热液型海泡石矿床

热液型海泡石矿床

海泡石是一种珍贵的粘土矿物，常与凹凸棒石紧密共生，具有极其广泛的工业价值。拥有一定规模海泡石矿床的国家有西班牙、美国、前苏联、土耳其、塞内加尔、索马里、肯尼亚、希腊等国。我国自20世纪70年代对这类矿产进行普查找矿和科研工作，在江西、湖南、陕西等省找到了规模可观的海泡石矿床，填补了我国矿产资源上这一空白，大大改善海泡石族矿产依靠进口的被动局面，并有望成为国际市场重要的货源。根据矿床的成因，章少华等（1993）把我国海泡石矿床分为2类，现分述如下：

一、热液型海泡石矿床

该类型矿床、矿点分布于东秦岭地区，在大地构造位置上属于板块构造碰撞带（章少华等，1993）。在带内矿化一般受深断裂带控制，海泡石矿床（点）分布在栾川-确山-固始深断裂和襄樊-广济深断裂之间。由于深断裂的活动和演化，使脆性的围岩产生节理、裂隙、层间裂隙，成为热液运移的通道和容矿构造。据统计，层间裂隙和压扭裂隙中晶出海泡石最多，张扭性裂隙中的较少。

矿带内纤维状海泡石矿床产于古老的镁质碳酸盐中，包括白云石大理岩，含石英条带白云石大理岩，其化学成分具有富镁硅的特点。矿体呈似层状、透镜状、大的透镜体长可达1400m，最厚处可达90～110m，一般厚20～30m。在矿体中纤维状海泡石呈脉状产出，脉宽一般为1～5cm，最宽者达50cm。海泡石纤维有4种生长状态：①纵纤维一般较长，几厘米到几十厘米，纤维平行裂隙生长；②横纤维少见，纤维与裂隙面有75°～90°交角，纤维长1～4cm，质量好，挠性与强度优于纵纤维；③斜纤维，与脉壁交角为30°～50°，纤维长5～25cm，较常见；④毡状，纤维方向性不强，产于小裂隙中，无工业价值。按质量将纤维状海泡石分为2种矿石类型：①软质纤维状海泡石，白色、绢丝光泽，以纵纤维、斜纤维生长，柔性好，纤维较长，劈分性好，纤维强度较大，矿物成分主要是海泡石，杂质以方解石为主；②硬质纤维状海泡石，灰黄色，土状光泽，纤维硬脆，不易劈分，搓之可成碎末，一般质量较差，矿物成分除海泡石外，常见方解石、滑石等。

东秦岭地区纤维状海泡石单矿物化学成分为：SiO253%～56%，MgO24%，H2O17%～20%，Al2O3、CaO、Fe2O3等含量均小于10%。该地区纤维状海泡石为高镁型海泡石。

据章少华（1993、1996）的研究，区内海泡石矿石的δ18O为3.4‰～8.2‰，δD为-58‰～-85‰，大部分位于岩浆水范围，推测形成海泡石所需的H2O主要来自岩浆热液。由于容矿围岩白云石大理岩中SiO2和MgO的含量普遍高，对成矿提供了物质来源，初步认为矿床属于岩浆热液矿床。对矿石样品测试结果显示，成矿温度为76°～263°，pH值为7.6～7.8。变质热液对成矿是否存在影响，值得进一步研究。

在东秦岭地区，该类型矿床（点）分布较广，但规模不大，主要为小型矿床。

二、海相沉积-风化改造型海泡石粘土矿床

这类矿床主要分布于前震旦纪江南古老隆起区两侧的晚古生代盆地中，如江西的乐平牯牛岭矿床、湘东的浏阳永和矿床、湘中的湘潭石潭桥和湘乡龙洞矿床、湘西北的石门陈家湾矿床。湖南省矿床（点）分布较多，并有大型、中型矿床各1处。现将湖南省浏阳永和海泡石矿床（点）的地质特点介绍如下：

