段振元，余牛奔

(江西省地質(zhì)局贛西北大隊，江西 九江 332000)

贛北九嶺地區(qū)瓷石礦資源豐富，主要集中分布在高安、宜豐、上高、修水和豐城及其周邊區(qū)域，并以此為輔形成了新的產(chǎn)業(yè)布局。前人對江西省瓷石(土)礦從多個層面開展了研究工作，如黃小年等[1]對省內(nèi)瓷石、瓷土礦時空分布特征進行了歸納，并探討了其成礦規(guī)律；李仁澤等[2]和朱黎寬等[3]對宜豐某含鋰瓷石礦的成因機制和綜合利用進行了探討；周先軍等[4]、李寧等[5]、鄭翔等[6]對省內(nèi)典型瓷石(土)礦的地質(zhì)特征進行了介紹；宋振東[7]、余祖球[8]、劉發(fā)榮等[9]、譚綠貴[10]和曹澤亮[11]對瓷石(土)礦石工藝礦物學(xué)特征、工藝性能及開發(fā)應(yīng)用等進行了相關(guān)研究。上述研究對瓷石礦的成礦規(guī)律及含鋰的瓷石礦成礦地質(zhì)背景及成因、礦物工藝學(xué)方面研究居多。舍背瓷石礦床主要產(chǎn)于燕山期中細?；◢忛W長巖脈中，與區(qū)內(nèi)晉寧期九嶺花崗巖基呈侵入接觸，經(jīng)巖漿熱液蝕變而成的脈狀瓷石礦，有異于以往研究呈巖床狀瓷石礦床特征，具有特殊性與典型性。本文通過對舍背瓷石礦區(qū)礦體特征、礦石質(zhì)量及加工工藝性能的總結(jié)，對在本區(qū)周邊尋找和評價類似礦床，保障陶瓷原料資源需求有借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)位于揚子板塊(Ⅰ)江南地塊(Ⅰ2)九嶺隆起(Ⅰ21)西部(圖1)，處于九嶺—蓮花山隆起(隆褶帶)成礦亞帶西南部[1]。區(qū)域中部廣泛出露巖漿巖，南北兩側(cè)分布地層為新元古界雙橋山群淺變質(zhì)巖。淺變質(zhì)巖厚度巨大，原巖恢復(fù)是由泥砂質(zhì)及火山碎屑物為主組成的一套復(fù)理石建造。區(qū)內(nèi)發(fā)育花園里—大潭嘴北東向斷裂及棋坪—上富東西向韌性剪切帶：斷裂產(chǎn)狀140°∠60°，出露長大于17km，寬10～20m，為正斷層，切割雙橋山群地層及巖體；韌性剪切帶長大于25km，寬50～500m，呈東西向舒緩波狀展布，局部被北東向斷裂切割破壞，呈不連續(xù)展布。巖漿巖有晉寧期和燕山期二期：晉寧期巖漿巖組成九嶺巨型復(fù)式花崗巖，在區(qū)內(nèi)以巖基狀產(chǎn)出，俗稱“九嶺巖基”[1]，主要巖性為中粗粒黑云母花崗閃長巖、細粒含斑黑云母英云閃長巖，為晉寧期大規(guī)模中酸性巖漿活動的產(chǎn)物。燕山期酸性—中酸性巖漿多次上侵，形成了規(guī)模不等的巖株、巖瘤、巖床或巖脈，侵入于九嶺巖基或中新元古代淺變質(zhì)巖系中，巖性主要有二云母花崗閃長巖、閃長巖、黑云母花崗巖、白云母花崗巖、花崗斑巖等，瓷石礦主要產(chǎn)于二云母花崗閃長巖巖脈或白云母花崗巖、花崗斑巖巖體之中。

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層、構(gòu)造

礦區(qū)位于棋坪—上富韌性剪切帶西段，廣泛出露巖漿巖，無沉積巖、變質(zhì)巖分布(圖2)。受區(qū)域韌性剪切應(yīng)力作用，巖石呈現(xiàn)弱片麻狀定向構(gòu)造，除石英常呈條帶狀外，還常見云母類礦物擠壓成魚形云母。中部有一條小斷層，沿走向長度約90m，斷裂面較平直，傾向南，傾角65～69°，屬逆斷層，對礦體的完整性無影響。

