莱阳市北臧家疃膨润土矿矿床地质特征及成因探讨

胡建超

(中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100)

膨润土矿是以蒙脱石为主要成分的粘土岩，是一种具有多种用途的矿产资源，目前已在很多领域得到应用。本文通过对莱阳市北臧家疃膨润土矿矿床地质特征进行分析，矿床成因为早白垩纪陆相火山沉积水解蚀变型矿床。为今后该地区膨润土矿资源调查与勘探提供参考。

1 成矿地质背景

矿区大地构造单元位于华北板块(Ⅰ)胶辽隆起区(Ⅱ)胶莱盆地(Ⅲ)莱阳断陷(Ⅳ)莱阳凹陷(Ⅴ)的西北部[1-2]。区域出露地层[3]主要为古元古代荆山群禄格庄组(Htl)、野头组(Hty)；中生代白垩纪莱阳群曲格庄组(K1q)，青山群后夼组(K1h)、八亩地组(K1b)、石前庄组(K1ŝq)，王氏群林家庄组(K2lj)、辛格庄组(K2xg)；新生代第四纪临沂组(Qhl)。区域内断裂发育，主要以东西向或近东西向断裂为主，北西向次之，北东及南北向断裂规模较小，多属于高角度压扭性断裂。矿区主要含矿地层为青山群石前庄组，为一套酸性火山熔岩—火山碎屑岩沉积建造，主要岩性为流纹质角砾凝灰岩、角砾岩、凝灰岩等，普遍具有膨润土化。区内岩浆岩主要为片麻状细粒奥长花岗岩。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区内出露地层主要为中生代白垩纪青山群后夼组(K1h)、八亩地组(K1b)、石前庄组(K1ŝq)，王氏群林家庄组(K2lj)及新生代第四纪临沂组(Qhl)(图1)。

后夼组(K1h)主要出露于矿区北部北侯家夼一带，在杨家屯以北亦有少量分布。主要岩性为灰白色英安质或灰褐色流纹质凝灰岩，含角砾凝灰岩。

八亩地组(K1b)主要出露于矿区北部杨家屯—北侯家夼一带，主要岩性为安山岩、安山质集块角砾岩、凝灰岩。

石前庄组(K1ŝq)主要出露于矿区中部杨家屯—北臧家夼一带，为一套酸性火山熔岩—火山碎屑岩沉积建造，主要岩性为流纹质角砾凝灰岩、膨润土化流纹质角砾凝灰岩、膨润土，是膨润土矿的赋存层位。厚约300m，与下伏八亩地组(K1b)呈整合接触关系。流纹质角砾凝灰岩呈灰褐色，凝灰结构，似流纹状、块状构造，角砾成分为流纹岩，火山碎屑成分为流纹质火山灰。膨润土化流纹质角砾凝灰岩呈灰褐色、灰白色，凝灰结构，似流纹状、似层状、块状构造，角砾成分为流纹岩，火山碎屑成分为膨润土化流纹质火山灰。膨润土呈灰白色、黄绿色、淡红色，土状—蜡状光泽，泥质结构，似流纹状、似层状、块状构造，主要矿物成分为蒙脱石等粘土矿物。

白垩纪王氏林家庄组(K2lj)出露于矿区南部白藤口—北臧家疃一带，主要岩性为灰紫色砾岩、含砾砂岩夹紫红色细砂岩、粉砂岩。与下伏石前庄组(K1ŝq)呈平行不整合接触关系，厚约225m。

第四系临沂组(Qhl)主要分布于矿区南部北臧家疃一带低洼处，厚0～3m，为残坡积物，由黄色含砾砂质粘土、亚粘土组成。

图1 北臧家疃矿区地质略图

2.2 构造

矿区呈单斜状构造，地层走向300～10°，倾向西，倾角5～25°。矿区南部发育3 条断层，编号分别为F1、F2、F3，其中F2 断层规模较大。3条断层都位于采矿权外围，对矿层无影响。

2.3 岩浆岩

矿区内分布片麻状细粒奥长花岗岩和中生代白垩纪燕山晚期的潜流纹岩。

片麻状细粒奥长花岗岩，分布在矿区北部，片麻状结构，块状构造。潜流纹岩分布在采矿权外，矿区东部、南部，对矿层无影响。呈灰褐色，斑状结构，块状构造，矿物成分主要由斑晶(10%)和基质(90%)组成，斑晶主要为自形板状透长石和他形粒状石英，基质为微晶的长英质组成。

3 矿床地质特征

3.1 矿层特征

矿层赋存在石前庄组(K1ŝq)流纹质角砾凝灰岩内，沿走向控制长228.23m，沿倾向控制延深158.81m，呈似层状产出，总体走向170°，倾向西，倾角8～12°。根据矿体出露范围与夹层的关系将划分了3 个矿层，其中KC02 为主矿层(表1)。

表1 矿层特征一览表

(1)KC01 矿层特征。

位于矿床下部，分布于01 线、05 线之间。矿层呈似层状产出，总体走向170°，倾向西，倾角8～12°。沿走向控制长228.23m，沿倾向控制延深93.18m，赋存标高+103.78～+70.00m。厚度3.90～19.80m，平均厚10.28m，厚度变化系数75.68%，厚度不稳定。KC01 矿层在01 线厚度最大，为19.80m，由01 线往03 线、05 线方向，矿层厚度逐渐变薄。矿石蒙脱石含量50.20%。

