内蒙古扎鲁特旗哈留特高金叶蜡石矿地质特征及成因探讨

2022-01-05李文臣胡天琪张文强

中国非金属矿工业导刊 2021年6期

李文臣，胡天琪，张文强

(中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

叶蜡石具有绝缘、绝热性好，耐高温，抗腐蚀，化学性能稳定等优良性能，广泛应用于玻纤、造纸、陶瓷、耐火材料、人造金刚石等领域[1]，在战略性新兴产业中主要应用于高端装备制造、新能源、新一代信息技术、新材料、生物等产业，是重要的新能源材料和新型功能材料。综合考虑我国资源现状、应用领域、未来需求等，暂定叶蜡石为我国战略性非金属矿产[2]。玻璃纤维用叶蜡石产量由2011年的279万t增长至2018年的468万t，年均复合增长率达到7.7%[3]，逐渐由优势矿产变为紧缺矿产，预计未来叶蜡石需求量仍呈增长趋势，至2030年需求增速约为5.0%～7.0%[4]，存在一定的资源供应风险。哈留特高金叶蜡石矿位于扎鲁特旗北部，其东部有乌塔其叶蜡石—高岭石矿(点)，南部有科金叶蜡石矿(点)，2020～2021年对其进行了初步评价，发现2个矿体，预测了资源量，取得了一定的找矿成果，本文研究了该矿床地质特征，分析矿床成因，总结找矿标志。

1 成矿地质背景

矿区位于内蒙古—兴安地槽褶皱区，内蒙古中部地槽褶皱系东部，艾力格庙—锡林浩特中间地块北缘断裂及大兴安岭主脊—林西深断裂北侧(图1)，区域上是中国东部环太平洋带，中生代以来与火山带、火山岛弧带火山岩、火山碎屑岩有关叶蜡石等非金属矿床成矿带重要组成部分[5-6]。

图1 叶蜡石成矿背景图

区域内出露地层以上侏罗统中酸性—亚碱性火山岩沉积地层为主，其分布受北东向深大断裂控制，白垩系、二叠系地层零星出露，第四系发育广泛。区域内中生代火山活动强烈频发[7]，以侏罗纪火山岩为主，岩石组合为安山岩—英安岩—流纹岩。

区域内断裂构造发育，深大断裂有北东向艾力格庙—锡林浩特中间地块北缘断裂及大兴安岭主脊—林西深断裂，断裂两侧有多个叶蜡石矿床(点)，小断裂较多，多为北西向。

区内较大火山机构为那仁宝力皋—沃木伦扎拉格火山喷发盆地，由额斯木根扎拉格火山喷发中心、那仁宝力皋火口及沃木伦扎拉格火山喷发中心组成。沃木伦扎拉格火山喷发中心主要岩性为流纹质岩屑晶屑凝灰岩、凝灰砂岩等，为一隐性火山喷发中心，有科金等叶蜡石矿点。

区域上叶蜡石矿床(点)的分布具有一定的规律性，呈北东—南西向展布，与上侏罗统出露地层一致。基本上所有矿床均分布在林西—霍林郭勒一线(大兴安岭主脊—林西深断裂两侧)，其次为乌丹—通辽一线[1](索伦敖包—阿鲁科尔沁旗深断裂)，呈带状分布。成矿带的分布均与深大断裂有关。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露上侏罗统火山碎屑岩地层(图2)，呈北东向展布，倾向北西，倾角28～42°。按岩性组合分为二组，下部满克头鄂博组(J3m)分为两段，下段(J3m1)主要岩性为褐灰色流纹质玻屑岩屑晶屑熔结凝灰岩，褐黄色流纹质晶屑凝灰岩夹似层状凝灰质砂岩及黑矅岩；上段(J3m2)岩性以褐黄色流纹质含角砾岩屑晶屑凝灰岩为主，夹流纹质含角砾熔结凝灰岩，在流纹质晶屑凝灰岩中可见明显叶蜡石化，与上覆玛尼吐组整合接触，是叶蜡石矿含矿层位。玛尼吐组(J3mn)仅出露下段(J3mn1)，岩性以褐灰色、紫灰色英安质含角砾岩屑晶屑凝灰岩为主，其次为褐黄色流纹质晶屑凝灰岩、安山岩、浅灰白色球泡流纹岩、褐黄色流纹质含角砾岩屑晶屑凝灰岩。底部夹数层绿灰色凝灰质砂砾岩、细砂岩、灰黑色黑矅岩、松脂岩等。

图2 哈留特高金叶蜡石矿区地质图

2.2 构造

区内晚侏罗世构造层由满克头鄂博组、玛尼吐组火山岩地层组成。为一陆相火山—沉积建造，地层呈北东向展布，并形成了较紧密的褶皱构造。

区内断裂构造主要有北西向断层和北东向断裂的次级构造节理构造，生成时代为晚侏罗世。北西向准布尔嘎斯特郭勒断层规模较大，地貌显示为沟谷展布，切割的地质体有满克头鄂博组、玛尼吐组等，断裂通过处有泉水出露，该断层为张扭性右行正断层，形成时代应属燕山晚期，推测区内东部有一隐伏中性岩体沿断层侵入[7]。北东向断裂次级构造节理较为发育，叶蜡石化、绢云母化、高岭土化、绿泥石化较普遍，与叶蜡石成矿关系密切，构成热液活动通道。

2.3 岩浆岩

分为火山岩及侵入岩，火山岩岩石类型有火山熔岩类、火山碎屑岩类及次火山岩类。根据磁异常推断东北部隐伏中性岩体形态不规则带状北西向展布，岩体与叶蜡石矿关系密切，其有可能提供形成矿区围岩蚀变和叶蜡石矿化热液的热源。脉岩包括长石斑岩(π)、闪长玢岩(δμ)等，北东向展布。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

