郭燕玲
(福建省197 地質(zhì)大隊(duì) 福建泉州 362011)
陶瓷土作為一種天然礦產(chǎn),廣泛應(yīng)用于造紙、陶瓷、塑料、橡膠、化工、電子、涂料、耐火材料等領(lǐng)域[1-3]。近年來,隨著陶瓷工藝品、茶文化的興起,人們生活中對(duì)陶瓷用品的需求日趨增大,其最重要的原材料——由酸性巖脈風(fēng)化而成的陶瓷土產(chǎn)量已無法滿足日益增長的陶瓷業(yè)發(fā)展需求量[4]。為了彌補(bǔ)原材料的緊缺,由中—酸性火山碎屑巖風(fēng)化而成的陶瓷土就逐漸被廣泛利用開發(fā)[5],陶瓷土經(jīng)過現(xiàn)代加工工藝處理,很大程度上延續(xù)了該產(chǎn)業(yè)的興旺與繁榮,為發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)提供了強(qiáng)有力的保障。
德化大坪山礦區(qū)位于政和—大埔深大斷裂帶的中段東側(cè),是閩中裂谷成礦帶的中心部位。區(qū)內(nèi)廣泛分布早白堊世—晚侏羅世陸相噴發(fā)的中—酸性火山巖[6],該地層部分巖性段原地風(fēng)化后即成為陶瓷土,其礦產(chǎn)資源前景十分可觀。
該區(qū)區(qū)域位于閩東火山斷拗帶中部,隸屬于壽寧—華安火山基底斷隆帶之湯頭—大銘火山基底斷隆帶,火山構(gòu)造居于戴云山巨型環(huán)狀火山構(gòu)造的西緣[7]。自中元古代以來,經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造變動(dòng)、巖漿活動(dòng),各火山在早期火山群體強(qiáng)烈噴發(fā)形成的環(huán)狀、放射狀斷裂結(jié)點(diǎn)上進(jìn)一步噴發(fā),構(gòu)成現(xiàn)今衛(wèi)星式組合的火山群體。
區(qū)內(nèi)地層主要為一套晚侏羅世—早白堊世酸性火山熔巖、火山碎屑巖及火山碎屑沉積巖,中侏羅世湖泊相局部河流相沉積地層,早侏羅世梨山組沉積層。自下而上可分為早侏羅世梨山組(J1l)、中侏羅世漳平組(J2z)、晚侏羅世-早白堊世南園組(J3-K1n)。
(1)早侏羅世梨山組(J1l):巖性組合為淺灰白、淺灰黃色中—巨厚層狀細(xì)—中粗粒石英砂巖、礫質(zhì)(中)粗粒石英砂巖夾復(fù)成分礫巖、粉砂質(zhì)泥巖。
(2)中侏羅世漳平組(J2z):巖性組合為淺灰綠、淺灰紅、淺灰黃等雜色中薄—中厚層(砂質(zhì))泥巖、粉砂巖,夾(含礫)細(xì)粒長石石英砂巖、復(fù)成分礫巖等。
(3)晚侏羅世—早白堊世南園組第二段(J3—K1n2):巖性為淺灰、灰白、灰黃色(英安)流紋質(zhì)(含角礫)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)含角礫晶屑凝灰?guī)r、流紋巖、斜長流紋巖等。
(4)晚侏羅世—早白堊世南園組第三段(J3—K1n3):巖性組合為深灰、淺灰紫色流紋英安質(zhì)晶屑凝灰熔巖、流紋英安質(zhì)火山角礫巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、英安巖等。其中,中—酸性火山碎屑巖組合為本區(qū)成礦母巖及含礦圍巖。
區(qū)內(nèi)脈巖較為發(fā)育,種類繁多,自中性、酸性均有見及。其中以酸性的花崗斑巖、花崗巖脈較為發(fā)育,主要呈細(xì)脈、透鏡狀等。
脈巖空間產(chǎn)出形態(tài)受火山構(gòu)造控制明顯,多沿火山機(jī)構(gòu)中心或環(huán)狀、放射狀斷裂貫入,圍繞火山機(jī)構(gòu)中心呈環(huán)狀或放射狀展布。
區(qū)內(nèi)火山群體多期次構(gòu)造活動(dòng)和巖漿侵入活動(dòng),使本區(qū)巖石產(chǎn)生密集、縱橫交錯(cuò)網(wǎng)狀次級(jí)裂隙,以剪節(jié)理為主,部分張節(jié)理,經(jīng)統(tǒng)計(jì)不同性質(zhì)節(jié)理,其特征見表1。
表1 節(jié)理統(tǒng)計(jì)表
