廣西石排沖礦區(qū)鉀長(zhǎng)石礦地質(zhì)特征及綜合利用前景

李 志

（廣東省地球物理探礦大隊(duì)）

賀州市八步區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)東南部，湘、粵、桂三省的結(jié)合部，礦區(qū)所在區(qū)域?qū)僦械蜕角治g剝蝕地貌，其中探明的石排沖礦區(qū)提交鉀長(zhǎng)石資源量5 000萬(wàn)t，臨近沖坪礦區(qū)提交鉀長(zhǎng)石礦資源量達(dá)3.5億t。目前在開(kāi)采的礦山有2座，各礦區(qū)每年開(kāi)采量接近200萬(wàn)t。該區(qū)域鉀長(zhǎng)石礦產(chǎn)資源豐富，且礦產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊。為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用該區(qū)礦產(chǎn)資源，本研究結(jié)合已有成果，對(duì)該礦區(qū)鉀長(zhǎng)石礦地質(zhì)特征及綜合利用前景進(jìn)行分析。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

勘查區(qū)處于南嶺花崗巖帶的西部，姑婆山巖體中部，巖漿巖分布面積極廣，區(qū)域巖漿巖主要為晚侏羅世花崗巖及白堊紀(jì)黑云母花崗巖，巖石類(lèi)型為富鉀鈣堿性花崗巖類(lèi)，巖石以花崗巖為主，各巖體特征分析如下。

（1）侏羅紀(jì)花崗巖（J3γ）。侏羅世花崗巖主要分布于賀州姑婆山地區(qū)里松鎮(zhèn)一帶［1-4］。根據(jù)巖體間的接觸關(guān)系及巖石、結(jié)構(gòu)的變化并參考同位素年齡值劃分為晚侏羅世第一次、晚侏羅世第二次、晚侏羅世第三次。晚侏羅世第一次（J3γH1）主要巖性為中—粗粒斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖，巖石具有中—粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。晚侏羅世第二次（J3γH2）巖性以粗中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖為主，局部為中—細(xì)粒（中粒）含角閃石黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖，巖石具有中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。晚侏羅世第三次（J3γH3）主要巖性為中—粗粒斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖和中粗粒斑狀黑云母正長(zhǎng)花崗巖，其暗色礦物主要為黑云母，偶見(jiàn)普通角閃石。一般黑云母含量約5%，有的黑云母含量小于3%，即為細(xì)粒斑狀二長(zhǎng)（或正長(zhǎng)）花崗巖。

（2）白堊紀(jì)花崗巖（K1ηγ）。白堊紀(jì)花崗巖，為分布于官山—日綠山一帶的新路巖體，屬于富含揮發(fā)份的淺成侵入體。因此其巖石主要礦物的含量及結(jié)構(gòu)特征變化都較大，主要巖性為中—細(xì)粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖、中—細(xì)粒斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖。斑晶成分主要為鉀長(zhǎng)石（少量斜長(zhǎng)石、石英），斑晶粒度為4～10 mm，含量為5%～20%?；|(zhì)粒度由細(xì)粒向微粒過(guò)渡，巖石呈多斑狀結(jié)構(gòu)或潛基連斑結(jié)構(gòu)時(shí)即為花崗斑巖［2］。

2 礦區(qū)與礦體地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)屬姑婆山復(fù)式巖體中里松巖體的一部分，除地表不規(guī)則分布的第四系之外，基本無(wú)其他沉積地層出露。第四系由沖、洪積物和殘坡積層組成，沖、洪積物由砂礫石、亞砂土、亞黏土等組成；殘坡積層為紅色、棕紅色、褐紅色、棕黃色亞黏土及黏土夾角礫組成，局部有少量巖塊及碎石堆積。

2.2 巖漿巖

礦區(qū)全為巖漿巖分布，主要出露晚侏羅世斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖，巖石類(lèi)型為富鉀長(zhǎng)石花崗巖類(lèi)，據(jù)區(qū)調(diào)資料，該期次巖體Rb-Sr同位素測(cè)年為148～164 Ma。根據(jù)巖體巖性、結(jié)構(gòu)并參考同位素年齡值劃分為晚侏羅世第一次（J3γH1）。