矿体赋存于上侏罗统满克头鄂博组、玛尼吐组叶蜡石化、高岭石化火山碎屑岩中。初步圈出2条叶蜡石—高岭石矿体，Ⅰ号矿体赋存于满克头鄂博组上段(J3m2)褐黄色流纹质晶屑岩屑凝灰岩中，顶板为玛尼吐组下段(J3mn1)底部凝灰质砂岩，底板为满克头鄂博组上段(J3m2)褐黄色流纹质晶屑岩屑凝灰岩，形态较为简单，似层状，走向NE70°，倾向北西，倾角32～40°，沿走向出露长度900m，宽18～34m；Ⅱ号矿体赋存于玛尼吐组下段(J3mn1)中部褐黄色流纹质含角砾晶屑岩屑凝灰岩中，呈透镜状，走向NE70°，倾向北西，倾角40°，出露长度280m，宽33m，顶、底板均为玛尼吐组下段(J3mn1)褐黄色灰白色岩屑晶屑凝灰岩。

3.2 矿石特征

(1)矿石矿物成分主要为叶蜡石，其次为高岭石、石英、硬水铝石和云母。叶蜡石含量57%～82%，高岭石8%～17%，硬水铝石2%～4%，石英23%～25%，云母8%～10%。

(2)结构构造：隐晶状、显微鳞片变晶状、残余凝灰状结构或交代假象结构，块状、层状、角砾状和残余砾状等构造。

(3)矿石化学成分：叶蜡石的化学成分变化较大，SiO262.74%～82.72%，Al2O312.38%～25.84%，Fe2O30.1%～0.77%，TiO20.12%～0.27%，H2O+0.22%～0.45%(表1)。

表1 各工程叶蜡石平均化学成分质量分数 (单位：%)

(4)矿石物理性质：矿石硬度1～2，体积质量2.33g/cm3，耐火度为1 700℃～1 740℃，白度为79.4、87.3，1 280℃烧成白度为92。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

区内主要分布上侏罗统中酸性火山碎屑岩，矿体赋存于满克头鄂博组上部流纹质晶屑岩屑凝灰岩、玛尼吐组下部流纹质含角砾晶屑凝灰岩中，似层状和透镜状，与围岩均呈渐变关系，围岩蚀变主要为硅化、叶蜡石化，其次高岭石化、明矾石化。

晚侏罗世，锡林浩特北缘断裂带活化，并产生新的北东向断裂。沿这些深断裂，形成多个火山喷发中心，本区的沃木伦扎拉格火山喷发中心多次喷发，溢出相和沉积相相互伴生。构造活动的持续，又发育了新的断层，使满克头鄂博组(J3m)和玛尼吐组(J3mn)火山碎屑岩地层产生断裂和节理裂隙。

在火山喷发活动中，随着强度变化，断续出现喷发、溢流、间歇沉积—复活喷溢的火山活动旋迴韵律。在岩浆活动剧烈时期，形成爆发指数大的流纹质(含角砾)晶屑凝灰岩，这个层位熔岩减少，晶屑增多，主要为凝灰结构，胶结疏松、孔隙度高、裂隙发育和渗透性好，有利于成矿溶液的流动和循环[8-9]，其上部沉积以凝灰质细砂岩为主，形成较致密的盖层。同时岩浆的浅成侵入活动最为强烈，火山气液沿节理裂隙、层间破碎带上升，在多孔隙的火山碎屑岩中形成环流热液，进而使火山碎屑物质不断发生强烈而广泛的蚀变交代，叶蜡石、高岭石、水铝石、次生石英等正是交代作用的产物。蚀变发生于喷发旋迴的中后期，呈面状分布，矿床产在酸性火山岩系的中部靠上层位，且受层位控制明显[6]，与特定喷发旋迴有关。

火山碎屑岩在火山气水热液作用下，发生蚀变，其物质组分重新组合。火山热液交代分解围岩中的长石类矿物包括火山岩屑晶屑玻屑，淋滤出部分硅质和钾钠钙镁铁质后，在一定的物理化学条件下使铝相对富集重新结晶。Al2O3在酸性的火山热液作用中是较稳定的组分，其次是SiO2，而K2O、Na2O、CaO、MgO等组分在酸性热水气液中相对活泼，随热水气液运移或淋失。热液交代较充分，SiO2、Al2O3改造重组再富集较彻底的，构成叶蜡石矿。

满克头鄂博组(J3m)凝灰岩化学成分SiO264.09%，Al2O317.46%，Fe2O32.71%，CaO 3.59%，MgO 2.05%，K2O 2.72%，Na2O 2.37%，玛尼吐组(J3mn)流纹质凝灰岩化学成分SiO275.93%，Al2O312.60%，Fe2O31.53%，CaO 1.28%，MgO 0.71%，K2O 1.64%，Na2O 3.61%[7]，与表1中叶蜡石矿体各化学成分对比发现，矿体中SiO2、Al2O3成分与原岩差距不大，但Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O有明显降低，说明热液交代过程中钾钠钙镁铁质是明显逸出元素。

叶蜡石矿石赋存于凝灰岩中，与围岩接触界线不明显，呈渐变关系，主要有隐晶状、显微鳞片变晶状、残余凝灰状结构、变余状或交代假象等结构和块状、残余砾状等构造。矿石明显继承原岩结构构造，具典型交代特征。综上分析，本矿床为火山气液交代成因[10-11]。