高岭土矿资源矿床分布、类型

后勤部长 · 发表于 2014-11-12 16:52

一、矿床时空分布及成矿规律
　　中国高岭土矿床类型多，其中风化淋积亚型、热泉蚀变亚型、高岭石粘土岩亚型都能形成规模大而质地优良的高岭土矿，这在世界上是比较少见的，是中国高岭土矿床的特点。各类型高岭土矿床时空分布及成矿规律如下。
(一) 风化残积亚型高岭土矿床　
　　该类型矿床与大面积中生代(燕山期)花岗岩及有关脉岩分布区相吻合，在中国南方广泛分布。中国南方大部分地区属于热带和亚热带气候区，年平均温度为15～25℃，年平均降雨量为1 000～2 000mm，干湿气候为母岩的风化淋滤带来良好的条件。从地形上看，风化残积矿床往往保存在丘陵、台地或山间盆地的残丘上，风化深度一般为50m左右，深者可达100m以上。
　　热带和亚热带气候虽然是酸性、中酸性岩强烈风化的非常重要条件，但当仔细研究高岭土矿和岩体的关系时，往往会发现只在岩体边部或在断裂带发育的地区，特别是经过花岗岩自身后期的气化-热液作用下所产生的自变质，或受后期伟晶岩脉及其他脉岩穿插的部位；或发现有绢云母化、纳长石化、硅化或其他热液蚀变作用影响的地带，加上有利风化的气候、雨量、构造、地形等条件，才是寻找该类矿床最有利的地带，也就是说，先期的蚀变作用叠加了后期的风化作用才是最有利的成矿条件。
(二) 风化淋积亚型高岭土矿床　
　　在川、黔、滇交界处该类型的高岭土矿俗称“叙永石”，产于二叠系乐平统龙潭煤系和早二叠世阳新统茅口灰岩的岩溶侵蚀面间。山西阳泉高岭土矿产于上石炭统本溪组和中奥陶统马家沟灰岩的岩溶发育面之间。苏州阳东淋滤型高岭土矿产于下二叠统栖霞组大理岩化灰岩的岩溶溶洞内。就现有资料看，中国西南各省，特别是川、黔、滇交界处，二叠纪煤系发育地区有广泛分布，也是寻找该矿床的有利地带。
　　该类矿床的上部都有遭受风化的富含黄铁矿的高岭石粘土岩的层位存在，由于地表水及地下水的淋滤活动，以及黄铁矿氧化所形成的酸性水溶液作用于铝硅酸盐矿物(母岩)生成硅和铝的氧化物溶胶。这些溶胶向下运移，灰岩溶洞部位形成管状的1.0nm埃洛石沉淀。因此，首先必须有黄铁矿，而且必须遭受风化，矿体之上残留的蜂窝状、炉渣状多孔岩层，即黄铁矿风化后流失的证据，矿层之上有时可见有褐铁矿硬壳(铁盘)，而且矿层底部灰岩形成岩溶溶洞。使黄铁矿风化和灰岩发育岩溶的有利条件是地层隆起形成背斜。
(三) 热液蚀变亚型高岭土矿床
　　该类矿床在中国东部主要与中生代中—晚期火山活动有关。大多数矿床赋存于侏罗系上统的火山岩中。该类型矿床在中国分布较广，主要沿中国东部环太平洋西带和华北地台北缘侏罗纪—白垩纪火山岩带分布。较著名的矿床有江苏苏州观山、浙江瑞安仙岩和松阳峰洞岩、福建德化金竹坑、吉林长白马鹿沟、河北宣化沙岭子等高岭土矿。
　　该类矿床大多赋存于中生代火山岩发育地区，断裂构造和较多的岩脉穿插是有利的成矿因素。蚀变分带明显，坚硬的次生石英岩在地形上形成突起的陡崖。迪开石作为较高温度的蚀变矿物，有时出现在矿床之中；有时高岭土矿与叶蜡石矿、明矾石矿相伴生；有时作为内生金属矿床的外蚀变带存在。中国东部从粤、闽直至辽、吉，以及华北地台北缘是寻找该类矿床的有利地区。
