袁新軍

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心云南總隊(duì)，云南 昆明 650100)

高嶺土是是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。硬質(zhì)高嶺土為高嶺土一種，質(zhì)硬巖石狀、粉碎磨細(xì)后才具可塑性，主要用于陶瓷、填料、涂料、耐候材料等。2020年中國(guó)高嶺土產(chǎn)量現(xiàn)狀約為650萬(wàn)t。

2018年中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心云南總隊(duì)在永善縣開(kāi)展高嶺土及其他非金屬礦地質(zhì)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在云南省昭通市永善縣分布的上二疊統(tǒng)宣威組（Px），該組下部普遍含厚度0～4.50m硬質(zhì)高嶺土礦。2021年云南總隊(duì)在永善縣開(kāi)展高嶺土找礦工作，共發(fā)現(xiàn)小黑寨、油坊2處硬質(zhì)高嶺土礦產(chǎn)地和松林、茂林等數(shù)處礦點(diǎn)（見(jiàn)圖1）。綜合分析研究認(rèn)為：高嶺土礦賦礦于上二疊統(tǒng)宣威組，其成礦地質(zhì)特征具有普遍性，有規(guī)律可循。本文根據(jù)勘查工作成果和收集相關(guān)資料，總結(jié)出該地層硬質(zhì)高嶺土礦的成礦規(guī)律，期望為云南省昭通、曲靖地區(qū)及周邊四川（四川為樂(lè)平組（Pl））、貴州等地，上二疊統(tǒng)宣威組層位找礦提供一些參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

云南省上二疊統(tǒng)宣威組硬質(zhì)高嶺土礦大地構(gòu)造處于Ⅵ揚(yáng)子陸塊區(qū)—Ⅵ-2上揚(yáng)子古陸塊—Ⅵ-2-4滇東被動(dòng)陸緣（Pz）。各主要構(gòu)造發(fā)展階段經(jīng)歷了淺海相—陸相—淺海相或淺海相—陸相的演變。昭通地區(qū)屬相對(duì)不穩(wěn)定地臺(tái)，古生代為一相對(duì)凹陷區(qū)，地層較齊全，沉積了厚度較大的前寒武系—二疊系碎屑巖、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、石膏、石英砂巖夾赤鐵礦石英砂巖、頁(yè)巖等及玄武巖。印支期轉(zhuǎn)換成抬升區(qū)，燕山、喜山期褶皺成山脈，局部形成湖泊盆地，沉積了三疊—侏羅系砂巖、灰?guī)r、白云巖、長(zhǎng)石石英砂巖、礫巖、泥巖及煤層煤線（見(jiàn)圖1）。區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，主要構(gòu)造集中于蓮峰山一帶，構(gòu)造線方向主要為北東向，形成于燕山期，以褶皺為主，斷裂次之，斷裂呈平行出現(xiàn)。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)主要發(fā)生于印支期，即晚二疊世早期，先后為海陸交替相的煤系沉積，期間伴有大規(guī)模玄武巖流噴發(fā)，形成大片峨眉山玄武巖?？偤穸?21～1859m。

2 典型礦床案例剖析（見(jiàn)圖1）

圖1 云南省永善縣高嶺土礦區(qū)域地質(zhì)略圖

永善縣硬質(zhì)高嶺土礦分布廣泛，現(xiàn)選擇其中較典型的小黑寨及油坊礦區(qū)，簡(jiǎn)述其地質(zhì)特征及礦石特征。

2.1 永善縣小黑寨高嶺土礦

2.1.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1）礦區(qū)出露地層有古生界上二疊統(tǒng)、中生界下三疊統(tǒng)、新生界第四系（見(jiàn)圖2）。

①上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組上段（P）：深灰、灰綠色致密狀、杏仁狀玄武巖夾凝灰?guī)r。厚度262～832m。

②上二疊統(tǒng)宣威組（Px）：上部為深灰色泥質(zhì)礫巖；中部為紫紅色砂巖、灰白色頁(yè)巖及暗紫紅色鐵質(zhì)泥巖；下部灰白、灰色高嶺石粘土巖；底部為灰色頁(yè)巖、灰黑色泥巖。厚度18～102m，與下伏峨眉山玄武巖組假整合接觸。

