蛟河市新發(fā)鈮鉭、鉀長石礦地質(zhì)特征簡介

包延輝，曾年發(fā)，侯東廷，廉峻岐，胡明全，沈文峰，申大偉

（吉林省第五地質(zhì)調(diào)查所，吉林 長春 130061）

主題詞：蛟河市新發(fā)；鈮；鉭礦；鉀長石礦

1 基本概況

礦區(qū)位于蛟河市琵河林場的丘陵山區(qū)，行政區(qū)劃隸屬吉林省蛟河市白石山鎮(zhèn)琵河村，礦權人是琿春市瑞豐礦業(yè)有限公司。

勘查區(qū)距白石山鎮(zhèn)20km，距漂河鎮(zhèn)30km有林業(yè)運材公路相通，距蛟河市距約40km，白石山鎮(zhèn)和蛟河市及琿春市有二級公路、高速公路，普通鐵路、高速鐵路相連，交通極為方便。

工作區(qū)以自然林和人工林覆蓋為主，地表覆蓋層2.0m～3.0m，區(qū)內(nèi)最高海拔標高922.8m，最低侵蝕基準面為300.0m，高差622.8m，地勢東高西低，坡度較陡，區(qū)內(nèi)水系漂河發(fā)育，由北東向西南匯入松花江[1]。

本區(qū)地勢中等，屬寒溫帶大陸性氣候，冬季寒冷漫長，夏季溫熱多雨，春秋干旱溫和。年最高氣溫31.5℃，最低-35℃。雨季多在7月～8月，年降雨量800mm～900mm，封凍期由11月末至翌年4月初，最大凍土層為1.60m～1.80m。

區(qū)內(nèi)居民以漢族為主，有少數(shù)朝鮮族居民等，主要從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)有鉬、金、煤、硅石、寶石、石材、硅藻土等非金屬的開發(fā)利用；種植業(yè)有藥材、黑木耳、榆黃蘑等；養(yǎng)殖業(yè)有牛、羊、鹿及林蛙和禽類等。區(qū)內(nèi)水力、電力、通訊、人力資源豐富。

因此，此地礦產(chǎn)開發(fā)的自然條件較好。

2 以往地質(zhì)工作成果

（1）上世紀七十年代至九十年代，吉林省第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所、吉林省第五地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所、吉林省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所、吉林省有色六零四、六零七地質(zhì)隊在本區(qū)相繼開展了礦產(chǎn)普查工作，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了蛟河煤礦、天崗水晶礦、天崗花崗巖石材礦、大石河鉬礦、寒蔥溝金礦、琵河硅藻土礦等礦床（點）。

（2）2014年～2016年，琿春市瑞豐礦業(yè)有限公司在普查區(qū)內(nèi)開展了礦產(chǎn)普查工作。

在1：1萬土壤樣品測量過程中，土壤金屬元素異常多為單點異常，強度低，規(guī)模小，對異常點進行多次檢查，均未發(fā)現(xiàn)蝕變、礦化巖石。

在1：1萬地質(zhì)測量時發(fā)現(xiàn)，549高地和922.8高地（少砬哈子）存在次霓輝粗面巖和次霓石粗面巖自然出露的情況。兩個高地的巖性特征相同，均為喜山期噴出巖，只是噴出巖體規(guī)模大小不同，兩個高地噴出巖層理明顯，產(chǎn)狀：傾向130°～110°，傾角45°～30°。

兩個喜山期噴出巖體即為稀有和鉀長石礦體。

（3）2017年～2020年，吉林省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所在本礦區(qū)東側(cè)開展礦產(chǎn)普查，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)3個～4個喜山期噴出巖體，巖性也為次霓輝粗面巖和次霓石粗面巖。地質(zhì)特征、含礦特點亦相近。說明在本地區(qū)開展稀有金屬的勘查和開發(fā)具有廣闊的前景[2]。

