滑石矿床的成因类型及成矿反应作用特点

2021-12-01刘捷

中国金属通报 2021年2期

刘捷

（江西省煤田地质局二二四地质队，江西南昌 330000）

滑石矿是在国民经济中占有重要地位的矿种之一，为给我国滑石资源的高效利用提供参考，系统研究了滑石的结构及其浮选性能。滑石为层状结构硅酸盐矿物，层间解离极完全，滑石晶体破碎解离后，有2个性质不同的面，基面疏水性较好，端面疏水性略差，滑石矿物具有非常好的天然疏水性。水介质中，碱金属离子Na+、K+会破坏滑石表面的水化膜，提高滑石的天然可浮性;多价金属离子存在时，会以金属离子、羟合络离子或氢氧化物沉淀的形式吸附在滑石表面，只有当氢氧化物吸附在滑石表面时，滑石受抑制，pH升高后，吸附在滑石表面的氢氧化物会脱落，滑石的天然可浮性恢复[1]。

1 矿床时空分布及成矿规律

在寒武纪时期，中国滑石矿开始逐渐形成，形成条件主要根据地壳运动中产生碳酸盐沉积有关，因碳酸盐在受热液作用下形成滑石矿。而在广西龙胜县区域内，发现很多大型滑石矿床，这些滑石矿床形状为层状并且具有一定透镜状。在广东阳山县和江西省于都县都发现有类似滑石矿床。这类型矿床形成为古板块结构为主，并且也有少部分在古板块俯冲带地段，很多矿产开发企业都使用前者开采，在后者中作为预备补充作用。我国古板块中，一直处于较稳定状态，因为该区域沉积很厚的碳酸盐，在该条件下，通过中低温热液导致碳酸盐形成滑石，滑石矿是该区域必然出现的产物。在后期发展考察阶段，上述条件是滑石矿在形成过程的必要因素，而且发现白云石大理岩和菱镁矿两种矿物比例在1.2：1为最佳。在形成滑石矿的第二条件是热液条件，当矿热液和二氧化硅（SiO2）都比较多，并且MG浓度也较高这是形成滑石矿的主要理想条件。即使单一的白云大理石也可以形成矿质比较纯的矿床，因此在这种条件下可形成较为巨大型矿床。广西龙胜下鸡爪滑石矿床成矿反应相当于等体积交换原则，其中Mg2+矿约为60mg/L。形成滑石矿的第三条件是在热液供应条件下，裂缝和间隙可以提供容纳场所，在这些曲折褶皱位置是形成热液汇聚的场所，广西龙胜滑石矿床就是属于该位置，它主要是断裂和交叉聚集地，其中主要是位于北部复式倒转倾斜而接近该位置，地下巨星厚度层状岩体可以进行隔断作用。如果以上三个形成滑石矿的条件都不能满足，那就导致滑石矿杂质偏多，整体质量较差，因此也不会形成较大矿体。而形成滑石矿第二大主要地质结构为古板边缘地区，但需要其中一个版块与另一个版块进行俯冲，促进生成蛇绿岩，这些断裂较深位置都是蛇绿岩地带，其中蛇绿岩有着自变质作用，在特定情况下导致滑石矿形成。

2 矿床特征

矿体一般从沿层面产出，同时还有少数的切穿岩层的现象，与围岩的接触面比较平整，同时还有少数的波状或者是不规则的分枝状的接触，其产状与围岩大体一致。整个矿带其厚度大约在215m左右，分为11个层矿。矿区的脉厚在2m～7.6m之间，脉间距离为3m～41m。该矿床的质量较好，厚度很大。该矿的矿脉大多是集中在矿带的中部位置处；矿床的上部和下部等位置也有较为丰富的矿脉分布。

2.1 矿体赋存状态

大多的滑石是产于中石炭统大埔组（C2d）的中部以及上部位置处，顶界距离中石炭统黄龙组（C2h）灰岩大约有22m。矿体大多是沿层面进行产出，同时还有少数的切穿岩层，与围岩的接触面较平整[2]。