③下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（Tf）：分布于西部，巖性下部為紫紅色細(xì)砂巖夾頁(yè)巖；上部為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖與頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖互層。具粉砂質(zhì)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄至中層狀構(gòu)造。厚度265～652m，與下伏地層宣威組整合接觸。

④第四系殘坡積層（Q）：廣布于礦區(qū)，一般厚度約0.50m。巖性為灰褐、淺黃色含礫砂質(zhì)粘土。與下伏地層不整合接觸。

2）底板為上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組上段（Pβ）玄武巖和宣威組薄層泥頁(yè)巖。礦體頂板為與礦層同層位的砂泥巖，大多風(fēng)化剝蝕只剩下不厚的暗紫紅色較堅(jiān)硬的鐵質(zhì)泥巖和第四系蓋層。

圖2 小黑寨高嶺土礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖

3）礦區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷層和褶皺，構(gòu)造簡(jiǎn)單。

4）礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要發(fā)生于晚二疊世早期噴發(fā)而成的玄武巖、杏仁狀玄武巖、凝灰?guī)r等，總厚度221～1859m。區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用微弱。

2.1.2 礦體地質(zhì)及礦石特征

小黑寨高嶺土礦賦存于上二疊統(tǒng)宣威組（Px），地層產(chǎn)狀220°～255°∠9°～15°。礦石原巖為灰白、灰色高嶺石粘土巖，具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄至厚層狀、塊狀構(gòu)造。礦體由550m×360m、240m×160m兩礦段組成，分灰白色硬質(zhì)高嶺土（下礦層）、灰色硬質(zhì)高嶺土（上礦層）兩個(gè)礦石類(lèi)型。礦層總厚度2.10～4.40m，平均2.77m，其中下礦層厚度0.60～1.80m，平均1.23m；上礦層厚度1.00～2.60m，平均1.54m。通過(guò)X衍射、電鏡、差熱分析：主要礦物成分為鱗片狀高嶺石，含量78%～90%?；瘜W(xué)成分：AlO36.28%～46.67%，平均41.66%；FeO0.80%～1.68%，平均1.33%；TiO0.45%～1.58%，平均1.25%，CaO 0.19%；MgO 0.18%；SiO44.38%；KO 0.087%；NaO 0.061%；SO0.014%；MnO0.012%。熟料含量（換算）AlO43.38%，F(xiàn)eO1.51%，TiO1.40%。物理性能：粒度≥50μm僅19.2%；自然白度59.1%；可塑性4.9；耐火度：下礦層＞1800°，上礦層1760°；干燥收縮率：下礦層8.55%，上礦層6.87%。原礦可滿足高檔耐火材料指標(biāo)，還可應(yīng)用于搪瓷工業(yè)、橡塑工業(yè)、鑄型工業(yè)等。

2.2 永善縣油坊高嶺土礦

2.2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1）地層（見(jiàn)圖3）：①上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組上段（P）：深灰、灰綠色致密狀、杏仁狀玄武巖夾凝灰?guī)r。厚度221～834m。

②上二疊統(tǒng)宣威組（Px）：上部為深灰色泥質(zhì)礫巖。中部為紫紅色砂巖、灰白色頁(yè)巖及暗紫紅色鐵質(zhì)泥巖；下部灰白、灰色高嶺石粘土巖（硬質(zhì)高嶺土）。底部為紫紅、黃色泥巖、頁(yè)巖。工作區(qū)北部薄、南西部厚，厚度18～136m，與下伏峨眉山玄武巖組假整合接觸。

③下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（Tf）：分布于北部，巖性下部紫紅色細(xì)砂巖夾頁(yè)巖；上部為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖與同色頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖互層。具粉砂質(zhì)、砂質(zhì)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄至中層狀構(gòu)造。厚度114～265m，與下伏地層宣威組整合接觸。

圖3 油坊高嶺土礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖

④第四系殘坡積層（Q）：廣布于工作區(qū)，普遍不大于0.5m。巖性為灰褐、淺黃色含礫砂質(zhì)粘土。礫石成分為玄武巖、泥巖、砂巖等，磨圓差。一般厚度0～1.50m，與下伏地層界線清楚，呈不整合接觸關(guān)系。