(四) 热泉蚀变亚型高岭土矿床
　　该类矿床多与第四纪火山活动及地热活动有关，并多沿断裂带分布，现代火山及地热活动带西起新疆、西藏边陲，沿狮泉河—雅鲁藏布江两侧展布，到日喀则以东向东北方面扩展，再沿怒江、澜沧江、金沙江转向东南。整个青藏高原及横断山区有大量水热区分布(廖志杰等，1985；张知非，1985)。典型矿床有云南腾冲和西藏羊八井高岭土矿。
　　该类矿床的蚀变分带由强至弱。由热泉出露点向两侧依次为：硅化、明矾石化、高岭土化和泥化(泥化即以蒙脱石、绿泥石等粘土矿物为主的蚀变带)。热泉周围形成了厚层的以硅华为主的泉华。硫质喷气孔周围有较多的明矾石沉淀。以花岗质砂砾岩为母岩，在热水作用下所进行的碱质淋滤作用，要比常温下风化作用快得多。高岭土及硫、锂、铯、硼皆可为找矿标志。
(五) 沉积和沉积风化亚型高岭土矿床
　　该类高岭土矿床多属第三纪或第四纪河、湖、海湾沉积，它们多沉积于断陷盆地、河谷洼地或邻近海湾，时代较老的如第三系吉林水曲柳矿床，沉积于松辽拗陷中部舒兰盆地。时代较新的如广东清远高岭土矿床，沉积于北江下游。福建同安、莆田等地的高岭土，沉积于现代河口、海湾地区。有的属现代沉积，有的属早、晚更新世沉积。
　　这类矿床的物质来源，大多为沉积盆地周围的花岗岩石，遭受风化剥蚀，搬运距离不远，剖面上见水平层理或交错层理，石英颗粒磨圆度低，分选性差，矿石矿物以石英、岭石类矿物为主，它的找矿标志是花岗岩风化壳附近的沉积盆地。因此，东南沿海各省花岗岩类岩浆岩广泛分布，风化强烈，河谷海湾众多，是找矿有利地带。
(六) 含煤地层中的高岭石粘土岩亚型高岭土矿床
　　该类矿床的分布有一定层位，常位于沉积旋回的上部，有明显的沉积韵律。中国北方石炭纪—二叠纪煤系中夹有许多层高岭石粘土岩，在山西雁北地区一般厚30～45cm，在内蒙古准格尔旗煤田中厚者可达数米。在山西大同、浑源、怀仁、山阴、朔县；内蒙古乌达、海渤湾；山东新沱；陕西铜川等地石炭纪—二叠纪煤系中都发现了可供工业利用的高岭土岩。过去它们只用作耐火材料，通过最近工艺实验研究，该类高岭土矿床是熔制光学玻璃坩埚的高级耐火材料，在熔模精铸工业中可逐步代替电熔刚玉等昂贵的壳型材料、人工合成莫来石的主要原料。这种高岭石粘土岩(硬质粘土)常见到的都很薄，厚仅数厘米至10cm，达数米的比较少见，大都用作含煤地层中煤层和岩层的对比体系。
　　在中国北方，凡是石炭纪—二叠纪煤系分布的地区，都有找到高岭石粘土岩型(“高岭岩”)矿床的可能。据成矿条件，对侏罗纪和第三纪煤系也有必要进行地质找矿工作。
二、矿床类型
　　以高岭土矿床成因为基础，根据不同成矿作用所体现的成矿地质、地理条件、矿床规模、矿体形态和赋存特征、矿石物质组分等方面的差异，《高岭土矿地质勘探规范》将中国高岭土矿床划分为三种类型、六种亚类型。
三、典型矿床　
(一) 风化残积亚型高岭土矿床
　　该类矿床在中国南方广泛分布，是中国目前陶瓷原料的主要来源。