2.2 矿石特征

滑石矿成分为：首先，MgO约为31.72%，SiO2约为63.12%。该矿矿物含有4.76%左右的H2O。矿石中的硅有一部分被铝、钛所替代，其中铝的含量最高为2%左右。含钛量较少为0.1%左右。此外，该矿中的镁则被铁、锰以及镍等替代。FeO来说，其含量达到了5%左右，其中Fe2O3的含量达到了4.2%左右。滑石属于斜方柱晶类的矿石，呈微细晶体状，外形呈六方形状或者是菱形板状。较纯的滑石颜色主要为白色或微带淡黄色，有的滑石为淡褐色。滑石颜色较深，主要是因为含有较多的杂质元素，并且这些元素含有玻璃的光泽。

3 滑石矿床成矿特点

3.1 区域变质型滑石矿床

此类滑石矿床以辽东地区范家堡子滑石矿床和广西龙胜滑石矿床为代表。矿床形成的主导成矿作用是区域热动力变质作用。矿床规模巨大，滑石质量较高。富镁质碳酸盐岩（如白云岩、白云质大理岩、含菱镁矿大理岩等）是主要的赋矿围岩，同时也是成矿物质的提供者。矿体受地层层位控制，矿体产状与围岩地层产状较为一致。以辽东地区滑石矿床为例，陈从喜等认为辽东地区的滑石矿床的成矿流体是封存于地层中的海水，这种海水可演变成为富Si、Mg及高盐度的变质流体。这种富硅的变质流体与富镁质碳酸盐岩（白云石、菱镁矿）在成矿有利空间内发生交代反应，进而形成滑石矿床。富硅变质流体交代白云石和菱镁矿的反应式为）：3MgCa（CO3）2（白云石）+4SiO2+H2O=Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）+3CaCO3↓+3CO2↑3MgCO3（菱镁矿）+4SiO2+H2O=Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）+3CO2↑

3.2 沉积型滑石矿床

沉积型滑石矿床由海洋中的镁质、硅质物质沉积成岩后经变质改造而形成。矿体赋存于一定层位内，矿体呈层状，矿石呈黑色黏土状，具明显沉积组构特征。矿石矿物组合较为简单，除鲕粒滑石外，还存在少量石英、碳酸盐矿物及有机质。如江西广丰黑滑石矿床属于此类型。以江西广丰滑石矿床为例，矿床的成矿物质来源于海水，滑石成矿所需的硅物质来源于海底上涌的富硅热液，镁物质来源于富镁海水，富镁海水结合富硅热液在海底沉积形成滑石矿床。其化学反应式为（Dekovetal.,2008）：3Mg2++4Si（OH）4=Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）+4H2O+6H+。

3.3 超基性岩热液蚀变矿床

矿床由超基性岩—基性岩的自变质或富硅热液蚀变作用形成。此类矿床规模一般不大，矿体受超基性岩体控制，矿体形态复杂。矿石矿物组合极为复杂，除滑石外，含多种高温蚀变矿物。矿石质量较差，滑石的Cr、CO、Ni、Fe、Al等含量较高。如喀麦隆Boumnyebel滑石矿床，新疆托克逊库米什、福建省莆田长基及青海省茫崖等地区的滑石矿床属于此类型。超基性岩本身为富镁铁质岩石，自身可提供滑石成矿所需的硅、镁物质。富镁质矿物的自变质作用可形成滑石及菱镁矿，其化学反应式为：2Mg2SiO4（镁橄榄石）+5Mg2（Si2O6）（顽火辉石）+3H2O+5CO2=Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）+5MgCO3（菱镁矿）富镁质矿物或在富硅热液蚀变作用下也可形成滑石，其化学反应式为（章少华，1992）：2Mg2SiO4（镁橄榄石）+5Mg2（Si2O6）（顽火辉石）+5SiO2+3H2O=4Mg3（Si4O10）（OH）2（滑石）。