(2)KC02 矿层特征。

位于矿床中部，分布于01 线、05 线之间。矿层呈似层状，总体走向170°，倾向西，倾角8～12°。矿层沿走向控制长228.23m，沿倾向控制延深158.81m，赋存标高+137.60～+70.00m。厚度11.83～38.20m，平均厚16.20m，厚度变化系数64.62%。KC02 矿层在03 线ZK0301 处厚度最大，为38.20m，由3 线往01 线、05 线厚度变薄，出现夹层。矿石自然类型主要为灰白色膨润土、淡红色膨润土，次为黄绿色膨润土。矿石蒙脱石含量44.00%～70.00%，平均值54.15%，变化系数13.45%。

(3)KC03 矿层特征。

位于矿床顶部，分布于01 线、05 线之间。矿层呈似层状，总体走向170°，倾向西，倾角8～12°。矿层沿走向控制长228.23m，沿倾向控制延深69.28m，赋存标高+144.19～+111.91m。厚度12.70～19.09m，平均厚15.00m，厚度变化系数19.77%，厚度稳定。矿石自然类型主要为灰白色膨润土、淡红色膨润土，次为黄绿色膨润土矿石蒙脱石含量35.40%～64.00%，平均值51.91%，变化系数14.69%。

综上所述，该矿层具有如下特征：①主矿层厚度变化均匀，反应膨润土形成时成矿环境和物质供应相对稳定；②矿层产状变化小，说明矿体受褶皱影响小，后期构造运动不明显；③矿层在剖面上呈似层状重复出现，反应成矿作用的韵律性特点。

3.2 矿石质量

(1)矿石类型。

矿石自然类型主要为灰白色膨润土、淡红色膨润土，次为黄绿色膨润土。膨润土呈灰白色、淡红色、黄绿色，土状—蜡状光泽，泥质结构，似流纹状、似层状、块状构造，主要矿物成分为蒙脱石。按蒙脱石可交换的阳离子种类划分为钙基膨润土；按蒙脱石层电荷大小划分，为高层电荷型(切托型)膨润土[4]。

(2)矿石结构、构造。

膨润土呈泥质结构，由极细小(＜0.005mm)的蒙脱石等粘土矿物组成，比较致密均一的[5-9]。膨润土呈似流纹状构造、似层状构造、块状构造。

(3)矿石矿物组分。

膨润土矿石主要矿物为蒙脱石(35%～55%)，其次为石英(20%)、钾长石(10%)，还有伊利石、高岭石及晶屑、岩屑(15%～35%)等。

蒙脱石呈鳞片状集合体，边缘界限清晰，呈弯曲状，晶体细小，粒径一般为0.002～0.012mm。负突起，干涉色为2 级。蒙脱石含量最大值为70.00%，最小值为35.40%，平均值为53.23%，变化系数为13.84%。石英主要呈他形粒状，粒径一般为0.1～2mm，部分石英呈细脉状。钾长石呈他形粒状或半自形板状，粒径一般为1～2mm。

(4)矿石化学成分。

矿石主要化学成分平均值为：SiO269.78%、Al2O315.17%、Fe2O31.14%、FeO 0.05%、TiO20.036%、K2O 2.81%、Na2O 1.96%、CaO 1.21%、MgO 0.81%、MnO 0.152%、SO30.016%、LOI 6.33%(表2)。

表2 化学元素分析结果表 (单位：%)

3.3 围岩和夹石特征

矿层顶底板围岩为流纹质角砾凝灰岩及膨润土化流纹质角砾凝灰岩，夹层主要岩性以膨润土化流纹质角砾凝灰岩为主，蒙脱石平均含量17.60%，基本上不能搭配使用，在开采时需全部剥离。

4 矿床成因探讨

北臧家疃膨润土矿床主要位于早白垩世火山盆地边缘， 成矿母岩主要为酸性流纹岩、凝灰岩、火山角砾岩等。矿区中矿石基本上保留有原岩的原始构造， 常见蚀变现象。除蒙脱石化外， 原岩还常见水云母化、硅化等现象。作者认为流纹质角砾凝灰岩在沉积、成岩过程中，在富水的偏碱性条件下，火山碎屑物质中的玻璃质，经沉积、水化、水解、结晶等脱玻化作用，形成蒙脱石矿物，从而形成膨润土矿层。矿层赋存在石前庄组(K1ŝq)流纹质角砾凝灰岩内，为陆相火山沉积水解蚀变型矿床。

5 结论

该矿床划分三个矿层，赋存于石前庄组(K1ŝq)。矿石自然类型主要为灰白色膨润土、淡红色膨润土，次为黄绿色膨润土。主要有泥质结，膨润土呈似流纹状构造、似层状构造、块状构造，矿石矿物成分主要为蒙脱石。

在富水的偏碱性条件下，火山碎屑物质中的玻璃质，经沉积、水化、水解、结晶等脱玻化作用，形成蒙脱石矿物，从而形成膨润土矿层，为陆相火山沉积水解蚀变型矿床。