遼寧省四棵樹特大型鈉長石礦地質(zhì)特征及利用前景

李海洋，丁志剛，李 超，吳文彬，王玉平，陳麗芳，劉永俊，王曉亮

（遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，遼寧 沈陽 110032）

遼寧省本溪縣地區(qū)鈉長石資源豐富，近幾年在草河城鎮(zhèn)附近發(fā)現(xiàn)多處可用于陶瓷配料、玻璃熔劑等的鈉長石礦床，其礦床成因均為巖漿巖型，含礦巖體為高麗墩臺花崗巖體[1T2]。四棵樹鈉長石礦位于高麗墩臺巖體中心附近，通過本單位完成的普查和詳查工作，現(xiàn)已探獲通過評審備案的鈉長石礦資源量28 531.9萬t，礦床儲量規(guī)模為大—特大型鈉長石礦床。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)出露地層主要包括古元古界大石橋巖組(以大理巖、片巖為主)、蓋縣巖組(以云母質(zhì)片巖為主)、高家峪巖組(以二云片巖、板巖、變粒巖為主)；青白口系釣魚臺組(以石英砂巖為主)、南芬組(以頁巖為主)、橋頭組(石英砂巖夾頁巖)及新生界第四系[3]。

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，包括斷裂構(gòu)造和褶皺構(gòu)造，以斷裂構(gòu)造為主，存在多期斷裂活動，北東向、北西向、東西向及南北向四組斷裂形成了區(qū)內(nèi)的構(gòu)造輪廓。其中以北東向的雙嶺子—玄羊砬子沖斷層和小白家堡子—施家堡子壓扭性斷層規(guī)模較大[3]。

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，主要為遼河期的花崗巖及閃長巖、燕山期的花崗巖及以巖株形態(tài)小面積出露的侏羅世正長斑巖和流紋斑巖[1è2]。其中高麗墩臺巖體與本礦床密切相關(guān)，是礦床的物質(zhì)來源。該巖體規(guī)模大，區(qū)域上出露面積約25km2，巖性以斜長花崗巖為主，巖體具有富鈉，高硅、鋁的特征。鋯石SHRIMP UPb諧和年齡為(1 872+13)Ma[4]，表明鈉長石礦的成礦時代應(yīng)為古元古代。

高麗墩臺巖體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多處可供開采利用的鈉長石礦床，本礦區(qū)地理位置處于高麗墩臺巖體中心附近，礦區(qū)內(nèi)大面積出露斜長花崗巖和少量二長花崗巖，脈巖較少，具有形成巖漿巖型鈉長石礦床的優(yōu)越條件。

2 礦區(qū)及礦體地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露的地層主要為古元古界遼河群大石橋巖組、青白口系釣魚臺組和新生界第四系，大石橋巖組三段巖性礦區(qū)內(nèi)均有出露，巖性以方解石大理巖和二云母片巖為主。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為南東角的一條主斷裂，區(qū)內(nèi)出露長約1.0km，走向330°，在大石橋巖組的大理巖中小的斷裂構(gòu)造較多，蝕變也較強，但規(guī)模不大。礦區(qū)巖漿巖主要為大面積分布的遼河晚期花崗巖(高麗墩臺巖體)和少量遼河早期閃長巖，其中高麗墩臺巖體出露面積約4.15km2，占礦區(qū)總面積的64%，礦區(qū)地質(zhì)簡圖見下圖。

礦區(qū)地質(zhì)簡圖

2.2 礦體地質(zhì)特征

本礦床為大型—特大型鈉長石礦床，根據(jù)基本分析結(jié)果，結(jié)合經(jīng)過論證的工業(yè)指標(biāo)，巖體(包括斜長花崗巖及少量二長花崗巖)中K2O+Na2O≥8%、Fe2O3≤0.5%、Al2O3≥15%、SiO2≤75%者即為鈉長石礦體。根據(jù)工程控制網(wǎng)度，礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)鈉長石礦體3條，呈透鏡體狀、脈狀、不規(guī)則狀賦存于斜長花崗巖巖體內(nèi)，有少量賦存于二長花崗巖巖體內(nèi)。其中Ⅰ、Ⅲ號礦體礦石類型均為斜長花崗巖型，Ⅱ號礦體礦石類型以斜長花崗巖型為主，僅東部有小范圍的二長花崗巖型礦石。各礦體的主要化學(xué)成分平均含量見表1。

