廣東連平岑告高嶺土礦地質特征及成因分析

胡秋玲

(廣東省核工業(yè)地質局 二九二大隊，廣東 河源 571000)

高嶺土是由高嶺石族礦物組成的黏土，是燒制陶瓷的重要原料。自北宋景德年間起，江西景德鎮(zhèn)的制陶工匠便利用一種白色黏土燒制陶瓷，這種陶瓷細膩精美、四海揚名，“高嶺土”一詞便源于這種白色黏土的產(chǎn)地“高嶺村”[1]。目前，高嶺土用途除涵蓋陶瓷、造紙、涂料、耐火材料等多個領域外，還用于建筑相變儲熱材料、太陽能儲能材料、生物醫(yī)藥、吸附材料、分子篩原料，對支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的作用[2]。河源市高嶺土資源儲量豐富，但大部分分布在東源縣、紫金縣、和平縣等花崗巖巖體出露較多縣份，且大部分以風化礦為主，形態(tài)以層狀為主，而連平縣岑告高嶺土礦為脈狀，賦存于沉積巖的斷裂構造中，本文通過對其礦床成礦地質特征進行了分析，初步總結了其礦床成因，可為下一步找礦提供方向。

1 礦區(qū)地質概況

礦區(qū)地處華南褶皺系諸廣—武夷隆起與粵東—粵中坳陷之轉換部位。大東山—貴東東西向構造巖漿帶與九連山復式褶皺帶復合部位。

1.1 地層

岑告高嶺土礦周邊主要發(fā)育晚古生代—中生代地層，以海相陸源碎屑沉積巖系為主，碳酸鹽巖系為次(圖1)；第四系地層不整合于基巖風化殼之上，為一套較粗的碎屑堆積層。由老至新簡述如下。

圖1 連平縣岑告高嶺土礦區(qū)地質簡圖Fig.1 Geological map of Cengao Kaolin Mining Area in Lianping County

(1)泥盆系(D)。泥盆系地層在本區(qū)分布較廣，中統(tǒng)桂頭組(D2g)主要分布于本區(qū)西側，為砂巖、含礫砂巖、砂巖夾頁巖、粉砂巖；中統(tǒng)東崗嶺組(D2d)主要分布于本區(qū)及周邊，主要為砂巖，粉砂巖，砂質頁巖，頁巖等；上統(tǒng)天子嶺組(D3t)主要分布于本區(qū)東側，為灰?guī)r、白云質灰?guī)r，下部夾頁巖及粉砂巖。

(2)石炭系下統(tǒng)大塘階(C1q)。主要分布于本區(qū)東側，主要巖性為灰?guī)r，局部夾砂巖、頁巖等，厚約80 m，與下伏地層呈不整合接觸。

(3)三疊系上統(tǒng)大頂組(T3d)。主要分布于本區(qū)東南側，由碳酸鹽巖與碎屑巖交替產(chǎn)出，主要為砂礫巖、砂巖、頁巖、白云質灰?guī)r、大理巖等。本層厚約800 m，與下伏地層平行不整合接觸。

(4)白堊系上統(tǒng)南雄群(Kn)。零星分布于隆街鎮(zhèn)西側，下部由紫紅色、青灰色砂巖，砂質頁巖夾砂礫巖組成，厚491 m；中部以紫、紫紅色砂質泥巖、泥質砂巖為主，厚656 m；上部以紫紅色砂質泥巖為主，夾砂巖、泥灰?guī)r，厚1 264 m。與下伏地層呈角度不整合接觸。

(5)第四系(Q)。以沖積(Qal)為主，由黃色黏土、亞黏土、細砂及碎石組成，厚度2～40 m；次為沖洪積層，分布于河川、山間盆地，底部為灰—棕黃色砂礫、砂、砂質礫土；中部為砂質、粉砂質黏土；上部為灰色—灰黑色黏土，淤泥；其厚度為9～17 m。

