雷瓊地區硅藻土礦床地質特征與成礦規律

潘標開，寧思遠，弓 帥，張東婷，田斌升

(中國建筑材料工業地質勘查中心廣東總隊，廣東 廣州 510403)

硅藻土具有獨特的微孔結構、孔隙率高、孔體積大、質量輕、堆積密度小、比表面積大、導熱系數低、吸附性強、活性好等優點，作為聚合物材料、涂料的填料和增強劑、化工的助濾劑、吸附劑、催化劑載體、表面活性劑以及色譜固定相或載體等方面有很高的應用價值，近年來在聲學材料、建筑材料、涂料、保溫隔熱材料等行業的應用日趨廣泛[1]。

廣東省硅藻土礦產資源豐富，分布較為集中，主要分布于雷瓊地區的雷州、徐聞等地，已知硅藻土礦床3個，其中大型1個(雷州九斗洋)，小型2個(徐聞九畝、雷州卜昌)，累計查明硅藻土資源儲量1 942.57萬t。硅藻土礦床成因類型為火山湖沼相沉積型，主要產于第四紀中更新世晚期至更新世中期沉積的田洋組中[2-3]，屬破火山口湖泊和火山構造洼地堆積，由一套砂質粘土、含油腐泥巖、泥炭、膨潤土、硅藻土等組成，厚4～200m。礦體呈層狀、似層狀產出，最大厚度達43m，部分伴生有泥炭、膨潤土。礦石以灰綠色土塊狀硅藻土為主，質量較好。底板為凝灰質角礫巖、玄武巖，頂板為砂質粘土和泥炭層。

本文主要對廣東省硅藻土礦的成礦地質背景、礦區地質特征、礦體的規模、形態、產狀、成礦地質條件進行了總結歸納，以指明廣東省內硅藻土礦的找礦方向。

1 成礦地質背景

硅藻土的形成條件受沉積構造、物源及介質條件等因素的控制[2]。由于中、新生代構造的活動，在大陸上產生了許多斷裂和差異性升降運動，形成了大量的斷陷盆地。第四紀雖然海陸分布和山川格局基本形成，但新構造依然在活動，山脈隆起，盆地沉降，堆積了巨厚的沉積，而新的盆地也在形成，因而成為硅藻堆積的良好場所，為硅藻的生長與繁殖提供了條件。硅藻土礦床形成時代為新生代的古近紀、新近紀和第四紀。這一時期是全球性硅藻土礦的形成時期，含礦巖石組合主要由砂礫巖、碎屑粘土、頁巖、硅藻土、玄武巖互層構成。

2 典型礦床

廣東省典型的硅藻土礦床主要包括雷州九斗洋硅藻土礦床、徐聞九畝礦區硅藻土礦床和雷州卜昌硅藻土礦床。

2.1 礦區地質特征

雷州九斗洋礦區系一個火山噴發后形成的負火山口湖盆，內側開闊、出口狹窄，呈“葫蘆”狀，長約2 000m，寬約1 500m。盆地四周為火山噴出巖風化殘坡積紅土，中間為湖沼相和湖相沉積層(圖1)，總厚40～60m，覆蓋于中更新統石峁嶺組火山巖之上，可分為上、下兩部分[4]，下部為中—上更新統田洋組，屬湖相沉積，全為硅藻層，厚5.11～42.35m。其特征自下而上為：①硅藻土礦層(I級品礦石)：呈灰綠色、淺黃色，塊狀、薄層狀，有純硅藻土，含粘土硅藻、粘土質硅藻土層，硅藻含量一般50%～80%，厚8.70～35.15m；②硅藻粘土層(Ⅱ級品礦石)：呈淺灰綠色、灰黑色多，塊狀構造，硅藻含量30%～45%。上部為上更新統下錄組，屬湖沼相堆積，巖相特征自下而上為：①泥炭層：黑褐色、棕褐色，厚1.33～6.11m，與下部田洋組呈整合接觸；②蒙脫石粘土：灰綠色，蠟狀光澤，厚1.38～6.75m；③砂質粘土層：雜色，以粘土為主，含少量不等粒砂、玄武巖風化紅土團塊，厚2.45～12.76m。

圖1 雷州九斗洋硅藻土礦區地質圖(據廣東省地質礦產局704地質隊1990年，有改動)

