江西會昌縣高嶺土礦地質特征及其開發利用價值

劉俊生,劉海波,袁鐘池

(江西省地質礦產勘查開發局贛南地質調查大隊,贛州341000)

江西會昌縣高嶺土礦地質特征及其開發利用價值

劉俊生,劉海波,袁鐘池

(江西省地質礦產勘查開發局贛南地質調查大隊,贛州341000)

江西會昌縣高嶺土礦眾多,以往粗放式開采及落后的生產加工工藝,造成資源浪費及礦山效益較低。在前人工作的基礎上,通過研究江西會昌縣高嶺土礦地質特征、采樣化驗、生產加工試驗及開采技術條件,認為該縣高嶺土礦屬風化型砂質高嶺土,主要礦化類型為細晶巖型、花崗巖型和偉晶巖型,礦石質量較好,具有一定的資源量和開發利用價值,為進一步開展高嶺土礦調查與評價提供參考。

會昌縣;高嶺土礦;地質特征;開發利用

高嶺土是一種重要的非金屬礦產資源,主要由<2 μm的微小片狀、管狀、疊片狀高嶺石族礦物組成[1-2]。高嶺土主要用于造紙、陶瓷和耐火材料,其次用于涂料、橡膠填料、搪瓷釉料和白水泥原料。高嶺土制備礦物納米材料是我國高嶺土深加工工業的重點發展方向[3]。

江西會昌縣位于武夷山成礦帶南端,礦產資源豐富。以往對高嶺土礦的勘查主要有1987年會昌縣水口礦區高嶺土礦普查地質工作和1986年會昌縣旱叫山礦區高嶺土礦踏勘地質工作。1984年至今,斷續有零星個體民采,采出的原礦未經選礦即銷往廣東省和福建省。主采地主要在會昌縣右水鄉和鳳凰崠等鄉鎮零星高嶺土礦區(點),采礦方式為露天人工開挖,開采規模甚小。通過分析江西會昌縣高嶺土礦地質特征、礦石加工技術性能和礦床開采技術條件,探討該縣高嶺土礦的資源量和開發利用價值,為進一步開展地質調查工作提供參考。

1 區域地質背景

江西會昌縣位于武夷山隆起帶西坡南端,石城—尋烏NNE向深大斷裂、云霄—上杭NW向斷裂帶交接復合部位(圖1)。

圖1 贛南會昌縣區域地質簡圖Fig. 1 Regional geological map of the Huichang area, southern Jiangxi Province

該區火山—巖漿活動頻繁,構造復雜,主要有鎢、錫、銅、鉛鋅、銀、稀土、巖鹽、高嶺土等礦床(點)。高嶺土礦在會昌縣北部、中部和南部均有分布。由北向南依次分布梓坑高嶺土礦、鳳凰崠高嶺土礦、水口高嶺土礦、旱叫山高嶺土礦、松林高嶺土礦、黃竹坑高嶺土礦、大華高嶺土礦、梅寨高嶺土礦和佛嶺下高嶺土礦等(圖2)。

1.1 地層

該區地層較完整(圖2),除奧陶系、志留系和三疊系缺失外,從中、晚元古界—第四系均見及。出露最老地層為晚元古代尋烏巖組,為多期變質變形形成的片狀無序變質巖系,巖性主要為片巖、片麻巖和變粒巖;震旦—寒武系為海相復理石或類復理石碎屑巖建造,是一套層狀有序變質巖系;泥盆系—二疊系在該區零星分布,為海陸交互相碎屑巖;石炭紀上統為海相碳酸鹽巖建造;二疊系下統為淺水臺地相碳酸鹽巖建造—潮坪瀉湖相碎屑巖含煤建造;侏羅系下統為河湖相沉積建造,中上統為陸相火山—沉積建造;白堊系為陸相雜色含銅紅色碎屑巖夾膏鹽建造。

1.2 構造

該區晚元古代結晶基底與加里東期褶皺蓋層組成雙層基底。斷裂發育,EW向、NE—NNE向、SN向和NW向斷裂相互交織,構成復雜的網絡狀。其中以NE—NNE向和NW向斷裂最發育,其延伸長、規模大,控制中生代紅層盆地、火山機構及火山巖分布。

