皖东南地区紫砂陶土矿特征及找矿

2017-10-11王超峰冯书文詹建华

中国非金属矿工业导刊 2017年3期

关键词：陶土粉砂紫砂陶

王超峰，冯书文，詹建华

（中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队，安徽合肥 230031）

皖东南地区紫砂陶土矿特征及找矿

王超峰，冯书文，詹建华

（中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队，安徽合肥 230031）

皖东南地区陶土矿资源比较丰富，通过对区内陶土矿床(点)调查、采样测试，分析总结了陶土矿地质特征、矿石类型和性能等，其中赋存的紫砂泥质量较好，化学成分、物理性能满足紫砂原料要求；通过成因类型，成矿规律分析，指出了找矿方向，圈定了6个成矿远景区，对该区紫砂陶土找矿工作具有一定借鉴意义。

紫砂陶土矿；矿床特征；成矿规律；找矿；皖东南

紫砂陶土矿是一种含有紫砂泥的特殊矿种。据报道紫砂陶土矿在我国很多地方都有产出，但仅有宜兴地区所产紫砂泥尤为著名，是制作紫砂壶(器)的主要原料，其他地区所产紫砂泥一直是日用陶器原料。

紫砂泥均赋存于陶土矿体之中，目前尚没有单独的紫砂泥矿床，据宜兴地区紫砂陶土矿及相关资料，紫砂泥在紫砂陶土矿中所占比例一般为15%。宜兴地区紫砂陶土矿开采始于明代、盛于当今，资源已处于紧缺或枯竭，2005年宜兴市政府出台相关政策限制开采量。

皖东南地区与宜兴地区毗邻，成矿地质条件一致，2010年，安徽省公益性地质(科技)设立安徽省紫砂陶瓷矿资源潜力调查评价项目，全面系统收集安徽省有关紫砂陶土(宜兴类)资料，分析研究其规律及成矿地质条件，初步了解紫砂陶土(宜兴类)的分布、质量特征等，对其资源潜力作出评价。据调查，安徽省紫砂陶土矿主要分布于皖东南地区，包括黄山市、宣城市、宁国市、广德县等。

1 区域地质概况

皖东南地区大地构造位于扬子准地台下扬子台拗皖南陷褶断带黄山凹褶断束、绩溪穹褶断束内(见图1)。地层包括皖南区皖南分区宣城小区和太平小区，出露地层主要为志留系至白垩系及第四系。

区内构造从印支期到喜山期，运动频繁、强烈，总体构造形态表现为北东向，断层主要为北东、北西向两组。

区内侵入岩以印支、燕山晚期为主，构成巨大岩体，岩株、岩脉、小型岩体十分发育。

2 成矿地质特征

2.1 地层

区内出露地层从震旦系至白垩系较为齐全，具独山、箭穿、株木店、王胡村等地紫砂陶土矿特征，与成矿有关的地层主要为泥盆系五通组、石炭系高骊山组。

(1) 泥盆系五通组(D3w)。

分布于广德县新杭—独山、宣城水东—宁国、宣城华阳—百棵树、黄山市高山坪一带。岩性比较单一，大多为坚硬的石英砂岩，大致分上下两部分。

下部：灰白、灰黄色中厚层状细粒石英砂岩，间夹粗粒石英砂岩，有的已成石英岩，质地坚硬。中上部夹一至数层粉砂质页岩，各处颜色、厚度变化均较大，从灰红至深紫色，厚0.1～4m，含粉砂质泥岩，可做紫砂原料。下部地层总厚71.97m。

上部：白、黄白、浅灰红色石英砂岩与灰白、浅紫色粉砂质页岩互层，粉砂质页岩中含有透镜状褐铁矿。总厚6.27m。

(2) 石炭系金陵组(C1j)。

分布区与五通组一致，地层厚度不大，很稳定，灰白、浅紫色细砂岩夹粉砂质页岩，灰白、黄白色中薄层状细砂岩和细粒石英砂岩，厚度13.62m。与下伏五通组地层呈假整合接触关系。

(3) 石炭系高骊山组(C1g)。

分布与金陵组一致，多被第四系浮土掩盖，根据颜色特征，分上、下两部分：

下部：青灰、灰红、紫红色粉砂质页岩、粉砂质泥岩，是紫砂陶土矿的主要赋存部位。底部有时为中细粒石英砂岩，局部含菱铁矿。与下伏金陵组接触界线较清楚，为假整合接触。

上部：灰黄、灰紫、紫红色夹杂色细砂岩、粉砂岩、粉砂质页岩，中上部夹紫红色粉砂质粘土岩，可作为陶土矿原料，厚度一般在0.2～3.5m。该层与上覆黄龙组白云灰岩地层接触关系清楚。

