河南省澠池縣白土坡鉀長(zhǎng)石礦床地質(zhì)特征及成因淺析

郭治鋒，張廣山，于吉林，徐德潮，馬 群，陳傳剛，周 輝

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河南總隊(duì)，河南 信陽(yáng) 464000)

澠池縣鉀長(zhǎng)石礦處于澠池向斜北翼。賦存于新元古界震旦系北大尖組地層中。西自坡頭鄉(xiāng)雷公山，向東經(jīng)西陽(yáng)鄉(xiāng)橋溝、仁村鄉(xiāng)賀莊等地至縣界。呈近東西向延伸，長(zhǎng)約30km，寬600～1 100m，含礦一層，產(chǎn)狀平緩，厚度穩(wěn)定。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)位于河南省澠池縣大水溝村，區(qū)域大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)二級(jí)構(gòu)造單元華熊臺(tái)緣坳陷的北部，三級(jí)構(gòu)造單元澠池—確山陷褶斷束的西北部。

區(qū)域內(nèi)出露地層主要有新元古界下震旦統(tǒng)馬家河組(Z1m2)，中震旦統(tǒng)云夢(mèng)山組(Z2y2)、白草坪組(Z2b)、北大尖組(Z2bd)，下震旦統(tǒng)崔莊組(Z3c)、三教堂組(Z3s)、洛峪口組(Z3l)；古生界下寒武統(tǒng)辛集組(∈1x)、饅頭組(∈1m)，中寒武統(tǒng)毛莊組(∈2m)、徐莊組(∈2x)、張夏組(∈2zh)，上寒武統(tǒng)崮山組(∈3g)，奧陶系(O)，上石炭統(tǒng)(C2)，上二疊統(tǒng)石盒子組(P2s)、石千峰組(P2sh)，中下三疊統(tǒng)二馬營(yíng)群(T1+2er)、上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)群油房莊組(T3yy)；新生界的新近系(N)及第四系(Q)。

區(qū)域褶皺構(gòu)造主要表現(xiàn)為近東西向的不對(duì)稱(chēng)褶皺構(gòu)造—澠池向斜，延伸長(zhǎng)度約40km，寬度10～30km，礦區(qū)位于澠池向斜的北翼，地層為單斜地層，總體向南西向傾斜，傾角5～10°；斷裂構(gòu)造主要有兩組：①域崖底平推斷層，走向330～340°，延長(zhǎng)約20km，斷面傾角約65°，北東盤(pán)相對(duì)南西盤(pán)向北西方向移動(dòng)；②位于區(qū)域東北角的一組近于平行的三條正斷層，走向300～330°，延伸5～10km，斷面傾角約45°。

2 礦體地質(zhì)特征

2.1 地層特征

礦區(qū)出露地層主要為中震旦統(tǒng)北大尖組一段(Z2bd1)、北大尖組二段(Z2bd2)、北大尖組三段(Z2bd3)和新生界第四系(Q)。礦區(qū)地形地質(zhì)見(jiàn)圖1。

北大尖組一段(Z2bd1)：紫紅、灰白色頁(yè)巖夾中厚層石英砂巖及含鈣質(zhì)石英砂巖。上部為灰白色厚層石英砂巖，頂部有一層紫紅、灰綠砂質(zhì)頁(yè)巖。層厚約80m，產(chǎn)狀：223°∠6°。

北大尖組二段(Z2bd2)：肉紅、淺白色厚層狀細(xì)粒鉀長(zhǎng)石砂巖，該層為礦區(qū)主要含礦層，礦區(qū)大部分地段均有出露。長(zhǎng)度約3 600m，寬1 100m，平均厚5.62m，頂?shù)装寰鶠槭⑸皫r。產(chǎn)狀：220°∠7°。

北大尖組三段(Z2bd3)：褐色中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、白云質(zhì)砂礫巖、含褐鐵鈣質(zhì)細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖、泥晶內(nèi)碎屑白云巖、中—細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖。黃褐色泥質(zhì)灰?guī)r與雜色頁(yè)巖、泥質(zhì)粉砂巖互層。層厚約60m，產(chǎn)狀：211°∠6°。