徐聞九畝礦區地形大致屬平臺地區。玄武巖一般為淺灰褐黑色，帶有白色長條狀小斑點，呈氣孔狀。一般在比較高的地方出露，順著斜坡逐漸往下伸展[5](圖2)，有時在海灘上和比較低洼地帶，亦有原生玄武巖出露。鐵質結核一般為褐紅—黑色，呈結核層，粒徑一般在1～2cm。一般圍繞平臺和玄武巖的邊緣出露，分布較為廣泛，特別是在礦區的北面均有鐵質結核分布，出露的厚度一般在0.2～0.8m。第四系堆積層，從淺井及野外調查情況來看，由上而下的順序為：①細砂層，厚度達0～0.8m；②淺灰色含腐殖質及石英細砂表土，厚達0～0.4m；③坡積鐵質結核層，厚達0～0.8m；④灰綠色、黃色內含有微量石英細砂的粘土層，厚達0～4m；⑤白色多孔、比重輕、干后能浮于水、孔隙內含有植物根，并有黑色物質所充填的硅藻土，厚達0～3m；⑥淺黃色泥質砂層，性松脆，層理發育，層理面為褐色。此層上部有2～4mm細砂覆蓋，其厚度不明。

圖2 徐聞九畝礦區硅藻土礦區地形地質圖(據廣東省湛江專員公署地質局第6地質隊1963年，有改動)

雷州卜昌礦區為一海灣堆積洼地，洼地四周為玄武巖風化紅土，洼地內為一套海相、沼澤相沉積堆積地層(圖3)，底板為玄武巖[6]。分述如下：①上更新統湖沼相堆積層，自下而上為粘土層(厚0.7～5.86m)、硅藻土層(厚0.5～4.8m)、泥炭層(厚0.3～2.03m)，與下伏硅藻土整合接觸；②全新統早期海灣相堆積層，為暗灰色淤泥質粘土，厚0.57～1.94m；③全新統殘坡積層，為玄武巖風化產物紅土，其間零星分布著未風化的球狀玄武巖原巖，厚度0.4～1.70m。區內廣泛分布喜馬拉雅期火山巖，可劃分為早、晚兩期：早期為石峁嶺組(中更新統)，主要分布于南部地區，巖性為灰—灰黑色橄欖玄武巖、橄欖粗玄巖、伊丁石化橄欖玄武巖、蛇紋石化玄武巖及灰—灰黃色沉凝灰巖、火山角礫巖等，一般由幾米至200m不等；晚期為湖光巖組(上更新統)，主要分布于雷北地區，巖性為凝灰角礫巖、沉火山角礫巖、集塊巖、橄欖玄武巖、玄武巖、?；鋷r等，厚由幾米至150m不等。

圖3 雷州卜昌硅藻土礦區地形地質圖(據廣東省地質礦產局704地質隊1988年，有改動)

2.2 礦體的規模、形態、產狀

雷州九斗洋礦區已知礦體1個，賦存于田洋組的泥炭層之下，呈厚層狀水平產出，與盆地形態基本吻合[4]。南北長2 000m，東西寬1 500m，厚5.11～42.35m，平均厚度35.35m，礦體連續。受盆地玄武巖基底起伏影響，中間較薄，四周略厚，厚度變化較大。礦體層位穩定，夾層少，僅見有少量的粘土及橄欖石砂礫層夾層。頂板圍巖為下錄組湖沼相堆積的砂質粘土、蒙脫石粘土和泥炭層，底板圍巖為中更新統石岇嶺組氣孔狀玄武巖，地表已風化成紅粘土。

徐聞九畝礦區已知礦體1個，出露范圍在九畝村的北面較低洼的海灣上。產于粘土層之下，大致呈東西方向水平層狀伸展，平均厚1.3m。頂板圍巖為全新統海相堆積的含石英細砂的粘土層，底板圍巖為泥質砂層。

雷州卜昌礦區硅藻土產于上更新統湖沼相沉積層中的上部，頂板為泥炭土，底板為灰白色粘土或玄武巖。已知礦體一個，呈水平層狀，形態簡單，平面近等軸狀，長寬各200m左右，厚0.5～4.8m，平均厚2.42m。礦體受古地貌控制，洼地中心厚，向四周變薄尖滅。

2.3 礦石特征

雷瓊地區三個礦床硅藻土按礦石的顏色劃分，可分為灰綠色硅藻土和淺黃色硅藻土兩類。以灰綠色類礦石為主，淺黃色次之，但干后均以白色為主?；揖G色礦石的硅藻、碎屑礦物、鐵質含量較淺黃色礦石略高，粘土礦物、有機質含量略低，化學成分含量相似。

