云南省上二叠统宣威组硬质高岭土矿地质特征及成矿规律研究

袁新军

(中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队，云南 昆明 650100)

高岭土是是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。硬质高岭土为高岭土一种，质硬岩石状、粉碎磨细后才具可塑性，主要用于陶瓷、填料、涂料、耐候材料等。2020年中国高岭土产量现状约为650万t。

2018年中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队在永善县开展高岭土及其他非金属矿地质调查时发现，在云南省昭通市永善县分布的上二叠统宣威组（Px），该组下部普遍含厚度0～4.50m硬质高岭土矿。2021年云南总队在永善县开展高岭土找矿工作，共发现小黑寨、油坊2处硬质高岭土矿产地和松林、茂林等数处矿点（见图1）。综合分析研究认为：高岭土矿赋矿于上二叠统宣威组，其成矿地质特征具有普遍性，有规律可循。本文根据勘查工作成果和收集相关资料，总结出该地层硬质高岭土矿的成矿规律，期望为云南省昭通、曲靖地区及周边四川（四川为乐平组（Pl））、贵州等地，上二叠统宣威组层位找矿提供一些参考。

1 区域地质背景

云南省上二叠统宣威组硬质高岭土矿大地构造处于Ⅵ扬子陆块区—Ⅵ-2上扬子古陆块—Ⅵ-2-4滇东被动陆缘（Pz）。各主要构造发展阶段经历了浅海相—陆相—浅海相或浅海相—陆相的演变。昭通地区属相对不稳定地台，古生代为一相对凹陷区，地层较齐全，沉积了厚度较大的前寒武系—二叠系碎屑岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、石英砂岩夹赤铁矿石英砂岩、页岩等及玄武岩。印支期转换成抬升区，燕山、喜山期褶皱成山脉，局部形成湖泊盆地，沉积了三叠—侏罗系砂岩、灰岩、白云岩、长石石英砂岩、砾岩、泥岩及煤层煤线（见图1）。区内构造简单，主要构造集中于莲峰山一带，构造线方向主要为北东向，形成于燕山期，以褶皱为主，断裂次之，断裂呈平行出现。区内岩浆活动主要发生于印支期，即晚二叠世早期，先后为海陆交替相的煤系沉积，期间伴有大规模玄武岩流喷发，形成大片峨眉山玄武岩。总厚度221～1859m。

2 典型矿床案例剖析（见图1）

图1 云南省永善县高岭土矿区域地质略图

永善县硬质高岭土矿分布广泛，现选择其中较典型的小黑寨及油坊矿区，简述其地质特征及矿石特征。

2.1 永善县小黑寨高岭土矿

2.1.1 矿区地质特征

1）矿区出露地层有古生界上二叠统、中生界下三叠统、新生界第四系（见图2）。

①上二叠统峨眉山玄武岩组上段（P）：深灰、灰绿色致密状、杏仁状玄武岩夹凝灰岩。厚度262～832m。

②上二叠统宣威组（Px）：上部为深灰色泥质砾岩；中部为紫红色砂岩、灰白色页岩及暗紫红色铁质泥岩；下部灰白、灰色高岭石粘土岩；底部为灰色页岩、灰黑色泥岩。厚度18～102m，与下伏峨眉山玄武岩组假整合接触。

③下三叠统飞仙关组（Tf）：分布于西部，岩性下部为紫红色细砂岩夹页岩；上部为紫红色泥质粉砂岩与页岩、砂质页岩互层。具粉砂质、泥质结构，薄至中层状构造。厚度265～652m，与下伏地层宣威组整合接触。

④第四系残坡积层（Q）：广布于矿区，一般厚度约0.50m。岩性为灰褐、浅黄色含砾砂质粘土。与下伏地层不整合接触。

2）底板为上二叠统峨眉山玄武岩组上段（Pβ）玄武岩和宣威组薄层泥页岩。矿体顶板为与矿层同层位的砂泥岩，大多风化剥蚀只剩下不厚的暗紫红色较坚硬的铁质泥岩和第四系盖层。

