敦化市宋家硅藻土矿床地质特征及成因浅析

2017-12-28丁瑞

中国非金属矿工业导刊 2017年4期

关键词：硅藻硅藻土粘土

丁瑞

(1.吉林大学地球科学学院，吉林长春 130021；2.中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队,吉林长春 130033）

敦化市宋家硅藻土矿床地质特征及成因浅析

丁瑞1,2

(1.吉林大学地球科学学院，吉林长春 130021；2.中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队,吉林长春 130033）

本文系统论述了敦化市宋家硅藻土矿的矿床地质特征及其成因。矿体赋存于新生界新近系中新统土门子组地层中，严格受敦密断裂带形成拉分—裂陷型复合盆地控制。矿床由粘土质硅藻土矿体组成，形态、规模、产状受地貌及沉积岩相控制，研究矿体特征、矿床成因对该区硅藻土找矿有一定指导意义。

硅藻土；矿床特征；成因

硅藻土具有孔隙度大、吸附力强等优点，在建材、轻工、化工、石油、食品及环保领域应用广泛。吉林省的硅藻土主要集中在白山市六道沟—八道沟一带，是我国优质硅藻土主产地，产品享誉中外，但已开采数十年，保有资源储量锐减。吉林省敦化市宋家硅藻土矿的发现，为吉林省硅藻土找矿提供了新的线索，通过产品实验及检测，敦化市宋家硅藻土矿矿石质量符合“光触媒硅藻泥轻质高强板”产品原材料的质量要求，可作为该产品的主要原材料进行使用。

1 区域地质概况

1.1 地层

本区地层区划属滨太平洋地层大区，鸡西—延吉地层分区，延吉—珲春小区。区内地层较简单，中生界三叠系大兴沟群托盘沟组仅在区域西北部零星出露，由一套中—中酸性火山熔岩、火山碎屑岩构成；新生界新近系中新统土门子组大面积出露于中部以东区域，根据其岩性组合自下而上分3个岩性段，其中段为本区硅藻土矿主要赋存层位；新生界第四系早更新统军舰山组气孔状玄武岩、块状玄武，主要出露区域中西部；新生界第四系更新统Ⅱ级阶地洪冲积层出露于区域东北部，主要由洪冲积砂、砾石、亚粘土组成；新生界第四系全新统分布于区内牡丹江河两侧，主要由黑色淤泥和草炭土及亚砂土、亚粘土组成。区域地质简图见图1。

1.2 构造

区域内为一呈北东向展布的新生代断陷盆地，本区处于区域断陷盆地的东南部，普查区东南金沟屯即为盆地的东部边缘。硅藻土矿层即赋存盆地之中的土门子组中段，矿体形态受沉积盆地基底和沉积岩相控制，含矿层产状与矿层产状基本一致，近水平层状产出，倾角0～4°。

图1 区域地质简图

敦化—密山断裂带自本区东南角斜穿而过，是一条规模巨大的岩石圈断裂，断裂带呈55～60°方向，由2条相距10km左右的主干断裂构成。区内出露的为其北西支断裂，断层倾向北西。2条主干断裂之间为中、新生代沉积盆地，中生代盆地控制着晚侏罗世—晚白垩世地层的分布，新生代沉积盆地控制着本区硅藻土矿床的分布。

1.3 岩浆岩

岩浆岩在区域的西部大面积出露，以喷出岩为主，侵入岩次之。喷出岩分布于区域北西部，为第四系早更新统军舰山组玄武岩类，形成玄武岩台地。主要岩性为灰色气孔状、杏仁状橄榄玄武岩。侵入岩分布于区域西部，由早三叠至晚三叠系牡丹序列吉祥单元中粗粒二长花岗岩和石门单元中粗粒花岗闪长岩组成，分布面积不大。

