安徽省庐江县刘家凹一带高岭土矿床地质特征及控矿因素浅析

吴旭升，谢　杰

(安徽省地质矿产勘查局327地质队，安徽 合肥 230011)

安徽省庐江县刘家凹一带高岭土矿床地质特征及控矿因素浅析

吴旭升，谢杰

(安徽省地质矿产勘查局327地质队，安徽 合肥 230011)

摘要：庐枞火山岩盆地是长江中下游地区一个重要的铁、硫、铜、铅、锌、明矾石、高岭土等矿产地之一。为解决本区高岭土矿的找矿方向问题，在收集以往地质资料的基础上，结合地质测量、岩矿测试等手段对刘家凹高岭土矿床进行综合分析研究，研究结果表明矿床成因类型为热液蚀变型和风化型；矿石自然类型为硬质高岭土和软质高岭土；高岭土矿床的形成受原岩性质、火山热液活动、构造活动、侵入岩、风化淋滤等因素控制，同时认为庐枞火山岩盆地东北部地区高岭土成矿地质条件好，具有进一步的找矿远景。

关键词：高岭土；地质特征；矿床成因；控矿因素

安徽省庐江县刘家凹一带高岭土矿位于庐枞火山岩盆地东北部，2009～2014年安徽省地质矿产勘查局327地质队在该区开展高岭土矿勘查工作，1998～2009年当地群众对高岭土资源进行了开发。本文根据以往勘查工作成果，结合矿山的开采情况进行综合分析研究，初步总结高岭土矿的成矿规律，探讨矿床成因类型，期望为庐枞火山岩盆地东北部地区寻找高岭土矿提供一些参考性意见。

1区域地质背景

庐枞火山岩盆地位于扬子板块西北缘，靠近扬子与华北板块的拼合带，西邻郯(城)-庐(江)断裂带，南为下扬子破碎带。盆地内及周边隆起拗陷更叠起伏，断裂构造发育，岩浆活动频繁，矿化作用强烈，矿产资源丰富，是长江中下游地区一个重要的铁、硫、铜、铅、锌、明矾石等矿产地之一。

盆地东北部边缘(盆地外围)广泛出露一套陆相的碎屑岩建造基底沉积岩地层，包括：三叠系上统拉犁尖组的含煤砂页岩建造；侏罗系下统磨山组的砂砾岩建造；侏罗系中统罗岭组的砂页岩建造。盆地内侧为白垩系下统龙门院组、砖桥组火山岩盖层地层，龙门院组岩性为火山角砾岩、角闪安山岩、沉凝灰岩等；砖桥组岩性为粗安质火山角砾岩、(晶屑)凝灰岩、沉凝灰岩及(角砾)粗安岩等。

庐枞盆地由脆性火山岩构成，因而出现的构造形迹以断裂为主，褶皱微弱。

基底断裂是庐枞火山岩盆地内基底的主要构造形迹。按照构造线方向可将庐枞火山岩盆地的基底断裂划分为二组，即北东向(北北东向)、近东西向。其中北东向的基底断裂是庐枞盆地的主干断裂，它控制了火山岩盆地的形成与演化和盆地内的成矿作用；盖层断裂构造极为发育，断裂主要为北东向、北西向、近南北向、近东西向断裂，它对盆地内脉状矿体(铜、铅、锌、金、银、高岭土等)的形成起了决定性的作用。

区域内岩浆活动频繁，特别是龙门院和砖桥两个喷发旋回产生的众多火山机构对盆地北部矿产的形成影响很大。盆地北部已确认的火山机构主要有小矾山破火山口，天光山破火山口等。同时，在各喷发旋回的晚期形成了大量的侵入岩，侵入岩多为岩株、岩枝，少数为岩墙、岩筒。侵入岩岩性基本上为两类：一类是闪长玢岩、石英闪长玢岩，其主要分布于矿区东北部；一类是正长岩、石英正长岩、二长岩，其主要分布于矿区东部。矿区内及矿区南侧次火山岩也较为发育，岩石类型为粗安玢岩。