表1 各礦體主要化學(xué)成分平均含量(%)

Ⅰ號礦體形態(tài)呈透鏡體狀，工程控制東西長約683m，最寬部位為455m，推測礦體最大厚度為95m，礦體賦存標(biāo)高200～295m。在礦體范圍內(nèi)，地表所見巖性主要為灰白色斜長花崗巖，礦石類型為斜長花崗巖型。經(jīng)計算，礦石組分品位變化系數(shù)(%)為：K2O+Na2O 6.48、Fe2O361.21、Al2O34.56、SiO22.01，表明礦石質(zhì)量屬于穩(wěn)定型。礦體厚度變化系數(shù)為38.35%，屬于穩(wěn)定型。

Ⅱ號礦體形態(tài)呈不規(guī)則狀，工程控制東西長約1 500m，南北寬為443～1 100m，推測礦體最大厚度為208m，礦體賦存標(biāo)高200～408m。在礦體范圍內(nèi)，巖性以灰白色斜長花崗巖為主，僅東部有二長花崗巖出露，礦石類型以斜長花崗巖型為主，有部分二長花崗巖型礦石，兩者為漸變接觸關(guān)系，沒有明顯界線，兩者結(jié)構(gòu)、構(gòu)造相同，礦物組成相同，僅鉀長石含量稍有差異。經(jīng)過計算，礦石組分品位變化系數(shù)(%)為：K2O+Na2O 6.35、Fe2O388.72、Al2O37.91、SiO22.83，表明礦石質(zhì)量屬于穩(wěn)定型。礦體厚度變化系數(shù)為74.64%，屬于較穩(wěn)定型。

Ⅲ號礦體形態(tài)呈脈狀，工程控制東西長約475m，最寬部位為53m，推測礦體最大厚度為76m，礦體賦存標(biāo)高200～276m。在礦體范圍內(nèi)，所見巖性均為灰白色斜長花崗巖，礦石類型為斜長花崗巖型。經(jīng)過計算，其礦石組分品位變化系數(shù)(%)為：K2O+Na2O 6.12、Fe2O376.00、Al2O33.25、SiO21.26，表明其礦石質(zhì)量屬于穩(wěn)定型。礦體厚度變化系數(shù)為33.90%，屬于穩(wěn)定型。

主要礦體為Ⅰ、Ⅱ號礦體，Ⅲ號礦體規(guī)模較小，全礦床平均品位(%)為：K2O+Na2O 8.64、K2O 1.64、Na2O 7.00、Fe2O30.15、Al2O316.94、SiO269.04。

經(jīng)計算，以上各礦體的礦石組分品位變化系數(shù)(%)為：K2O+Na2O 2.04、Fe2O325.94、Al2O33.60、SiO21.37，其中Ⅱ號礦體Fe2O3含量相對較低。礦石質(zhì)量穩(wěn)定程度屬穩(wěn)定型。綜上所述，礦體的平均化學(xué)成分變化不大，反映出整個礦區(qū)礦石成分相對比較穩(wěn)定。

3 礦石性質(zhì)

礦石以灰白色斜長花崗巖為主，含少量淺肉紅色二長花崗巖，中細(xì)?！写至＝Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為：斜長石20%～60%、石英20%～40%、鉀長石5%～30%，局部有極少量的黑云母、綠泥石、黃鐵礦等。

礦石自然類型為斜長花崗巖型，僅Ⅱ號礦體東部有二長花崗巖型。兩種礦石類型為漸變接觸關(guān)系，巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造相同，礦物成分相同，僅鉀長石含量稍有不同。經(jīng)測定，兩者塊體密度(小體重)十分接近。