图2 小黑寨高岭土矿地质简图

3）矿区未发现断层和褶皱，构造简单。

4）矿区内岩浆岩主要发生于晚二叠世早期喷发而成的玄武岩、杏仁状玄武岩、凝灰岩等，总厚度221～1859m。区内变质作用微弱。

2.1.2 矿体地质及矿石特征

小黑寨高岭土矿赋存于上二叠统宣威组（Px），地层产状220°～255°∠9°～15°。矿石原岩为灰白、灰色高岭石粘土岩，具泥质结构，薄至厚层状、块状构造。矿体由550m×360m、240m×160m两矿段组成，分灰白色硬质高岭土（下矿层）、灰色硬质高岭土（上矿层）两个矿石类型。矿层总厚度2.10～4.40m，平均2.77m，其中下矿层厚度0.60～1.80m，平均1.23m；上矿层厚度1.00～2.60m，平均1.54m。通过X衍射、电镜、差热分析：主要矿物成分为鳞片状高岭石，含量78%～90%。化学成分：AlO36.28%～46.67%，平均41.66%；FeO0.80%～1.68%，平均1.33%；TiO0.45%～1.58%，平均1.25%，CaO 0.19%；MgO 0.18%；SiO44.38%；KO 0.087%；NaO 0.061%；SO0.014%；MnO0.012%。熟料含量（换算）AlO43.38%，FeO1.51%，TiO1.40%。物理性能：粒度≥50μm仅19.2%；自然白度59.1%；可塑性4.9；耐火度：下矿层＞1800°，上矿层1760°；干燥收缩率：下矿层8.55%，上矿层6.87%。原矿可满足高档耐火材料指标，还可应用于搪瓷工业、橡塑工业、铸型工业等。

2.2 永善县油坊高岭土矿

2.2.1 矿区地质特征

1）地层（见图3）：①上二叠统峨眉山玄武岩组上段（P）：深灰、灰绿色致密状、杏仁状玄武岩夹凝灰岩。厚度221～834m。

②上二叠统宣威组（Px）：上部为深灰色泥质砾岩。中部为紫红色砂岩、灰白色页岩及暗紫红色铁质泥岩；下部灰白、灰色高岭石粘土岩（硬质高岭土）。底部为紫红、黄色泥岩、页岩。工作区北部薄、南西部厚，厚度18～136m，与下伏峨眉山玄武岩组假整合接触。

③下三叠统飞仙关组（Tf）：分布于北部，岩性下部紫红色细砂岩夹页岩；上部为紫红色泥质粉砂岩与同色页岩、砂质页岩互层。具粉砂质、砂质、泥质结构，薄至中层状构造。厚度114～265m，与下伏地层宣威组整合接触。

图3 油坊高岭土矿地质简图

④第四系残坡积层（Q）：广布于工作区，普遍不大于0.5m。岩性为灰褐、浅黄色含砾砂质粘土。砾石成分为玄武岩、泥岩、砂岩等，磨圆差。一般厚度0～1.50m，与下伏地层界线清楚，呈不整合接触关系。

2）构造：工作区未发现断层和褶皱，构造简单。

3）工作区岩浆活动强烈，由晚二叠世早期喷发而成的玄武岩、杏仁状玄武岩、凝灰岩等，在东部及冲沟较为广泛地出露，整个玄武岩的喷发沉积厚度巨大，总厚达800余米。矿区范围内变质作用轻微。

2.2.2 矿体地质及矿石特征

油坊高岭土矿赋存于上二叠统宣威组（Px），地层产状25°～68°∠9°～18°。分布面积约1300m×1100m。矿石分为灰白色硬质高岭土（下矿层）、灰色硬质高岭土（上矿层）两个矿石类型，下矿层矿石品质优于上矿层。矿层总厚度1.60～3.30m，平均2.32m，其中下矿层厚度0.40～1.40m，平均0.81m；上矿层厚度0.80～2.00m，平均1.52m。通过X衍射、电镜、差热分析：矿物成分为鳞片状高岭石，含量80%～95%；高岭石呈鳞片状，片理大小不一，片宽度在0.1μ～2μm之间，单层厚度小于0.5μm，高岭石片理无序排列（见图4）。

图4 灰白色硬质高岭土电镜及衍射谱图

化学成分：AlO35.88%～38.04%，平均37.23%；FeO1.36%～6.09%，平均3.21%；TiO1.03%～3.40%，平均1.56%，CaO 0.15%；MgO 0.14%，SiO44.01%；KO 0.115%；NaO 0.058%；SO0.01%；MnO0.01%。物理性能：粒度≥50μm仅24.1%；自然白度49.6%，烧成白度62.2%；可塑性4.9～11.9；耐火度＞1800°；干燥收缩率：下矿层8.30%，上矿层6.87%。原矿可满足高档耐火材料指标，还可应用于搪瓷工业、橡塑工业、铸型工业等。经咸阳陶瓷研究院测试研究，是一种很好的粘土原料，还可以用于高档陶瓷砖、卫生陶瓷产品生产。

