辽宁省四棵树特大型钠长石矿地质特征及利用前景

李海洋，丁志刚，李 超，吴文彬，王玉平，陈丽芳，刘永俊，王晓亮

（辽宁省地质矿产研究院，辽宁 沈阳 110032）

辽宁省本溪县地区钠长石资源丰富，近几年在草河城镇附近发现多处可用于陶瓷配料、玻璃熔剂等的钠长石矿床，其矿床成因均为岩浆岩型，含矿岩体为高丽墩台花岗岩体[1T2]。四棵树钠长石矿位于高丽墩台岩体中心附近，通过本单位完成的普查和详查工作，现已探获通过评审备案的钠长石矿资源量28 531.9万t，矿床储量规模为大—特大型钠长石矿床。

1 区域地质概况

区内出露地层主要包括古元古界大石桥岩组(以大理岩、片岩为主)、盖县岩组(以云母质片岩为主)、高家峪岩组(以二云片岩、板岩、变粒岩为主)；青白口系钓鱼台组(以石英砂岩为主)、南芬组(以页岩为主)、桥头组(石英砂岩夹页岩)及新生界第四系[3]。

区域地质构造较复杂，包括断裂构造和褶皱构造，以断裂构造为主，存在多期断裂活动，北东向、北西向、东西向及南北向四组断裂形成了区内的构造轮廓。其中以北东向的双岭子—玄羊砬子冲断层和小白家堡子—施家堡子压扭性断层规模较大[3]。

区内岩浆岩发育，主要为辽河期的花岗岩及闪长岩、燕山期的花岗岩及以岩株形态小面积出露的侏罗世正长斑岩和流纹斑岩[1è2]。其中高丽墩台岩体与本矿床密切相关，是矿床的物质来源。该岩体规模大，区域上出露面积约25km2，岩性以斜长花岗岩为主，岩体具有富钠，高硅、铝的特征。锆石SHRIMP UPb谐和年龄为(1 872+13)Ma[4]，表明钠长石矿的成矿时代应为古元古代。

高丽墩台岩体内已发现多处可供开采利用的钠长石矿床，本矿区地理位置处于高丽墩台岩体中心附近，矿区内大面积出露斜长花岗岩和少量二长花岗岩，脉岩较少，具有形成岩浆岩型钠长石矿床的优越条件。

2 矿区及矿体地质特征

2.1 矿区地质特征

矿区出露的地层主要为古元古界辽河群大石桥岩组、青白口系钓鱼台组和新生界第四系，大石桥岩组三段岩性矿区内均有出露，岩性以方解石大理岩和二云母片岩为主。区内断裂构造发育，主要为南东角的一条主断裂，区内出露长约1.0km，走向330°，在大石桥岩组的大理岩中小的断裂构造较多，蚀变也较强，但规模不大。矿区岩浆岩主要为大面积分布的辽河晚期花岗岩(高丽墩台岩体)和少量辽河早期闪长岩，其中高丽墩台岩体出露面积约4.15km2，占矿区总面积的64%，矿区地质简图见下图。

矿区地质简图

2.2 矿体地质特征

本矿床为大型—特大型钠长石矿床，根据基本分析结果，结合经过论证的工业指标，岩体(包括斜长花岗岩及少量二长花岗岩)中K2O+Na2O≥8%、Fe2O3≤0.5%、Al2O3≥15%、SiO2≤75%者即为钠长石矿体。根据工程控制网度，矿区共发现钠长石矿体3条，呈透镜体状、脉状、不规则状赋存于斜长花岗岩岩体内，有少量赋存于二长花岗岩岩体内。其中Ⅰ、Ⅲ号矿体矿石类型均为斜长花岗岩型，Ⅱ号矿体矿石类型以斜长花岗岩型为主，仅东部有小范围的二长花岗岩型矿石。各矿体的主要化学成分平均含量见表1。

表1 各矿体主要化学成分平均含量(%)

Ⅰ号矿体形态呈透镜体状，工程控制东西长约683m，最宽部位为455m，推测矿体最大厚度为95m，矿体赋存标高200～295m。在矿体范围内，地表所见岩性主要为灰白色斜长花岗岩，矿石类型为斜长花岗岩型。经计算，矿石组分品位变化系数(%)为：K2O+Na2O 6.48、Fe2O361.21、Al2O34.56、SiO22.01，表明矿石质量属于稳定型。矿体厚度变化系数为38.35%，属于稳定型。

Ⅱ号矿体形态呈不规则状，工程控制东西长约1 500m，南北宽为443～1 100m，推测矿体最大厚度为208m，矿体赋存标高200～408m。在矿体范围内，岩性以灰白色斜长花岗岩为主，仅东部有二长花岗岩出露，矿石类型以斜长花岗岩型为主，有部分二长花岗岩型矿石，两者为渐变接触关系，没有明显界线，两者结构、构造相同，矿物组成相同，仅钾长石含量稍有差异。经过计算，矿石组分品位变化系数(%)为：K2O+Na2O 6.35、Fe2O388.72、Al2O37.91、SiO22.83，表明矿石质量属于稳定型。矿体厚度变化系数为74.64%，属于较稳定型。