鈉長石礦體的圍巖與夾石成分比較簡單，主要為斜長花崗巖及少量二長花崗巖，分布于礦體上、下盤。巖石呈致密塊狀，比較堅硬。礦體與圍巖界線不清，呈漸變過渡關(guān)系，以分析測試結(jié)果為準(zhǔn)劃分界線。

在3條礦體范圍內(nèi)，選取刻槽樣、劈心樣等共計300kg樣品進(jìn)行選礦試驗，考慮到礦山開采過程中圍巖、夾石的混入在所難免，試驗樣品中摻雜了一定的脈巖，磨礦細(xì)度為-200目。經(jīng)過選礦流程，精礦石有效降低了有害組分TFe2O3的含量，選礦試驗前后礦石中各化學(xué)成分含量的對比見表2。

表2 選礦試驗前后礦石化學(xué)成分含量(%)

通過選礦試驗，礦石中的金屬礦物為磁鐵礦、黃鐵礦，礦石中非金屬礦物主要有黑云母、石英、正長石、斜長石、鈉長石。通過強磁—脫泥流程后，鈉長石粗精礦Na2O指標(biāo)合格，但鈉長石中鐵品位含量仍然沒有達(dá)到要求，因此采用反浮選的方法進(jìn)一步降低鈉長石中鐵的含量，通過強磁—脫泥—反浮選流程后得到合格鈉長石精礦。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T1636-1992《日用陶瓷用長石》，該礦石滿足日用陶瓷精礦粉Ⅰ等品品質(zhì)要求。

4 市場利用前景

4.1 工業(yè)指標(biāo)

現(xiàn)行的礦產(chǎn)勘查國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對建材用鈉長石礦沒有具體規(guī)定，通常依據(jù)市場情況及用途而定，本礦床采用經(jīng)過論證的工業(yè)指標(biāo)，具體指標(biāo)如下。

(1) 工業(yè)品位(%)：K2O+Na2O≥8、Fe2O3≤0.5、Al2O3≥15、SiO2≤75。

(2) 開采技術(shù)條件：礦層最小可采厚度8m，夾石剔除厚度3.5m，剝采比0.5∶1，開采最小底盤寬度＞60m，資源量估算最終邊坡角50°，爆破安全距離≥300m。

4.2 市場利用前景

鈉長石被廣泛應(yīng)用于陶瓷配料、玻璃溶劑等領(lǐng)域，隨著陶瓷工業(yè)的不斷發(fā)展，陶瓷用鈉長石的需求量也在逐步增大，同時，鈉長石也是生產(chǎn)玻璃的主要配料之一[5]。遼寧法庫大力發(fā)展陶瓷產(chǎn)業(yè)，出口額逐年增長，遠(yuǎn)銷海外20多個國家和地區(qū)[6]，本礦區(qū)距離法庫約200km，交通便利，具有天然的地理優(yōu)勢。礦區(qū)擁有特大規(guī)模的礦石資源量和高品位礦石質(zhì)量，可為法庫地區(qū)陶瓷產(chǎn)業(yè)及玻璃生產(chǎn)提供大量、優(yōu)質(zhì)的鈉長石原料。目前市場一般對陶瓷用鈉長石的質(zhì)量要求是：Fe2O3≤0.5%；對玻璃用鈉長石的質(zhì)量要求是：K2O+Na2O≥8%、Al2O3≥15%、Fe2O3≤0.6%[7]，本礦區(qū)全礦床平均品位(%)為：K2O+Na2O 8.64、Fe2O30.15、Al2O316.94，選礦試驗后精礦平均品位(%)為：Na2O+K2O 9.07、TFe2O30.14，屬于一級鈉長石精礦產(chǎn)品，滿足陶瓷、玻璃生產(chǎn)的質(zhì)量要求。該鈉長石礦的市場利用前景非常好。

5 結(jié)論

該礦區(qū)鈉長石礦受高麗墩臺花崗巖體控制，尤其是斜長花崗巖體，該巖體局部地段富集為鈉長石礦，礦床成因為巖漿巖型鈉長石礦床。

礦體規(guī)模大、礦石質(zhì)量穩(wěn)定、礦體厚度較穩(wěn)定，可作為陶瓷、玻璃生產(chǎn)用鈉長石原料。