海泡石粘土矿床地质特征及其找矿概述

王润婷，李雪，余学磊

（成都理工大学地球科学学院， 四川成都 610059）

1 矿物学特征及其物化特征

海泡石又称蛸螵石，土名又称“山软木”，“山柔皮”。最早命名于1847年，由于质轻似乌贼多孔骨骼而得名，后又叫“海泡沫”。海泡石与坡缕石（凹凸棒石）同属2：1型层结构，海泡石比坡缕石晶格中能容纳更多的沸水石，故具更为优越的物化性质和工艺性能。海泡石的理论结构式为：Si12Mg8O30(OH)4(H2O)4·8H2O［1］。海泡石根据形态又可分为α海泡石和β海泡石［2］。α海泡石指纤维状变种，β海泡石则指土状，致密或者非晶质变种。一般常见β海泡石，α海泡石少见。

1.1 一般矿物特征

纯净的海泡石一般为白色或乳白色略带银灰绿、粉红，以至深红色。比重为2.0～2.3，硬度为2～2.5［3］。为二轴负光性，折射率为1.50，2V约为0°～60°。Ng=1.525～1.529，Np=1.506～1.520。

海泡石矿物，晶石细小，肉眼和显微镜下一般难以鉴别。一般利用X射线分析，红外吸收光谱、热分析及显微镜来进行鉴定。

1.2 X射线分析

海泡石的X射线分析d（110）衍射峰为12.05A。～12.3A。，与d（110）衍射峰为10.5的坡缕石（或凹凸棒石）区别。当湿度为50‰时，特征衍射峰值则变为11.98 A。。加热处理，X射线衍射峰，在300℃以前变化不明显。达400℃时，d（110）衍射峰下降，同时出现8.00A。峰，升温至500℃时，d（110）由11.05A。移至9.85～10.2 A。，8.00A。处增强，且有新峰4.37出现。

1.3 差热分析

海泡石差热分析如表1：

表1 海泡石差热分析

1.4 红外吸收光谱

海泡石的红外吸收光谱：强吸收带3562cm-1，3380cm-1，1650cm-1，1025cm-1，980cm-1，475cm-1，442cm-1。

1.5 电子显微镜下特征

海泡石在电子显微镜下，呈细条状，针状矿物的束状聚集，少量呈短棒状。

1.6 物化特征

由于海泡石具有特殊的层链状晶体结构和富镁低铝的化学组分，致使海泡石除具有一般粘土的物化特征外，还具有热稳定性和抗盐性等物化性质，比蒙皂石类更优良的工艺性能。

2 海泡石粘土矿找矿及地质简况

2.1 国内外海泡石分布概况

国外海泡石的发现地虽较多，具有一定规模，但形成工业矿床的不多，其可分为热液蚀变型和沉积型两大类。

热液蚀变型海泡石大都以脉状产于蛇纹岩、大理岩、白云质灰岩中，一般质较纯，厚度不大，规模太小，无多大工业意义。如美国内华达州、日本Elko县Ferber矿区产于二叠纪白云质灰岩，与石英二长岩接触处的脉状海泡石。我国安徽全椒、河南商县、四川石棉、湖北广济、浙江临安、广西都安等地的脉状海泡石都属此类型。

沉积型海泡石，是目前世界已知的海泡石工业矿床类型。国外海泡石工业矿床不多，仅分布在美国、法国、土耳其、西班牙、塞内加尔等国［4］，而且大多产于较新的地层中。西班牙是世界海泡石资源最丰富的国家，海泡石储量的2000万吨，占国外已知海泡石储量（约3000万吨）的66%［5］。我国产于二叠系的海泡石矿床以矿层产出时代老、分布广、厚度大、品位较低、规模大为特点，主要分布在赣西-湘东-湘中和湘西北以及陕南一带二叠系下统茅口组下部和栖霞组上部地层中。

2.2 二叠系海泡石粘土矿床

2.2.1 找矿工作

我国对海泡石矿床，最早于1947年章人骏［6］在牯牛岭小坡村一带进行乐平“白土”的地质调查时，经常规观察确定“二叠系鸣山层下部灰白耐火粘土中海泡石的存在”，但一直未引起人们的足够重视。于1963年和1978年经彭琪瑞［7］、张天乐［8］等利用X射线衍射分析和电镜扫描等手段证实其海泡石存在，才引起了注意。国内海泡石的找矿评价工作，最早在江西牯牛岭地区系统开展，在有关科研和实验单位的协助下，首次在我国发现了产出于二叠系茅口组中具工业意义的海泡石粘土矿床。继而在湖南浏阳永和二叠系栖霞组中找到大型海泡石矿，并首次正式提交了我国第一份海泡石储量报告。相继，海泡石找矿工作蓬勃开展起来，成效显著，在湖南湘潭石潭、石门陈家湾、湘乡龙洞和陕西宁强等地找到和评价了一批二叠系海泡石粘土矿床，此外湖南泸溪、沅陵、慈利、宁乡、新化、娄底、茶陵等县和北川、黔东、滇东、粤北等地陆续在二叠系地层中发现海泡石矿点和找矿线索十余处，展示了二叠系海泡石粘土矿床的广阔找矿前景。