1.2 構造

區(qū)域構造主要為北東向九連山復式褶皺以及南北向、北東向、近東西向斷裂構造。總體上本區(qū)北部構造較為復雜，而礦區(qū)所在的南部構造較為簡單，礦區(qū)地處九連山復式褶皺北西翼，主要為單斜構造，產(chǎn)狀平緩。礦區(qū)東側僅見有一條近南北向斷裂F1，該斷裂傾向東，傾角35°，為恩平—新豐斷裂帶北端的次級斷裂。礦區(qū)中部內(nèi)有一條近南北向構造F2，為恩平—新豐斷裂帶北端的次一級斷裂，其傾向為西，傾角27°～57°，呈現(xiàn)北陡坡南緩，為高嶺土礦的賦存部位。

1.3 巖漿巖

2 礦體特征

2.1 礦體形態(tài)、規(guī)模

2.2 礦石礦物組成與結構構造

風化砂質高嶺土礦，分布于花崗巖地表及淺部，礦石新鮮者為白色，長時間暴露于地表后為灰白色、深灰色，砂土狀，塊狀，主要由高嶺石、水云母、石英及長石碎屑等組成，為花崗巖全風化、強風化產(chǎn)物。礦石為泥質結構，土狀構造，細砂土狀構造，礦石中的長石、石英碎屑雜亂排列，高嶺石、水云母等黏土礦物充填其間，質地松散易碎，遇水手捏成團可塑。

原生瓷石礦呈脈狀分布，位于風化砂質高嶺土礦下部，經(jīng)鉆探揭露取樣分析，礦區(qū)內(nèi)瓷石的鉀、鈉含量較高，呈白色、灰白色、主要由長英質礦物、石英、鉀長石、鈉長石、絹云母、黏土礦物等組成。瓷石為細(中)?；◢徑Y構或鱗片粒柱狀變晶結構，局部見有斑狀結構，斑晶成分為石英、鉀長石或斜長石。局部可見偉晶或塊狀結構，片麻狀構造，條帶狀構造。

2.3 礦石質量

風化砂質高嶺土礦石的主要有益組分及含量：Al2O3為13.44%～18.19%，平均16.63%；有益組分變化系數(shù)5.34%；主要有害成分及含量Fe2O3+TiO2為0.630%～1.632%，平均1.21%，有害組分變化系數(shù)13.93%。

原生瓷石的主要有益組分及含量：Al2O3為12.17%～15.46%，平均13.13%，變化系數(shù)6.13%；K2O為0.53%～6.25%，平均4.23%，變化系數(shù)48.88%；Na2O為0.86%～8.17%，平均3.48%，變化系數(shù)66.12%。主要有害成分及含量：Fe2O3為0.11%～0.79%，平均0.59%，變化系數(shù)31.38%；TiO2為0.03%～0.06%，平均0.04%，變化系數(shù)22.09%。經(jīng)分析風化砂質高嶺土燒白度31.1%～41.1%，原生瓷石礦燒白度21.4%～49.4%。

經(jīng)對比分析，出露地表和埋深較淺的砂質高嶺土礦質量較好。礦區(qū)高嶺土礦2號勘探線剖面如圖2所示。

2.4 礦體圍巖

礦體的頂板及底板主要為泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組(D2d)泥質頁巖、砂巖，主要以軟弱層為主，據(jù)多年的采掘情況，礦體比較穩(wěn)定，礦體分布形態(tài)與斷裂帶F2一致，而且礦體內(nèi)部未見夾石存在，但可見少數(shù)規(guī)模較小的晚期構造裂隙或局部破碎現(xiàn)象，基本不影響礦石質量。

圖2 礦區(qū)高嶺土礦2號勘探線剖面Fig.2 Section of No.2 exploration line of Kaolin Mine in mining area

