江苏盱眙地区凹凸棒石粘土矿成矿条件分析

周 鑫，吕 游，蒲东鸿，丁迎军

(中国建筑材料工业地质勘查中心江苏总队，江苏 南京 211135)

我国凹凸棒石粘土矿储量约占世界的60%[1]，苏皖地区是我国凹凸棒石粘土矿的主要产地，其中盱眙地区凹凸棒石粘土矿储量约6 700万t，占全国储量的70%以上[2]，是世界上最大的凹凸棒石粘土矿集区。盱眙地区发现凹凸棒石粘土矿时间较晚，1979年盱眙境内首次发现具有工业规模的凹凸棒石粘土矿床，目前盱眙地区发现矿床(点)39个，包括雍小山、龙王山、黄泥山、马腰山、杨二山、高家洼(梁家洼)等凹凸棒石粘土矿床(点)[2-3]。

自盱眙凹凸棒粘土矿被发现以来，众多学者对该地区的成矿机理进行过研究，黄光煦[4]认为区内湖泊相盆地的碱性沉积环境创造了良好的成矿环境，玄武质火山岩碎屑物提供了成矿物质来源；肖书明等[5]对高家洼—梁家洼矿床的研究证实了这一点；田煦等[6]、易发成等[7]认为成矿物质来源于与火山作用有关的含矿热液；陈正国[8]通过对黄泥山矿床的研究认为黄泥山凹凸棒石粘土矿属风化残余矿床。

本文依托蔡港地区的找矿工作，对盱眙地区成矿条件进行分析和总结，认为新近系玄武岩的多次喷发沉积和区内独特的沉积环境为盱眙地区凹凸棒石粘土矿成矿提供了有利条件。

1 地质背景

盱眙地区位于郯庐断裂带东侧，扬子板块西缘，张八岭隆起与金湖凹陷之间。大地构造位置属于扬子板块(Ⅰ级)下扬子板块(Ⅱ级)苏皖前陆盆地(Ⅲ级)滁巢断块(Ⅳ级)盱眙段隆起(Ⅴ级)(图1)。

1.1 地层

盱眙地区出露地层主要为新元古界张八岭岩群、震旦系陡山沱组、震旦系灯影组、古近系阜宁组、古近系三垛组、新近系中新统下草湾组、上新统桂五组和第四系。新近系地层呈北西—南东展布，是区内主要的赋矿层位，岩性主要由玄武质火山岩、火山碎屑岩和风化沉积粘土岩组成。

新近系中新统下草湾组玄武岩中常见灰绿粘土和泥质粉砂岩夹层，而上新统桂五组玄武岩常见砖红色泥岩夹层，这是不同沉积环境的反映，也是区内多次隆起和沉降的结果。

图1 成矿地质背景图

1.2 构造

盱眙地区位于苏北凹陷西部边缘，南邻淮阳山字型构造东翼反射弧外缘，西接郯庐断裂带，苏皖北西向玄武岩喷发带斜贯本区。北西向基底断裂及其控制的隆起和凹陷带是区内主要构造。

1.3 岩浆岩

盱眙地区火山岩以新近系玄武岩为主，主要沿北西向仇集—古城—八百里桥断陷带分布。根据岩系组合可以划分为中新世(下草湾)和上新世(桂五)两个喷发旋回和多次喷发韵律组，每个韵律组都是一个小的喷发—沉积旋回，这为区内形成多层凹凸棒石粘土矿提供了可能。侵入岩仅见于局部地段，属燕山晚期中酸性侵入岩，区内岩浆岩燕山期的侵入活动目前显示与凹凸棒石粘土矿的成矿关系不大。

2 矿体地质特征

盱眙地区目前共发现粘土矿床(点)39处(图2)[5]，其中完成详查工作的矿床11个、完成普查或预查的矿区7个、矿点21处[3]，从图2可以看出，盱眙地区凹凸棒石粘土矿床(点)在空间分布上具有以下两个特点：①矿体均分布在新近系玄武岩中；②矿床(点)多集中在玄武岩火山口附近南北两端的边缘部位。