Ⅲ号矿体形态呈脉状，工程控制东西长约475m，最宽部位为53m，推测矿体最大厚度为76m，矿体赋存标高200～276m。在矿体范围内，所见岩性均为灰白色斜长花岗岩，矿石类型为斜长花岗岩型。经过计算，其矿石组分品位变化系数(%)为：K2O+Na2O 6.12、Fe2O376.00、Al2O33.25、SiO21.26，表明其矿石质量属于稳定型。矿体厚度变化系数为33.90%，属于稳定型。

主要矿体为Ⅰ、Ⅱ号矿体，Ⅲ号矿体规模较小，全矿床平均品位(%)为：K2O+Na2O 8.64、K2O 1.64、Na2O 7.00、Fe2O30.15、Al2O316.94、SiO269.04。

经计算，以上各矿体的矿石组分品位变化系数(%)为：K2O+Na2O 2.04、Fe2O325.94、Al2O33.60、SiO21.37，其中Ⅱ号矿体Fe2O3含量相对较低。矿石质量稳定程度属稳定型。综上所述，矿体的平均化学成分变化不大，反映出整个矿区矿石成分相对比较稳定。

3 矿石性质

矿石以灰白色斜长花岗岩为主，含少量浅肉红色二长花岗岩，中细粒—中粗粒结构，块状构造。主要矿物成分为：斜长石20%～60%、石英20%～40%、钾长石5%～30%，局部有极少量的黑云母、绿泥石、黄铁矿等。

矿石自然类型为斜长花岗岩型，仅Ⅱ号矿体东部有二长花岗岩型。两种矿石类型为渐变接触关系，岩石结构、构造相同，矿物成分相同，仅钾长石含量稍有不同。经测定，两者块体密度(小体重)十分接近。

钠长石矿体的围岩与夹石成分比较简单，主要为斜长花岗岩及少量二长花岗岩，分布于矿体上、下盘。岩石呈致密块状，比较坚硬。矿体与围岩界线不清，呈渐变过渡关系，以分析测试结果为准划分界线。

在3条矿体范围内，选取刻槽样、劈心样等共计300kg样品进行选矿试验，考虑到矿山开采过程中围岩、夹石的混入在所难免，试验样品中掺杂了一定的脉岩，磨矿细度为-200目。经过选矿流程，精矿石有效降低了有害组分TFe2O3的含量，选矿试验前后矿石中各化学成分含量的对比见表2。

表2 选矿试验前后矿石化学成分含量(%)

通过选矿试验，矿石中的金属矿物为磁铁矿、黄铁矿，矿石中非金属矿物主要有黑云母、石英、正长石、斜长石、钠长石。通过强磁—脱泥流程后，钠长石粗精矿Na2O指标合格，但钠长石中铁品位含量仍然没有达到要求，因此采用反浮选的方法进一步降低钠长石中铁的含量，通过强磁—脱泥—反浮选流程后得到合格钠长石精矿。根据行业标准QB/T1636-1992《日用陶瓷用长石》，该矿石满足日用陶瓷精矿粉Ⅰ等品品质要求。

4 市场利用前景

4.1 工业指标

现行的矿产勘查国家标准、行业标准对建材用钠长石矿没有具体规定，通常依据市场情况及用途而定，本矿床采用经过论证的工业指标，具体指标如下。

(1) 工业品位(%)：K2O+Na2O≥8、Fe2O3≤0.5、Al2O3≥15、SiO2≤75。

(2) 开采技术条件：矿层最小可采厚度8m，夹石剔除厚度3.5m，剥采比0.5∶1，开采最小底盘宽度＞60m，资源量估算最终边坡角50°，爆破安全距离≥300m。

4.2 市场利用前景

钠长石被广泛应用于陶瓷配料、玻璃溶剂等领域，随着陶瓷工业的不断发展，陶瓷用钠长石的需求量也在逐步增大，同时，钠长石也是生产玻璃的主要配料之一[5]。辽宁法库大力发展陶瓷产业，出口额逐年增长，远销海外20多个国家和地区[6]，本矿区距离法库约200km，交通便利，具有天然的地理优势。矿区拥有特大规模的矿石资源量和高品位矿石质量，可为法库地区陶瓷产业及玻璃生产提供大量、优质的钠长石原料。目前市场一般对陶瓷用钠长石的质量要求是：Fe2O3≤0.5%；对玻璃用钠长石的质量要求是：K2O+Na2O≥8%、Al2O3≥15%、Fe2O3≤0.6%[7]，本矿区全矿床平均品位(%)为：K2O+Na2O 8.64、Fe2O30.15、Al2O316.94，选矿试验后精矿平均品位(%)为：Na2O+K2O 9.07、TFe2O30.14，属于一级钠长石精矿产品，满足陶瓷、玻璃生产的质量要求。该钠长石矿的市场利用前景非常好。

5 结论

该矿区钠长石矿受高丽墩台花岗岩体控制，尤其是斜长花岗岩体，该岩体局部地段富集为钠长石矿，矿床成因为岩浆岩型钠长石矿床。

矿体规模大、矿石质量稳定、矿体厚度较稳定，可作为陶瓷、玻璃生产用钠长石原料。