圖2 舍背瓷石礦區(qū)地質(zhì)簡圖

2.2 巖漿巖

巖漿巖有兩期，早期巖體為晉寧期花崗巖，形成于819Ma[12]，組成區(qū)內(nèi)九嶺花崗巖巖基，巖石類型為中粗粒黑云母花崗閃長巖(γδ)；晚期為燕山期侵入的中細粒二云母花崗閃長巖(Nγδ)，是瓷石礦原巖，呈不規(guī)則脈狀或透鏡狀侵入于巖基中，接觸界線清晰(圖3a)，局部見中粗粒黑云母花崗閃長巖捕虜體(圖3b)。

圖3 礦區(qū)花崗閃長巖與二云母花崗閃長巖接觸關(guān)系

中細粒二云母花崗閃長巖呈灰白色、淺灰色，中細粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物粒徑介于0.2～3.5mm。主要礦物斜長石47%～50%、石英26%～35%，鉀長石10%～20%、黑云母(+白云母)5%～8%。石英近于等粒集合體出現(xiàn)，顆粒大小在0.2～1.2mm，但集合體較大，呈不規(guī)則壓扁條帶狀，長徑小于3.5mm；斜長石呈半自形板狀，粒徑多在0.5～3.5mm，顆粒內(nèi)常見聚片雙晶，少數(shù)可見較寬疏的環(huán)帶構(gòu)造，邊緣有鈉長石化蝕變改造，牌號難測，視突起等特征為中—更長石類，晶內(nèi)常見絹云母化；鉀長石含量較低，大小形態(tài)與斜長石相似，表面有輕微高嶺土化現(xiàn)象；黑云母厚板片狀—不規(guī)則片狀及集合體，片徑長約0.1～3mm，條帶狀分布，可見明顯的褐色—淺黃色多色性，部分見白云母化、綠泥石化等次生蝕變；白云母部分為黑云母蝕變產(chǎn)物，部分則產(chǎn)于鉀長石晶內(nèi)，是由長石類蝕變而成；副礦物常見有磁鐵礦，他形粒狀，粒徑0.06～0.2mm；磷灰石半自形柱粒狀0.05～ 0.15mm；副礦物常分布于云母晶體內(nèi)，含量低微。

中粗粒黑云母花崗閃長巖：呈淺灰色、灰色，風化色為黃褐色、灰褐色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物含量：石英33%～35%、斜長石47%～50%、鉀長石10%、黑云母(+白云母)7%～8%。

2.3 蝕變與礦化

蝕變種類較多，分帶現(xiàn)象不明顯。主要有絹云母化、綠泥石化以及綠簾石化、高嶺石化、鈉長石化及硅化。絹云母化是圍巖(黑云母花崗閃長巖)最主要的蝕變，絹云母常呈鱗片狀，由長石或暗色礦物被其他礦物或熱液交代而成；綠泥石化由暗色礦物主要交代其他礦物而成，沿裂隙面分布。前者分布廣泛，后者常與綠簾石化相伴產(chǎn)出。綠簾石化呈小團粒狀產(chǎn)出，沿裂面分布，常與綠泥石化相伴生；地表長石(斜長石、鉀長石)輕微的高嶺石化；鈉長石化主要分布于中細粒二云母花崗閃長巖脈及其接觸帶附近，在斜長石邊緣有鈉長石化改造，遠離巖脈鈉長石化微弱；硅化表現(xiàn)為石英呈不規(guī)則細脈狀，團塊狀產(chǎn)出。

金屬礦化以黃鐵礦化為主，多見于石英脈中，呈星點狀、團包狀分布。中細粒二云母花崗閃長巖初步取樣測試，金屬礦化不明顯：Ag l.00×10-6、WO30.008%、Sn 0.0018%～0.026%、Cu 0.0021%～ 0.0084%、Nb2O50.002%～0.0095%、Ta2O50.0003%～0.0006%、Li 0.0003%、Rb 0.0002%、Sr 0.0028%、Cs 0.0009%。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體形態(tài)、規(guī)模