NNE向斷裂(邵武—河源深斷裂)位于會昌縣城北西老安背一帶,兩端延至縣域之外。北端呈近SN向,南端呈NE走向,主體走向NNE,傾向SEE,局部傾向NWW,傾角為30°～80°,一般為45°。斷裂南、北端有差異，北端具分枝現象,由8條平行的硅化巖帶、破碎角礫巖帶、擠壓帶組成,間距為10～30 m,帶寬達500 m,垂直斷裂走向可分為強硅化巖帶、硅化巖帶、破碎角礫巖帶。在破碎角礫巖帶發育0.2 m×0.4 m的擠壓透鏡體。片理化常與透鏡體緊密伴生,包繞透鏡體發育,呈側列展布。南端帶寬125～625 m,以硅化巖帶、碎裂巖帶產出,角礫呈棱角狀、次棱角狀,大小懸殊,雜亂分布。沿帶有角閃石英閃長玢巖、花崗斑巖脈。礦物邊緣破碎?；?、斜長石雙晶扭曲錯動,綠簾石、黃鐵礦析出,白云母受應力作用發生揉褶彎曲現象。該斷裂除具有張性特征外,還具有左旋扭動、顯壓扭特征,不僅控制白堊系紅盆沉積,還割切白堊系地層和燕山期花崗巖體,具多期活動,形成時期為侏羅紀,白堊紀以后仍有活動。斷裂旁側派生的NNW向、NE向次級斷裂是該區高嶺土礦的主要控巖控礦構造。

1.3 巖漿巖

該區侵入巖、火山巖發育,具多期次活動特征,燕山期、印支期、華力西期和加里東期巖漿巖均有分布。巖漿巖體的侵入伴隨細晶巖、石英斑巖、閃長巖、煌斑巖等脈巖貫入。細晶巖、富長石花崗巖和偉晶巖是該區高嶺土礦的主要成礦母巖。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區地層是一套以晚元古代尋烏巖組為主體的片狀無序變質巖系,少量震旦—寒武系淺變質巖系?？h域北部地層呈緊密線型褶皺,軸心以晚元古界—寒武系(Pt3X—∈)變質巖系為核,兩翼為泥盆系—石炭系(D—C)和侏羅系—白堊系(J—K)?？h域中南部以晚元古界中深變質巖系為主。梓坑、佛嶺下和梅寨高嶺土礦均產于晚元古界變粒巖或震旦—寒武系變余砂巖中。

2.2 構造

礦區高嶺土礦體主要分布于NNW、NNE向斷裂帶,少量分布于近EW向斷裂帶。梓坑、梅寨礦點高嶺土產于NNE向斷裂帶中;松林、黃竹坑、大華和鳳凰崠礦點高嶺土產于邵武—河源NNE向深斷裂派生的NNW向次級斷裂帶中;佛嶺下礦點高嶺土產于近EW向斷裂帶中。

2.3 巖漿巖

會昌縣巖漿巖分布廣泛,約占縣域面積的40%?？h域中部珠蘭埠巖體、東部大富足巖體和西部水頭巖體分布面積最大。珠蘭埠巖體、大富足巖體和水頭巖體與花崗巖風化型高嶺土關系最為密切，其中富鉀長石、鈉長石中細粒斑狀黑云母二長花崗巖是花崗巖風化型高嶺土礦的成礦母巖。

珠蘭埠巖體與大富足巖體均以中粒斑狀黑云二長花崗巖為主,邊緣相為中細粒斑狀黑云二長花崗巖。呈灰白色,斑晶含量20%～25%,主要為鉀長石,偶見斜長石。鉀長石斑晶呈板狀,大小一般為15 mm×30 mm,內有石英、黑云母、斜長石等基質礦物包體,卡氏雙晶發育,云朵狀、“蟹狀”條紋發育,其邊緣偶見文象交生的環邊。斜長石斑晶呈半自形板狀,邊緣具凈邊,內部見基質礦物包體,基質礦物粒度3～4 mm,部分達5 mm,屬中粒結構。石英呈他形粒狀,微具波狀消光,有少量黑云母包體。鉀長石呈填隙狀或短板狀,微有泥化,具卡氏雙晶,出溶條紋呈稀疏的細小點狀。斜長石呈半自形板狀,可見環帶構造。黑云母呈聚片狀,見細小鋯石、金紅石、磷灰石、鈦鐵礦包體。稀有稀土礦物含量較高,鈦鐵礦物種類多,但含量低。副礦物組合為磷灰石—鋯石—獨居石型。巖石高硅、富鉀、貧鈣、SiO2強烈過飽和的酸性花崗巖(表1)。SiO2含量平均為74.56%，Na2O+K2O平均為8.25%，K2O平均為5.36%，Na2O平均為2.89%。