2.2.2 矿床特征简介

（1）二叠系海泡石粘土矿按其成因和风化特征可分为沉积型海泡石粘土矿(即原岩型矿)和沉积风化改造的粘土型海泡石粘土矿。原岩型矿产于10m～15m以下。风化、半风化型粘土矿产于地表和浅部，呈过渡关系。

（2）含矿层位：江西乐平牯牛岭，湖南湘潭石潭，湘乡龙洞为二叠系下统茅口组下部。陕西宁强海泡石粘土矿为二叠系下统茅口组中部，湖南浏阳永和海泡石粘土矿产于二叠系下统栖霞组上段靠近茅口组界线部位，石门陈家湾则产于二叠系下统栖霞组下部灰岩段中上部（比浏阳永和海泡石产出层位稍下一些）。

（3）含矿岩系岩性组合为泥灰岩、钙镁质页岩（含海泡石）及透镜状灰岩，含燧石灰岩或燧石层，其间产“菊花石”和大量的生物碎屑。

（4）该类海泡石矿床一般规模较大，矿层稳定，矿层呈层状、似及状、透镜状产出。原岩型矿体产状与围岩一致，风化粘士、半风化粘土型矿随风化深度而变化。一般见风化、半风化的粘土型矿矿层1～2层，原岩型矿有1～数层。粘土型矿厚数米，最厚可达22.15m。

（5）矿石可分为粘土型和原岩型以及半风化型三类［9］，后一类为前两类的过渡类型，三者之间无明显界线。一般分为粘土型和原岩型。以粘土型质量最佳，半风化型次之，原岩型矿石较差。粘土型矿，一般海泡石含量高，造浆性能好，脱色力强，目前，工业利用效果好。原岩型矿石，一般含海泡石含量低些，造浆性能差，脱色能力较粘土型差，目前工业利用效果较差见表2，但原岩型矿厚度大，矿层稳定，储量规模巨大，是不可忽视的潜在海泡石资源，随着选矿和利用技术的不断提高，必将开拓其工业利用途径。

（6）矿石的矿物成分，主要为海泡石、滑石、石英和方解石，其次为蒙距石、富镁蒙脱石、伊利石、高岭石和白云石等。不同矿石类型的矿物共生组合近似，仅含量有明显的差异。随着风化程度的加深，矿石中海泡石、滑石、石英和蒙脱石含量有明显增加的趋势。而方解石却恰好相反，风化深含量低，风化浅含量高。

（7）矿石化学成分以富镁低铝为其特点。

（8）矿石工艺性能：粘土型矿石在饱和盐水中造浆性能优良，一般4～10m3/t；最高可达20.7m3/t；脱色力强，活化后一般达120～200，最高达252.2。各矿区海泡石含量、物化特性、工艺性能有所差异，应以各自矿石物化性质、工艺性能作为选择利用途径的依据。已知各海泡石矿区的矿石化学成分、物化性质和工艺性能详见表2。

表2 国内各海泡石黏土矿区矿石物化性质及工艺性能统计表

（9）矿区内一般未受强烈构造断裂及岩浆活动的影响，岩石经受变质程度低，矿层上下伴生的煤层变质较低，属长焰煤，气煤及肥煤变质阶段(I～III级)。变质程度高，海泡石则演变为滑石［10］，海泡石粘土矿床则向滑石粘土矿演变。如江西宜春上高，湖南保靖卡棚、澧县方石坪等地。

（10）矿区一般岩层产状较平缓，地形平缓，水文条件良好，利于风化型矿石的形成和矿的富集，但风化程度过强，海泡石保存不好，转化为滑石，如大庸天子山。

3 结论

综上，我国产于二叠系的海泡石矿床成矿条件好，矿床类型多，工艺性能优良，以矿层产出时代老、分布广、厚度大、品位较低、规模大为其特点。主要分布在赣西-湘东-湘中和湘西北以及陕南一带二叠系下统茅口组下部和栖霞组上部地层中。我国海泡石资源丰富，为应用于各领域提供了物质基础，研究海泡石及拓宽其应用范围也将成为今后研究开发的重点。