3 地質(zhì)特征

3.1 區(qū)域地質(zhì)背景

工作區(qū)大地構造位置位于天山－興安地槽摺皺區(qū)（Ⅰ）、吉黑地槽摺皺系（亞Ⅰ）吉林優(yōu)地槽摺皺帶（Ⅱ），吉林復向斜（Ⅲ），敦化隆起西南部（Ⅳ），敦化－密山大斷裂的北西側(cè)。

區(qū)內(nèi)地層僅見有第四系、第三系和二迭系地層。二迭系地層分布于測區(qū)的西北部，第三系地層分布于測區(qū)的東部，第四系地層分布于測區(qū)的河谷中。

本區(qū)域內(nèi)巖漿巖分布廣，主要為華力西晚期和喜山期侵入體。華力西晚期侵入體主要分布于區(qū)內(nèi)的中西部；喜山期侵入體主要分布于區(qū)內(nèi)的中部、東部和南部。

本區(qū)域地處吉黑地槽褶皺帶，受敦化－密山深大斷裂控制，構造活動強烈，構造特征復雜，總體構造形態(tài)以北東向為主。其次為北西向。均為第四紀河谷沖積物、洪積物所覆蓋。

區(qū)域內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)的多金屬和稀有金屬礦（化）點共兩處。其中銅礦化點1處，鈮、鉀長石礦點1處（即新發(fā)銅礦點、琵河鈮礦點）。

3.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)大面積出露的巖石是華力西晚期侵入體（γ43-2（3）），以黑云母斜長花崗巖為主。

其次是喜山期侵入體，呈巖株狀產(chǎn)出，地貌上表現(xiàn)為明顯的不規(guī)則圓錐狀，面積不同，不規(guī)則圓狀，面程大的巖株為少砬哈子，面積約3.50Km2，海拔922.80m，亦是礦區(qū)內(nèi)最高山峰；面程小的巖株為549高地，面積約0.50Km2，海拔549.0m，兩個巖株巖性特征相同，均為次霓輝粗面巖、次霞石粗面巖，其為鈮、鉭、鉀長石礦的賦礦巖體。呈層狀、似層狀，層理產(chǎn)狀110°～130°/30°～45°（詳見插圖1）。

圖1 蛟河市新發(fā)鉛及多金屬勘查區(qū)綜合地質(zhì)圖

礦區(qū)內(nèi)以斷裂構造為主，主要有北東向和北西向兩種，均是敦化－密山深大斷裂的次級斷裂構造。

3.3 礦體地質(zhì)特征

2016年，在549高地和922.8高地（少砬哈子），分別布設A-A＇、B-B＇地質(zhì)剖面，A-A＇采取化學樣4個，B-B＇采取化學樣7個。有10個樣品鈮無素大于邊界品位，其中有4個樣品鈮無素達到最低工業(yè)品位（詳見表1）。這說明兩個噴出巖體中稀有金屬鈮的含量較高，有形成工業(yè)礦床的可能。

表1 A-A＇、B-B＇剖面采取化學樣分析結果

3.4 礦石地質(zhì)特征

（1）經(jīng)自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局成都綜合利用所鑒定：礦石中含輝石52.3%、堿性長石43.2%、角閃石1.5%、鐵氧化物1.5%、其它礦物1.5%。礦石的主要構造為塊狀構造，包括風化構造、隱晶狀構造和斑狀構造三種；常見的結構包括斑狀結構和粗面結構；工藝粒度特征表現(xiàn)為：長石類礦物、輝石類礦物和角閃石類礦物的粒度接近，三類礦物中長石粒度整體略粗；鐵氧化物類礦物和其它礦物粒度區(qū)間高度集中于0.075mm以下。