　　湖南衡阳界牌高岭土矿床是该类型的典型矿床，是中国著名的制瓷用高岭土产地之一。该矿床处在衡阳县与衡山县交界地区，由衡山县的望峰、东湖、马迹，衡阳县的界牌、国清、温家坳、坪田丘、小台岭、大力湾、大鹅山、大排岭、江柏堰等一系列矿床组成。这些矿床是沿一条大的断裂带分布，位于燕山早期白石峰二云母花岗岩与前震旦系板溪群五强组凝灰质板岩、泥质粉砂岩的接触带上，在这里见有条纹条带状钠化混合岩、绢云母斜长片麻岩、白云母片岩、石英钠长岩，并有伟晶岩脉穿插，这些遭受了蚀变的岩石，又遭受了强烈的风化，具有明显的风化壳垂直分带，形成了巨大的高岭土矿床。
　　根据方邺森等研究资料(1988)，条纹条带状钠化混合岩的主要矿物成分是钠长石、钾长石、石英、白云母、并含有少量黑云母，微量副矿物有磷灰石、锆石等。石英钠长岩的主要矿物组分是石英、钠长石、白云母、黑云母，微量副矿物有磷灰石、锆石、石榴子石、电气石。高岭土主要是母岩中各种长石经风化的高岭土化的产物，部分是由白云母转化而成。矿物成分以高岭石、埃洛石、伊利石为主。矿体呈似层状产出，走向北东，倾向北西，倾角30°～40°。矿体厚度上部为25～30m，沿倾向延伸70～150m。逐渐呈楔形尖灭。底板为钠化混合岩，顶板为石英岩。矿体内常见板岩、千枚岩、片岩等残留体。
　　根据高介伍的研究资料(1987)，界牌高岭土的成矿母岩应为五强溪组变质形成。后期Na、K交代将原岩中的硅质(SiO2)大量析离带出，Al2O3含量相应提高，给高岭土矿的形成创造了物质前提。后期热液蚀变-云英岩化、黄铁矿化、绢云母化、高岭土化普遍发育，尤其在硅化岩发育地段更为明显，因此，该区高岭土矿成因应为热液蚀变-风化双重作用的结果。
(二) 风化淋积亚型高岭土矿床　
　　四川叙永埃洛石矿床分布在四川台向斜南缘的叙永台凹内，矿体产于龙潭煤系与茅口灰岩之间的不整合面上。
　　矿区内及其周围的构造主要以平缓的复式背斜为主。埃洛石矿主要分布在背斜轴部和翼部的抬升部位，常出现在海拔较高的山腰。单个矿体为巢状、鸡窝状、漏斗状等，形态复杂。底面受下伏茅口灰岩岩溶溶洞的影响和限制；顶面和龙潭煤系的黄灰、黄棕色含褐铁矿的风化高岭石粘土岩相接触，两者呈渐变关系，向上过渡至半风化的含黄铁矿高岭石粘土岩，单个矿体面积一般为数平方米或数10平方米，厚度变化大，一般0～3m。
　　龙潭组含黄铁矿高岭石粘土岩是叙永式埃洛石矿的主要成矿物质来源。新鲜的含黄铁矿高岭石粘土岩为灰到深灰色，质地致密，顶部常有煤层或煤线。薄煤层下部为灰黑至深褐色的煤矸石，向下为含黄铁矿高岭石粘土岩。新鲜的黄铁矿呈星散状、树枝状、团块状等各种形态。分布在高岭土粘土岩中，分布极不均匀。常局部富集，有时含量高达30%40%。在黄铁矿周围，常含有一些淡绿色的迪开石和高岭石混合的蜡状物。同时还含有少量伊利石、蒙脱石的规则和不规则混层矿物。
　　埃洛石主要分布在风化淋积剖面的下部，矿石在外观上呈各种颜色，主要为白色。其次为浅蓝色、黄白色、黄棕色及杂色。空间分布上，黄棕色矿石主要分布在矿体上部，白色或浅蓝色在下部，常呈似层状，矿体底部常为黑色或黑白相间。
　　各种矿石的主要矿物成分为1.0nm埃洛石，其次有三水铝石、伊利石、石膏、方解、水锆石英和石英，有时见三羟铝石。
叙永式埃洛石矿床的风化淋积剖面，自上而下可划分为五个带：
　　(1)弱风化淋滤带该带一般出露于地表，呈平缓残丘状。高岭石粘土岩经地表水洗发生退色而呈灰白色。黄铁矿部分氧化，粘土岩出现褐斑。高岭石矿物的结晶度降低。