2.2 构造

区内主要构造为黄山凹褶断束、绩溪穹褶断束。

黄山凹褶断束大致以广德县庙西至宁国市区及霞乡一线与绩溪穹褶断束为界，穹褶断束内褶皱、断层发育，总体构造线方向呈北东向展布。主要控制宣城市水东、华阳；宁国市株木店、黄山市高山坪一带陶土矿床。

绩溪穹褶断束以虎—月深断裂和皖—浙陷褶断带为界，占据了郎溪、广德的大部及宁国、绩溪的部分地区，区内褶皱、断层较发育。主要控制广德县新杭—独山一带陶土矿床。

区内褶皱轴向总体呈北东向，断层主要有走向断层和倾向断层2组。

2.3 岩浆岩

区内晚三叠世二长花岗岩、晚侏罗世花岗闪长岩发育，成矿区内岩浆岩不发育。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

株木店陶土矿位于黄山凹褶断束东部港口向斜南东翼，总体构造线方向呈北东—南西向展布，出露地层主要有古生代泥盆系、石炭系及第四系。

矿体赋存于石炭系高骊山组下部地层中，为一套紫红色碎屑和化学沉积岩，层位稳定，总体厚度变化不大。矿体产状与地层产状一致，呈单斜层状产出。南北走向长＞2 000m，出露宽约40m，出露标高120～140m。受F3断层错移分南(Ⅱ)北(Ⅰ)2个矿段。根据矿石颜色、粒度、物质成分等，矿体自下而上分为A、B、C和D层4个矿层。

A层：分布于Ⅰ矿段，位于陶土矿层底部。呈透镜状，岩性为青灰色粉砂岩、粉砂质页岩夹少量泥岩，长247m，产状293°∠48°。由于相变逐渐变薄及消失，岩性被花斑状泥岩和紫色粉砂质页岩所代替。

B层：分布于Ⅰ、Ⅱ矿段，整合于A矿层之上，在矿区分布最广，是主矿层之一，层位稳定，厚度大。为浅紫色含不规则灰白色斑状泥岩，夹少量粉砂质页岩。在Ⅰ矿段长418m，厚13.61m，Ⅱ矿段长425m，厚6.88m，矿层产状305°∠35°，总体以泥岩为主，因相变逐渐过渡为A层矿。

C层：矿区内分布不稳定，仅在Ⅰ矿段内连续出露长126m，向两端逐渐消失，呈透镜状，厚3.55m。岩性为紫红色粉砂质页岩和泥岩。产状290°∠24°。

D层：位于总体陶土矿层之上部，厚度大，层位稳定，分布广，是矿区历来采矿的主要层位之一。主要岩性为深紫、黑紫色泥岩，夹少量粉砂质页岩。厚度Ⅰ矿段8.06m，长405m；Ⅱ矿段厚10.56m，长405m。矿层产状310°∠34°。

4个矿层均属连续沉积，岩性的变化为沉积相变所致，无沉积间断。

3.2 矿石类型

矿石自然类型为粉砂质页岩、粉砂质泥岩2类。

工业类型分为青灰色粉砂状陶土矿，俗称青灰泥；花斑状陶土矿，俗称花斑泥；紫色粉砂状陶土矿，俗称紫泥；深紫色陶土矿，俗称深紫泥4个类型。

3.3 矿石化学成分

矿区4个矿层平均化学成分见表1，其中B、D矿层Al2O3含量在18%以上、Fe2O3＜13%，满足紫砂陶土矿要求，A、C矿层为普通陶器原料。

表1 株木店陶土矿化学分析结果

另据对株木店、王胡村、独山矿床采样分析与宜兴黄龙村陶土矿化学分析结果对比见表2。

3.4 矿石物理性能

(1) 青灰泥。

属于含砂质成分较高的瘠性砂质土。原矿经粉碎淘洗，过200目筛沉淀，将泥料制成厚5mm的长方形试样，在制做过程中表面易开裂，可塑性差。经电炉1 280℃烧后成陶性良好，试样无裂纹无形变，烧前试样呈浅灰色，烧后着色呈黄梨色。此类矿石不能单独制陶，须加适量高塑性粘土，提高可塑性。

(2) 花斑泥。

矿石含泥质成分高，可塑性强，化学成分稳定，含铝较高。经烧制试验，泥料可塑性高，烧前呈浅灰紫色，经1 280℃烧后无裂纹无形变，着色呈牙黄色。可单独成陶，是较好的陶器原料。

(3) 紫泥。

含粉砂成分较高，属于瘠性砂质土。原矿经粉碎淘洗，过200目筛沉淀，制成5mm厚长方形试件，泥料在制做过程中可塑性中等，经1 280℃烧后，成陶性好，无裂纹无变形，烧前呈紫色，烧后着色呈紫酱色。此类陶土可以代作紫砂，但要经洗选方可使用。

