松散干容重对黏土质硅藻土矿床的评价作用

高友库，郎亚琴

（内蒙古自治区有色地质勘查局七队，内蒙古乌兰浩特137400）

松散干容重对黏土质硅藻土矿床的评价作用

高友库，郎亚琴

（内蒙古自治区有色地质勘查局七队，内蒙古乌兰浩特137400）

吉林省敦化市高松树硅藻土矿为含黏土矿物及碎屑较多的劣质硅藻土.在对本矿区样品分析结果对比中发现，由于围岩及夹层的化学组分与矿层相同，常规的工业指标不能区分矿石与岩石.为了能够对矿床做出正确评价，在测试样品基本分析项目外又增加了松散干容重一项.经反复测试研究，确定了以松散干容重≤0.95 g/cm3作为指标之一，与其他工业指标一起圈定矿层，成功地解决了矿体圈定及矿石质量评价问题.

新近系土门子组；黏土质硅藻土；松散干容重；矿体圈定；评价指标；吉林省

1 硅藻土矿床地质特征

1.1 矿层赋存状态

吉林省敦化市高松树硅藻土矿赋存于敦化复背斜北西部的新生代盆地——高松树盆地——上部由新近系土门子组玄武岩喷发形成的小盆地内❶吉林省地质局区域地质调查大队.中华人民共和国地质图（1∶20万）（敦化幅K-52-3）说明书.1978..含矿岩系组合为含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、硅藻土、粉砂质黏土、黏土、玄武岩.

矿层总体走向25～50°，向北西倾斜，倾角小于4°.控制规模长 3800m，宽 500～700m，中部厚 6.28～12.57m，平均8.76m，向边缘变薄至尖灭.形态随盆地基底起伏而变化.其内部大致可分为两层：上层灰白-灰绿色，以块状构造为主，局部发育有微层状构造，固结弱，可见少量柳叶形化石；下层呈紫灰、棕灰、黑灰等暗色，水平微层理发育，固结较上层强，植物化石丰富.上下层之间呈渐变关系.中部常夹有砂岩及粉砂质黏土透镜体❷郎亚琴.吉林省敦化市高松树硅藻土矿勘探报告.中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，1998..

1.2 顶、底板及夹层

矿层直接顶板多为含硅藻黏土，次为黏土、粉砂岩或粉砂质黏土，砂岩较少.厚度一般0.1～2m.

底板主要为砂岩、含砾砂岩、粉砂岩.

夹层共有7个，规模较小，呈透镜状分布于矿层的中上部.岩性有含砾砂岩、砂岩、粉砂质黏土、含硅藻黏土.其中含硅藻黏土中硅藻含量小于20%，黏土矿物占50%～70%，碎屑矿物20%～30%，与矿层呈渐变关系.

上述各岩性中黏土矿物以埃洛石、蒙脱石为主，少量伊利石.碎屑矿物以石英、长石为主，少量角闪石、黑云母、磁铁矿、褐铁矿等.

围岩及夹层主要化学组分含量及变化情况见表1.

表1 围岩及夹层各岩性主要组分含量Table 1 Main composition ranges of the wallrocks and interbeds

1.3 矿石质量

（1）物质组成

经X光衍射分析、岩矿鉴定得知，矿石中硅藻含量20%～60%；黏土矿物30%～60%，主要为蒙脱石、埃洛石，伊利石少量；碎屑矿物5%～30%，主要为石英、斜长石，少量磁铁矿.显微生物泥质结构，微层状及块状构造.

（2）化学成分

根据工业部门对矿石主要化学成分的要求，以SiO2、Fe2O3、Al2O3及烧失量的含量作为评价矿石质量的依据.其中SiO2是有益组分，其余为有害组分.矿层各主要化学成分含量及变化情况见表2.

表2 矿层各组分含量及变化Table 2 Main composition ranges of the ore bed

2 矿石工业指标的确定

为了达到既满足地方对口工业部门对矿石质量的要求，又不浪费资源的目的，矿区勘查者多次到附近的敦化市硅藻土矿调查和收集资料.该矿山多年开采利用与本矿床同层位的硅藻土矿床，主要生产保温砖等保温材料.该矿山确定的矿石质量指标为：SiO2≥55%，Al2O3≤24%，Fe2O3≤10%，烧失量≤12%.

但在与本矿区样品分析结果对比中发现如下问题.

（1）所拟工业指标不能区分矿石与岩石.围岩及夹层的化学组分与矿层相同，只是在SiO2含量上，砂岩多在65%～80%，少数黏土SiO2低于工业指标，或Fe2O3、Al2O3高于工业指标，多数样品各组分含量均在工业指标之内（见表1、2）.

由表1、2可知，上述工业指标不能作为划分矿石与岩石的依据.

（2）SiO2含量无法代表硅藻含量.硅藻土是主要由古代硅藻及一部分放射虫类的硅质遗体在水中沉积形成的产物.硅藻遗骸主要由蛋白石组成，化学成分为SiO2·nH2O.矿石中硅藻是唯一的有益物质组分，纯净的硅藻土质轻（密度0.4～0.9 g/cm3），多微孔，手捻呈粉沫状.由于其独特的结构及物理性质，在工业上用途较广.