庐枞盆地北部矿化蚀变强，主要矿化有铁矿化、黄铁矿化、铅锌银矿化、铜矿化、明矾石化等，并形成相应的矿产，主要有龙桥、马鞭山、铁矿；黄屯、何家大小岭黄铁矿；岳山铅锌银矿；矾山明矾石矿等。主要蚀变有(地表)硅化、高岭石化、绢云母、叶腊石化、电气石化、(深部)阳起石化、绿泥石化、碳酸盐化等[1]。

2矿床地质特征

2.1地质概况

2.1.1地层

庐江县刘家凹一带高岭土矿床位于庐枞火山岩盆地东北部，矿区东部出露地层为下白垩统砖桥组第一岩性段，其岩性主要为粗安岩，局部为粗安质晶屑凝灰岩；西部出露地层为下白垩统砖桥组第二岩性段，其岩性主要为沉凝灰岩。

2.1.2构造

区内构造主要为地层单斜构造，地层倾向北西或南西，倾角30°左右；次为断裂构造，区内有三条断裂构造，其中F1断裂长度大于700m，断裂带宽2～5m，断裂性质为压扭性，断裂面平滑有擦痕，其走向近东西，倾向北，倾角75°左右，断裂带及两侧岩石具高岭石化、硅化、黄铁矿化等，Ⅰ号高岭土矿体沿此断裂带分布；F2断裂带长度大于200m，宽5m左右，断裂性质为压扭性，其走向近东西，倾向北，倾角80°左右，断裂带内岩石破碎，具硅化、黄铁矿化，断裂带两侧岩石具高岭石化、硅化、黄铁矿化等，该断裂破矿，使Ⅱ号高岭土矿体发生错动位移；F3断裂长度大于500m，断裂带宽3m左右，断裂为压扭性，其走向290°，倾向南，倾角80°左右，断裂带内岩石破碎，具硅化、黄铁矿化、铜矿化、褐铁矿化，断裂带南侧岩石具高岭石化、硅化、黄铁矿化等，Ⅲ号高岭土矿体沿F3断裂构造带和接触带分布(图1)[2]。2.1.3侵入岩

矿区东南部出露(石英)正长斑岩。(石英)正长斑岩为灰红、浅肉红，主要组成矿物为钾长石，少量黑云母等暗色矿物(约占5%)。斑状或似斑状结构，斑晶主要由钾长石组成，斑晶大小多在2mm×2mm～3mm×3mm之间，斑晶含量约25%左右，基质由隐晶质钾长石组成。岩石具块状构造，风化后呈灰黄色、灰红色。

(石英)正长斑岩与围岩侵入接触关系清楚，接触面产状75°左右，接触带整体蚀变不强，局部具硅化、高岭石化、黄铁矿化等，并形成高岭土矿体(Ⅱ号矿体)。

2.1.4次火山岩

矿区西南部有粗安玢岩出露，粗安玢岩呈暗绿色、灰黄色，致密块状，斑状结构，残余斑状结构。基质为细微粒半自形粒状结构。粗安玢岩与围岩侵入接触关系明显，接触面产状80°左右，接触带整体蚀变较强，主要为硅化、高岭石化、绢云母化、黄铁矿化等，并形成高岭土矿体(Ⅲ号矿体)。

2.1.5矿化蚀变

区内岩石矿化蚀变强，黄铁矿化、高岭石化、硅化、绢云母化，面型矿化蚀变有黄铁矿化、高岭石化，线型矿化蚀变有高岭石化、硅化、绢云母化。

2.2矿体地质特征

区内共有三个高岭土矿体，矿体形态平面上呈透镜状，剖面呈板状，陡倾，倾角75°～85°，矿体埋藏深度0～50m(潜水面之上)(图2、3)。

1)Ⅰ号高岭土矿体。走向近东西，长度约500m，宽度10～30m，倾向北，倾角75°左右，深部延伸约40m。矿体赋存于砖桥组第一岩性段(K1zh1)粗安岩、粗安质晶屑凝灰岩中，受F1断裂控制，矿石为硬质高岭土。

图1　安徽省庐江县稻萝尖一带高岭土矿地质略图

图2　庐江县刘家凹Ⅰ号矿体地质剖面示意图

图3　庐江县刘家凹Ⅲ号矿体地质剖面示意图

2)Ⅱ号高岭土矿体。走向北东，长度约500m，宽度20～40m，倾向北西，倾角80°左右，深部延伸约50m。矿体赋存于砖桥组第一岩性段(K1zh1)和(石英)正长斑岩接触带附近，接触带外侧(围岩)以硬质高岭土为主，接触带内侧(岩体)以软质高岭土为主，二者常共生。

