我国坡缕石粘土资源分布与特征研究

余丽秀，孙亚光

【矿产资源】

我国坡缕石粘土资源分布与特征研究

余丽秀1，孙亚光2

（1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南 郑州 450006；2.河南工业大学材料科学与工程学院，河南 郑州 450052）

根据我国坡缕石粘土资源特征、分布状况和开发现状，按苏皖、西北、华中和其他零散分布区对资源分布、储量及典型矿区资源特征进行了论述；研究内容对我国坡缕石粘土资源的综合开发利用具有参考价值，有望拓宽坡缕石的研究应用领域，创造更高的附加值。

坡缕石；粘土；资源分布；特征；中国

1 概述

坡缕石(Palygorskite)也被称作凹凸棒石(Attapulgite)，理论化学式为Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4· 4H2O，理论化学成分为：SiO256.96%、MgO 23.83%、H2O 19.21%，自然界中的坡缕石由于其结构中的镁常被铝、铁部分替代，故与理论化学式存在一定的差异。

田煦等[1]对沉积土状和热液纤维状坡缕石的晶体化学、微细晶体结构、物化性能等方面进行了研究，认为两者间还是存在着一定的差异。尽管土状坡缕石和纤维状坡缕石中都广泛存在Al、Fe对Mg的异价类质同象置换，且Fe为呈Fe3+形式进行八面体配位，但于Mg2+-Al3+-Fe3+三组分构成的相图中，以Fe3+≈0.25～0.30为分界线，分为两个群体，前者富铁，后者低铁、富铝；在晶体结构方面，前者结晶程度低，单个晶体横断面呈多种不规则的异形，晶体存在生长缺陷和晶格缺陷发育，后者相对结晶程度高、晶形完整等，其结构的差异决定性质必然也有一定的差异。

坡缕石粘土是以含有坡缕石为特征矿物的粘土，蒙脱石、白云石、石英、方英石、方解石、石膏、伊利石、高岭石、绢云母、长石、滑石等同坡缕石伴生。由于我国坡缕石粘土发现晚，目前还没有制定勘查规范，仅有2004年江苏省国土资源厅函(2004-547)规定坡缕石含量≥20%的粘土称为坡缕石粘土。根据坡缕石粘土矿物组成，可大致将其分为4类：坡缕石粘土(坡缕石≥60%)、坡缕石—蒙脱石混合粘土(坡缕石≥20%，蒙脱石20%～60%)、硅质坡缕石粘土(坡缕石≥20%，石英类矿物合量30%～60%)、白云石质坡缕石粘土(坡缕石≥20%，白云石≥40%)。

2 我国坡缕石粘土资源分布与特征

我国坡缕石粘土资源虽然发现较晚，但分布范围较广、已探明储量较丰富，远景储量也非常可观。我国已发现的坡缕石粘土按资源分布区域可分为三大区域：苏皖区(江苏、安徽)、西北区(甘肃、青海、新疆、山西、内蒙)、华中区(湖北、河南、河北)等，其他一些省份也有零散分布。

2.1 苏皖区

苏皖区是我国目前已探明坡缕石粘土储量较集中、开发利用较好的区域，以江苏盱眙为代表，已成为当地特色资源和经济支柱产业。

(1) 江苏。

江苏已发现的坡缕石粘土资源主要分布在苏北的六合、盱眙、泗洪和苏南的金坛、溧阳等地区，其中，苏北的盱眙地区坡缕石粘土资源探明量和产量均占全国第一位[2-4]。

六合坡缕石粘土是我国最早发现坡缕石粘土产地的地区，该矿床为伴生或共生膨润土类型，资源主要分布在东平山—西平山—炼山—小(磨)盘山一线以北地区，主要矿床为小盘山、白土山、平山、骡子山矿区，均为中小型规模，资源量为3 340万t。

盱眙坡缕石资源是我国坡缕石资源勘查工作较为详尽的地区，资源量达8.89亿t，其中胶体级、吸附级、白云石—坡缕石级分别为7.09、1.55、0.24亿t。详细勘查的矿床(矿段)有10处，主要有龙王山矿区的龙王山—穆店山和滚子涧矿段、雍小山、高家洼—梁家洼、龙山—猪嘴山、猪嘴山东、猪嘴山西、白虎山、牛头山东、龙头山矿段，其中，龙王山—穆店山、高家洼—梁家洼、龙山—猪嘴山、龙头山、雍小山为大型矿床。矿层最厚可达10m以上，沿水平方向延展，长、宽分别可达数百米或上千米。矿石类型有坡缕石粘土、蒙脱石坡缕石粘土、白云石坡缕石粘土、蛋白石坡缕石粘土。