3.4 富硅岩浆热液交代型滑石矿床

矿床形成与中酸性侵入体有关，矿床由富硅岩浆热液交代富镁质碳酸盐岩而形成。滑石矿体赋存于侵入体的接触带附近或邻近围岩地层的层间裂隙及断裂构造形成的空间内。矿体受侵入体和围岩地层影响，矿体形态较复杂，常呈脉状、网脉状、透镜状、树枝状等。矿石矿物组合极为复杂，除滑石外，常共生有多种蚀变矿物，如蛇纹石、透闪石、绿泥石、透辉石等。矿石质量较差。以韩国Hwanggangri滑石矿床为例，Shin（2003）将韩国Hwanggangri滑石矿床成矿反应过程归纳为：富硅岩浆热液先交代白云石生成透闪石和方解石，生成的透闪石再与富镁质矿物反应而形成滑石。其成矿化学反应式为（Shinetal,.2003）：5MgCa（CO3）（2白云石）＋8SiO2＋H2O=CaMg5Si8O2（2OH）（2透闪石）＋3CaCO3（方解石）＋7CO2↑；Ca2Mg5Si8O22（OH）2（透闪石）＋MgCa（CO3）2（白云石）＋2H2O=2Mg3Si4O10（OH）2（滑石）＋2CaCO3（方解石）＋Ca（OH）2。

3.5 古岩溶热液交代型滑石矿床

此类滑石矿床见于我国华南盐酸盐岩地层发育地区，矿床的形成与泥盆系和石炭系含硅质岩、硅质条带、燧石结核的富镁质碳酸盐岩层位有关。矿床并未明显受到岩浆活动的影响，也未明显受到区域变质作用的影响。地层层间剪切带、褶皱构造核部及断裂构造形成的空间是矿床重要的赋矿空间。矿石矿物组成较为简单，除滑石外，仅发现方解石及少量有机质。以广西上林县镇圩滑石矿床为例，镇圩滑石矿床的成矿流体来源于大气降水。大气降水下渗地下后形成碱性热水，碱性热水对地层中硅质成分的溶解能力增强，可溶解出地层中的硅物质而形成富硅热液。最后，富硅热液与富镁质碳酸盐岩（白云岩、白云质灰岩）交代形成滑石。古岩岩溶热液交代白云石的化学反应式为：2MgCa（CO3）2（白云石）+MgO+4SiO4+H2O=Mg3Si4O10（OH）2+2CaCO3↓（方解石）+2CO2↑。

4 典型矿床

4.1 广西龙胜县下鸡爪滑石矿床

在广西龙胜县下鸡爪滑石矿床中含有雅兴大断裂结构，由于逆地形结构使得内部构造不一致，同时形迹向内倾斜，按照线性等距离分布，整个广西龙胜县下鸡爪滑石矿床由北向南，分别为下鸡爪滑石矿床、古坪滑石矿床、上朗滑石矿床几种。而下鸡爪滑石矿床中，形状主要为层状透镜，它与大理石相似。下鸡爪滑石矿床中滑石含有一定量白云石残留物质，一般大于90%以上，下鸡爪滑石矿床中内部界限分明，并且绿泥石作为主要物质。内部中石英和方解石比较少，一级品矿石约占80%以上，内部矿物质主要为MgO30～32%，SiO260～62%，Fe2O3，小于1%，CaO小于0.5%，矿石白度大于80。

4.2 广西上林马鞍山滑石矿床

广西马鞍山矿床属于岩溶加热矿床，主要分布在中国中南部一代，这些地带没有外围岩浆活动，所以不会受到其他因素影响，而且这些矿床中矿物质存在含硅质白云岩地层中。成矿作用所需要的Si02源自碱性热水对硅质岩、燧石的溶解作用。这类矿床一般规模不大，矿体呈似层状或透镜状，内部常有较多的白云岩夹层或残留体，含矿率较低。马鞍山滑石矿床位于北西—南东向向斜核部，矿体与围岩产状一致矿石有玫瑰色及灰色两种，化学品位均较高：Si0259～61%、Mg029～31%、Ca0<0.7%、Fe203<0.5%、Cl%。据方解石和石英的液棚包裹体分析，含Mg2+达57.7mg/L，K++Na+为109.41mg/L，该矿床成因为如下反应式：2CaMg（C03）2+Mg2++Si02+H2OMg3Si4O10（OH）2+2Ca-C03+2C02↓其δ18O=16.8～17.4‰，δ13C=5.5‰。中国滑石矿储量巨大，质量上乘。滑石矿开采条件最好的是山坡露天开采。