李巖,侯躍斌,白雪松

吉林省第三地質(zhì)調(diào)查所，吉林 四平 136000

0 引言

吉林省梨樹縣杏山膨潤土礦區(qū)緊臨大黑山條壘帶北緣。行政區(qū)劃隸屬于吉林省梨樹縣十家堡鎮(zhèn)、梨樹鎮(zhèn)。1984年，吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)對(duì)本區(qū)開展了水文地質(zhì)勘查，在鉆孔中首次發(fā)現(xiàn)了膨潤土礦層位。1995年，吉林省第三地質(zhì)調(diào)查所進(jìn)行膨潤土礦普查工作，提交了膨潤土礦D級(jí)儲(chǔ)量6 345 t。2013至2019年吉林省第三地質(zhì)調(diào)查所進(jìn)行膨潤土礦詳查工作，發(fā)現(xiàn)兩層膨潤土礦體，提交了資源儲(chǔ)量(122b+333)10 929 kt。

1 區(qū)域地質(zhì)

勘查區(qū)位于四平—長春—德惠巖石圈斷裂西側(cè)，松遼斷陷盆地東緣。地表構(gòu)造形跡不明顯。主要褶皺構(gòu)造為白堊系泉頭組的單斜構(gòu)造。斷裂為四平—長春—德惠斷裂,平行或斜列分布的壓性、壓扭性斷裂組成。區(qū)域地層主要為白堊系泉頭組，為一套紅色泥巖—砂礫巖的湖泊相沉積，局部見凝灰質(zhì)砂巖，在凝灰質(zhì)砂巖頂部見泥灰?guī)r，含葉肢介化石[1]。區(qū)域內(nèi)的侵入巖主要為喜山期的玄武巖[2]，呈巖株產(chǎn)出，分布于團(tuán)山子一帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

由于本區(qū)第四系沉積覆蓋較厚，根據(jù)鉆孔揭示所見為白堊系下統(tǒng)泉頭組三段。巖性以棕紅、紫紅泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和灰綠、灰色粉砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖為主，夾灰、灰白色粗砂巖、含礫粗砂巖，泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。見有灰綠、灰色粉砂質(zhì)、泥質(zhì)團(tuán)塊和色斑，層狀構(gòu)造明顯。

2.2 構(gòu)造

勘查區(qū)內(nèi)地表未見明顯的構(gòu)造破碎帶，根據(jù)鉆孔資料，未發(fā)現(xiàn)斷裂活動(dòng)。鉆孔中巖性為粉砂質(zhì)泥巖和粉砂巖、細(xì)砂巖，泥質(zhì)粉砂巖等。巖石較完整，巖性在走向、傾向上連續(xù)性較好，未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)斷現(xiàn)象。膨潤土礦體層位穩(wěn)定，未見切斷現(xiàn)象。褶皺構(gòu)造為一單斜構(gòu)造，主要由泉頭組的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和粉砂巖、細(xì)砂巖，泥質(zhì)粉砂巖組成，走向140°～150°，傾向50°～60°，傾角3°～5°。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)兩層膨潤土礦體，分布面積2.52 km2，分別為①號(hào)和②號(hào)礦體，礦層產(chǎn)狀平緩，傾角在3°～5°。礦體呈層狀，與圍巖界線清楚。①號(hào)和②號(hào)礦體平行產(chǎn)出，間距38.00～69.00 m,其中①號(hào)礦體規(guī)模最大；在礦區(qū)內(nèi)，礦體均為單斜產(chǎn)出，①號(hào)和②號(hào)礦體走向140°～150°，傾向50°～60°，具體特征如下(圖1)。

圖1 杏山膨潤土礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Xingshan betonite mining 1.沖洪積砂礫石；2.新黃土、淺黃色亞砂土、粗砂、礫石層；3.老黃土、亞黏土、粗細(xì)砂、砂礫石層；4.勘探線； 5.鉆孔；6.工作區(qū)范圍;7.①號(hào)礦體鉆孔控制范圍；8.②號(hào)礦體鉆孔控制范圍。