（一）含矿层位

矿层赋存于二叠系下统栖霞组上段（图13-4），按岩性组合及含矿情况，自上而下分为：

图13-4 24线地质剖面图

（据梁荣桂等，1985）

1—第四系；2—上二叠统龙潭组；3—下二叠统茅口组；4—下二叠统栖霞组上段；5—下二叠统栖霞组中段；6—粘土矿体；7—粘土层；8—断层；9—钻孔

5.深灰、灰黑色钙镁质页岩夹薄-中层生物屑泥灰岩、含菊花石的泥晶灰岩透镜体。该层上部钙镁质页岩、生物屑泥灰岩中含海泡石，一般为6%～38.77%，构成海泡石主矿层，也为含菊花石的主要层位，厚达19～37.5m。该矿层富含腕足类、介形虫、有孔虫化石。上部含海泡石岩石风化后呈灰白色、灰色海泡石粘土。

4.灰黑色薄-中层状燧石岩夹生物屑泥晶灰岩及钙镁质页岩，厚0.81～17.4m。

3.灰色、黑灰色薄层状含生物碎屑钙镁质页岩、泥灰岩及生物屑泥灰岩透镜体，偶见燧石团块。该层也含大量菊花石，有的泥灰岩及钙镁质页岩中含海泡石5%～44.84%。该层厚10.8～33.9m。

2.黑色、褐黑色燧石岩夹灰岩、灰黑色泥灰岩及钙镁质页岩。该层厚2.0～14.5m。

1.灰色、深灰色灰岩，中-厚层状，夹薄层状生物泥灰岩，厚2～15m。

（二）矿体特征

海泡石矿体分为原岩型和粘土型2种类型。

原岩型矿体：呈层状或似层状赋存于含矿岩石中，层数较多（1～10层），厚1～37.5m，一般为几米。矿层产状与围岩一致，分布广，规模大，矿层内部结构较为复杂。

粘土型矿体：呈层状、似层状产于含矿岩段风化带的中上部，有1～2层。矿体长1000～2500m，厚为3～8m，近于水平产出。此类型矿体工业意义较大，是勘探的主要对象。

（三）矿石特征

1.矿石类型

原岩型矿石：为含海泡石钙镁质页岩或含海泡石泥灰岩，呈浅灰-深灰色，薄-中层状，微层理发育。矿石具泥灰结构、泥质泥晶结构，海泡石含量一般为5%～40%。该类型矿石一般分布于矿体的较深部位，矿石质地较硬，无明显吸水现象，用常规办法在饱和盐水中不造浆。

粘土型（风化或半风化的）矿石呈浅灰、灰白色或灰褐色等杂色，具弱丝绢光泽或蜡状光泽，质细腻，手触有滑感，质轻，具片状或土状构造，有良好的造浆性能、脱色及吸附性能，遇水溶解成胶状溶液。干燥后质轻，局部夹银灰色纤维状海泡石。海泡石含量一般为10%～50%，最高可达90%以上。该类型矿石分布于近地表，由其组成的矿体厚度受地形控制，具风化残积特征。

2.矿物组成

主要为海泡石、滑石、石英和方解石4种，尚有蒙脱石、富镁蒙脱石、高岭石、多水高岭石、白云石、绿泥石、沸石、凹凸棒石、伊利石等。人工重砂中有锆石、金红石、石榴子石、铬尖晶石、电气石、钛铁矿、锐铁矿、白钛矿、独居石、十字石、绿帘石、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂、重晶石、天青石、赤铁矿、孔雀石等，重矿物颗粒一般在0.02mm以下。其中，海泡石一般为土状，偶见呈细纤维状，纤维长5～15mm，集合体形如石棉。呈土状产出者透射电镜下为形态完整的纤维状；针状晶体集合体为束状、杂乱交织状、纤维长5～10μm，属α-海泡石。滑石呈灰白色、土状，透射电镜下为片状、不规则六方形、菱形片状结晶，扫描电镜下为弯曲片状、絮片状、花瓣状，犹如浮云或飘带。有时见片状滑石在海泡石中呈变晶出现。

3.化学成分

主要化学成分的含量如表13-2。从永和3种主要矿石类型化学成分来看，总的特征是矿石富镁、富钙（地表粘土型矿石除外）、低铝、低钾、低钠、铁和钛也偏低，硅则变化较大。矿石随风化程度加深，硅、镁、3价铁、铝有增加的趋势，而钙、2价铁明显降低，因而方解石明显减少，而褐铁矿、滑石、海泡石相对增加。矿石中海泡石与滑石密切共生，但明显地呈反相关关系，以滑石为主的一些矿化点，海泡石含量甚微。