其中,剪節(jié)理對(duì)原巖石風(fēng)化成礦極為有利(圖1)。
圖1 節(jié)理走向、傾向玫瑰花圖
區(qū)內(nèi)陶瓷土礦體2 個(gè)[8],賦存于流紋英安質(zhì)火山角礫巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r風(fēng)化殼內(nèi),直接裸露地表或殘、坡積覆蓋層之下。在平面上呈被覆狀,覆蓋于流紋英安質(zhì)火山角礫巖或流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r上;在剖面上呈似層狀、脈狀(圖2)。
圖2 大坪山陶瓷土礦2 線地質(zhì)剖面圖
各礦體特征如表2。
表2 礦體特征一覽表
礦石以變余他形粒狀結(jié)構(gòu)為主,其次為顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)、碎粒殘余斑狀結(jié)構(gòu)。
礦石構(gòu)造有土狀構(gòu)造及疏松塊狀構(gòu)造。
礦石礦物成分較簡單,由石英(29.60%~68.6%)、長石(1.9%~56.7%)、高嶺石(11.1%~23.6%)、伊利石(2.0%~5.9%)組成。
礦石主要化學(xué)成份為SiO2、Al2O3、K2O、CaO、MgO 等造巖礦物,主要有用組份為Al2O3;有害成分為TiO2、Fe2O3。淘洗對(duì)鐵、鈦含量影響不大。
沿著風(fēng)化殼垂向方向連續(xù)取樣分析測(cè)試,其物性特征如表3。
表3 礦石物性特征表
由表3,結(jié)合樣品在風(fēng)化殼分布深度,表明近地表陶瓷土原礦顆粒粗—中粒級(jí)占比稍高。越往深部,風(fēng)化解離越不徹底,礦物顆粒越粗;原礦自然白度較好,自然白度的與成礦母巖有關(guān)外,還與Fe2O3的含量關(guān)系密切。一般Fe2O3含量低自然白度就高,反之自然白度就低。
德化大坪山陶瓷土呈似脈狀、板狀沿寬帶狀風(fēng)化殼伸展,厚度16.00 m~36.90 m。礦體一般為淺灰白色,局部含鐵質(zhì),為淺黃褐色、紫灰色。該礦床是南園組中酸性火山碎屑巖中長石類礦物在酸性介質(zhì)中風(fēng)化,鉀、鈉等溶水性物質(zhì)大量流失后,硅、鋁等物質(zhì)在原地堆積而形成。主要控礦因素有地層、構(gòu)造、氣候及水文地質(zhì)等。
(1)地層:流紋英安質(zhì)火山角礫巖、流紋英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等火山碎屑巖富含鉀長石、斜長石等鋁硅酸鹽礦物,其化學(xué)成分表現(xiàn)為富含Si、Al、K、Na,低Fe、Ti;
(2)構(gòu)造:裂隙是風(fēng)化及地表水下滲的通道;同時(shí)也是鐵質(zhì)沉淀的場(chǎng)所,影響礦石質(zhì)量。
(3)氣候及水文地質(zhì):鉀長石、斜長石風(fēng)化成高嶺石是在弱酸性水質(zhì)條件下進(jìn)行的,4K[AlSi3O8](鉀長石)+H2O+2CO2→Al4[Si4O10](OH)8(高嶺石)+8SiO2+2K2CO3。
德化大坪山陶瓷土礦位于閩東火山斷拗帶中部,火山構(gòu)造居于戴云山巨型環(huán)狀火山構(gòu)造的西緣,構(gòu)造—巖漿活動(dòng)頻繁。區(qū)內(nèi)地層主要為一套晚侏羅世—早白堊世酸性火山熔巖、火山碎屑巖及火山碎屑沉積巖,其中中—酸性火山碎屑巖是成礦母巖及含礦圍巖。近地表節(jié)理發(fā)育,為風(fēng)化成礦提供了地表水下滲通道。礦體沿走向傾向,礦石成分變化較穩(wěn)定。礦床主要受地層、構(gòu)造、氣候及水文地質(zhì)條件控制。前人開采陶瓷土留下的采坑、老硐,是直接標(biāo)志;流紋英安質(zhì)火山角礫巖、流紋英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r出露地段,風(fēng)化后呈灰白、淺黃褐色,與其他巖性段風(fēng)化后呈深灰色、紅褐色,顏色稍有差異,可以作為間接標(biāo)志。