安徽省休宁县巴坊膨润土矿地质特征与控矿因素分析

安徽省休宁县巴坊膨润土矿地质特征与控矿因素分析
作者：檀荣华寇尚文蔡连友
来源：《西部资源》2021年第05期
摘要：本文通过对休宁巴坊膨润土矿床的地质特征、矿体特征等地质资料进行综合整理研究，再认识膨润土矿床成矿条件，阐述皖南地区膨润土矿的成矿机理及找矿标志：构造和火山活动是皖南地区膨润土矿的主要控矿因素，由北东向江湾—街口挤压破碎带和祁门—三阳断裂带之间控制形成的中生代火山—沉积盆地为膨润土矿控矿构造。

中生代火山活动提供了膨润土的成矿物质，火山物质在陆相湖盆中经水解作用形成蒙脱石。

关键词：膨润土矿；构造控矿；中生代；火山活动；水解作用
引言
皖南地区发育有大面积的中生代火山岩盆，为膨润土矿形成创造了必要条件，区域上已经发现了大山、新潭、占川等一批大—中型膨润土矿床，显示出优越的找矿潜力。

为了解休宁巴坊地区膨润土矿分布情况，近年在本区开展了系统的矿产勘查工作，共布置10条勘探线，施工钻孔36个，发现了数条规模较大的膨润土矿体，基本查明了本区膨润土矿赋存状态和分布特征。

本文在野外详细调查基础上，初步总结了膨润土矿成矿规律和找矿标志，可为进一步的矿产勘查提供依据。

1.区域地质背景
皖南地区位于江南造山带东段，钦杭成矿带北带，区域基底地层为新元古代海相浅变质火山—碎屑岩。

区域地质构造复杂，经历了多期构造运动，其中燕山期构造—岩浆活动极为强烈，断裂构造、陆内断陷盆地发育，是本区主要的金属和非金属矿成矿期。

形成于晋宁期的近东西走向祁门—三阳深断裂和北东走向江湾—街口断裂带在中生代发生活化，控制形成了本区一系列串珠状分布的火山—沉积盆地。

断陷火山岩盆内发育有陆相河湖相韵律碎屑岩和中酸性火山岩，其中白垩纪徽州组中的玻屑凝灰岩、沉凝灰岩为本区膨润土矿的主要矿源层。

2.矿区地质特征
矿区位于屯溪—新潭断陷盆地南西侧，新潭次级向斜盆地南东翼的转折端，向斜褶皱的核部。

区内主要呈单斜构造，地层总体走向北东，产状较缓（图2）。

2.1地层
矿区出露地层为白垩系徽州组（K1h），为中生代断陷盆地的紫红色沉积，具有砾石、砂和泥的沉积韵律组合特征，本区仅出露下段（K1h1），该层是矿区重要的赋矿层位，根据岩石组合特征，进一步划分为四个韵律组（岩性层）：即K1h1-1、K1h1-2、K1h1-3、K1h1-4。

各岩性层底部发育粗碎屑胶结的砂岩即流水冲刷构造；中部以砂岩、粉砂岩为主组成；上部发育粉砂岩、泥岩，其间含有姜状钙质结核，结核AB面与层理一致，说明此岩性沉积时曾出现过暴露的环境条件。