3 礦床成因

根據(jù)高嶺土的成因類型，高嶺土礦床通?？煞譃轱L化型、熱液蝕變型、沉積型以及煤系等多種類型[3-5]，連平縣周邊高嶺土礦較少，河源市周邊高嶺土礦床多為風化型、熱液蝕變型兩種。岑告礦床高嶺土礦分原生瓷石礦和風化砂質高嶺土礦，雖然兩者形態(tài)結構有差異，但兩者有著密切相關的聯(lián)系。

通過地質調查發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)深部的原生瓷石礦與砂巖界線較明顯，其圍巖有褪色蝕變，上界面圍巖較破碎，構造對巖石的擠壓破碎現(xiàn)象明顯。同時原生瓷石礦與正?；◢彴邘r脈相比，暗色礦物減少，淺色礦物增多，鈉長石化蝕變強烈。這表明本區(qū)原燕山三期補充期的花崗斑巖巖脈在沿F2斷裂侵入的熱液作用下，使得脈體礦物黑云母中的鐵、鈦被分解，暗色礦物消失，淺色鋁硅酸鹽礦物含量增加，巖石普遍鈉長石化、高嶺石化形成原生瓷石礦。

礦區(qū)地表風化砂質高嶺土礦與其圍巖砂巖界線明顯，礦體與圍巖已近乎直線相接觸，礦體與圍巖層理相斜交，可見礦體明顯沿構造裂隙面發(fā)育。因礦體圍巖泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組(D2d)以泥質頁巖、砂巖等軟弱層為主，裂隙發(fā)育，大氣降水很容易順其侵入，為地表降水向下流動提供了良好的通道。同時水介質對經(jīng)后期熱液交代作用下的鈉長石化、高嶺石化花崗斑巖脈進行充分的淋洗，從而加速長石的高嶺土化。在此進程礦物中，K 等元素隨著季節(jié)性土壤水垂直向下遷移到潛水面附近，在地表殼層殘留下不活潑的Al、SiO2等元素富集成礦。受后期風化作用，大氣降水的侵蝕，鈉長石化、高嶺石化花崗斑巖脈淺部出露部位便形成風化砂質高嶺土礦，其越靠近淺部風化和淋濾作用越強，礦化就越好。

通過以上分析可知，本區(qū)在印支期受恩平—新豐斷裂影響，發(fā)育斷裂構造F2，燕山期受恩平—新豐斷裂加劇并伴隨強烈?guī)r漿侵入，燕山三期補充期的花崗斑巖巖脈沿F2斷裂帶充填，其在后期熱液的作用下發(fā)生鈉長石、鉀長石化等褪色蝕變，形成原生瓷石礦，同時出露淺部的鈉長石、鉀長石化花崗斑巖脈在地表風化和淋濾作用下形成風化砂質高嶺土礦。由此可見，這2種礦體類型實際是來自同一花崗斑巖巖脈的不同礦化階段，原生瓷石礦形成于礦化的早期，而風化砂質高嶺土礦形成于礦化的晚期。

4 結論

通過對已發(fā)現(xiàn)礦床及礦產(chǎn)地成果資料的對比研究，系統(tǒng)總結該區(qū)高嶺土礦礦體特征及礦石質量，并分析了該區(qū)高嶺土的重要成礦條件，得出如下結論。

(1)連平縣岑告高嶺土礦床屬于花崗斑巖巖脈經(jīng)低溫熱液蝕變疊加風化殘余型高嶺土礦床。礦石淺部為風化砂質高嶺土礦，深部為原生瓷石礦，通過對比，其出露地表和埋深較淺的砂質高嶺土礦比深部的原生瓷石礦質量較好。

(3)本區(qū)原生瓷石礦礦化與花崗斑巖脈鈉長石化、鉀長石化呈正相關，風化砂質高嶺土礦與原生瓷石礦的風化淋濾程度呈正相關，所以沿花崗斑巖脈在地表的延伸方向有較好的找礦潛力。