(2) 安徽。

安徽已探明坡缕石粘土资源量在国内处于第二位，主要集中在来安、天长、明光、全椒等地区。

明光市官山矿资源量为0.22亿t，蔡元峰等[5]对该地区两种不同颜色的坡缕石粘土资源采用X-射线衍射、湿化学分析、电子探针、光电子能谱、红外吸收谱分析，研究了其矿物组成、化学成分特征。

嘉山县矿床[6]属湖盆沉积类型，矿床主要矿物有坡缕石、蒙脱石、白云石及硅质矿物。

全椒马场铜井山坡缕石粘土矿脉体宽窄不一，厚度一般＜2m。产出矿石形态有树皮状、纤维状和致密块状等。树皮状坡缕石一般以单矿物集合体为主，而纤维状和致密块状样品则常与较多的方解石和蛋白石共生，分异完好的脉体其两壁为梳状方解石晶簇，内为块状蛋白石，中心则为纤维状坡缕石，表明坡缕石的生成晚于方解石和蛋白石，主要是在低温热液中以裂隙充填方式形成，晶体较完美[7]。

2.2 西北区

西北区中坡缕石资源主要分布在甘肃、青海、新疆、山西、内蒙古等省区。

(1) 甘肃。

甘肃的坡缕石粘土由北向南、由西向东分布在临泽、靖远、临夏、会宁、灵台和天水等较大范围的区域[8-10]，据甘肃省地矿局资料，全省已探明坡缕石粘土矿储量4亿t，远景储量10亿t。

甘肃坡缕石粘土类型主要为含较多白云石的碳酸盐型坡缕石。以临泽坡缕石为例，临泽坡缕石粘土矿为我国西北地区最早发现的较大型坡缕石粘土矿床，其坡缕石粘土岩和石膏密切共生形成一延伸稳定的互层状矿体，含矿层由上、下两个矿组共6层矿组成，各矿层产状基本一致；其中上矿组坡缕石粘土矿层坡缕石含量＜43.3%，平均21.4%；下矿组坡缕石含量15.6%～37.9%，平均23.6%。该矿床为层状矿体，以红色沉积建造为主，其地表较坚硬的石膏层(多形成垄坎)和坡缕石粘土层结合形成特有的黄绿色、砖红色，形成了该矿床明显的找矿标志[8]。

(2) 青海。

青海省坡缕石粘土资源分布也较广，如西宁、循化等区域。青海省是典型的沙漠气候，在pH值=8～9的偏碱性沙漠气候环境下更有利于坡缕石的形成和稳定，但当环境年均降雨量超过300mm时，坡缕石又多受风化作用影响分解而形成蒙脱石。以循化撒拉族自治县积石镇羊圈贡拜村坡缕石为代表，其成因为风化沉积型，沉积物中粘土矿物主要有蒙脱石、伊利石、坡缕石和绿泥石等，坡缕石在沉积物中主要呈细棒状和纤维状两种形态产出，明显可见其交代蒙脱石边缘及表面的现象，说明该区的坡缕石为自生成因，即在沉积区形成[11]。

(3) 新疆。

新疆坡缕石粘土以塔里木盆地出现的坡缕石粘土为代表[12]，矿物组成为坡缕石+伊—蒙无序间层(少数样品为蒙皂石)+伊利石+绿泥石矿物为主要组合，在围岩环境有大量的硅、镁组分，环境偏碱性；在沉积—成岩早期，在碱性介质中有利于晶质二氧化硅的溶蚀，形成非晶质胶态二氧化硅，高孔隙度更有利于碱性元素和碱土元素混入沉积物，这些元素与二氧化硅发生反应即首先形成蒙皂石；白云石的带入使盆地水介质碱度增加(pH值约为8.5)，环境中的二氧化硅含量又高，进一步使白云石发生沉淀，而水介质中铝和铁的含量保持不变，相应增加了水介质中硅、镁的含量，当溶液中硅、镁含量足够高而且pH值在8～9时，蒙皂石则转变为坡缕石，但这种蚀变形成的坡缕石晶体发育较差，纤维较短。