本区见第三韵律组（K1h1-3）和第四韵律组（K1h1-4）出露。

地层总体走向北东，倾向235°～330°，倾角6°～20°，一般在12°左右，矿层产状与地层产状一致。

第三韵律组（K1h1-3）：是本区的主要含矿层位，由2个韵律组成。

其韵律组岩性特征自上而下是：
（12）紫红色泥岩或粉砂质泥岩（局部夹姜状钙质结核）：0～5.05m；
（11）第8层膨润土矿，灰绿色、乳白色、浅肉红色、绛紫色：0～2.02m；
（10）灰绿色或杂色粉砂质泥岩：0.1m～0.3m；
（9）紫红色粉砂质泥岩（局部含姜状钙质结核）：0.96m～ 58.59m；
（8）紫红色细砂岩：0～7.14m；
（7）紫红色及灰白色含砾砂岩、砂砾岩、砾岩：0.26m～ 7.68m；
（6）紫红色粉砂质泥岩、泥岩，局部含姜状钙质结核：24.4m～45.25m；
（5）第7层膨润土矿、灰绿色、绛紫色、乳白色：0～3.05m；
（4）灰绿色粉砂质泥岩：0.3m；
（3）紫红色粉砂质泥岩：0～9.44m；
（2）浅紫红色粉砂岩：0～18.26m；
（1）灰白色中细砂岩，含砾砂岩、砾岩：0.29m～4.22m；
本韵律组总厚度51.82m～108.63m。

第四韵律组（K1h1-4）：由4个以上韵律组成，由紫红色、灰白色砾岩、砂砾岩，含砾砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等组成不完整韵律，在粉砂质泥岩及泥岩中普遍含有姜状钙质结核。

局部夹有数米厚的透镜状膨润土矿层，其原岩为玻屑凝灰岩—沉凝灰岩。

本韵律组厚度大于256.48m。

2.2构造
矿区与膨润土矿成矿相关的构造主要为中生代火山—沉积盆地：屯溪—新潭断陷盆地。

在空间上，这两个盆地具有自南东向北西逐渐转移和叠替特征。

其中新潭盆地及其长岭次级向斜盆地与矿区膨润土矿层成矿较为密切（图2）。

新潭盆地面积约108km2，长轴呈NE 40°方向展布，长17km，最宽处7.5km。

盆地基底系元古界浅变质岩系，中生代沉积了陆相湖泊碎屑岩和火山岩。

盆地中部的白垩系徽州组下段赋存7～8膨润土矿层。

盆地南西侧有长岭次级向斜盆地。

火山活动是形成膨润土矿的必要条件，火山岩夹层是膨润土矿的成矿地质体。

本区中生代侏罗纪、白垩纪有着强烈的火山活动，喷发形成大面积的中酸性火山岩及火山岩夹层，提供了膨润土矿成矿物质。

新潭火山岩盆徽州组下段（K1h1）发育有空落相堆（沉）积的火山碎屑岩—玻屑凝灰岩、沉凝灰岩夹层，厚约数米，为膨润土的初始矿源层，后期强烈蒙脱石化、高岭土化形成层状膨润土矿体。

从矿石标本看，蒙脱石化沉凝灰岩已蚀变成膨润土矿，矿石呈浅肉红、乳白色、绛紫色。

3.礦体特征
3.1矿体特征
巴坊矿区已控制有2条矿体，矿体呈层状—似层状产出，受地层控制，走向总体北东，倾向235°～330°，倾角5°～20°，一般在10°左右，矿体由南向北编号为：Ⅰ-1、Ⅰ-2。

Ⅰ-1矿体：矿层位于矿区的南西部，地表走向控制总长约420m左右，深部由钻孔控制，走向延伸总长约820m；倾向控制延深570m左右。

矿体最大铅直厚度2.84m，最小铅直厚度1.48m。

矿体蒙脱石含量最高为78.2%，最低为56.3%。

矿体底板赋存标高为59.0m～145.0m，矿体埋深0～104.0m。

Ⅰ-2矿体：矿层矿区的北东部，地表走向控制总长约300m左右，深部由钻孔控制，走向延伸总长约300m；倾向控制延深460m左右。

矿体最大铅直厚度3.63m，最小铅直厚度
1.36m。

矿体蒙脱石含量最高为70.3%，最低为56.3%。

矿体底板赋存标高为55.0m～160.0m，
矿体埋深4.0m～ 99.0m。

矿权外控制矿体底板赋存标高为24.0m～55.0m，矿体埋深在89.0m～119.0m。

3.2矿石特征
3.2.1矿石物质组成
矿石颜色为绛紫、乳白色。

粘土状结构、残余火山玻屑凝灰结构，块状构造。

电子显微镜下观察：蒙脱石呈片状、鳞片状，集合体呈团块状、团粒状及粒状，颗粒边界清晰。

镜下可见0.1mm的弓形火山玻屑已发生蒙脱石化。

主要矿物成分为蒙脱石，次为石英、少量方解石、高岭石及微量水云母。

3.2.2矿石化学成分
矿区膨润土矿化学成分为：SiO2 68.52%、Al2O3 14.08%、Fe2O3 1.35%、FeO 0.1%、MgO 3.71%、CaO 1.82%、Na2O 1.51%、K2O 0.32%、TiO2 0.22%、H2O -11.01%、Δ-6.06%。

