王立考，李鳳友，田 賀，王 政

(1.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊，河北 保定 071051 2.承德市地質(zhì)隊，河北 承德 067000)

伊利石是一種富鉀的含結構水的層狀鋁硅酸鹽粘土礦物，提純后可廣泛應用于橡膠、涂料、塑料、造紙、陶瓷、玻璃等多個領域。我國伊利石主要分布在河北承德、沙河，河南平頂山，浙江甌海，吉林安圖，福建寧德等地區(qū)，已探明的伊利石資源分布不均，質(zhì)量也存在較大差異，資源相對稀缺。預測未來較長一段時間，市場將維持對伊利石礦較為旺盛的需求[1]。

目前承德現(xiàn)有一個采礦權，生產(chǎn)規(guī)模為4.50萬m3/年。企業(yè)開采指標為Al2O3≥12%，F(xiàn)e2O3≤4%、白度≥70，經(jīng)選礦加工后主要產(chǎn)品為高檔陶瓷、涂料填料、橡膠填料等3 種用途。本次通過在已知礦權外圍進行野外地質(zhì)調(diào)查和綜合研究，總結了成礦地質(zhì)特征，初步查明密林溝伊利石礦賦存于中生界上侏羅統(tǒng)張家口組火山碎屑巖石中，呈層狀似層狀產(chǎn)出，與地層產(chǎn)狀基本一致，層位穩(wěn)定，礦床規(guī)模較大，認為礦床成因屬熱液蝕變型伊利石礦床。本文旨在為尋找同類礦體提供科學依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

圍場密林溝伊利石礦大地構造位置處于圍場—康保深斷裂以北，中朝準地臺上內(nèi)蒙地軸內(nèi)，圍場拱斷束中上黃旗巖漿巖亞帶與半截塔中斷凹的交匯部位，西龍頭早白堊世斷陷盆地Ⅳ級火山機構，龍?zhí)稖掀苹鹕舰跫壔鹕綑C構?；鹕皆缙跒閺埣铱诮M二段流紋質(zhì)火山碎屑巖夾火山熔巖，晚期為張家口組三、四段火山—沉積碎屑巖和火山碎屑巖。

區(qū)域上出露地層主要有中生界侏羅系張家口組，白堊系義縣組、九佛堂組，新生界新近系僅有漢諾壩組及第四系沖積、沖洪積。

受康?！獓鷪錾顢嗔训挠绊?，區(qū)域上次級斷裂構造較為發(fā)育，斷裂以北東向為主，北西向次之；斷層性質(zhì)以正斷層為主，逆斷層及性質(zhì)不明斷層次之。規(guī)模最大的為西山—南大山斷裂，其長約12km；余之斷裂規(guī)模較小。受火山機構影響，發(fā)育環(huán)狀、放射狀斷裂，多為潛火山巖充填或形成溝谷。斷裂構造未波及到區(qū)內(nèi)的伊利石粘土礦體。

侵入巖出露面積小，中生代、晚古生代、元古代侵入巖均有出露。主要巖體有二長花崗巖、正長斑巖、花崗閃長巖、花崗巖、石英二長巖及安山巖。侵入巖對礦體沒有影響。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)處于龍?zhí)稖掀苹鹕綑C構，為張家口組、義縣組火山巖組成的Ⅴ級穹狀火山構造?；鹕交顒右灾行氖綖橹?，圍繞火山噴發(fā)中心呈環(huán)狀、半環(huán)狀分布，總體巖層呈圍斜內(nèi)傾，地層傾角較緩，一般為17°～25°。地層出露較簡單，侏羅系張家口組僅出露二段、四段地層，四段不整合于二段之上。上部與白堊系義縣組呈整合接觸。張家口組二段主要為流紋質(zhì)熔結含角礫凝灰?guī)r夾少量石英粗面質(zhì)熔結凝灰?guī)r、粗安巖。張家口組四段主要為伊利石化流紋質(zhì)熔結角礫凝灰?guī)r夾沉角礫凝灰?guī)r，局部石英粗面質(zhì)熔結角礫凝灰?guī)r。

早白堊世義縣組主要分布于礦區(qū)西北和北部，主要為深灰、灰紫色玄武安山巖、輝石安山巖及安山巖，近火口部位為安山質(zhì)集塊角礫熔巖等。該組整合或局部斜切超覆于張家口組四段之上。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構造不發(fā)育，受火山機構影響，發(fā)育環(huán)狀、放射狀斷裂，多為潛火山巖充填或形成溝谷。僅在礦區(qū)東南部見一北東向近弧形展布的正斷層，未對礦體造成破壞。

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，主要呈巖株、巖墻充填于火山口、火山斷裂等火山機構中，為火山活動的產(chǎn)物。僅在礦區(qū)中部出露有張家口期流紋斑巖和義縣期粗安斑巖。張家口期流紋斑巖將礦體隔斷。

2.2 礦體特征

伊利石礦體賦存在晚侏羅世張家口組四段下部，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，被充填于破火山口的潛火山巖—流紋斑巖隔斷分為南北兩個礦體。北側I 礦體地表出露長約2 380m，厚度平均37.37m，傾向89°～91°，傾角17°～25°，由北而南傾角變緩。礦體平均品位：Al2O319.57%、Fe2O33.20%、白度73.5。南側Ⅱ礦體地表出露長約2 800m，厚度平均43.92m 左右，傾向346°～21°，傾角15°～20°，礦體產(chǎn)狀逐漸由傾向北東變?yōu)閮A向北西。礦體平均品位：Al2O313.70%、Fe2O31.23%、白度73.5。