表2 皖东南紫砂陶土矿与宜兴紫砂陶土矿化学成分对比表

表3 皖东南紫砂陶土矿与宜兴紫砂陶土矿粒度组成对比表

表4 皖东南紫砂陶土矿与宜兴紫砂陶土矿物理性能对比表

(4) 深紫泥。

主要由泥岩组成，含泥质成分高，粒度细，含铝量高，是4种矿石中质量最好的一种。经烧制试验，泥料制坯时可塑性高，可任意整形不发生泥裂，经1 280℃烧后，成陶性好，无裂纹无变形，烧前试件灰紫色，烧后着色呈铸铁色，此种矿石可代作紫砂，但要经洗选方可使用。

另据侯佳钰等研究，广德独山紫砂泥成分、结构等与宜兴紫砂泥一致，可以不添加其他原料单独烧制成紫砂器。

对株木店、王胡村、独山矿床矿石进行粒度分析、物理性能测试，其结果见表3、表4。由此看出四地矿石粒度组成一致，主要集中于2～20μm；塑限、塑性指数、耐火度、烧结温度范围等相近。

4 成矿规律与找矿方向

4.1 控矿因素

紫砂陶土矿床成因类型主要为湖泊相、三角洲—滨海相沉积矿床，主要控矿因素为地层、岩性。厚度稳定、分布连续的高骊山组页岩、泥岩地层是陶土矿成矿的有利地质因素。

构造控矿作用主要表现为褶皱使矿层厚度、形态发生变化，断层破坏矿体的连续性。

岩浆活动少量发育能为矿石蚀变、优化矿物组合提供能源，过多发育则会起破坏作用，难以形成矿床。

4.2 成矿规律

(1) 赋矿地层及分布特征。

紫砂陶土矿成矿主要取决于含矿层位，皖东南地区赋矿地层主要为石炭系高骊山组地层，宜兴地区主要赋矿层位泥盆系五通组区内没有发现工业矿床。

调查显示，区内高骊山组含有2个矿体，下部矿体为主，位于高骊山组地层下部，呈层状或似层状，株木店一带矿层厚达13.61m，细分为4个矿层，独山一带矿层厚8.3m，分2个矿层，质量最好。上部矿体位于高骊山组地层上部，厚3.1m，似层状，质量略差。总体上，矿体厚度与地层厚度成正比关系。

区域上高骊山组分布于黄山市高山坪、泾县孤峰、宁国株木店、宣城王胡村、华阳，浙江长兴煤山、五通山，江苏宜兴丁蜀等地，厚度33～97.4m。

西部泾县孤峰一带，下部相变为黄褐、深灰色粉砂质泥岩、砂质页岩、黑色炭质页岩及煤层；上部为黄色薄层粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩间夹紫色砂质泥岩，厚度＞32m；南陵县三里店、栗子园一带，为石英砂岩、云母砂质页岩夹煤层，厚度约45m；宁国株木店、宣城王胡村一带，为灰红、紫红色粉砂质页岩、泥岩夹细砂岩、粉砂岩，厚度＞32.62m；东部广德独山一带，为灰白、紫色、杂色泥岩、页岩夹灰黑色碳质页岩及黄绿色薄层细砂岩和煤层，总厚度＞41m，其中下部矿体有2个矿层，正在开采。上部矿体见于独山北东狮子山，为紫红色页岩夹粉砂质泥岩，地层厚度＞10m，矿层厚3.1m，与上覆石炭系中统黄龙组白云质灰岩接触界线清楚；宜兴丁蜀—湖氵父一带厚度显著增大，为青灰、紫红色粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩互层，底部有时为中细粒石英砂岩，局部含菱铁矿，无下部煤层，总厚＞60.45m，有上下2个矿体。

另外，该层位在宣城华阳、板桥，黄山市高山坪、屯溪区、休宁县及歙县王村等地均有分布，部分裸露地表，且有开采利用历史，具有找矿潜力。

(2) 构造环境。

不同构造部位沉积环境不同，构成不同岩性组合，盆地的外缘多为陶土矿，紫砂陶土矿多分布于盆地内侧或中心部位。

后期构造主要表现为对赋矿层位的改造，褶皱作用使矿层的厚度发生改变，核部厚度增加、翼部变薄，断裂则破坏矿体的连续性。

(3) 地形地貌。

高骊山组地层与其下伏泥盆系五通组砂岩及上覆黄龙组碳酸盐岩性差别较大，区内走向断裂较发育，因岩石软硬不一，剥蚀程度不同，五通组砂岩往往形成高山或山坡，山脚多分布黄龙组灰岩，形成陡壁，高骊山组分布于中部宽缓处，三者在地形上呈阶梯状分布。

4.3 找矿方向

根据陶土矿成矿规律及区内赋矿地层分布范围、构造、已知矿床(点)情况，主要找矿方向为广德独山—狮子山一带、宣城王胡村—宁国株木店一带、宣城华阳—百棵树一带及黄山高山坪一带，初步划分成矿远景区6个，见图2。其中，广德县独山成矿远景区内有2个开采场、宣城王胡村—株木店成矿远景区有2个