①號(hào)礦體：由20個(gè)鉆孔控制，長1 435 m，平均寬1 250 m，受探礦權(quán)范圍所限，僅在北西側(cè)控制了礦體的邊界，其它方位礦界內(nèi)礦體邊界未封閉。礦體與圍巖界線清楚，頂?shù)装鍘r石為含礫粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、中細(xì)粒砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。礦體呈層狀，產(chǎn)狀近水平，局部傾角3°～5°，走向140°～150°，傾向50°～60°；埋藏深度71～98 m，賦存標(biāo)高103～71 m,厚度1.29～2.89 m,平均厚度1.95 m，厚度變化系數(shù)24.56%。蒙脫石品位50.00%～85.59%，平均品位69.36%，品位變化系數(shù)28.55%。

②號(hào)礦體：與①號(hào)礦體平行產(chǎn)出，位于①號(hào)礦體下部，間距38.00～69.00 m；由16個(gè)鉆孔控制，長1 860 m,平均寬750 m，受探礦權(quán)范圍所限，僅北西側(cè)控制了礦體的邊界，其它方位礦界內(nèi)礦體邊界未封閉。礦體與圍巖界線清楚，頂?shù)装鍘r石為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。礦體呈層狀，產(chǎn)狀近水平，局部傾角3°～5°，走向140°～150°，傾向50°～60°，埋藏深度100～140 m，賦存標(biāo)高74～32 m,厚度1.06～2.41 m,平均厚度1.61 m，厚度變化系數(shù)27.96%。蒙脫石品位53.33%～94.68%，平均品位71.55%，品位變化系數(shù)21.81%。

3.2 礦石質(zhì)量

礦石為灰綠—紫紅色，呈泥狀、黏土狀結(jié)構(gòu)，致密，質(zhì)地均勻，具瓷瓦狀斷口，臘狀光澤，有強(qiáng)滑感。風(fēng)干后易碎，或成粉狀，潮濕時(shí)具韌性。在水中緩慢膨脹崩解，攪拌后成穩(wěn)定的膠狀懸浮液。

主要礦物成分為蒙脫石，體積分?jǐn)?shù)50.00%～94.68%，其次含有石英、長石、絲光沸石、伊利石、方解石等(表1)。

表1 礦體物性及礦物成分表

3.3 礦石類型

膨潤土礦為灰綠-紫紅色黏土狀膨潤土礦石，工業(yè)類型是鈣鈉基、鈉鈣基膨潤土礦石。

4 礦床成因分析

礦體產(chǎn)于白堊系泉頭組地層中，所見巖性為灰白、灰、灰綠—紫紅色中粗粒砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，大致可分為4個(gè)沉積韻律層[3]，初步認(rèn)為松遼平原在燕山運(yùn)動(dòng)晚期，由于拉張作用形成沿弧盆地，代表的沉積環(huán)境為氧化—還原環(huán)境[4]。礦體相鄰巖石呈層狀，層厚在幾米至十幾米，充分說明礦床形成過程中水介質(zhì)條件為較穩(wěn)定環(huán)境[5]。礦石pH一般值為7.0～10.45，說明水介質(zhì)條件為堿性。區(qū)域上泉頭組也顯示明顯的旋回特征，顆粒由邊緣向內(nèi)部逐漸變細(xì)，即由礫巖—砂巖—粉砂巖—泥巖。顯示了濱湖—淺湖相的沉積特點(diǎn)。該膨潤土礦床是在燕山早期火山活動(dòng)期間，大量火山碎屑物及陸源老火山巖、火山碎屑巖等成礦物質(zhì)搬運(yùn)松遼湖盆地沉積，在堿性水介質(zhì)條件及相對(duì)穩(wěn)定的水動(dòng)力條件下，經(jīng)分解蝕變形成了膨潤土礦床[6]，礦床成因類型為湖泊相沉積型。