河南省嵩县白土塬高岭土矿地质特征研究
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摘要 河南省嵩县白土塬高岭土矿位于华北地台南缘的豫西成矿带内，成矿母岩为石英斑岩，矿体分布规模及矿体形态严格受断裂构造及岩体控制，矿体形态多为不规则脉状、层状，矿体倾角较陡。矿石结构主要为似斑晶、它形粒状及浸染状结构，矿石构造以松散土状、块状、层状构造为主。主要矿物组成为高岭土、石英、伊利石、蒙脱石、斜长石等；化学成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O，具有较大的经济价值和工业利用价值。
中图分类号P62 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0088-02
高岭土矿是重要的非金属矿产资源之一，因最早发现于中国景德镇附近的高岭村而得名。人类社会对高岭土有着数千年的开发利用历史，将其广泛地应用于陶瓷、冶金、造纸、医药卫生、建筑、化工、核能、航空航天及国防工业等领域，随着科学技术的快速发展，高岭土矿的使用量和应用领域将日益扩大，在此背景下，加强对高岭土矿床的成因、地质特征和分布规律的系统研究，总结区域成矿规律，从而确定正确的找矿方向，合理地部署地质勘查工作，有着特殊的理论和经济意义。
1 地质概况
河南省嵩县白土塬高岭土矿位于外方山北麓，其大地构造位置属华北地台南缘，地层区划属华北地层区豫西分区渑池-确山小区[1-2]。该区为豫西重要的金属、非金属成矿带，矿产资源丰富，主要包括金、银、铅锌、钼、钨、铁、硫、高岭土、萤石、石灰岩、建筑板材等[3-6]。
区内出露地层主要为中元古界熊耳群、新近系洛阳组和第四系等。其中熊耳群为一套中-酸性火山岩组合，主要岩性为焦园组中酸性熔岩夹薄层火山碎屑岩；坡前街组中性熔岩夹多层凝灰岩；龙脖组酸性-中性的熔岩夹紫红色凝灰岩、凝灰质板岩及碳酸盐岩透镜体。区内发育多组、多方向的断裂构造，其中以北西西向和近南北向为主，其他方向次之。岩浆活动在区内较为活跃，岩浆岩分布范围较广，主要岩性为中元古界石英斑岩和古生代斑状正长岩。
2 矿区地质特征
2.1 地层
矿区出露地层主要为中元古界熊耳群焦园组（Chj）和坡前街组（Chp）及新近系中新统洛阳组（N1L）和全新统（Q4）地层。其中焦园组（Chj）可分为上、中、下三段，上段（Chj1）在矿区未见出露；中段（Chj2）主要分布于矿区南部，主要岩性为紫灰色层状流纹斑岩夹流纹质角砾集块岩，局部可见有灰绿色薄层安山岩；下段Chj1）分布于矿区西南部，主要岩性为灰绿色安山岩、杏仁状安山岩，局部夹灰紫色流纹斑岩。坡前街组在矿区仅出露下段（Chp1），主要分布于矿区东北部，岩性为灰绿色杏仁状安山岩，灰绿色安山玢岩夹紫灰色凝灰岩。新近系中新统洛阳组（N1L）在区内仅出露下段（（N1L1）），多零星分布矿区西南部和西北部一带，出露面积都较小，岩性主要为灰白色砂砾岩夹薄层泥质粗砂岩及红色砂质粘土岩；新近系全新统（Q4）在区内多分布于沟谷内和地势低洼处，岩性为河床冲积砂土，砂砾石层。
2.2 断裂构造
区内断裂构造较为发育，主要包括北西西向和北东向两组，其中，北西西向断裂构造在区内最为发育，为矿区主要控矿构造，主要包括仝家岭-土门里断裂和白土塬-杨庄断裂两条。该组断裂构造规模较大，其中仝家岭-土门里断裂在区内沿走向多呈舒缓波状延伸，地表出露长度约4.3km，断裂带宽约10m～70m，断裂带走向270°～295°，平均280°，倾向北东，倾角50°～60°，平均约60°；白土塬-杨庄断裂地表出露长度约4.2Km，沿走向呈波状延伸，断裂带宽约60m～100m，断裂带走向265°～285°，平均275°，倾向北，倾角70°左右。该组断裂带内多发育构造角砾岩、碎裂岩及断层泥，硅化、绢云母化蚀变常见。北东向断裂在区内不甚发育，且规模相对较小，其地表出露长度仅1000余m，宽12m～25m，平均走向50°～60°，倾向南东，倾角80°左右。断裂带内主要为构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩，边部具有片理化带，沿断裂常发育硅化、绢云母化等围岩蚀变。
2.3 岩浆岩
岩浆岩在区内分布较广，呈现多期次、多阶段分布的特征，其空间展布严格受火山活动控制。其中，潜火山相石英斑岩岩体在区内分布最为广泛，岩体在地表出露长度约800m～2 000m，宽600m～800m，多呈紫红色或浅白色、斑状结构，块状构造。岩石中斑晶以长石为主，呈宽板状，板柱状，大小2mm×3mm，石英呈四方柱状，粒径1mm。斑晶含量5%左右。岩石中基质含量占95%，具霏细结构，主要成分为：石英50%，钠长石25%，钾长石20%，粉末状赤铁矿5%。岩石中的长石均已强烈高岭土化。除石英斑岩外，矿区局部可见斑状正长岩。
