安徽省休寧縣巴坊膨潤土礦地質(zhì)特征與控礦因素分析

檀榮華 寇尚文 蔡連友

摘要：本文通過對休寧巴坊膨潤土礦床的地質(zhì)特征、礦體特征等地質(zhì)資料進行綜合整理研究，再認識膨潤土礦床成礦條件，闡述皖南地區(qū)膨潤土礦的成礦機理及找礦標志：構(gòu)造和火山活動是皖南地區(qū)膨潤土礦的主要控礦因素，由北東向江灣—街口擠壓破碎帶和祁門—三陽斷裂帶之間控制形成的中生代火山—沉積盆地為膨潤土礦控礦構(gòu)造。中生代火山活動提供了膨潤土的成礦物質(zhì)，火山物質(zhì)在陸相湖盆中經(jīng)水解作用形成蒙脫石。

關(guān)鍵詞：膨潤土礦；構(gòu)造控礦；中生代；火山活動；水解作用

引言

皖南地區(qū)發(fā)育有大面積的中生代火山巖盆，為膨潤土礦形成創(chuàng)造了必要條件，區(qū)域上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大山、新潭、占川等一批大—中型膨潤土礦床，顯示出優(yōu)越的找礦潛力。為了解休寧巴坊地區(qū)膨潤土礦分布情況，近年在本區(qū)開展了系統(tǒng)的礦產(chǎn)勘查工作，共布置10條勘探線，施工鉆孔36個，發(fā)現(xiàn)了數(shù)條規(guī)模較大的膨潤土礦體，基本查明了本區(qū)膨潤土礦賦存狀態(tài)和分布特征。本文在野外詳細調(diào)查基礎(chǔ)上，初步總結(jié)了膨潤土礦成礦規(guī)律和找礦標志，可為進一步的礦產(chǎn)勘查提供依據(jù)。

1.區(qū)域地質(zhì)背景

皖南地區(qū)位于江南造山帶東段，欽杭成礦帶北帶，區(qū)域基底地層為新元古代海相淺變質(zhì)火山—碎屑巖。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復雜，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，其中燕山期構(gòu)造—巖漿活動極為強烈，斷裂構(gòu)造、陸內(nèi)斷陷盆地發(fā)育，是本區(qū)主要的金屬和非金屬礦成礦期。形成于晉寧期的近東西走向祁門—三陽深斷裂和北東走向江灣—街口斷裂帶在中生代發(fā)生活化，控制形成了本區(qū)一系列串珠狀分布的火山—沉積盆地。斷陷火山巖盆內(nèi)發(fā)育有陸相河湖相韻律碎屑巖和中酸性火山巖，其中白堊紀徽州組中的玻屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r為本區(qū)膨潤土礦的主要礦源層。

2.礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于屯溪—新潭斷陷盆地南西側(cè)，新潭次級向斜盆地南東翼的轉(zhuǎn)折端，向斜褶皺的核部。區(qū)內(nèi)主要呈單斜構(gòu)造，地層總體走向北東，產(chǎn)狀較緩（圖2）。

2.1地層

礦區(qū)出露地層為白堊系徽州組（K1h），為中生代斷陷盆地的紫紅色沉積，具有礫石、砂和泥的沉積韻律組合特征，本區(qū)僅出露下段（K1h1），該層是礦區(qū)重要的賦礦層位，根據(jù)巖石組合特征，進一步劃分為四個韻律組（巖性層）：即K1h1-1、K1h1-2、K1h1-3、K1h1-4。各巖性層底部發(fā)育粗碎屑膠結(jié)的砂巖即流水沖刷構(gòu)造；中部以砂巖、粉砂巖為主組成；上部發(fā)育粉砂巖、泥巖，其間含有姜狀鈣質(zhì)結(jié)核，結(jié)核AB面與層理一致，說明此巖性沉積時曾出現(xiàn)過暴露的環(huán)境條件。本區(qū)見第三韻律組（K1h1-3）和第四韻律組（K1h1-4）出露。地層總體走向北東，傾向235°～330°，傾角6°～20°，一般在12°左右，礦層產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致。

第三韻律組（K1h1-3）：是本區(qū)的主要含礦層位，由2個韻律組成。其韻律組巖性特征自上而下是：

（12）紫紅色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖（局部夾姜狀鈣質(zhì)結(jié)核）：0～5.05m；

（11）第8層膨潤土礦，灰綠色、乳白色、淺肉紅色、絳紫色：0～2.02m；

（10）灰綠色或雜色粉砂質(zhì)泥巖：0.1m～0.3m；

（9）紫紅色粉砂質(zhì)泥巖（局部含姜狀鈣質(zhì)結(jié)核）：0.96m～ 58.59m；

（8）紫紅色細砂巖：0～7.14m；

（7）紫紅色及灰白色含礫砂巖、砂礫巖、礫巖：0.26m～ 7.68m；

（6）紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部含姜狀鈣質(zhì)結(jié)核：24.4m～45.25m；