2）構(gòu)造：工作區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷層和褶皺，構(gòu)造簡(jiǎn)單。

3）工作區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，由晚二疊世早期噴發(fā)而成的玄武巖、杏仁狀玄武巖、凝灰?guī)r等，在東部及沖溝較為廣泛地出露，整個(gè)玄武巖的噴發(fā)沉積厚度巨大，總厚達(dá)800余米。礦區(qū)范圍內(nèi)變質(zhì)作用輕微。

2.2.2 礦體地質(zhì)及礦石特征

油坊高嶺土礦賦存于上二疊統(tǒng)宣威組（Px），地層產(chǎn)狀25°～68°∠9°～18°。分布面積約1300m×1100m。礦石分為灰白色硬質(zhì)高嶺土（下礦層）、灰色硬質(zhì)高嶺土（上礦層）兩個(gè)礦石類(lèi)型，下礦層礦石品質(zhì)優(yōu)于上礦層。礦層總厚度1.60～3.30m，平均2.32m，其中下礦層厚度0.40～1.40m，平均0.81m；上礦層厚度0.80～2.00m，平均1.52m。通過(guò)X衍射、電鏡、差熱分析：礦物成分為鱗片狀高嶺石，含量80%～95%；高嶺石呈鱗片狀，片理大小不一，片寬度在0.1μ～2μm之間，單層厚度小于0.5μm，高嶺石片理無(wú)序排列（見(jiàn)圖4）。

圖4 灰白色硬質(zhì)高嶺土電鏡及衍射譜圖

化學(xué)成分：AlO35.88%～38.04%，平均37.23%；FeO1.36%～6.09%，平均3.21%；TiO1.03%～3.40%，平均1.56%，CaO 0.15%；MgO 0.14%，SiO44.01%；KO 0.115%；NaO 0.058%；SO0.01%；MnO0.01%。物理性能：粒度≥50μm僅24.1%；自然白度49.6%，燒成白度62.2%；可塑性4.9～11.9；耐火度＞1800°；干燥收縮率：下礦層8.30%，上礦層6.87%。原礦可滿足高檔耐火材料指標(biāo)，還可應(yīng)用于搪瓷工業(yè)、橡塑工業(yè)、鑄型工業(yè)等。經(jīng)咸陽(yáng)陶瓷研究院測(cè)試研究，是一種很好的粘土原料，還可以用于高檔陶瓷磚、衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品生產(chǎn)。

3 成礦規(guī)律研究

3.1 地層與成礦關(guān)系

晚二疊世早期，先后為海陸交替相的煤系沉積，期間伴有大規(guī)模玄武巖流噴溢發(fā)生，形成大片峨眉山玄武巖。先期富含長(zhǎng)石的巖石、火山灰在物理風(fēng)化下發(fā)生崩解、破碎、遷移，進(jìn)入地表水體，又在碳酸作用下發(fā)生化學(xué)風(fēng)化作用，隨地表水選擇性匯集在湖泊沉積形成高嶺土礦床，形成過(guò)渡性宣威組地層，厚度18～197m。高嶺土礦位于宣威組下部，是區(qū)域唯一高嶺土賦礦層位，是區(qū)域找礦的主要標(biāo)志和依據(jù)，成礦層位專(zhuān)屬性極強(qiáng)。

3.2 巖漿巖與成礦關(guān)系

高嶺土成礦需要有富鋁硅的火山灰、富含長(zhǎng)石的巖石等風(fēng)化提供物質(zhì)來(lái)源。本區(qū)域在晚二疊世之前無(wú)其他硅酸鹽巖漿巖，也無(wú)其他含高嶺土物質(zhì)和變質(zhì)巖提供長(zhǎng)石物質(zhì)來(lái)源。晚二疊世早期，先后為海陸交替相的煤系沉積期間伴有大規(guī)模玄武巖流噴溢發(fā)生，形成大片峨眉山玄武巖。經(jīng)玄武巖巖礦鑒定：含斜長(zhǎng)石（中長(zhǎng)石—拉長(zhǎng)石）占50%，普通輝石占35%，磁鐵礦占15%，富含長(zhǎng)石，可判定峨眉山玄武巖組玄武巖為高嶺土礦床形成的物質(zhì)來(lái)源。