礦體頂?shù)撞烤鶠橐晾規(guī)r，經(jīng)化驗分析圍巖的伊利石含量、Al2O3、Fe2O3含量情況與圈定的礦體差別不大，只是圍巖的白度達不到產(chǎn)品的要求。礦體大部分地表裸露，抗風(氧)化能力比較強，地表礦體風(氧)化較淺，風(氧)化深度1 ～2m左右，向下為原生礦石。

圖1 圍場密林溝伊利石礦地質(zhì)簡圖

2.3 礦石特征

(1)礦石類型。

礦石自然類型主要為石英—伊利石型[2]。根據(jù)礦石軟硬程度、可塑性，劃分為硬質(zhì)礦石、半軟質(zhì)及軟質(zhì)礦石三種類型，以后兩種類型為主。

礦石呈白色、灰白色，結構致密，塊狀構造，局部薄層狀構造，也見角礫狀構造(圖2、圖3)。硬質(zhì)礦石可明顯分辨其層理，半軟質(zhì)、軟質(zhì)礦石層理不明顯。礦物成分主要由伊利石、石英、少量的長石、微量的絹(白)云母和沸石，偶見綠泥石。

圖2 偏光顯微鏡鏡下的觀察

圖3 礦石的XRD 圖譜

(2)礦物組成和化學成分。

綜合巖礦鑒定結果、XRD 分析結果、SEM 分析、差熱分析結果可知，原礦的礦物組成以及半定量分析的含量分別為：伊利石41.32%，石英43.38%，高嶺石7.88%，長石6.90%，白云母1.10%，有微量的絹(白)云母、沸石、綠泥石。

原礦石化學成分為：SiO263.02%～76.14%、Al2O312.55% ～25.23%、Fe2O30.05% ～0.87%、TiO20.06%～0.26% CaO 0.016%～0.17%、MgO 0.27% ～0.66%、K2O 2.15% ～4.16%、Na2O 0.10% ～0.38%、MnO 0.025% ～0.044%、SO30.04% ～0.07%、LOS 1.33% ～5.07%；礦 石pH值為6 ～7.5，水分3%～7%。

(3) 礦石物化性能。

原礦石呈白色、灰白色、淺灰綠色、淺黃色。200 目自然白度70.4 ～78.60，經(jīng)1 100℃煅燒白度為71.6 ～81.20；硬質(zhì)礦石莫氏硬度為4 度，水浸不易崩解；軟質(zhì)礦石莫氏硬度為2 度，水浸易崩解，可塑性較強，塑性指數(shù)10.5 ～17.5。

礦石差熱分析結果(圖4)顯示與標準圖譜特征明顯一致，在130℃和600℃左右有兩個明顯的的吸熱谷，130℃左右低溫吸熱谷為伊利石排除吸附水所致，600℃左右的吸熱谷為伊利石排除羥基水所致，較標準絹云母的極值溫度 (775 ～ 850℃) 略低，說明水化尚不太強烈[4-5]。

圖4 礦石的差熱曲線

2.4 圍巖礦化蝕變特征

礦體的圍巖主要為張家口組四段灰白色晶屑凝灰?guī)r、紫灰色含角礫流紋質(zhì)凝灰溶巖、紫紅色凝灰角礫巖，礦體與圍巖為漸變過渡關系，圍巖的伊利石含量、Al2O3、Fe2O3含量情況與圈定的礦體差別不大，圍巖的白度達不到產(chǎn)品的要求。近礦圍巖蝕變主要為鉀長石化、絹云母化、綠泥石化。

3 礦床成因探討

礦體嚴格受地層控制，呈層狀賦存于中生界上侏羅統(tǒng)張家口組四段灰白色晶屑凝灰?guī)r中，礦體與圍巖為漸變過渡關系。礦區(qū)礦石礦物組合為伊利石、高嶺石、石英，屬中低溫礦物組合。根據(jù)礦區(qū)巖性組合判斷，中生界上侏羅統(tǒng)時期密林溝地區(qū)發(fā)生大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)和巖漿侵入活動，初期為大規(guī)模的酸性、中酸性巖漿噴發(fā)，形成厚度較大Al2O3、K2O 含量較高的流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、角礫巖屑晶屑凝灰?guī)r等，為伊利石成礦提供豐富的物質(zhì)來源；此后在殘余的火山氣液或深部巖漿氣液沿火山通道上升運移，促使火山熱液蝕變交代酸性、中酸性火山碎屑巖等巖石中長石類礦物，在一定的物理化學條件下經(jīng)脫硅去雜等作用而形成伊利石礦床，屬于低溫熱液蝕變型礦床[1-3,6,9-10]。

4 結論

(1)伊利石礦體賦存于中生界上侏羅統(tǒng)張家口組火山碎屑巖石中，呈層狀似層狀產(chǎn)出，層位穩(wěn)定。

(2)礦石主要為石英伊利石型，礦石結構致密，塊狀構造，也見角礫狀構造。礦物組分平均值為伊利石41.32%，石英43.38%，高嶺石7.88%，長石6.90%，白云母1.10%。

(3)礦床成因與中生界侏羅系酸性、中酸性凝灰?guī)r及火山機構關系密切，屬于低溫熱液蝕變型礦床。