（5）第7層膨潤土礦、灰綠色、絳紫色、乳白色：0～3.05m；

（4）灰綠色粉砂質(zhì)泥巖：0.3m；

（3）紫紅色粉砂質(zhì)泥巖：0～9.44m；

（2）淺紫紅色粉砂巖：0～18.26m；

（1）灰白色中細砂巖，含礫砂巖、礫巖：0.29m～4.22m；

本韻律組總厚度51.82m～108.63m。

第四韻律組（K1h1-4）：由4個以上韻律組成，由紫紅色、灰白色礫巖、砂礫巖，含礫砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖等組成不完整韻律，在粉砂質(zhì)泥巖及泥巖中普遍含有姜狀鈣質(zhì)結(jié)核。局部夾有數(shù)米厚的透鏡狀膨潤土礦層，其原巖為玻屑凝灰?guī)r—沉凝灰?guī)r。本韻律組厚度大于256.48m。

2.2構(gòu)造

礦區(qū)與膨潤土礦成礦相關(guān)的構(gòu)造主要為中生代火山—沉積盆地：屯溪—新潭斷陷盆地。在空間上，這兩個盆地具有自南東向北西逐漸轉(zhuǎn)移和疊替特征。其中新潭盆地及其長嶺次級向斜盆地與礦區(qū)膨潤土礦層成礦較為密切（圖2）。

新潭盆地面積約108km2，長軸呈NE 40°方向展布，長17km，最寬處7.5km。盆地基底系元古界淺變質(zhì)巖系，中生代沉積了陸相湖泊碎屑巖和火山巖。盆地中部的白堊系徽州組下段賦存7～8膨潤土礦層。盆地南西側(cè)有長嶺次級向斜盆地。

火山活動是形成膨潤土礦的必要條件，火山巖夾層是膨潤土礦的成礦地質(zhì)體。本區(qū)中生代侏羅紀、白堊紀有著強烈的火山活動，噴發(fā)形成大面積的中酸性火山巖及火山巖夾層，提供了膨潤土礦成礦物質(zhì)。新潭火山巖盆徽州組下段（K1h1）發(fā)育有空落相堆（沉）積的火山碎屑巖—玻屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r夾層，厚約數(shù)米，為膨潤土的初始礦源層，后期強烈蒙脫石化、高嶺土化形成層狀膨潤土礦體。從礦石標本看，蒙脫石化沉凝灰?guī)r已蝕變成膨潤土礦，礦石呈淺肉紅、乳白色、絳紫色。

3.礦體特征

3.1礦體特征

巴坊礦區(qū)已控制有2條礦體，礦體呈層狀—似層狀產(chǎn)出，受地層控制，走向總體北東，傾向235°～330°，傾角5°～20°，一般在10°左右，礦體由南向北編號為：Ⅰ-1、Ⅰ-2。

Ⅰ-1礦體：礦層位于礦區(qū)的南西部，地表走向控制總長約420m左右，深部由鉆孔控制，走向延伸總長約820m；傾向控制延深570m左右。礦體最大鉛直厚度2.84m，最小鉛直厚度1.48m。礦體蒙脫石含量最高為78.2%，最低為56.3%。礦體底板賦存標高為59.0m～145.0m，礦體埋深0～104.0m。

Ⅰ-2礦體：礦層礦區(qū)的北東部，地表走向控制總長約300m左右，深部由鉆孔控制，走向延伸總長約300m；傾向控制延深460m左右。礦體最大鉛直厚度3.63m，最小鉛直厚度1.36m。礦體蒙脫石含量最高為70.3%，最低為56.3%。礦體底板賦存標高為55.0m～160.0m，礦體埋深4.0m～ 99.0m。礦權(quán)外控制礦體底板賦存標高為24.0m～55.0m，礦體埋深在89.0m～119.0m。

3.2礦石特征

3.2.1礦石物質(zhì)組成

礦石顏色為絳紫、乳白色。粘土狀結(jié)構(gòu)、殘余火山玻屑凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。電子顯微鏡下觀察：蒙脫石呈片狀、鱗片狀，集合體呈團塊狀、團粒狀及粒狀，顆粒邊界清晰。鏡下可見0.1mm的弓形火山玻屑已發(fā)生蒙脫石化。主要礦物成分為蒙脫石，次為石英、少量方解石、高嶺石及微量水云母。

3.2.2礦石化學成分

礦區(qū)膨潤土礦化學成分為：SiO2 68.52%、Al2O3 14.08%、Fe2O3 1.35%、FeO 0.1%、MgO 3.71%、CaO 1.82%、Na2O 1.51%、K2O 0.32%、TiO2 0.22%、H2O -11.01%、Δ-6.06%。