2 矿床地质特征

2.1 矿体(层)特征

矿床赋存于新生界新近系中新统土门子组中段(N1t2)层位中，由一层粘土质硅藻土矿体组成，矿体的形态、规模、产状，矿层在空间上的分布严格受古地貌和沉积岩相控制。矿体及顶底板倾角一般在0～4°之间，矿体总体产状近于水平。矿层直接顶板为硅藻粘土、粉砂岩，底板为硅藻粘土、砂岩。勘查区内施工了68个钻孔，仅西南部边缘的3个钻孔未见矿，其他均控制到矿体。控制矿体(层)东西长4 555m，南北向宽3 320m。矿体(层)赋存标高321.00～402.00m。控制矿体(层)厚度1.00～20.80m，厚度变化较稳定。矿体(层)在盆地中心厚，向盆地边缘逐渐变薄直至尖灭。空间上，矿体西南方向已控制至边缘，北西、南东、北东方向均未控制至矿体边缘，依据盆地走向，矿体以向东偏北方向延伸为主，为本区主要找矿远景区。

2.2 矿石质量

2.2.1 矿石结构、构造

矿石呈泥质生物结构，微层状、块状构造，以块状构造为主。

2.2.2 矿物组分

矿石主要矿物组分由硅藻、粘土矿物(长石、石英碎屑)组成，硅藻成分为蛋白石，非晶质，硅藻含量最高61.50%，最低46.30%；其他矿物绿泥石含量13.20%～16.60%，云母含量4.20%～6.10%，分别呈显微鳞片状、泥粉晶状；石英含量12.80%～20.80%，长石含量5.90%～10.20%，形态呈微粒状、棱角状。详见矿石物相分析结果表1。

2.2.3 矿石化学成分

矿石化学成分主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、烧失量组成，其中SiO2为矿石中主要有益组分，Al2O3、Fe2O3、CaO、烧失量为有害组分。矿石有益、有害组分变化系数小，分布均匀，有害组分均未超标，矿石质量稳定。详见矿石主要化学成分表2。

表1 矿石物相分析结果(%)

表2 矿石主要化学成分(%)

2.2.4 矿石物理性能

勘查工作对矿石(粘土质硅藻土)的物理性能进行了较系统的测试，选取15件样品对矿石松散干容重、矿石堆密度、矿石pH值进行了测试；选取52件样品对矿石干体积质量、湿度进行了测试；选取12件样品对矿石比表面积、耐火度进行了测试。详见矿石物理特征表3。

2.3 矿石类型和品级

根据矿石的矿物组分、含量特征，矿石自然类型为粘土质硅藻土，属低品级硅藻土矿石。以本区硅藻土矿石化学成分与吉林省长白—临江地区马鞍山西大坡硅藻土矿对比，将本矿区硅藻土划分为Ⅳ级品，详见矿石工业品级对照表4。根据矿石质量及以往工业应用情况，本区矿石工业类型为保温材料、建筑材料用硅藻土。

表3 矿石物理特征

2.4 硅藻种属特征

宋家硅藻土矿经初步测试分析，硅藻成分为蛋白石，非晶质，种类以直链藻为主(图2)，圆盘藻次之(图3)，其他有少量球形藻、小环藻、管状藻、轮盘藻。

表4 矿石工业品级对照

图2 水洗后的直链藻、小环藻

图3 水洗后的圆盘藻

直链藻是由圆筒形细胞以瓣面相连而成的链状群体。形成硅藻土后多断裂成单个筒状细胞或由少数细胞组成的群体。细胞直径为4～10μm，高3～15μm。其壳环面具8～24列与细胞纵轴相平行的点纹，即细孔。筒形细胞内径2～5μm。因此直链藻具多孔性，其体积、主要孔径和比表面积均大。此种结构的硅藻土较其他结构的具良好的催化剂载体性能。

3 矿床成因

3.1 成矿盆地发展史

新生代在太平洋板块与东北亚大陆边缘的相互作用下，沿敦密断裂带形成拉分—裂陷型复合盆地，盆地发展的初期，湖域小，水浅而动荡，处于缓慢下降的状态，接受了大量的以陆源碎屑为主的沉积。到了中期阶段，地壳处于相对稳定状态，湖盆大而平静，水质清洁，在温暖湿润的气候条件下，硅藻及各类水生植物开始大量繁衍，盆地开始接受藻壳等生物碎屑沉积，并伴有一定量的胶体化学及少量的陆源碎屑沉积；到了晚期，地壳表现为明显的波动上升，湖水复现浅而动荡的环境，结束了硅藻繁衍堆积的历史，代之以粉砂岩、砂岩、含硅藻粘土的沉积过程。