3 成矿规律研究

3.1 地层与成矿关系

晚二叠世早期，先后为海陆交替相的煤系沉积，期间伴有大规模玄武岩流喷溢发生，形成大片峨眉山玄武岩。先期富含长石的岩石、火山灰在物理风化下发生崩解、破碎、迁移，进入地表水体，又在碳酸作用下发生化学风化作用，随地表水选择性汇集在湖泊沉积形成高岭土矿床，形成过渡性宣威组地层，厚度18～197m。高岭土矿位于宣威组下部，是区域唯一高岭土赋矿层位，是区域找矿的主要标志和依据，成矿层位专属性极强。

3.2 岩浆岩与成矿关系

高岭土成矿需要有富铝硅的火山灰、富含长石的岩石等风化提供物质来源。本区域在晚二叠世之前无其他硅酸盐岩浆岩，也无其他含高岭土物质和变质岩提供长石物质来源。晚二叠世早期，先后为海陆交替相的煤系沉积期间伴有大规模玄武岩流喷溢发生，形成大片峨眉山玄武岩。经玄武岩岩矿鉴定：含斜长石（中长石—拉长石）占50%，普通辉石占35%，磁铁矿占15%，富含长石，可判定峨眉山玄武岩组玄武岩为高岭土矿床形成的物质来源。

3.3 风化作用与成矿关系

成矿风化作用有两个，首先对提供物质来源岩石进行物理风化作用，在缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中，再进行化学风化作用，是转化为高岭土矿床的必要条件。

3.4 成矿环境条件

上二叠统峨眉山玄武岩组物理风化提供长石基础物质来源，需要缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中及陆相成煤盆地及深沉泻湖、滨海成矿环境，这些环境是转化为高岭土矿床的重要条件。

3.5 空间分布

区域上构成下三叠统飞仙关组、上二叠统宣威组、峨眉山玄武岩组三地层组合特征，从上至下岩性依次为飞仙关组暗紫红色砂泥岩、宣威组铁质泥岩、矿层，底板为薄层页岩和峨眉山玄武岩组玄武岩。高岭土矿分布于峨眉山玄武岩组之上和宣威组下部，早期形成的下矿层质量较好，后期沉积质量逐渐变差，直至玄武岩被覆盖无成矿物质来源或混入其他成分和成矿环境变化，不具备成矿条件。受古地理地形起伏成矿厚度而变化，随含矿层延伸而延伸，直至相变成非矿或尖灭。印支抬升后，矿层产状缓倾斜，出露好宣威组大多受风化剥蚀殆尽，硬质高岭土开发价值受覆盖层厚度控制，盖层不厚或顺坡产出易形成具开发价值的矿体。

4 结语

1）宣威组高岭土矿属硬质高岭土类型，主要矿物成分为鳞片状高岭石。赋矿层位为上二叠统宣威组，且严格受层位控制。以矿产地（点）或矿化点形式存在；2）区域上构成下三叠统飞仙关组、上二叠统宣威组、峨眉山玄武岩组三地层组合的空间分布特征，富铝硅的火山灰、富含长石峨眉山玄武岩组岩石风化提供成矿物质来源；3）高岭土成因类型为高岭石粘土岩沉积型矿床；4）高岭土矿成矿时代为晚二叠世；5）外生成矿作用是矿区的主要成矿作用，对提供物质来源岩石进行物理风化作用，迁移至深沉泻湖、滨海环境，在缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中，进行化学风化作用沉积成矿。

云南省上二叠统宣威组硬质高岭土矿原矿可满足高档耐火材料指标，还可用于搪瓷工业、橡塑工业、铸型工业等，矿石选矿提纯后变为高档，该鳞片状高岭石可用于造纸。随着高岭土资源消耗，优质的超大型矿床越来越少，而市场需求巨大，二叠系硬质高岭土找矿显得十分必要。该区域峨眉山玄武岩组与上覆宣威组接触带的灰白色岩石，可以作为野外找矿的直接标志。通过成矿规律分析为昭通、曲靖及周边地区寻找高岭土矿床提供一些借鉴。