Ⅲ号高岭土矿体：走向北西，长度约400m，宽度20～80m，倾向南西，倾角80°左右，深部延伸约40m。矿体赋存于砖桥组第一岩性段(K1zh1)和粗安玢岩接触带附近，接触带外侧(围岩)以硬质高岭土为主，接触带内侧(岩体)以软质高岭土为主，二者常共生。

2.3矿石特征

2.3.1矿石自然类型

根据矿石的硬度、结构、构造等特征，将查区矿石分为硬质高岭土矿石、软质高岭土矿石。

硬质高岭土主要赋存于粗安岩、粗安质凝灰熔岩的破碎带中及侵入岩(粗安玢岩、石英正长斑岩)与围岩外接触带中，灰白色，显微鳞片结构、显微粒状结构、残余斑状结构，块状构造。

软质高岭土主要赋存于侵入岩(粗安玢岩、石英正长斑岩)与围岩接触带的内侧(岩体)，显微鳞片结构、残余斑状结构，土(块)状构造。

2.3.2矿石矿物成分

通过XRD衍射分析，查区内高岭土矿石中矿石矿物主要为高岭石、地开石、蒙脱石、埃洛石等，脉石矿物主要为石英、长石、褐铁矿、黄铁矿等(图4)。

图4　X衍射分析图谱

XRD衍射分析测试工作在合肥工业大学分析测试中心完成，仪器型号为D/MAX2500V，稳定性±0.01%，最小进步1°/10000。分析图谱中横坐标为2θ值，纵坐标为强度。原理公式为λ=2dsinθ，其中λ以铜为标准，为1.58Å，通过XRD测试得出的θ值，即可得出每种矿物所特有的d值，并通过d1、d2……dn来判断矿物组成。结合样品产出的地质背景并与标准PDF卡片进行比对，得出样品中所含的主要粘土矿物种类。

2.3.3矿石化学成分

Ⅰ号高岭土矿体：Al2O3平均为23.69%、Fe2O3平均为2.98%、TiO2平均为1.01%。

Ⅱ号高岭土矿体：Al2O3平均为23.20%、Fe2O3平均为3.92%、TiO2平均为0.88%。

Ⅲ号高岭土矿体：Al2O3平均为Al2O3平均为23.69%、Fe2O3平均为2.98%、TiO2平均为1.01%。

全矿床高岭土矿(化)体Al2O3平均为23.50%、Fe2O3平均为3.14%、TiO2平均为0.96%。

矿石化学成分(Al2O3、Fe2O3、TiO2)沿矿体走向、倾向变化很小，矿石质量稳定。

2.3.4矿石结构、构造

高岭土矿石为显微鳞片结构、显微粒状结构、残余斑状结构，块状构造、土状状构造。

其中由热液蚀变形成的高岭土矿为硬质高岭土矿，具显微鳞片结构、显微粒状结构，块状构造；由岩体(粗安玢岩、正长斑岩)经风化作用形成的高岭土矿为软质高岭土矿，具显微鳞片结构、残余斑状结构，土状构造。

2.3.5其它理化特征

CaO：0.27%；MgO：0.35%；K2O：2.20%；Na2O：0.03%；SO3：0.20%；烧失量；9.38%；白度：58.69%；耐火度：1720℃。

3控矿因素及矿床成因

3.1控矿因素

根据本区高岭土矿体地质特征，初步总结了形成高岭土矿的控矿因素。

3.1.1原岩与成矿的关系

本区出露的岩石主要有粗安岩，粗安质角砾凝灰岩、粗安玢岩及正长(斑)岩，其岩石化学特征和庐枞火山岩盆地岩浆岩的岩石化学特征一致(高铝是庐枞火山岩盆地岩浆岩的岩石化学特点之一)，岩石Al2O3含量一般14.88%～19.77%，平均为17.66%，原岩为高岭土矿的形成提供了物质基础(表1)。