　　(2)淋滤氧化带粘土岩疏松，黄铁矿消失，出现较多的褐铁矿，有些形成铁盘，高岭石已部分解体。
　　(3)淋滤淀积带为叙永式埃洛石的主矿体粘土岩中高岭石消失，该带的埃洛石不由高岭石转变而成，而是通过中间的铝、硅胶体凝聚而成。
　　(4)淋滤脱硅带形成了三水铝石或三羟铝石，埃洛石脱硅所排出的SiO2在附近沉，形成了次生石英和玉髓。
　　(5)灰岩风化溶蚀带该带位于岩溶发育面上。它是由含强酸性硫酸溶液的地下水长期对灰岩侵蚀的结果，残留的方解石碎块和粘土物质组成了这层薄的风化残积带，粘土矿物以高岭石、埃洛石、三水铝石和伊利石/蒙脱石混层矿物为特征。该带发育程度控制埃洛石矿体的形态和厚度。
　　这种埃洛石矿体不规则，埋藏深，不便开采，但质地纯净，常为比较纯的10nm埃洛，可用于高压电瓷、高档陶瓷和石油催化等。
(三) 热液蚀变亚型高岭土矿床
　　　江苏苏州高岭土矿是中国规模最大的高岭土生产基地。主要包括阳西、阳东、观山三大矿区，其中观山高岭土矿床规模又居首位。苏州高岭土矿成矿作用复杂，从而导致提各种不同的成因观点。现以观山高岭土矿床为例，讨论热液蚀变的成矿作用。
　　观山高岭土矿床位于扬子拗陷太湖隆起湖州—苏州断块东缘、木犊短向斜与谭东—光福—通安断裂北东延伸交界处。区内出露地层有：二叠系孤峰(堰桥)龙潭组砂页岩，二系长兴组—三叠系青龙群灰岩和侏罗系龙王山组火山岩和青龙群—长兴组灰岩及孤峰—龙潭组砂页岩的接触部位。
　　矿区发育北北东、北东向和北西向成矿前断裂，其间普遍有火成岩脉穿插，矿体主要受印支期剥蚀面构造所控制，呈北西向倾斜。
　　矿区内中生代燕山期岩浆活动强烈、频繁，晚侏罗世发育一套以次石英安粗质凝灰岩和凝灰熔岩为主的火山岩，呈岩技状的石英安粗岩在矿区发育，同时石英二长岩和二长花岗岩在矿区局部地区有侵入。侏罗纪以后，又有多期酸性、基性岩脉侵入。
　　矿区内中、低温热液蚀变活动普遍，主要与火山活动后期热液活动有关，晚期岩脉侵入又有叠加蚀变作用。形成各种蚀变矿物组合，蚀变分带特征简述于下。
　　(1)大理岩化带位于矿体下部，多为矿体的底板，在剥蚀面或破碎带附近常为硅化理岩。
　　(2)菱铁矿化带呈孤立透镜体断续产于大理岩化带与高岭土化带之间，有时直接为矿体的底板，含少量黄铁矿、菱锰矿、闪锌矿、方解石和石英等。地表处常为褐铁矿。
　　(3)高岭土化带呈不规则似层状、透镜状或脉状产出，厚度平均为20m。主要矿物为高岭石和埃洛石，少量绢云母、明矾石、黄铁矿、石英。下部因淋滤改造作用形成较多的1.0nm埃洛石和三水铝石。高岭石有序度较高，常为完好的六方片状，大多在1μm左右，也有较大的蠕虫状叠片。在富水条件下，易生成1.0nm埃洛石。
　　(4)明矾石化带常呈继续似层状或透镜状，厚度变化不一，有时与高岭土化带呈互层或合并，主要矿物为明矾石，含高岭石、埃洛石、黄铁矿和石英。
　　(5)绢云母、硅化带该带为矿体顶板，矿物以次生石英为主，绢云母次之，伴有少黄铁矿、明矾石。局部有少量氯黄晶。该带下部绢云母有所增多，并有少量高岭石。
　　不同蚀变带中，主要特征蚀变矿物分布则具有明显的指带意义。