3.3 風(fēng)化作用與成礦關(guān)系

成礦風(fēng)化作用有兩個(gè)，首先對(duì)提供物質(zhì)來(lái)源巖石進(jìn)行物理風(fēng)化作用，在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質(zhì)中，再進(jìn)行化學(xué)風(fēng)化作用，是轉(zhuǎn)化為高嶺土礦床的必要條件。

3.4 成礦環(huán)境條件

上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組物理風(fēng)化提供長(zhǎng)石基礎(chǔ)物質(zhì)來(lái)源，需要缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質(zhì)中及陸相成煤盆地及深沉瀉湖、濱海成礦環(huán)境，這些環(huán)境是轉(zhuǎn)化為高嶺土礦床的重要條件。

3.5 空間分布

區(qū)域上構(gòu)成下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、上二疊統(tǒng)宣威組、峨眉山玄武巖組三地層組合特征，從上至下巖性依次為飛仙關(guān)組暗紫紅色砂泥巖、宣威組鐵質(zhì)泥巖、礦層，底板為薄層頁(yè)巖和峨眉山玄武巖組玄武巖。高嶺土礦分布于峨眉山玄武巖組之上和宣威組下部，早期形成的下礦層質(zhì)量較好，后期沉積質(zhì)量逐漸變差，直至玄武巖被覆蓋無(wú)成礦物質(zhì)來(lái)源或混入其他成分和成礦環(huán)境變化，不具備成礦條件。受古地理地形起伏成礦厚度而變化，隨含礦層延伸而延伸，直至相變成非礦或尖滅。印支抬升后，礦層產(chǎn)狀緩傾斜，出露好宣威組大多受風(fēng)化剝蝕殆盡，硬質(zhì)高嶺土開(kāi)發(fā)價(jià)值受覆蓋層厚度控制，蓋層不厚或順坡產(chǎn)出易形成具開(kāi)發(fā)價(jià)值的礦體。

4 結(jié)語(yǔ)

1）宣威組高嶺土礦屬硬質(zhì)高嶺土類(lèi)型，主要礦物成分為鱗片狀高嶺石。賦礦層位為上二疊統(tǒng)宣威組，且嚴(yán)格受層位控制。以礦產(chǎn)地（點(diǎn)）或礦化點(diǎn)形式存在；2）區(qū)域上構(gòu)成下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、上二疊統(tǒng)宣威組、峨眉山玄武巖組三地層組合的空間分布特征，富鋁硅的火山灰、富含長(zhǎng)石峨眉山玄武巖組巖石風(fēng)化提供成礦物質(zhì)來(lái)源；3）高嶺土成因類(lèi)型為高嶺石粘土巖沉積型礦床；4）高嶺土礦成礦時(shí)代為晚二疊世；5）外生成礦作用是礦區(qū)的主要成礦作用，對(duì)提供物質(zhì)來(lái)源巖石進(jìn)行物理風(fēng)化作用，遷移至深沉瀉湖、濱海環(huán)境，在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質(zhì)中，進(jìn)行化學(xué)風(fēng)化作用沉積成礦。

云南省上二疊統(tǒng)宣威組硬質(zhì)高嶺土礦原礦可滿足高檔耐火材料指標(biāo)，還可用于搪瓷工業(yè)、橡塑工業(yè)、鑄型工業(yè)等，礦石選礦提純后變?yōu)楦邫n，該鱗片狀高嶺石可用于造紙。隨著高嶺土資源消耗，優(yōu)質(zhì)的超大型礦床越來(lái)越少，而市場(chǎng)需求巨大，二疊系硬質(zhì)高嶺土找礦顯得十分必要。該區(qū)域峨眉山玄武巖組與上覆宣威組接觸帶的灰白色巖石，可以作為野外找礦的直接標(biāo)志。通過(guò)成礦規(guī)律分析為昭通、曲靖及周邊地區(qū)尋找高嶺土礦床提供一些借鑒。