3 矿体及矿石特征
矿区成矿母岩为中元古界石英斑岩，区内石英斑岩受热液蚀变作用的影响，长石普遍发生高岭土化，当石英斑岩中Al2O3含量≥14%时，即为高岭土矿。高岭土矿化体多分布于断裂构造下盘附近的石英斑岩岩体内，矿体走向与断裂构造延伸方向基本一致，受断裂构造控制特征明显，多为北西西向或近东西向，走向长度约496m，倾向北东，倾角75o～85o，平均80 o。矿体厚度8.81m～30.22m，平均23.28m，厚度变化系数为10%。主要成分为：A12O3 最高18.18%，最低13.21%，平均14.62%，品位变化系数为5%；Fe2O3最高1.49%，最低 0.80%，平均1.19%；TiO2最高0.06%，最低0.03%，平均 0.04%。矿体平面形态主要为不规则脉状、层状、似层状，倾向方向呈上宽下窄的板状，矿体倾角相对较陡。
矿石结构主要包括似斑晶结构、他形粒状结构、浸染状结构、微晶结构、纤维状结构等。矿石构造主要有松散土状、块状构造、显微定向层状构造等。矿石工业类型为强风化淋滤砂质高岭土型。
根据X射线衍射分析结果，该矿的高岭土矿石中主要矿物成分为：高岭石（11%～16%）、石英和方英石（52%～65%）、伊利石（23%～25%）、斜长石（4%～5%）、蒙脱石（5%～6%），次要矿物成分：褐铁矿和赤铁矿（1%～2%），微量矿物为金红石。由上可见，矿石中主要成分为石英和方英石、伊利石等矿物，而有用成分高岭石含量稍低。
矿石中的高岭石多呈微晶集合体状或粗大的斑晶状分布。其中微晶集合体状高岭石粒度多在0.043mm以上，呈紧密堆积，微晶高岭石多呈鲕粒状，鲕粒大小均匀，一般为1μm～3μm。薄片观察可见高岭石多为透明或略带浅黄色调，镜下观察其干涉色为一级灰色。局部可见赤铁矿、褐铁矿呈它形质点浸染分布在高岭石中，部分高岭石被渲染成土黄色。石英、方英石均为二氧化硅的单矿物，以石英为主，方英石含量较低。石英在矿石中多呈它形粒状、葡萄状分布在高岭石、斜长石、伊利石及蒙脱石等矿物颗粒间，结晶较差，粒度多在0.02mm以上；方英石呈微晶结合体分布，多聚集成圆粒状，假六方形粒状，无色透明。镜下干涉色很低，为暗灰色，有时呈似均质性，方英石微晶径粒度仅为1μm～2μm。伊利石、蒙脱石在矿石中分布广泛，多以基质形式存在，与高岭石斑晶及石英、斜长石等粒状矿物相间分布。其中伊利石呈纤维状或集合体状，镜下干涉色多为一级黄。蒙脱石呈细粒集合体状，干涉色为一级暗灰色至灰色。也有赤铁矿、褐铁矿质点呈浸染状分布在伊利石蒙脱石中。
经对区内典型矿石取样进行化学全分析，高岭土矿石的主要化学成分如下：SiO2 75.23%、Al2O3 14.22%、Fe2O3 0.8%、TiO2 0.056%、K2O 1.74%、Na2O 0.48%、CaO 0.17%、MgO 0.22%、烧失量5.14%。上述X射线衍射分析和化学全分析结果表明，该区高岭土矿具有一定的工业利用价值。
4 结论
嵩县白土塬高岭土矿是区内石英斑岩遭受热液蚀变致使长石发生高岭土化而成矿，矿体产出形态及规模严格受岩体及断裂构造控制，矿体多呈北西西向或近东西向，其形态多为不规则脉状、层状、似层状，倾角较陡。该区矿石结构多样，主要为似斑晶结构、他形粒状结构、浸染状结构，矿石构造以松散土状、块状、显微定向层状构造为主。主要矿物组成为高岭土、石英、方英石、伊利石、蒙脱石、斜长石等；化学成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O，具有一定的工业利用价值。
参考文献
[1]席文祥，裴放.河南省岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，1997.
[2]河南省区域地质志编委会.河南省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.
[3孙志顺.河南省非金属矿产开发利用指南[M].北京：地质出版社，2001.
[4]罗铭玖，黎世美，卢欣祥，等.河南省主要矿产的成矿作用及矿床成矿系列[M].北京：地质出版社，2000.
[5]郑直，吕达人，冯宝华，等.中国主要高岭土矿床[M].北京：北京科学技术出版社，1987.
[6]国家建筑材料工业局地质公司主编.中国高岭土矿床地质学[M].上海：上海科学技术文献出版社，1984.