖。區(qū)內(nèi)多有缺失，殘厚不一。

第四系：為內(nèi)陸沖洪積紫色至灰黃色砂、礫石層及粘土，角度不整合于區(qū)內(nèi)地層之上。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要威遠(yuǎn)背斜與雙古場(chǎng)背斜，見圖2。

圖2 區(qū)內(nèi)構(gòu)造綱要

威遠(yuǎn)背斜川中規(guī)模最大，隆起最高的褶皺；軸線總體呈55°方向展布，長(zhǎng)約100km；背斜軸部三疊系中統(tǒng)雷口坡組白云巖地層；北西翼地層傾角3°～7°；南東翼地層傾角6°～10°。

雙古場(chǎng)背斜呈南北向展布，長(zhǎng)約11km；軸部為三疊系上統(tǒng)須家河組砂泥巖；受斷層影響，東翼地層傾角3°～71°；西翼地層傾角28°～83°。

區(qū)內(nèi)褶皺軸向總體為北東向與南北向展布，斷層主要表現(xiàn)為走向斷層與傾向斷層2 組。

2.3 巖漿巖、變質(zhì)巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖、變質(zhì)巖不發(fā)育。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

礦體賦存于侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組地層底部，地表走向長(zhǎng)度約40km，傾斜寬約33km。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，威遠(yuǎn)背斜北西翼產(chǎn)狀較緩，雙古場(chǎng)背斜南東翼產(chǎn)狀較陡，局部受構(gòu)造影響傾角可達(dá)30°以上。礦層埋深淺，厚度穩(wěn)定，連續(xù)性較好，礦層厚度8.0～17.26m；自上而下可分為四個(gè)礦層[4]，各礦層特征如下。

K4位于含礦層位頂部，為紫紅色夾少量雜色含砂質(zhì)粘土巖，厚度2.66～13.01m，礦體沿走向上相對(duì)穩(wěn)定，部分地段分叉為2～3 層。

K3位于K4礦層底板砂巖之下，為灰～深灰色含粉砂含礫屑粘土巖，局部夾有紫紅色，含大量生物碎屑，厚度1.00～5.14m，礦層沿走向上相對(duì)穩(wěn)定，厚度具有一定變化。

K2位于K1之上砂巖之上，為紫紅色夾少量雜色含砂質(zhì)粘土巖，厚度0～1.93m，礦層沿走向上較不穩(wěn)定，從西到東逐漸尖滅。

K1礦層位于底部，底板為含菱錳礦結(jié)核粉砂質(zhì)細(xì)粒巖屑石英雜砂巖。為灰綠色含粉砂粘土巖、綠灰色粘土巖，含大量生物碎屑，厚度0～2.69m，礦層沿走向上極不穩(wěn)定，呈透鏡狀。

K1、K2礦層位于砂巖下部與須家河組之間，根據(jù)巖性差異分為兩個(gè)含礦層；K3、K4位于砂巖與砂巖夾泥巖之間，根據(jù)巖性差異分為兩個(gè)含礦層。K3、K4礦層整體沿走向上較穩(wěn)定，K4礦層部分地段有分叉現(xiàn)象，厚度變化上K4礦層變薄時(shí)K3變厚；K1、K2礦層沿走向上呈透鏡狀。四個(gè)礦層均為可采礦層。

3.2 礦石特征

礦物成分主要為粘土礦物（圖3），含量68%～97%，主要為水云母、其次為高嶺石、伊利石[5]；碎屑含量約5%～25%，主要為石英、長(zhǎng)石和少量鋯石等；金屬礦物≤5%，主要為少量赤鐵礦、菱鐵礦，偶見鈦鐵礦、銳鈦礦、蛇紋石、方解石、白云石、水鎂石、針鐵礦等。

圖3 粘土礦石

礦石結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，主要具有隱晶-顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)、隱晶結(jié)構(gòu)、隱晶半透明狀結(jié)構(gòu)等，宏觀結(jié)構(gòu)有含粉砂泥狀、粉砂質(zhì)泥狀、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、生物泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以致密塊狀和層理狀構(gòu)造為主，見圖4。