3.2.3矿石类型和品级
按矿石属性划分：主要有两种类型，钙基膨润土分布与矿层浅层，钙钠基膨润土分布于矿层中深部，钠基膨润土分布于矿层深部。

按矿物组合划分：矿石为蒙脱石型。

按矿石组分及结构构造划分：黏土状膨润土。

矿石中蒙脱石占比65.2%～74.4%，矿石品级总体达到Ⅰ级，矿石物化性能指标见表1。

4.成因讨论及沉积环境分析
4.1矿床沉积环境分析
（1）膨润土矿位于中生代向斜盆地内，矿层与顶、底板岩石界线明显，根据地层岩性组合特点，应属滨浅湖相沉积。

（2）含礦岩系的岩石中，常含有数量不等的姜状钙质结核，说明水介质中的pH值逐渐升高，当pH值升高到7.8左右时，钙与碳酸根结合形成碳酸钙，沉淀析出。

当pH值继续升高至8时～10时，火山玻屑脱玻形成蒙脱石。

4.2矿床物质来源
（1）膨润土矿层为玻屑凝灰岩、沉凝灰岩经脱玻后形成，矿石粒度较细，虽受蚀变影响，但仍可见到火山岩特有的结构（残余火山玻屑结构）。

矿石中还可见到残留的弓形、纤维状玻屑。

（2）矿层为薄层状。

矿石物质粒度细小，残留的火山碎屑物仍呈明显的棱角状，表明它们未经流水长距离的搬运，矿物质成分可能为经风搬运的火山灰以空落沉积至盆地中，压积作用成岩，在经蒙脱石化成矿。

4.3矿床成因讨论
皖南地区膨润土矿受控于中生代断陷火山—沉积盆地。

早白垩世时期新潭湖盆接受陆相碎屑沉积的同时，也断续接受了火山喷发形成的火山灰。

这些火山灰进入湖泊后，随水解作用，碱质溶于水，使湖水pH值升高，当pH值升高到7.8左右时，HCO3-转变为CO32-，Ca2+与介质中的CO32-结合形成方解石等碳酸盐类矿物。

这种钙盐析出的结果，提高了水中Na+浓度。

随着火山物质不断进行水解，Ca2+继续析出，水中Na+不断增多，pH值继续升高，造成湖水为重碳酸钠质水环境，当pH值继续升高至8～10时，火山物质处在重碳酸钠质水环境中，经水解形成钠质蒙脱石，并析出多余的SiO2，使SiO2以石英、硅胶凝聚体形式产出。

5.找矿标志
5.1地层标志
膨润土矿赋存于白垩系下统徽州组下段第三、第四韵律组（K1h1-3、K1h1-4）中，矿层上下岩层中的紫红色粉砂质泥岩，常发育有姜状钙质结核，可作为找矿标志之一。

5.2构造标志
由北东向江湾—街口挤压破碎带和祁门—三阳断裂带之间控制形成的断陷带，出现一系列串珠状中生代火山—沉积盆地。

在这些盆地中，除新潭盆地发现有新潭、大山、占川、巴坊、
茅山等膨润土矿床（点）外，并于屯溪盆地发现临溪、三充等膨润土矿点，于休宁盆地发现方和兴矿点。

因此上述两构造带及其受控于两构造带中的中生代火山—沉积盆地，是寻找膨润土的远景区。

5.3矿石标志
矿石为浅肉红色、乳白色、绛紫色，粒度较细，有润滑感，具强烈的吸水性，遇水膨胀散解后较松软，这些特征是寻找膨润土矿的直接标志。

参考文献：
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