　　明矾石在高岭土和火山岩中均大量出现，常呈自形菱形晶体，大小在15～20μm之间，以钾明矾石为主，K2O含量可达9.28%，在高岭土中呈团块状或条带状。另一种则呈细粒状产出。
(四) 现代热泉蚀变亚型高岭土矿床
　　本亚型矿床典型代表为云南腾冲和西藏羊八井矿。蚀变温度一般不超过200℃，矿石成分常以高岭石、埃洛石、明矾石、蛋白石、石云南腾冲高岭土矿床位于腾冲地热区以热泉为中心约100km2区域内。主要包括硫磺塘、澡塘河、黄瓜菁、襄宋热水塘等数十个泉群，区内出露的地层自下而上为：下古生界高黎贡山群绢云母千枚岩、片岩、片麻岩等变质岩。石炭系勐洪群的泥岩、板岩、含砾杂砂岩、角岩和白云岩组合。上第三系分两个组：南林组为花岗质砂砾岩，砂页岩夹少量煤层，为主要含矿层；芒棒组为灰黑色致密状玄武岩直覆于南林组之上。第四系以火山堆积和河湖相堆积为主。
　　地热区内岩浆活动频繁，持续时间长，从燕山期至近代的整个地史时期，形成了一套由深成—中深成—浅成侵入直至喷出的岩浆旋回。尤其是新生代以来强烈的基性—中性的火山喷发，形成了宏伟壮观的火山地貌和千姿百态的地热景观。
　　区内基底岩石由燕山期花岗岩组成。被南北断裂带切割，以硫磺塘—魁阁坡断裂和杏塘—热水塘断裂为主，近南北向分布。地热区内分布着许多低温、中温、中高温和高温热泉、沸泉、喷气孔等。大都呈东西向和南北向，与区域构造方向一致。热水区水热蚀变强烈，岩石发生硅化、高岭土化和泥化作用，出现了以高岭土矿物为主的一系列中、低温蚀变矿物。
　　除上述表中所列的蚀变矿物外，还出现一些石膏、磷钙铝石、菱磷铝锶石和磷铝铈矿及沸石类矿物。
　　上述蚀变矿物中能指示水热溶液化学性质的(主要是pH)有以下几种：氧化硅矿物、明矾石、高岭石和迪开石，2∶1型粘土矿物(主要为蒙脱石和绿泥石)及规则混层矿物。
(五) 沉积和沉积-风化亚型高岭土矿床　
　　该类矿床其矿石呈泥沙状块体，松软而未压实板结。　
　　矿石类型分为软质粘土和砂性高岭土，前者含砂量低，有较多无序高岭石，晶片呈破裂状，矿层透水性差，铁质不易淋滤迁移。一般含铁、钛较高，如广东清源、吉林水曲柳的高岭土矿床属此类，大部作耐火粘土使用。后者大都是含高岭土的长石、石英砂层或砂砾层。透水性好，沉积于盆地之后，又遭受进一步风化淋滤。若有腐殖质造成的酸性还原环境，则可生成结晶度好的片状高岭石，含铁、钛低，白度高，是优质造纸涂料。如广东茂名、广西合浦的高岭土矿床属此类。现以广东茂名高岭土矿床为例叙述如下。
　　广东茂名高岭土矿位于茂名市北郊金塘、山阁、羊角一带。高岭土产于第三纪盆地内。盆地总体为不对称向斜构造，走向北西，盆地下部为下第三系油柑窝组，为一套砂砾岩、砂岩和油页岩沉积，夹褐煤和泥质薄层。厚度为26～116m。其上为上第三系中新统黄牛岭组，为一套砂砾岩、砂岩、砂质粘土夹泥岩沉积。其下部是主要的高岭土含矿层。黄牛岭组厚75～157m。再上为中新统老虎岭组，是一套砂砾岩、泥岩和粘土沉积，其下部含高岭土矿层。这组总厚为450m。
　　高岭土矿层呈层状、似层状产出。出露面积约30km2，含矿层岩性均匀，为含砾长石石英砂岩，长石大部分已转变为高岭石。矿石结构松散、经过淘洗，高岭石很易富集。