表1 會昌花崗巖體地球化學成分

2.4 礦化特征

該縣高嶺土礦點眾多,勘查程度低。風化型砂質高嶺土是該縣主要的礦石類型[4-5],是地表巖石(層)經物理、化學、生物等風化作用形成的礦床(點)(圖3)。根據成礦母巖巖性不同,主要有細晶巖型、花崗巖型和偉晶巖型3種礦化類型。

圖3 風化型高嶺石礦體野外露頭照片(a-梓坑礦區;b-梅寨礦區)Fig. 3 Outcrops of weathering-type kaolin ore bodies at Zikeng mining area (a) and Meizhai mining area (b)

(1)礦體規模及形態

區內共發現9個風化型高嶺土礦點。礦體平面呈脈(帶)狀,主要產于細晶巖、花崗巖或偉晶巖脈中。細晶巖、花崗巖或偉晶巖是高嶺土成礦母巖。巖脈走向以NNW向為主,其次為NNE向。走向延長一般為100～300 m,最長達1 000 m以上,巖脈寬一般為4～6 m,最小1 m,最寬達50 m,礦體厚度取決于風化強度,一般5～25 m。

(2)礦石結構及構造

礦石主要為白色、灰白色、淡黃白色，砂狀結構,土狀構造。礦石結構構造平面變化不明顯,剖面變化較大。

殘坡積層:深度為0～5 m,由成礦母巖碎屑及腐植土、亞砂土組成。

全風化層:深度為5～25 mm,一般為10 m。長石風化成高嶺土、埃洛石,其中夾雜少許石英、白云母和鐵質物,結構松散,手搓呈粉末狀,略具砂感。

半風化層:與全風化層漸變過渡,深度不詳。造巖礦物如石英、長石、云母等部分分離成單體,但仍保留原巖結構構造。

(3)礦物及化學成分

該縣高嶺土礦為砂質高嶺土，表部疏松質軟,下部結塊,硬度較小。礦石以粘土礦物為主,少量石英微晶、云母和鐵質斑點。粘土礦物主要為高嶺石,其次為埃洛石,少量云母。高嶺石呈片狀,片徑為0.2～2 μm,含量一般為75%～80%。埃洛石多呈桿狀,少數空心管狀。長英質微晶粒徑<0.2 mm,鐵質斑點呈立方體,星散狀分布,粒徑0.3～0.5 mm。

在礦區(點)采集的部分樣品化學成分分析結果見表2。Al2O3為15.66%～18.84%,平均為17.34%;Fe2O3為0.56%～1.38%,平均為0.95%; TiO3為 0.04%～0.07%,平均為0.05%。

表2 會昌縣高嶺土地球化學成分

3 礦石加工技術性能

會昌縣高嶺土礦礦石工業類型為砂質高嶺土,原礦成分SiO2為71.53%、Al2O3為17.34%、(Fe2O3+TiO2)為1.00%(其中 TiO20.05%)。通過325目淘洗,精礦Al2O3含量達25%以上,Fe2O3與TiO2含量分別為0.95%和0.05%,均高于日用陶瓷對高嶺土精礦合格品的品質要求。原礦自然白度也基本達標,屬亮度、光澤一般檔次。通過礦山生產實踐檢驗,了解用戶對產品的要求后,采用正確配方和合理調配(除鐵、漂白等)[6-7],產品合格率可達90%以上,生產成本低,產品銷路好,是制作日用陶瓷[8]較好的原料。

4 礦床開采技術條件

(1)礦區地勢平緩,為低山丘陵地形,氣候溫暖潮濕,雨量充沛,年降雨量為1 028.7～2 486 mm。全年降雨集中在4—6月。區內地表水系發育,地形切割中等,地表水自然排泄條件良好,大部分礦區有常年流水,礦區水文地質條件屬簡單類型。礦體出露于當地侵蝕基準面之上,兩盤圍巖多已風化,礦石疏松,滲透性良好,礦石可用土制鋤頭人工挖掘,無需鑿巖和放炮,開采條件良好,適宜露天開采。