圖1 澠池縣白土坡礦區(qū)鉀長(zhǎng)石礦地形地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.2 礦體特征

鉀長(zhǎng)石礦賦存于新元古界中震旦統(tǒng)北大尖組二段(Z2bd2)的含鉀長(zhǎng)石砂巖地層中。礦體呈緩傾斜(近水平)層狀展布，區(qū)內(nèi)控制鉀長(zhǎng)石砂巖礦體沿走向延伸約3 600m，沿傾向延伸最大1 155m，礦體總體西部厚度略小，東部厚度大，厚度最大8.73m，最小3.10m，平均5.63m，厚度變化系數(shù)14.51%，厚度較穩(wěn)定，各工程厚度沿走向、傾向變化詳見(jiàn)表1。

表1 礦層厚度沿走向、傾向變化統(tǒng)計(jì)(m)

礦層總體走向130°，傾向220°，傾角4～8°，礦區(qū)范圍內(nèi)控制的礦體賦存標(biāo)高為6 4 7.0 1～983.71m，埋深0～100.59m。礦體向東、西和南部分布延伸至區(qū)外。礦區(qū)鉀長(zhǎng)石礦剖面見(jiàn)圖2。

圖2 澠池縣白土坡礦區(qū)鉀長(zhǎng)石礦剖面簡(jiǎn)圖

2.3 礦石質(zhì)量

2.3.1 礦石礦物成分

礦石為淺黃、肉紅色，風(fēng)化后為白、淺白色。主要由微細(xì)粒狀鉀長(zhǎng)石屑組成，約占80%，粒徑0.1～0.2mm為主，呈圓狀、次圓狀；長(zhǎng)石屑以泥化鉀長(zhǎng)石砂屑為主，見(jiàn)個(gè)別斜長(zhǎng)石砂屑；次要為微細(xì)粒石英砂屑，含量約為20%，粒度、形態(tài)同長(zhǎng)石砂屑；長(zhǎng)石砂屑與石英砂屑較均勻分布，局部見(jiàn)有少量褐鐵礦均勻零星分布。

2.3.2 礦石化學(xué)成分

本次工作結(jié)合鉀長(zhǎng)石礦的一般工業(yè)指標(biāo)，礦石樣品分析了K2O、Na2O、Fe2O3、Al2O3、SiO2五種氧化物含量。

根據(jù)353個(gè)含鉀巖石礦石化學(xué)分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，其平均含量為：K2O 9.43%、Fe2O30.17%、Al2O311.38%、SiO276.50%、TiO20.06%。各組分含量的變化系數(shù)為3.43%～28.57%，均＜40%，主要組分含量變化不大。詳見(jiàn)表2。

表2 礦石主要化學(xué)成分基本分析含量統(tǒng)計(jì)(%)

2.3.3 主要組分含量沿走向、傾向變化特征

主要組分含量沿傾向變化特征如下：地表K2O為9.05%～10.57%，F(xiàn)e2O3+TiO20.15%～0.25%，TiO20.017%～0.070%；深部K2O為8.32%～10.11%，F(xiàn)e2O3+TiO20.13%～0.25%，TiO20.023%～0.072%。主要組分含量沿傾向和走向方向變化都不大，而且變化特征不明顯，僅只有TiO2含量沿傾向由地表向深部有增大的趨勢(shì)。

2.3.4 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石為微細(xì)粒狀鉀長(zhǎng)石砂巖，微細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

2.3.5 礦石類(lèi)型

根據(jù)礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，礦石只有一種自然類(lèi)型，即微細(xì)粒狀鉀長(zhǎng)石砂巖礦；礦石的工業(yè)類(lèi)型為陶瓷用鉀長(zhǎng)石礦。

2.3.6 頂?shù)装寮皧A石

礦體的直接頂板和直接底板均為微細(xì)粒含海綠石長(zhǎng)石石英砂巖，巖性堅(jiān)硬，穩(wěn)固性好。礦區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，礦體中未見(jiàn)夾層。

2.4 礦石有益有害組分含量及評(píng)價(jià)