圖4 粘土顯微鏡下單偏光照

3.3 礦石化學(xué)成分

根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果分析，淺表、地表露頭因風(fēng)化淋濾影響，樣品的Al2O3含量普遍較高，有害組分Fe2O3、CaO等相對(duì)降低。

樣品分析顯示礦層以SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O 為主，四者之和最高達(dá)92.73%；其中SiO2：54.96%～63.22%，平均59.62%；Al2O3：17.04%～25.06%，平均20.26%；Fe2O3：3.10%～9.50%，平均6.58%；K2O：1.82%～3.43%，平均3.15%；燒失量5.69%～9.33%，燒成白度16～28.6，燒成溫度在1000～1200℃，燒成顏色主要以朱紅色、紫紅色、灰黃色和灰白色為主。各礦層測(cè)試結(jié)果，見表1。

表1 測(cè)試分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

綜上，區(qū)內(nèi)K2、K4礦層為紫紅色夾少量雜色含砂質(zhì)粘土巖，礦層Al2O3含量偏低，F(xiàn)e2O3含量偏高，燒失量偏低，燒成白度偏低；K1、K3礦層為灰～深灰色含粉砂含礫屑粘土巖和綠灰色含粉砂粘土巖、灰綠色粘土巖，含生物碎屑較多，礦層Al2O3含量偏高，F(xiàn)e2O3含量偏低，燒失量偏高，燒成白度偏，見圖5。

圖5 樣品燒成白度

3.4 礦層圍巖與夾石

K4礦層頂板為紫紅色含粉砂、砂質(zhì)粘土巖，底板為紫紅色～黃褐色～灰色含粉砂質(zhì)粘土巖；K3礦層頂板為K4底板，底板為灰色中粒巖屑石英砂巖；K2頂板為K3礦層底板，K2礦層與K1礦層部分地段是直接過渡；K1礦層底板為綠灰色含菱錳礦結(jié)核粉砂質(zhì)細(xì)粒巖屑石英雜砂巖。礦層夾石主要為含粉砂質(zhì)粘土巖，Al2O3含量在15%以上。

4 礦床成因

區(qū)內(nèi)陶土礦床賦存于珍珠沖組黃灰色地層底部的紫紅色地層中部，巖性組合表現(xiàn)為紫紅色泥巖向黃灰綠色泥巖相互過渡，顯示當(dāng)時(shí)巖相古地理古氣候主要表現(xiàn)為在晚三疊世為亞熱帶湖泊相氣候，到早侏羅世逐漸向半干旱大陸氣候湖泊相過渡。

早侏羅世初期，受印支運(yùn)動(dòng)的影響，盆地西側(cè)緩慢上升，中東部下降，為后期礦床構(gòu)成沉積空間，后期氣候逐漸開如變得炎熱、干旱，使得抬升后的巖系在外地質(zhì)作用下風(fēng)化、剝蝕，而形成大量的泥砂及鐵質(zhì)、鋁質(zhì)風(fēng)殼。當(dāng)風(fēng)化殼中鐵質(zhì)、鋁質(zhì)等元素以懸浮態(tài)被搬運(yùn)，進(jìn)入湖泊形成含高價(jià)鐵、鋁的紫紅色軟泥、粉砂沉積物，后期成巖后形成紫紅色及雜色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。

從礦層現(xiàn)有顏色則可以反映出當(dāng)時(shí)的古地理環(huán)境為湖泊相氣候向半干旱大陸氣候湖泊相過渡。

5 找礦標(biāo)志

珍珠沖組底部紫紅色～灰色～灰綠色～灰黑色含粉砂質(zhì)粘土巖層。頂部為黃灰色～灰色細(xì)-中粒巖屑石英砂巖，底部見含菱錳礦結(jié)核粉砂質(zhì)細(xì)粒巖屑石英雜砂巖。

6 結(jié)語

隨著市場(chǎng)對(duì)陶土礦的需求量不斷增大，但區(qū)內(nèi)紫砂陶土地質(zhì)工作程度低，紫砂陶土礦床作為一種新的類型礦床，應(yīng)加大對(duì)礦床物質(zhì)組分、成因、選礦及加工等方面的綜合研究，進(jìn)一步提升陶土礦的綜合利用價(jià)值，對(duì)該地區(qū)陶土礦的找礦實(shí)踐具有重要意義。