根據礦石的構造特征，可分為塊狀硅藻土和薄層狀硅藻土。以塊狀礦石為主，約占礦石總量的70%。塊狀礦石多為灰綠色，薄層狀礦石多以淺黃色為主。塊狀礦石、薄層狀礦石，其礦物種類和含量很相似，化學成分變化也不大。

礦石礦物組分主要由硅藻、粘土礦物、有機質、碎屑物等組成。硅藻呈雜亂、定向或半定向分布，其間混雜有石英、長石、巖屑等碎屑物，被粘土礦物松散膠結。硅藻的形態有圓棒形、圓筒形、梭形、串珠形和絲瓜形等。以圓棒形硅藻占優勢，約占90%以上。硅藻個體大多完整，多由幾個單體連接組成出現，少數為單體。硅藻殼體表面可見較多有規律排列的小孔，硅藻之間被粘土等物質充填。

2.4 礦床類型

雷瓊地區硅藻土礦屬第四紀中—上更新世破火山湖相生物化學沉積型礦床[4]。新近紀中新世至第四紀更新世火山噴發后形成的相對封閉的玄武巖火山口湖盆為硅藻的生存準備了良好的場所，硅藻死亡后其遺留殘骸經長期堆積壓實而形成硅藻土礦床[5，6]。

3 成礦規律研究

3.1 成礦地質條件

我國硅藻土礦主要集中形成于中新世至更新世，成因主要為陸相湖泊沉積，其成礦條件如下。

(1)首先是沉積盆地。新生代以來受東部斷裂活動、火山活動及升降運動影響，形成一系列的火山盆地、斷陷盆地及山間盆地，為硅藻的生存及遺骸堆積提供了良好的場所[3，7]。

(2)氣候較溫暖濕潤，雨水較充沛，湖盆常保持著一定的水量，且水深不大，一般不超過35m。這點可從硅藻土中常含有石英、長石、云母及碳質碎屑等，也與黃鐵礦、磷礦結核伴生，且含豐富的動植物化石等特征得到證明。說明該環境下硅藻可得到必須的營養物質和日光。

(3)物質來源是第三個成礦條件[3，7]。硅藻的生長、繁殖過程需要水中有溶融的SiO2，且需要有長期穩定的來源。以SiO2來源區分，可以分成兩個亞類：一是火山物源的硅藻土礦床，其硅藻形成于玄武質火山噴發間歇期的湖盆，含礦巖系中夾有玄武巖層。我國東部地區的新生代地層廣泛發育玄武質基性巖，硅藻土形成于噴發間歇期，火山活動提供了豐富的可溶性SiO2物質來源。另一亞類是陸源沉積的硅藻土礦床，硅藻土與火山活動無關。成礦的SiO2主要是受湖盆外圍巖石經風化分解、搬運的可溶性硅質。根據硅藻土的生存條件，其帶入湖盆的水不能含有高濃度的酸、堿及其他有毒害的物質。高質量的硅藻土的形成還要求帶入湖盆中的碎屑礦物很少。

廣東地區硅藻土主要分布于雷州半島喜馬拉雅期玄武巖臺地的火山口湖盆及洼地中，其形成同樣受沉積盆地、物質來源及古地理環境三個條件控制：①雷瓊地區第四紀玄武巖臺地中發育眾多火山口，這些火山口和一些洼地積水后形成淺水湖盆，構成成礦的良好場所；②基性火山噴溢活動所形成的玄武巖類為生物提供了豐富的可溶性SiO2；③高溫多雨的氣候條件亦有利于硅藻的大量繁殖生長，從而在該區形成獨特的第四紀火山口湖硅藻土礦床。

3.2 找礦方向

隨著地質研究和勘探工作的深入，雷州半島眾多的古火山口湖盆和積水洼地是硅藻土的找礦遠景區。根據硅藻土的成礦地質條件及成礦規律，在今后的找礦方向上應把重點放在以下幾方面[8-11]。

(1)硅藻土的成礦時代為新近紀和第四紀。

(2)硅藻土礦床的形成主要受沉積盆地和玄武巖分布的控制。新近紀以來的各類盆地，特別是一些以玄武巖為基底及有玄武巖分布地區的新生代盆地是硅藻土成礦的遠景地區。

(3)受新生代以來東部斷裂活動、火山活動及升降運動影響形成一系列火山盆地、斷陷盆地及山間盆地，為硅藻的生存及遺骸堆積提供了良好的場所，均為找礦遠景地區。

(4)氣候溫暖濕潤，水量充沛的淺水盆地，并有玄武巖分布的地區，對硅藻土沉積是有利地帶。

(5)硅藻土常呈白色或灰白色，所以在找礦工作中應注意觀察粘土層的顏色。