此外，測試表明，礦石礦樣中并未發(fā)現(xiàn)鈮和鉭的獨立工業(yè)礦物，二者分散分布。其中，鈮以類質(zhì)同象形式集中分布在輝石、長石、角閃石等礦物中，在輝石中相對集中系數(shù)81.118%；鋯（Zr）集中分布在鋯石中，但是由于其礦物量鋯石在礦石中的含量僅為0.362%，屬于極微量礦物，且粒度微細，常常呈包裹體或者微細粒狀嵌布在其他脈石礦物中，只有通過電子顯微鏡才能發(fā)現(xiàn)，本礦石樣品中的鋯石不具備可選性，更不具備經(jīng)濟價值；釔（Y）含量低，未達到工業(yè)利用指標，且以分散形式存在；鉀（K）具有獨立的礦物，集中分布在鉀長石中。

（2）礦石中各元素含量分別為Nb2O50.0316%、Ta2O50.00175%、K2O5.23%、Na2O6.54%、SiO259.93%。TAS化學分析和QAPF礦物分析確定礦石為堿長粗面巖型鈮鉭礦石；綜合鈮鉭礦床行業(yè)標準（DZ/T0203-2002）考慮，確定該礦石為一種堿長粗面巖型原生鈮礦石。

（3）從上述化學分析中K2O5.23%、Na2O6.54%、鉀和鈉的氧化物含量之和已達11.77%。

圖2 坯體配方、釉料配方

鉀長石在陶瓷、玻璃工業(yè)生產(chǎn)中的用量約占30%以上。在坯料體系中除可供Al2O3、SiO2外，還可提供堿金屬氧化物。其既是瘠性原料，又是溶劑原料。

目前，優(yōu)質(zhì)高嶺土礦資源快速減少，而陶瓷、玻璃工業(yè)迅猛發(fā)展，鉀長石礦替代高嶺土礦是陶瓷、玻璃工業(yè)的必然選擇。當前陶瓷、玻璃工業(yè)需要鉀長石礦質(zhì)量標準見表2。

表2 鉀長石產(chǎn)品質(zhì)量標準要求一覽表

從表2中可看出蛟河市新發(fā)礦區(qū)的鉀長石礦至少是一級品。

（4）綜上所述，蛟河市新發(fā)礦區(qū)既存在戰(zhàn)略性的鈮、鉭礦床，同時也是用途廣泛的鉀長石礦床，其資源儲量相當可觀，經(jīng)濟價值更為壯觀。

蛟河市新發(fā)礦區(qū)堿長粗面巖體面積總和達約4.0Km2，平均厚度達100.0m。鈮、鉭礦床平均品位分別按0.015%、0.008%計算；鉀長石礦床平均品位按10%計算，礦石體重按2.5t/m3計算.則估算鈮、鉭礦床資源儲量為鈮15.0萬噸、8.0萬噸；鉀長石礦床資源儲量為1.0億噸，因此蛟河市新發(fā)是一個特大型稀有金屬和非金屬礦床。

4 本次勘查存在的不足之處

本次勘查對鈮、鉭、鉀長石礦僅在地表做了少量的地質(zhì)工作，初步進行了鈮、鉭礦實驗室的選礦試驗，但沒有圈定可供開發(fā)的工業(yè)礦體，也沒有進行鈮、鉭、鉀長石礦的綜合選礦流程試驗。

5 下步勘查工作計劃

按照《稀有金屬礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》DZ／T 0203-2002要求,力爭在兩年內(nèi)完成吉林省蛟河市新發(fā)鉛及鈮鉭、鉀長石礦詳查。

（1）首先繼續(xù)在該區(qū)進行1/1萬地質(zhì)測量工作，大致查明礦區(qū)地質(zhì)特征，尤其是詳細圈定次霓輝粗面巖和次霓石粗面巖體的分布范圍，然后在該巖體上，按勘探線施工槽探，并進行系統(tǒng)的采樣分析，圈定鈮鉭、鉀長石礦的礦體、礦化體、礦化蝕變帶以及氧化帶，初步查明其在地表的地質(zhì)特征。