(2)礦區開采要嚴格控制Fe、Ti等有害成分的混染。對非礦體及礦體上部呈紅色、鐵質含量高的部分必須剝離干凈再行開采。

(3)由于礦體及圍巖質地疏松,開采時安息角不得>50°。

(4)礦體大部分展布于山脊地勢較高處,其兩側山溝有利廢石堆放。

5 開發利用價值

會昌縣高嶺土已知礦區(點)數量較多,分布較零散,平面相距數千米至數十千米。相對集中地區為會昌縣右水鄉和鳳凰崠。右水鄉已知礦區(點)達4個以上,鳳凰崠已知礦區(點)達3個以上。右水鄉高嶺土礦預測遠景資源量達50萬t以上,鳳凰崠高嶺土礦已獲資源量95萬t,預測遠景資源量100萬t以上。

目前會昌縣高嶺土粗加工產品為325目水洗高嶺土,主要銷往福建省武平縣瓷廠和上杭縣陶瓷廠。會昌縣高嶺土預測遠景資源量達150萬t以上,其潛在經濟利用價值為6.75億元。

會昌縣高嶺土生產加工工藝簡單,生產成本低,主要為運輸成本和勞力成本。會昌縣有省級公路直達福建省武平縣,交通便利。將資源補償費等成本納入開發成本后,會昌縣高嶺土具有一定的開采盈利空間。

6 結 語

江西會昌縣高嶺土礦點眾多,但勘查程度較低。該縣高嶺土礦屬風化型砂質高嶺土,主要礦化類型為細晶巖型、花崗巖型和偉晶巖型,礦石質量較好,可通過除鐵、漂白等生產加工工藝提純利用,是制作日用陶瓷的較好原料。礦床適宜露天開采,生產成本低, 具有一定的資源量和開發利用價值。

[1] 吳鐵輪.我國高嶺土礦行業現狀及發展前景[J].非金屬礦,2000,23(2):5-7.

[2] 任磊夫.粘土礦物與粘土巖[M].北京:地質出版社,1992:60-65.

[3] 潘業才,強穎懷,張生輝,等.我國高嶺土礦物納米材料的開發應用現狀及其前景展望[J].中國非金屬礦工業導刊,2008(1):7-11.

[4] 何淑芳,盧建萍.宜春市何家坪高嶺土礦床特征及開發利用前景[J].江西地質,2001,15(2):128-132.

[5] 周濟元,崔炳芳.中國凹凸棒石粘土礦床成因類型探討[J].資源調查與環境,2015,36(4):266-275.

[6] 蔡麗娜,胡德文,李凱琦,等.高嶺土除鐵技術進展[J].礦冶,2008,17(4):51-54.

[7] 張凌燕,張丹萍,王浩,等.廣東砂質高嶺土除鐵增白試驗研究[J].非金屬礦,2013,36(1):33-35.

[8] 劉垚.中國日用陶瓷工業現狀及發展方向[J].山東陶瓷,2003,26(5):3-8.

Geologic features of the Kaolin ore deposits in Huichang County, Jiangxi Province and their values of development and utilization

LIU Jun-sheng,LIU Hai-bo,YUAN Zhong-chi

(GannanGeologicalSurvyParty,JiangxiBureauofgeologicalandMineralResources,Ganzhou341000,China)

Huichang County of Jiangxi Province hosts a number of kaolin ore deposits, but poor mining and processing methods have long resulted in huge waste of mineral resources and low effectiveness of the mines. Based on the previous work and geological characteristics of the mining area, sampling, processing and mining technique, this study has concluded that the kaolin in this area belongs to weathering sand-type ore. The main mineralization contains aplitization, granitification and pegmatization. The high-quality ores, resources amount, and exploitable value will provide some reference for further resource investigation and evaluation.

Huichang County; kaolin ore; geologic features; development and utilization

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.01.006

2016-05-30

2016-06-28 責任編輯：譚桂麗

礦產資源管理局委托市場項目“會昌縣高嶺土礦產資源遠景調查”。

劉俊生,1969年生,男,高級工程師,主要從事地質找礦工作。

P619.23+2

A

2096-1871(2017)01-045-06