盱眙地区凹凸棒石粘土矿矿体多呈层状、似层状，与地层产状一致，呈水平产出，单矿体一般沿走向长200～4 000m，沿倾向宽度多集中在100～2 000m，矿层厚度一般为2～10m，其中高家洼—梁家洼矿区矿层厚度达23m。区内凹凸棒石粘土矿可分为六个含矿层位，根据赋矿标高，从低往高分别编号Ⅰ-Ⅵ，其中有五个含层(Ⅰ-Ⅴ)位于下草湾组地层中，Ⅵ号矿层位于桂五组下段地层的顶部，为桂五组上下段分段标志层。

图2 盱眙凹凸棒石粘土矿矿点分布图

(1)Ⅰ号矿层：主要分布在盱眙东部的天台山、雍小山、前江营一带，整体近北东走向，呈北东至南西收敛的喇叭状分布。矿体赋存标高西高东低，赋存标高集中在-62～-19m，一般矿层厚度1～4m，顶底板以泥岩、泥质粉砂岩为主。

(2)Ⅱ号矿层：主要分布在盱眙东部地区，矿层西部边界与I号矿层大致相同，南部边界在史营以南。矿体赋存标高西高东低，赋存标高集中在-77～10m，一般矿层厚度1～5m，顶底板以泥岩、玄武岩为主。

(3)Ⅲ号矿层：在盱眙东部雍小山、龙王山、王郢和前江营一带，盱眙西部打石山、龙头山、破山口及斧头山一带均有分布，整体近南北走向，呈北窄南宽的梯形分布。矿体赋存标高集中在-34～13m，一般矿层厚度1～8m，顶底板以泥岩、含泥砂岩为主。

(4)Ⅳ号矿层：与Ⅲ号矿层相比成矿范围在盱眙东部扩展到小珠山、黄泥山、高家洼一带，整体呈近南北走向的长方形分布，在盱眙地区西部，Ⅳ矿层主要分布在破山口、花果山和斧头山一带，近东西展布。矿体赋存标高南高北低，赋存标高常集中在-14～54m，一般矿层厚度1～9m，顶底板以泥岩、玄武岩为主。

(5)Ⅴ号矿层：位于下草湾和桂五两期火山喷发间歇期的沉积地层上部，是区内分布最广，成矿最好的矿层，可分为北西向裂山—黄泥山—张家港矿带和北东东向高家洼—龙头山—雍小山成矿带。Ⅴ号矿层顶板为桂五组玄武岩，底板为下草湾组玄武岩，矿体多呈灰白—青灰色，赋存标高集中在50～70m，沿走向长度为300～2 300m，沿倾向宽度为100～1 800m，一般矿层厚度2～10m。

(6)Ⅵ号矿层：位于桂五组下段顶部，在盱眙地区广泛分布，但一般矿层厚度较小，且矿物成分以蒙脱石为主。

3 成矿地质条件分析

3.1 赋矿层位

盱眙地区凹凸棒石粘土矿与新近系玄武岩在空间分布上关系密切，其中Ⅰ-Ⅳ号矿层位于下草湾组地层，Ⅴ号矿层位于下草湾组地层顶部，而Ⅵ号矿层位于桂五组下段玄武岩顶部。下草湾和桂五两期火山喷发的间歇期沉积地层的上部是区内主要的赋矿层位。

通过对盱眙地区Ⅰ-Ⅵ号凹凸棒石粘土矿层地质特征的分析显示：①新近系玄武岩尤其是下草湾组玄武岩中夹层的泥岩、砂岩往往与矿体共生，这说明在区域沉降接受陆源沉积的过程中，凹凸棒石矿化在同步进行；②下草湾组玄武岩中常见还原环境沉积的灰绿粘土，桂五组玄武岩常见氧化环境沉积的砖红色粘土，而矿体绝大多数分布在下草湾组玄武岩中，这暗示还原环境对凹凸棒石粘土矿成矿较为有利；③区内的玄武岩近水平展布，且多次喷发沉积，为后期凹凸棒石粘土矿的形成提供了优良的成矿空间。