（2）同時根據(jù)鈮鉭、鉀長石礦在地表的地質(zhì)特征，選擇有利部位施工少量鉆探工程，大致查明礦體在垂深方向上的賦存規(guī)律。

（3）在工業(yè)礦體中采集樣品進行鈮、鉭、鉀長石礦的綜合選礦流程試驗。同時開展水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作，對礦山開采技術條件作出評價；進行鈮、鉭、鉀長石礦床資源開發(fā)的預可行性研究，對礦山的經(jīng)濟價值作出評估。

（4）提交《吉林省蛟河市新發(fā)鉛及鈮鉭、鉀長石礦詳查報告》，估算鈮鉭、鉀長石礦資源量，并做出總體評價,提出鈮鉭、鉀長石礦首采地段。提出進一步開發(fā)的方案。

附：鉀長石應用于地板磚生產(chǎn)工藝流程報告。

公司提供的鉀長石，經(jīng)廣東省楓溪陶瓷工業(yè)研究所化學分析化驗結果見化驗報告。此礦為肉色鉀長石，是生產(chǎn)陶瓷的重要原料。陶瓷研究所委托我廠用貴公司的鉀長石原礦做配方生產(chǎn)地板磚做工藝流程實驗報告如下：

原礦加工成粉的工藝鉀長石的原礦經(jīng)手選后，破碎（1cm～22cm）再進行石碾，（0.2cm～0.5cm）分級脫水后待用。該流程用的是預式破碎機，進行粗碎和細碎。生產(chǎn)流程如下：

（1）將配比好的原料進行均化處理，然后研磨混合后用超細粉碎機磨粉一次性達到200目用于坯料，一次性達到320日用于釉料。

（2）泥漿除鐵、泥漿過篩，然后干燥造粒也叫泥粉均化。

（3）壓制成型然后干燥，泥坯上釉印刷裝飾。

（4）高溫煅燒磨邊，然后拋光再進行防污處理。

（5）質(zhì)量檢驗，經(jīng)檢驗產(chǎn)品合格達到各項指標。

（6）簡單地說以上流程就是選料、配料、原料加工、成型、焙干、施釉和1200℃～1300℃的高溫煅燒過程。拋光磚還要經(jīng)過拋光、磨邊，最后經(jīng)過檢驗包裝，最終完成成品。采用的是“一字形的生產(chǎn)工藝流程”設計，就是機械化流水線。

6 總結

（1）鉀長石在陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中的用量約占30%以上，在坯料體系中除可供AL2O3和SIO2外，還可提供堿金屬氧化物。其既是瘠性原料，又是溶劑原料。作為瘠性原料具有降低粘土或坯體的可朔性和粘結性，減少坯體干燥與燒成的收縮變形，改善干燥性能和縮短干燥時間等效果鉀長石作為陶瓷坯料中的組分，主要作用有鉀長石在1130℃開始熔融，形成粘稠的熔體相，能降低坯體的融化溫度，有利于成瓷和降低燒成溫度，起到節(jié)約能源的作用。

（2）鉀長石熔體能溶解部分高嶺土分解產(chǎn)物和石英顆粒，液相中的A2O3和SO2相互作用，促使莫來石晶體的成核和生長，賦予坯體以機械強度和化學穩(wěn)定性，鉀長石熔體填充于品粒間，有助于坯體致密和減少孔隙。

（3）鉀長石熔體冷卻后構成瓷的玻璃基質(zhì)，可改善透明度，并有助于提高坯體的機械強度和電氣性能。

（4）鉀長石的組成中包含有瓷坯中的主要氧化物SiO2、A12O3、CaO、MgO、Fe203、TiO2、K2O、和Na2O等。因此可作為主要原料代替純堿、葉臘石以及工業(yè)氧化鋁等工業(yè)原料，降低成本。在釉料中鉀長石是形成玻璃相的主要成分。