　　茂名高岭土矿物以石英和高岭石为主，仅含少量伊利石，不含埃洛石和蒙脱石。原矿中高岭石含量较低，占20%～40%，石英含量约占50%～80%。经过精选，得到小于2μm精土后，石英含量可降至1%以下。淘出精矿中铁、钛含量小于1%，有机质含量一般为0.02%～0.03%。
　　精矿经化学漂白处理，白度可达83%～88%。高岭石粒度细小，自然解理好，叠片状和书册状集合体少见。在-320目的粗精矿中小于2μm 粒级片状高岭土含量可达54%～55%。茂名高岭土矿床的成矿物质来源是盆地周围的片麻岩、混合岩、花岗岩及酸性火山岩。它们在第三纪湿热气候条件下，遭受强烈风化。石英、微斜长石、白云母以及花岗质岩。
　　屑的风化和半风化物质，经河流的短距离搬运，在盆地中沉积下来。这种以长石、石英为主要成分的砂砾层，透水性良好，砂砾层中常夹有煤线和含黄铁矿。砂砾层之上下皆有油页岩、褐煤层。综合来看，是一个富含有机质的酸性还原沉积环境，有机酸有利于铁质的淋滤。这些成矿作用的叠加，就形成粒度细、纯度高，含铁低的片状高岭石的巨大、优质涂布级高岭土矿床。
(六) 含煤地层中的高岭石粘土岩亚型矿床　　
　　典型例子为大同含煤建造沉积型高岭土矿床，为沉积成岩所形成的硬质高岭土(又称高岭岩)矿床，也是我国北方瓷用和耐火材料用高岭土的重要基地。矿区与大同煤矿一致，位于山西省大同市西南，呈北东-南西向分布，横跨云岗、怀仁、浑源、山阴、平鲁、朔县等地，面积约2 000km2，构造位置属云岗—平鲁构造盆地。结晶基底为太古宇桑干群的变质岩系，上覆自古生代到新生代以来的大部分地层。含矿岩系与含煤岩系完全一致，主要是石炭系上统的太原组，其次是二叠系下统山西组。高岭石矿层与煤层紧密共生(图4.22.7)，一般为煤层夹矸，并有产于顶底板中者。太原组分布着九层煤，其间夹有11层高岭土。其中：4号矿层在北部的同家梁、口泉一带最为发育，矿层有时分叉和合并，单层厚度一般近1m，最大的厚度可达2m，矿石为粗晶和细晶高岭岩，层位稳定，质量好；5号矿层在煤田中部峙峰山至鹅毛口一带发育，平均厚度2.25m，矿石为深灰到黑色的胶状高岭岩，常含少量一水软铝石，故烧失量和Al2O3含量偏高，而SiO2偏低；6号矿层质量好，层位、厚度稳定，分布面积广，从山阴、马营、怀仁、峙峰山、吴家窑直至大同口泉一带均有发现，为本区主要的制瓷高岭土矿层，矿层分两层，上层为细晶高岭石岩(俗称黄瓜石)，下层为粗晶高岭岩(俗称砂石、黑砂石)，单层厚度为0.2～0.5m；8号矿层广泛分布全区，矿石为胶状高岭石平均厚度0.34m，矿石质量好；其余矿层经济意义不大。
　　本区矿石自然类型可分粗晶高岭岩、细晶高岭岩、隐晶质及隐晶质含一水铝石的高岭岩、碎屑状高岭岩等四种。矿石化学成分为硅低铝高型，矿石化学成分见表4.22.16。其中6号矿层的矿石最接近高岭石的理论值。
　　大同煤田中的高岭土矿，烧成白度高，热稳定性及结合性好，已被许多厂、矿用来生产日用瓷和面砖。雁北陶瓷研究所还用怀仁县峙峰山的粗晶高岭石矿配以石英、长石、滑石、软质粘土，试验生产白度为85%高白瓷。其中高岭石矿石用量坯料为40%，釉料7%～9%。