根據(jù)礦區(qū)樣品基本分析及光譜全分析結(jié)果可知，礦石主要有益組分為K2O，其最高含量為12.17%，最低為7.21%，平均含量為9.43%；有害組分主要為Fe2O3和TiO2，其平均含量分別為0.17%和0.06%。由此可以看出，礦石主要化學(xué)組分中有益組分K2O含量較高，而且變化不大，有害組分較低，礦石質(zhì)量穩(wěn)定。

由于該礦種目前沒(méi)有現(xiàn)行規(guī)范可循，僅能參考比照類(lèi)似礦產(chǎn)的勘查規(guī)范進(jìn)行勘查。與江蘇泗洪重崗陶瓷用長(zhǎng)石石英砂巖的工業(yè)指標(biāo)相比較，只有SiO2含量76.50%略低于江蘇泗洪重崗陶瓷用長(zhǎng)石石英砂巖的要求(SiO2含量要求79%～82%)。所以認(rèn)為本區(qū)鉀長(zhǎng)石有害雜質(zhì)不超標(biāo)，也未發(fā)現(xiàn)其他可供綜合利用的有益組分。

總體來(lái)看，本區(qū)礦石質(zhì)量符合相關(guān)指標(biāo)要求，其突出優(yōu)勢(shì)在于目前在國(guó)內(nèi)很少有如此大規(guī)模且質(zhì)量穩(wěn)定的鉀長(zhǎng)石礦床。

3 礦床成因淺析及找礦標(biāo)志

綜合分析區(qū)域成礦地質(zhì)背景、礦體地質(zhì)特征和巖相古地理特征，初步認(rèn)為礦床為淺海相沉積形成的含鉀長(zhǎng)石石英砂巖礦，屬沉積成因礦床。

新元古界震旦系中世，本區(qū)為較大范圍的淺海沉積環(huán)境，前期以石英、長(zhǎng)石為主的陸源碎屑開(kāi)始沉積，形成了較厚的長(zhǎng)石石英砂巖，隨著環(huán)境和碎屑成分的變化，沉積形成了長(zhǎng)石砂巖、含鉀長(zhǎng)石砂巖，中期鉀長(zhǎng)石成分富集形成了鉀長(zhǎng)石砂巖礦層，后期又逐步沉積了白云質(zhì)石英砂巖、砂礫巖、石英砂巖和海綠石砂巖互層以及含礫石英砂巖。總之這一時(shí)期，區(qū)內(nèi)具有較穩(wěn)定的沉積環(huán)境，海平面小幅度反復(fù)的升降，形成了一套淺海相的石英砂巖為主的沉積建造。

區(qū)域內(nèi)露頭是最直接的找礦標(biāo)志，鉀長(zhǎng)石砂巖層與頂?shù)装迨⑸皫r之間則因顏色、石英、鉀長(zhǎng)石含量不同易于分辨，大部分地段可看到礦體直接出露；在礦層的上部和下部常見(jiàn)含海綠石石英砂巖，其含的海綠石具有一種特征的綠色，較易辨認(rèn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本礦床是河南省境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的沉積型鉀長(zhǎng)石礦床，屬于新的成因類(lèi)型，在國(guó)內(nèi)也是少見(jiàn)的礦床類(lèi)型，礦體賦存于新元古界中震旦統(tǒng)北大尖組的含鉀長(zhǎng)石砂巖地層中，區(qū)域賦礦層位穩(wěn)定，礦體厚度和礦石質(zhì)量沿走向、傾向方向變化穩(wěn)定，總體礦石質(zhì)量較好，屬于較好的建筑陶瓷原料。通過(guò)礦石加工技術(shù)性能試驗(yàn)得出結(jié)論，利用原礦石進(jìn)行預(yù)處理后得到礦石粉體，然后以粉體為主要原料，添加一部分輔助原料進(jìn)行建筑陶瓷生產(chǎn)，資源利用率高，無(wú)“三廢”排放，能耗很低，可達(dá)到高效節(jié)能和清潔生產(chǎn)的現(xiàn)代工業(yè)要求，符合國(guó)家有關(guān)產(chǎn)業(yè)和環(huán)保政策，其工藝技術(shù)是完全可行的。

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