表1　岩石化学数值表

数据来源：安徽省地矿局原区域地质调查队，1981年。

3.1.2火山热液与成矿的关系

伴随早期火山活动(龙门院旋回、砖桥旋回)产生大量的火山热液，火山热液活动使同期形成的火山岩发生面型硅化、高岭石化、黄铁矿化等，因此岩石中的Al2O3达到初步富集，它决定了高岭石矿床在区域上的分布，此阶段为高岭土矿早期成矿期。

3.1.3构造与成矿的关系

区内断裂构造、接触带构造发育，断裂构造、接触带构造为晚期热液活动提供通道，致使区内已发生硅化、高岭石化、黄铁矿化的火山岩进一步发生线型硅化、高岭石化、绢云母、叶腊石化、黄铁矿化等(叠加矿化蚀变)，使岩石中的Al2O3进一步富集，它决定了高岭石矿体的分布及矿体的形态，此阶段为高岭土矿中期成矿期。

3.1.4侵入岩与成矿的关系

区内有正长(斑)岩、粗安玢岩分布，它为高岭土成矿提供部分成矿物质来源和热动力条件，同时

自身在断裂构造(包括接触带构造)作用下，经晚期热液、风化淋滤作用后而形成高岭土矿。

3.1.5矿化蚀变与成矿的关系

高岭土矿的形成与高岭石化、硅化、绢云母、叶腊石化、黄铁矿化等蚀变关系最为密切，矿区内及周边矿区有诸多黄铁矿床(点)及次生石英岩分布是最好的说明。

3.1.6风化淋滤作用

已发生硅化、高岭石化、绢云母、叶腊石化、黄铁矿化的岩石在地表或近地表处，受到风化淋滤的作用，岩石中易溶组分(S、CaO、MgO、K2O、Na2O等)被地表水带走，岩石中的Al2O3得到进一步富集而形成高岭土矿体，此阶段为高岭土矿晚期成矿期，它决定了高岭土矿的富集程度及高岭土矿体的延深(高岭土矿体多分布于潜水面之上)。

3.2矿床成因

根据矿石的硬度、结构、构造等特征，区内高岭土矿床成因类型为热液蚀变型和风化型两种类型，通常为热液蚀变叠加风化型矿床。热液蚀变型高岭土矿受断裂构造控制，其矿石为硬质高岭土。风化型高岭土矿受接触带构造控制，其矿石为软质高岭土。

4结论

根据刘家凹一带高岭土矿的控矿因素认为庐枞火山岩盆地东北部地区岩浆活动频繁、断裂构造发育、热液蚀变强、成矿地质条件好，高岭土矿具有很好的找矿远景。

参考文献

[1]安徽省地质局区域地质调查队.1/5万矾山幅、将军幅区域地质(矿产)调查报告[R].1981.

[2]吴旭升，谢杰，张国强，等.安徽省庐枞地区高岭土等重点非金属矿调查评价报告[R].2015.

Analysis of geological characteristics and ore controlling factors of kaolin deposit in Liujiawa，Lujiang County，Anhui Province

WU Xu-sheng，XIE Jie

(No.327 Team of Bureau of Geology and Mineral Exploraion，Hefei 230011，China)

Abstract:The Luzong volcanic basin is an important mineral production area which gets iron，sulfur，copper，lead，zinc，alunite，kaolin and other minerals.In order to solve the prospecting direction of the kaolin ores in this area，based on the past geological data collection，and combined with the geological survey，rock and mineral analysis and so on，in view of a series of comprehensive analysis and research of Liu Jiaao kaolin deposits.The result are as follows：the genetic type of the deposit is hydrothermal alteration and weathering type；ore natural type for the hard and soft kaolin；kaolin deposit formation is controlled by the original rock properties，volcanic hydrothermal activities，tectonic activities，intrusive rocks，weathering and leaching factors and so on；kaolin ore forming geological condition in the northeast area of the Luzong volcanic basin is superior and has further ore-prospecting.

Key words：Kaolin；geological characteristics；ore genesis；ore controlling factor

收稿日期：2016-01-30

基金项目：2013年度安徽省公益性地质工作项目资助(编号：2013-g-18)

作者简介：吴旭升(1961-)，男，安徽庐江人，高级工程师，主要从事地质矿产勘查工作。

中图分类号：P611

文献标识码：A

文章编号：1004-4051(2016)06-0160-04