(4) 山西。

山西坡缕石粘土以天镇县资源为代表，粘土中含硅酸盐矿物60%～97%，含碳酸盐类矿物3%～40%。矿石主要组成为石英、蒙脱石、坡缕石、高岭石、方解石等，次要矿物有长石、白云石、水云母等。此外，天镇粘土pH值＞9，较苏皖样品碱性程度高，不仅能保持坡缕石的稳定性，而且可继续生长，并有向海泡石转化的可能[13]。

2.3 华中区

华中区坡缕石粘土资源主要分布于河南南阳、湖北随州、河北阳源等地区。

(1) 河南。

河南坡缕石粘土以豫西南镇平县白云质坡缕石矿床为代表，钻探结果显示60m未穿透矿层，对岩心样品分析表明：上部有白云石，过渡为石英、坡缕石，下部以白云石、坡缕石、蒙脱石为主。该矿层出露面积30km2以上，远景资源量超过6亿t，其中上部矿层(平均厚10～15m)资源量在2亿t以上[14]。对河南镇平白云质坡缕石粘土开发应用性能的系统研究[15]显示其适合作塑料、橡胶填料，具有较好的补强功能，尤其适合作PVC的填料。

(2) 湖北。

湖北坡缕石主要分布在随州境内，含坡缕石岩石主要为隐晶质白云岩。伴生矿物主要为白云石、石英、褐铁矿等，坡缕石含量约为5%～10%，产于隐晶白云岩的微裂隙或白云石颗粒间，根据成因环境，该矿区坡缕石为白云石风化蚀变而成，坡缕石粘土矿类型为典型的白云石质坡缕石粘土[16]。

2.4 其他

其他地区坡缕石资源分布比较零散，包括四川、云南、山东、贵州等地区。

(1) 四川。

四川坡缕石粘土仅见珙县洛表坡缕石矿区，该矿床厚度在186～441m。样品外观为白色，湿润后灰白色，其特点是富含镁，Mg2+∶Al3+=3∶2，含水量高达23%，折光率偏低[17]。

(2) 云南。

云南坡缕石粘土产于滇东宣威县境内的拖克、田坝等矿点，分为纤维状、土状两种类型。与世界上的代表样品相比较，宣威样品在X-射线粉晶参数、化学成分、差热曲线等方面有较大的相似性。其中，纤维状坡缕石呈树皮状，并可撕成薄纸片状，纯度较高，其进一步可分为坡缕石—方解石型(局部为冰洲石)、纯坡缕石型[18]。

(3) 其他。

其他矿点还有山东青岛[19]、贵州大方[20]等，各矿点资源也均有一定特色。

3 结语

坡缕石粘土是重要的稀缺性非金属矿产资源，世界上只有美国、中国、塞内加尔、澳大利亚等少数国家发现这一资源，我国已有十多个省区发现坡缕石粘土资源。

坡缕石粘土在建材、石油、冶金、农牧业等领域中有着广泛应用，目前国内外已开发出近200余种用途， 但我国初级加工产品和低附加值产品比例较高。针对存在的问题，需要各地的坡缕石粘土生产和加工企业根据其矿产资源特点，优选选矿及深加工工艺和设备，开发研制出高档的坡缕石产品，以开拓新的市场，创造更高的附加值。

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Study on Resources Distributing and Characteristic of Palygorskiteon in China

YU Li-xiu1, SUN Ya-guang2
(1. Zhengzhou Institute for Multipurpose Utilization of Mineral Resources, CAGS, Zhengzhou 450006; 2. College of Material Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450052, China)

According to China’s palygorskite resource characteristic, distribution and development status, the distribution and reserves of resources and the typical characteristics of mining resources are discussed according to Jiangsu and Anhui, northwest, central district area and other scattered. The research has reference value for China’s palygorskite resource development, it may broaden the research field of application of palygorskiteon, created higher added value.

palygorskite; clay; resource distribution; characteristics; china

P619.231

A

1007-9386(2014)06-0036-03

2014-08-01

中国地质调查局项目(12120113087300)。