只有来自硅藻的SiO2含量的高低，才能说明矿石质量的优劣.本矿床由于成矿期区域稳定性差，矿石中混入较多黏土矿物和碎屑矿物.样品中SiO2含量不仅来源于硅藻，还来源于黏土矿物和碎屑矿物，特别是石英.故矿样中的SiO2含量无法代表硅藻含量，从而也不能评价矿石质量.

为了解决上述两点难题，又要尽量减少勘查成本，根据硅藻土密度（本矿区0.86 g/cm3）与砂岩和黏土的密度（分别为2.57 g/cm3和2.46 g/cm3）相差悬殊的特点，结合矿区矿石、围岩及夹层固结弱，多数样品松散破碎，无法测量密度的实际情况，提出对每个基本分析样品增做松散干容重一项，作为圈定矿层，评价矿床的工业指标之一.

其做法是：将样品粉碎过筛（≤1.0 mm），烘至恒重，利用1000 mL的量筒，连续测定容重3次，取平均值.

结合肉眼观察、X光衍射分析、岩矿鉴定结果，对顶、底板及夹层样品松散干容重测试结果反复研究，试圈矿体，确定以松散干容重≤0.95 g/cm3圈定矿层，并与其他工业指标一起作为圈定矿层的质量指标.

由表3可见，松散干容重0.95 g/cm3的指标将矿石与岩石截然分开.

对195个矿石样品SiO2与松散干容重测试结果进行相关统计分析表明，SiO2与松散干容重呈反消长关系，其相关系数r=-0.69.说明有31%的矿样硅藻的含量与SiO2含量不相关，或随碎屑矿物（特别是石英）的增多，呈负相关关系.这说明引进松散干容重作为评价矿床的指标之一是十分必要的.

表3 矿石、围岩及夹层各岩性SiO2含量及松散干容重测试结果对比表Table 3 SiO2conternts and loose dry densities of ore，wallrock and interbed

3 矿石质量评价

在圈定矿层的基础上，对矿石质量进行了反复研究.利用X光衍射分析与岩矿鉴定资料所确定的矿石中硅藻、黏土和碎屑矿物的含量，以硅藻含量≥40%，黏土矿物≤45%，碎屑矿物≤20%为标准，以与其相对应的 SiO2≥60%，Al2O3≤20%，Fe2O3≤8%，松散干容重≤0.70 g/cm3的测试结果为界线，将矿石划分为两种类型：黏土质硅藻土和硅藻黏土.划分依据见表4.

（1）黏土质硅藻土：硅藻含量40%～60%，群体呈弯曲的串珠状无方向性排列，串珠长0.06～0.36 mm，直径0.006～0.018 mm.单体呈珠粒状，截面海绵状.其间由黏土矿物充填，黏结成岩.黏土矿物30%～45%，经X光衍射分析知，主要为蒙脱石、埃洛石及少量伊利石等.碎屑矿物5%～20%，呈星散状分布，主要为长石、石英，及少量磁铁矿等.粒径一般0.02～0.50 mm，具棱角.有机质含量很少.该类型主要分布于矿层的中下部.由上至下呈灰黄—灰白色、棕褐、紫灰、灰黑色.固结程度由弱变强，显微生物泥质结构及生物泥质结构，块状构造、微层理构造.

（2）硅藻黏土：硅藻含量20%～40%（特征同上）.黏土矿物30%～60%，主要为蒙脱石、埃洛石，约占30%～50%，伊利石很少.碎屑矿物10%～30%，主要为石英、斜长石，及少量磁铁矿等.粒径一般0.02～0.10 mm，大者1.00 mm以上，具棱角.黄绿—灰绿色，少数紫灰—灰黑色.黏结性、可塑性强.显微生物泥质结构，块状构造.

本次工作查明本矿床属大型硅藻土矿床，为当地保温材料工业提供了可靠的后备资源.希望本文所述工作方法，能对此类硅藻土矿床勘查工作有所帮助.

表4 岩矿分析与测试结果对比表Table 4 Result of rock and mineral analysis

THE INDEX OF LOOSE DRY DENSITY IN THE EVALUATION TO CLAYEY DIATOMACEOUS EARTH DEPOSIT

GAO You-ku,LANG Ya-qin

（No.7 Geological Team,Inner Mongolia Bureau of Nonferrous Metal Geological Exploration,Ulanhot 137400,Inner Mongolia,China）

The ore from the Gaosongshu deposit in Dunhua City,Jinlin Province is diatomaceous earth of poor quality with clayey minerals and fragments.Analysis on the samples from the deposit shows that,as the chemical compositions of the wallrocks,interbeds and ores are almost same,the regular industrial indexes cannot distinguish ore from rocks.In order to evaluate the deposit accurately,we add loose dry density to the basic testing items for the samples.After repeated tests,the loose dry density≤0.95 g/cm3is determined as one of the industrial indexes,which successfully solves the problem of orebody delineation and ore quality evaluation.

Neogene Tumenzi formation;clayey diatomaceous earth;loose dry density;orebody delineation;evaluation index;Jilin Province

1671-1947（2011）04-0301-03

P619.26

A

2010－12－17；

2011-08-01.编辑：张哲.

高友库（1958—），男，地质高级工程师，从事地质矿产勘查工作，通信地址内蒙古乌兰浩特市兴安南路46号，langyaqin6@163.com