3.2.3礦石類型和品級

按礦石屬性劃分：主要有兩種類型，鈣基膨潤土分布與礦層淺層，鈣鈉基膨潤土分布于礦層中深部，鈉基膨潤土分布于礦層深部。

按礦物組合劃分：礦石為蒙脫石型。

按礦石組分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造劃分：黏土狀膨潤土。

礦石中蒙脫石占比65.2%～74.4%，礦石品級總體達到Ⅰ級，礦石物化性能指標見表1。

4.成因討論及沉積環(huán)境分析

4.1礦床沉積環(huán)境分析

（1）膨潤土礦位于中生代向斜盆地內(nèi)，礦層與頂、底板巖石界線明顯，根據(jù)地層巖性組合特點，應屬濱淺湖相沉積。

（2）含礦巖系的巖石中，常含有數(shù)量不等的姜狀鈣質(zhì)結(jié)核，說明水介質(zhì)中的pH值逐漸升高，當pH值升高到7.8左右時，鈣與碳酸根結(jié)合形成碳酸鈣，沉淀析出。當pH值繼續(xù)升高至8時～10時，火山玻屑脫玻形成蒙脫石。

4.2礦床物質(zhì)來源

（1）膨潤土礦層為玻屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r經(jīng)脫玻后形成，礦石粒度較細，雖受蝕變影響，但仍可見到火山巖特有的結(jié)構(gòu)（殘余火山玻屑結(jié)構(gòu)）。礦石中還可見到殘留的弓形、纖維狀玻屑。

（2）礦層為薄層狀。礦石物質(zhì)粒度細小，殘留的火山碎屑物仍呈明顯的棱角狀，表明它們未經(jīng)流水長距離的搬運，礦物質(zhì)成分可能為經(jīng)風搬運的火山灰以空落沉積至盆地中，壓積作用成巖，在經(jīng)蒙脫石化成礦。

4.3礦床成因討論

皖南地區(qū)膨潤土礦受控于中生代斷陷火山—沉積盆地。早白堊世時期新潭湖盆接受陸相碎屑沉積的同時，也斷續(xù)接受了火山噴發(fā)形成的火山灰。這些火山灰進入湖泊后，隨水解作用，堿質(zhì)溶于水，使湖水pH值升高，當pH值升高到7.8左右時，HCO3-轉(zhuǎn)變?yōu)镃O32-，Ca2+與介質(zhì)中的CO32-結(jié)合形成方解石等碳酸鹽類礦物。這種鈣鹽析出的結(jié)果，提高了水中Na+濃度。隨著火山物質(zhì)不斷進行水解，Ca2+繼續(xù)析出，水中Na+不斷增多，pH值繼續(xù)升高，造成湖水為重碳酸鈉質(zhì)水環(huán)境，當pH值繼續(xù)升高至8～10時，火山物質(zhì)處在重碳酸鈉質(zhì)水環(huán)境中，經(jīng)水解形成鈉質(zhì)蒙脫石，并析出多余的SiO2，使SiO2以石英、硅膠凝聚體形式產(chǎn)出。

5.找礦標志

5.1地層標志

膨潤土礦賦存于白堊系下統(tǒng)徽州組下段第三、第四韻律組（K1h1-3、K1h1-4）中，礦層上下巖層中的紫紅色粉砂質(zhì)泥巖，常發(fā)育有姜狀鈣質(zhì)結(jié)核，可作為找礦標志之一。

5.2構(gòu)造標志

由北東向江灣—街口擠壓破碎帶和祁門—三陽斷裂帶之間控制形成的斷陷帶，出現(xiàn)一系列串珠狀中生代火山—沉積盆地。在這些盆地中，除新潭盆地發(fā)現(xiàn)有新潭、大山、占川、巴坊、茅山等膨潤土礦床（點）外，并于屯溪盆地發(fā)現(xiàn)臨溪、三充等膨潤土礦點，于休寧盆地發(fā)現(xiàn)方和興礦點。因此上述兩構(gòu)造帶及其受控于兩構(gòu)造帶中的中生代火山—沉積盆地，是尋找膨潤土的遠景區(qū)。

5.3礦石標志

礦石為淺肉紅色、乳白色、絳紫色，粒度較細，有潤滑感，具強烈的吸水性，遇水膨脹散解后較松軟，這些特征是尋找膨潤土礦的直接標志。

參考文獻：

[1]安徽省冶金地質(zhì)局.區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報告（屯溪幅祁門幅）[R]. 1971.

[2]安徽省休寧縣大山膨潤土礦詳查地質(zhì)報告[R]. 2002.

[3]安徽省屯溪占川膨潤土礦詳查地質(zhì)報告人[R]. 1998， 10.

[4]姚道坤，沈文彬，等；中國膨潤土礦床及其開發(fā)應用[M].北京，地質(zhì)出版社， 1994.

[5]陳民蘇，車勤建，等；湖南膨潤土礦床成因類型及礦床實例[J].湖南地質(zhì)， 1990， 9（2）： 156-161.

[6]牛志杰，簡慶偉，盧霞，等；河南省羅山縣雙橋膨潤土礦床地質(zhì)特征及找礦標志[J].現(xiàn)代礦業(yè)， 2017（6）： 26-30， 36.