晚侏羅世第一次斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖（J3γH1）分布全礦區(qū)，巖性為中—粗粒斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖，呈淺灰白色、淺肉紅色，具有似斑狀結(jié)構(gòu)、中—粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為鉀長(zhǎng)石，大小為2～50 mm，斑晶含量為30%～40%，局部高達(dá)50%以上?；|(zhì)具有顯晶質(zhì)、中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，主要礦物為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母等。鉀長(zhǎng)石半自形板狀，微斜條紋長(zhǎng)石，格子狀雙晶，含量約40%。斜長(zhǎng)石半自形板狀，聚片雙晶，含量約23%。石英他形，粒狀，連晶，含量約20%。黑云母片狀，含量約7%。礦物粒度多為1.5～30 mm，石英、黑云母多呈聚晶團(tuán)粒狀。副礦物有角閃石、鋯石、白云母等。

2.3 風(fēng)化殼特征

礦區(qū)花崗巖風(fēng)化強(qiáng)烈，地表常形成厚度為0～50 m風(fēng)化殼。礦區(qū)通過(guò)175個(gè)巖心鉆孔、120個(gè)剝土工程及大量的民采露頭揭露，根據(jù)巖石風(fēng)化程度不同，將礦區(qū)花崗巖風(fēng)化殼劃分為坡殘積層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層和微風(fēng)化層。礦區(qū)主要分布斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼，風(fēng)化殼厚度為0～50 m，其厚度受地形起伏及風(fēng)化程度影響。礦區(qū)西側(cè)地勢(shì)高地帶風(fēng)化程度低，風(fēng)化殼厚度相對(duì)薄，東側(cè)地勢(shì)平緩，風(fēng)化殼厚度大；風(fēng)化程度越強(qiáng)，花崗巖風(fēng)化越完全則完整性越差，形成全風(fēng)化層；風(fēng)化程度弱則花崗巖保留越完整，則為半風(fēng)化、微風(fēng)化層；礦體主要分布在斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層，由松散斑晶組成，原巖結(jié)構(gòu)清楚，巖石松散-半松散狀，礦體厚度與強(qiáng)風(fēng)化層厚度呈正相關(guān)，多隨地形起伏呈平緩波浪狀分布。

2.4 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖經(jīng)風(fēng)化作用常形成厚度不等的風(fēng)化殼，厚度一般為0～50 m，局部可達(dá)60 m左右。風(fēng)化層從上到下依次為坡殘積層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、半風(fēng)化層和微風(fēng)化層，其特征見(jiàn)表1。

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礦體形態(tài)受地形起伏控制明顯，多呈波浪狀、似層狀、透鏡狀賦存于晚侏羅世斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼中，鉆孔中的礦體頂板為全風(fēng)化層及殘坡積層，與礦體為逐漸過(guò)渡關(guān)系，界線(xiàn)不甚清晰，底板則較清楚，底板為中風(fēng)化斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖，標(biāo)志明顯，頂?shù)壮拾宀钇鸱卣鳌?/p>

3 礦床成因

礦區(qū)地處亞熱帶，氣候溫?zé)岢睗?，花崗巖體表面風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石中較易被風(fēng)化的云母、長(zhǎng)石類(lèi)礦物部分被風(fēng)化成高嶺土，石英完全析離，呈松散-半松散狀。風(fēng)化層中風(fēng)化殘余的鉀長(zhǎng)石斑晶、石英砂礫在有利的地形地貌地段，剝蝕作用弱于風(fēng)化作用，形成了廣泛分布的風(fēng)化殼。礦區(qū)風(fēng)化鉀長(zhǎng)石礦體屬于典型的風(fēng)化殘余礦床［5-6］。

4 礦石性質(zhì)及綜合利用前景

4.1 礦石性質(zhì)

礦區(qū)礦石類(lèi)型為斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殼型鉀長(zhǎng)石礦物（斑晶），風(fēng)化疏松塊狀構(gòu)造，礦物粒徑、品位與其風(fēng)化殘余程度、淋濾程度有密切關(guān)系。為掌握礦石粒度分級(jí)與礦石品位、含礦率的關(guān)系，為野外地質(zhì)工作提供技術(shù)支持，對(duì)礦區(qū)7個(gè)工程中89件樣品進(jìn)行了粒級(jí)篩分、對(duì)應(yīng)粒級(jí)的品位測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