表13-2 湖南永和海泡石矿床矿石类型化学成分

（陈民苏等，1985）

4.工艺性能

造浆率，粘土型海泡石矿石原土饱和盐水造浆率（视黏度为15厘泊）为4～20.7m3/t，一般为5～9m3/t，经湿磨改性处理造浆率还可大大提高。原岩型海泡石矿石基本不造浆，但经一定的加工处理后，造浆率可达7.5m3/t以上。

脱色力，粘土型或原岩型矿石脱色力为11～131，一般为30～80，活化处理后脱色力为44.3～252.2，一般为110～200，可作为脱色土用。

吸蓝量，一般小于6，说明矿石中不含或含少量蒙脱石。

pH值，粘土型海泡石矿石pH值一般为8～9。

统计表明，同类型矿石中造浆率、脱色力等工艺性能与海泡含量大致呈正相关关系，不同类型的矿石，工艺性能风化型的比半风化型好，半风化型的又比原岩型矿石好。

5.矿床规模

本类型矿床可构成大型矿床（如浏阳永和）和中型矿床（如湘潭石潭）。湖南浏阳永和矿床是我国第一个可供开采的海泡石矿床。

（四）矿床成因

根据上述矿床特征分析，可以认为原岩型海泡石矿床属浅海相沉积矿床，风化型和半风化型海泡石矿床属沉积风化改造类型。其形成条件与过程如下：

1.成矿地质环境

矿床沉积的特点较为突出，含矿建造岩石组合为钙镁质页岩、碳酸盐、硅质岩，而以页岩、碳酸盐为主。矿层及围岩中含有早二叠世门类众多的海相动物及藻类化石，说明含矿建造是浅海相沉积物。建造岩石多黑色、深灰色，含有机质及少量黄铁矿，反映形成于较还原的沉积环境。碳酸盐（方解石、白云石）海泡石的存在，表明海水介质条件是碱性（pH＞7）的，盐度偏高，以富硅（Si4+）、镁（Mg2+），而贫铝（Al3+）为特点。

含矿地层中的灰岩和腕足化石壳分别进行过碳、氧同位素测定，所测2个样品的δ13C分别为3.04‰和3.17‰（PDB），大于蒸发碳酸盐类δ13C的平均值，表明与海泡石伴生的碳酸盐沉积时蒸发作用较强，推测早二叠世末期湘东、湘中一度气候干旱而炎热，在这种气候条件下，使海水浓缩盐度增高，有利于海泡石的沉积。

2.成矿物质来源

目前已发现的乐平（江西）和永和（湖南）2个海泡石矿区及分布其间的一系列镁质粘土产地，均位于萍乐坳陷的西北缘，已接近江南古陆边缘，古陆区的剥蚀有可能为坳陷区的沉积提供丰富的物源。

在浏阳永和地区，构成古陆的地层为元古界冷家溪群和震旦系，为浅变质的碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩及磷块岩组成。在长期受剥蚀后，为边缘沉积盆地提供大量泥质及Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+等。

此外，矿区周围有雪峰期和加里东期的酸性、中酸性的黑云斜长花岗岩、花岗斑岩等，其风化产物也被搬运到沉积盆地中。

矿石中微量重矿物组分复杂，与岩体、老地层岩石中重矿物对比说明，它们可能均来自古陆或岩体中。

3.成矿作用

永和矿区的海泡石除呈纤维状及其集合体单独产出外，常与方解石及片状滑石密切伴生且未见海泡石依附生长在其他粘土矿物之上和大量非碎屑成因的方解石、白云石和少量蒙脱石、凹凸棒石与海泡石伴生而未见火山碎屑以及陆源碎屑不多等事实提出，本区海泡石是由沉积作用形成的，即在古陆边缘局限性的富Mg2+、Si4+及高pH值的浅海蒸发环境中，由Mg2+和可溶性硅起反应直接沉淀而成。此外，永和矿床14个原岩型海泡石样品S的含量为0.01%～1%，平均0.015%，远远高于正常海水锶的浓度值（0.008%，说明本区形成海泡石的海水盐度较高。）

如前述，粘土型海泡石分布在地表及浅部，一般发育在侵蚀基准面附近及其以上地带，与原岩型海泡石矿层呈渐变过渡关系。自地表到深部可见到强风化土状海泡石矿→半风化的原岩型海泡石矿→原岩型海泡石矿的垂直分带现象。风化愈强，海泡石含量愈高，造浆率也越高。有足够证据说明，粘土型海泡石矿是由原岩型海泡石矿经长期化学风化改造而成。