3.2 成矿时代

通过前面的分析可知凹凸棒石矿化往往与区内沉降接受陆源沉积同期，这就大致圈定了区内凹凸棒石粘土矿的成矿时代，通过玄武岩的年龄可以厘定成矿时代的上下限。Ⅰ-Ⅳ号矿层位于下草湾组玄武岩中，其成矿时代应该处于下草湾组喷发旋回；Ⅴ号含矿层位于下草湾组玄武岩与桂五组下段玄武岩之间，其成矿时代应处于下草湾组喷发旋回和桂五喷发旋回之间；Ⅵ号含矿层位于桂五组下段玄武岩顶部，其成矿时代应处于桂五下亚旋回和桂五上亚旋回之间。

下草湾组玄武岩K-Ar同位素测年结果显示其成岩年龄在15.41～16.52Ma，桂五组玄武岩成岩年龄在10.89～10.32Ma[10]，即凹凸棒石粘土矿成矿时代应该是在10.32～16.52Ma。

3.3 成矿物质来源

在盱眙蔡港地区开展的找矿工作显示盱眙地区的凹凸棒石粘土矿成矿物质与新近系玄武岩及其风化产物关系密切。一是在赋存空间上，盱眙地区凹凸棒石粘土矿顶底板多为玄武岩以及玄武岩风化物经搬运沉积形成的砂岩和泥岩，即矿体与新近系玄武岩及其风化产物空间关系密切；二是岩石学方面，盱眙地区凹凸棒石粘土矿的电子显微镜影像中可见玄武岩岩屑和长石板状晶屑残影，这说明其在岩石学、矿物学方面与新近系玄武岩及其风化物具有一定的继承性(图3)，盱眙地区玄武岩及其风化产物与凹凸棒石粘土矿具有一定的物源联系。

图3 盱眙蔡港地区凹凸棒石粘土矿电子显微影像图

3.4 沉积环境

前人通过粘土地球化学、稳定同位素、矿物学特征、岩石学特征等条件对盱眙地区凹凸棒石粘土矿的沉积环境进行了细致的研究[9，11-15]，目前多数学者认为盱眙地区成矿沉积环境为独立的封闭内陆盆地沉积，水体温度和盐度略高，水体偏碱性，成矿时整体环境呈还原性，这与笔者在盱眙地区进行的地质调查相符。通过矿体地质特征可知区内Ⅰ-Ⅵ号凹凸棒石粘土矿层顶底板常见泥岩和砂岩，具有明显的陆源沉积特征，矿层基本呈水平展布但在横向上赋矿标高变化较大，这可能暗示在凹凸棒石粘土矿成矿期间，盱眙地区分布有若干孤立的封闭沉积盆地。

黄泥山矿区和蔡港地区凹凸棒石粘土矿及粘土夹层多呈灰绿、青灰色(图4)，显示其成矿时为还原环境，而顶部的蒙脱石粘土矿多为红褐色，显示其成矿时为氧化环境。从图2中可看出区内凹凸棒石粘土矿床(点)多分布在南部和北部靠近火山口的区域，而中部未发现成规模的凹凸棒石粘土矿床(点)，这很可能暗示在成矿时火山活动提供了成矿的热源，靠近火山口附近的区域水介质温度较高，满足凹凸棒石粘土矿的成矿条件；而中部区域水介质温度较低，不满足凹凸棒石粘土矿的形成条件。

图4 盱眙黄泥山和蔡港地区凹凸棒石粘土矿体特征

4 结论

(1)新近系玄武岩尤其是下草湾组玄武岩的多次喷发沉积，为成矿提供了优良的成矿空间，是区内形成多层矿体的基础条件。

(2)凹凸棒石矿化往往与区内沉降接受陆源沉积同期，凹凸棒石粘土矿成矿时代大致在10.32～ 16.52Ma。

(3)从赋矿空间、岩石学特征方面综合分析，盱眙地区新近系玄武岩及其风化产物与凹凸棒石粘土矿具有一定的物源联系。

(4)盱眙地区凹凸棒石粘土矿形成于还原条件下的孤立封闭沉积盆地，成矿时水介质温度较高。