礦區(qū)圈定1個瓷石礦體(IK)，產(chǎn)于中細粒二云母花崗閃長巖中，呈不規(guī)則脈狀產(chǎn)出，形態(tài)復(fù)雜，沿走向從南東東往北西西方向具有分枝、復(fù)合、再分枝現(xiàn)象(圖2)，出露長350m，寬5～100m不等，賦存標高+621～+800m，埋深0～97m，產(chǎn)狀165～216°∠50～63°，自0線往東出現(xiàn)3個分枝，剖面上寬下窄，分枝復(fù)合、楔形尖滅(圖4)。

圖4 1線、4線聯(lián)合地質(zhì)剖面圖

3.2 礦石物質(zhì)組分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石自然類型簡單，為蝕變花崗巖型瓷石礦，礦石工業(yè)類型屬硬質(zhì)瓷石。礦石巖性為蝕變中細粒二云母花崗閃長巖，沿礦體走向、傾向礦石礦物組分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造都比較穩(wěn)定。

礦石為蝕變中細粒二云母花崗閃長巖，中細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物粒徑介于0.2～3.5mm。主要礦物含量斜長石50%、石英32%～35%、鉀長石10%、黑云母(+白云母)5%～8%。石英顆粒大小在0.2～1.5mm，但集合體較大，呈不規(guī)則壓扁條帶狀，長徑小于3.5mm；斜長石呈半自形板柱粒狀，粒徑多在0.5～3.5mm間，顆粒內(nèi)常見聚片雙晶，少數(shù)可見較寬疏的環(huán)帶構(gòu)造，邊緣有鈉長石化蝕變改造，視突起等特征為中—更長石類，晶內(nèi)常見絹云母化；鉀長石含量較低，大小形態(tài)與斜長石相似，表面有輕微高嶺土化現(xiàn)象；黑云母厚板片狀—不規(guī)則片狀及集合體，片徑長約0.1～3mm，條帶狀分布。殘存者可見明顯的褐色—淺黃色多色性；大部分見白云母化、綠泥石化等次生蝕變。白云母部分為黑云母蝕變產(chǎn)物，部分則產(chǎn)于鉀長石晶內(nèi)，是由長石類蝕變而成；副礦物常見有磁鐵礦，它形粒狀，粒徑0.06～0.2mm；磷灰石半自形柱粒狀0.05～0.15mm；副礦物常分布于云母晶體內(nèi)，含量低微。

3.3 礦石化學(xué)成分

主要有益組分平均含量SiO261.67%、Al2O319.47%、K2O 0.62%、Na2O 6.09%、K2O+Na2O 6.71%。有害雜質(zhì)組分Fe2O31.29%、TiO20.54%(表1)。SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、Na2O、SO3含量變化系數(shù)小于40%，成分均勻，MgO、CaO、K2O含量變化系數(shù)小于100%，成分較均勻。礦石高鋁相對富鈉，主要組分穩(wěn)定，但Fe2O3、TiO2偏高。

表1 礦石化學(xué)成分一覽表 (單位：%)

3.4 礦體圍巖、夾石及圍巖蝕變

礦體圍巖主要為中粗粒黑云母花崗閃長巖，局部為中細粒二云母花崗閃長巖。夾石在礦體中呈透鏡狀，零星分布，巖性有中粗粒黑云母花崗閃長巖、細粒閃長巖及中細粒二云母花崗閃長巖。

圍巖蝕變種類較多，主要有絹云母化、鈉長石化及硅化等。絹云母化是圍巖(黑云母花崗閃長巖)最主要的蝕變，絹云母常呈鱗片狀；鈉長石化主要分布于中細粒二云母花崗閃長巖脈及其接觸帶附近，在斜長石邊緣有鈉長石化改造，遠離巖脈鈉長石化微弱；硅化表現(xiàn)為石英呈不規(guī)則細脈狀，團塊狀產(chǎn)出。