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由表2數(shù)據(jù)計(jì)算可知：7個(gè)工程樣品中，鉀長(zhǎng)石顆粒＞10 mm粒級(jí)平均占比為8.9%，5～10 mm粒級(jí)平均占比為13.7%，綜合＞5 mm粒級(jí)平均占比為22.6%，說(shuō)明礦體中粒級(jí)越大占比越小，粒級(jí)越小占比越大。而當(dāng)粒徑≥5 mm，其K2O+Na2O含量基本可達(dá)工業(yè)品位主要指標(biāo)要求，經(jīng)可行性研究，確定精礦含礦率為≥25%是經(jīng)濟(jì)的，即礦體中鉀長(zhǎng)石顆?！? mm以上粒級(jí)的應(yīng)達(dá)到≥25%。

礦石為本區(qū)出露的晚侏羅世第一次斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖（J3γH1）風(fēng)化的產(chǎn)物，有用礦物成分主要為鉀長(zhǎng)石、次為斜長(zhǎng)石，根據(jù)鉀長(zhǎng)石成礦地質(zhì)特征及礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)，礦石類(lèi)型為風(fēng)化花崗巖型長(zhǎng)石礦。將未經(jīng)篩分的礦石進(jìn)行了原礦半定量分析，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知：礦石中鉀的含量K2O較高，Na2O稍低，表明為含鉀長(zhǎng)石為主的黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖。

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對(duì)原礦進(jìn)行篩分，并對(duì)篩分后同時(shí)滿(mǎn)足粒級(jí)≥5 mm、含礦率≥25%的凈礦進(jìn)行了化學(xué)元素分析發(fā)現(xiàn)，原礦經(jīng)篩分可獲得凈礦（+5 mm）產(chǎn)率為31.45%、K2O+Na2O品位為10.67%。雜質(zhì)Fe2O3品位2.16%較高。

4.2 綜合利用前景

鉀長(zhǎng)石材料廣泛用于生產(chǎn)陶瓷制品釉面材料、玻璃制品的添加材料以及電力瓷件，高端鉀長(zhǎng)石材料既是高檔陶瓷制品材料，又是手機(jī)與電腦顯示屏關(guān)鍵材料，還是光伏玻璃和航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造不可或缺的關(guān)鍵性材料。鉀在農(nóng)業(yè)方面更是三大肥料中的莊稼抗倒伏骨架性肥料，需求極為廣泛。我國(guó)是世界上最大的陶瓷與玻璃產(chǎn)品生產(chǎn)制造國(guó)和消費(fèi)國(guó)，高品質(zhì)鉀長(zhǎng)石材料在高檔陶瓷、汽車(chē)、高鐵用擋風(fēng)玻璃、光伏玻璃制造、電腦手機(jī)顯示屏等行業(yè)的應(yīng)用日益廣泛［3-4］。近年來(lái)，中低端陶瓷與玻璃制品逐步萎縮，中低端鉀長(zhǎng)石材料已經(jīng)日漸過(guò)剩，中高檔產(chǎn)品材料成為暢銷(xiāo)主體，供不應(yīng)求，高端材料鉀≥12%，白度＞80%以上嚴(yán)重依賴(lài)［5］。石排沖礦區(qū)通過(guò)簡(jiǎn)單的篩分工藝能使w（K2O+Na2O）達(dá)到10.67%，后續(xù)通過(guò)開(kāi)展選礦試驗(yàn)，有望降低雜質(zhì)含量，提高K2O+Na2O品位，完全可滿(mǎn)足高端陶瓷與高檔玻璃行業(yè)需求，并依托良好的地理位置優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)利用前景較好。

5 結(jié)語(yǔ)

廣西石排沖礦區(qū)為晚侏羅世第一次斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化作用的產(chǎn)物，通過(guò)對(duì)該礦區(qū)鉀長(zhǎng)石礦地質(zhì)特征及綜合利用前景的分析，認(rèn)為區(qū)內(nèi)礦體規(guī)模較大，礦石品位相對(duì)較高，市場(chǎng)前景良好。