3.5 礦床成因

瓷石礦體原巖為中細粒二云母花崗閃長巖，呈不規(guī)則的脈狀或透鏡狀侵入于九嶺巖基中，礦石為蝕變的中細粒二云母花崗閃長巖。在燕山期中晚期，富含鈉和揮發(fā)組分的酸性—中酸性巖漿沿棋坪—上富韌性剪切帶裂隙上侵，在巖漿侵位和冷凝過程中，在巖漿汽水熱液作用下，巖石中的斜長石邊緣產(chǎn)生交代作用，發(fā)生鈉長石化蝕變，巖漿中的揮發(fā)組分也參與交代作用，使二云母花崗閃長巖體發(fā)生中、低溫熱液蝕變作用，形成瓷石礦體，礦床屬熱液蝕變型礦床。

4 礦石加工工藝性能

4.1 礦石物理性能

依據(jù)制作陶瓷要求，采集了2件代表性的樣品進行工藝性能測試(表2)，礦石燒成白度為26.8、26.3，1 200℃燒成溫度收縮率10.36%、11.36%。

表2 樣品化學(xué)成分表 (單位：%)

4.2 礦石加工工藝

試驗2噸原礦，工藝流程為原礦—粗碎—中碎—球磨—瓷石粉。采用濕法粉碎，一級破碎采用PE-600×900鄂式破碎機，最大進料粒度控制在500mm，排料口粒度65～160mm；二級破碎采用PF-B-1214Ⅱ反擊破，最大進料粒度在350mm以內(nèi)，加工成直徑1cm以下的顆粒物；再入臥式瓷土球磨機，出料粒度0.075～0.89mm，接著進行泥漿干燥，最后成半成品瓷磚原料進庫存。礦石加工工藝簡單，利用性能良好，礦石綜合回收率達到90%。

4.3 產(chǎn)品成分配比

瓷磚(片)的主要原料是瓷石、長石、石英三大類礦石原料合并輔以一些化工原料制造而成。瓷石30%～35%，主要成分Al2O3使陶瓷頗具可塑性，即可在加熱前將瓷坯制成理想的形狀；長石粉35%～45%，長石主要起熔劑作用，一般為陶瓷主體增加強度；粉狀石英20%～30%，作為一種填料添加到瓷磚中；其余成分3%～7%，使用一些其它的天然礦物和人工合成的化工原料滑石、密陀僧(AlO)、白堊粉(CaCO3)、氧化錫、氧化鋅、鈦酸鋇等。通過上述工藝制作而成的瓷磚具有可塑性優(yōu)良、粘結(jié)度好、強度高等特性。

經(jīng)對配比后的成品瓷磚粉碎加工進行化學(xué)分析，主要成分SiO278.35%、Al2O311.90%、K2O 3.85%、Na2O 3.86%、CaO 0.38%、MgO 0.29%、Fe2O30.84%、TiO20.41%、SO30.02%，其有益、有害組分含量符合質(zhì)量要求。

5 結(jié)論

(1)舍背瓷石礦床是熱液蝕變型礦床，由二云母花崗閃長巖侵位和冷凝過程中發(fā)生中、低溫熱液蝕變作用形成的瓷石礦床。礦體呈不規(guī)則的脈狀產(chǎn)出，主要礦物組分為斜長石、石英、鉀長石，礦石化學(xué)成分以高鋁相對富鈉為特征。

(2)經(jīng)試驗證明礦石加工工藝性能良好，經(jīng)過適當?shù)呐淞吓浔日{(diào)整，可作為一種較理想的新型建筑陶瓷產(chǎn)品重要原料，應(yīng)用前景廣闊，并對評價同類礦床的加工工藝性能具有借鑒作用。

(3)礦區(qū)周邊燕山期中晚期酸性—中酸性巖脈發(fā)育，該瓷石礦床的發(fā)現(xiàn)對九嶺地區(qū)尋找同類礦床具有一定的指導(dǎo)意義。