河南上天梯膨润土矿床类型特征及找矿方向探讨.pdf
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1、13 2023 年第 4 期 中国非金属矿工业导刊 总第 160 期【矿产资源】河南上天梯膨润土矿床类型特征及找矿方向探讨魏鸿1,赵金洲2,徐刚1(1.河南省第三地质大队有限公司,河南 郑州450016;2.河南省第五地质大队有限公司,河南 郑州450016)【摘要】上天梯膨润土矿位于昆仑秦岭地槽褶皱带东延部位,大别山隆起北侧,是火山岩受不同水介质、不同物理化学条件的作用形成。通过分析区内矿床地质特征和测试矿石阳离子的碱性系数,矿区内的膨润土矿床分为钙质和钠质类型,并对不同类型矿床成因进行了探讨,指出区带上中、新生代盆地及中性、酸性火山岩分布区,具有进一步的找矿前景。【关键词】膨润土;矿床类型
2、特征;找矿方向;上天梯【中图分类号】P619.255 【文献标识码】A【文章编号】1007-9386(2023)04-0013-04Deposit Type Characteristics and Prospecting Direction for Bentonite in Shangtianti,Henan ProvinceWEI Hong1,ZHAO Jin-zhou2,XU Gang1(1.Henan Province No.3 Geological Brigade Co.,LTD.,Zhengzhou 450016,China;2.Henan Province No.5 Geologi
3、cal Brigade Co.,LTD.,Zhengzhou 450016,China)Abstract:The upper ladder bentonite mine is located in the eastern extension of the Kunlun-Qinling ground trough fold zone,and in the north of the Dabie Mountains Rise,which volcanic rock is formed by the action of different aqueous media and different phy
4、sical and chemical conditions.By analyzing the geological characteristics of the deposit and testing the alkaline coefficient of ore cation,the bentonite deposits are divided into calcium and sodium types,and discusses the origin of different types of deposits,and points out that the middle and Ceno
5、zoic basins and neutral and acid volcanic distribution areas in the zone have further prospecting prospect.Key words:bentonite;deposit type characteristics;prospecting direction;Shangtianti膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的黏土矿产,广泛应用于石油、铸造、钻探、冶金、化工、纺织、日用品等行业1-4,近年来市场需求旺盛,经济价值日显5。上天梯膨润土矿区历经多年开采,剩余资源愈来愈少,寻找后续接替资源已是当务之
6、急。前人对上天梯膨润土矿从多个层面开展了研究工作,如史亮等6侧重于对区内钙质膨润土矿床的成矿规律进行了研究,另外还有其他较多的矿石加工矿物学研究7及实际应用研究8,但对该区膨润土的类型成因及找矿方向缺少系统研究。本文通过对比分析和总结各类型矿床地质特征、成因,对在本区周边寻找和评价类似矿床提供借鉴。1区域地质背景上天梯膨润土矿床大地构造位置处于昆仑秦岭地槽褶皱带东延部位,大别山隆起北侧,北部跨中、新生代信(阳)罗(山)盆地南缘9。区域内主要分布白垩系地层,仅在南部见上元古界龟山岩组的片岩系10。白垩系分为下统陈棚组和上统周家湾组,陈棚组为一套中酸性火山岩系,包括火山碎屑岩、火山熔岩和火山碎屑沉
7、积岩;周家湾组为内陆湖泊相沉积红层。区内北西西向龟(山)梅(山)断裂、桐(柏)商(城)断裂和定远八里贩断裂纵贯全区,具长期活动性和继承性,且与近南北向断裂构成网格状构造体系,控制着该区不同沉积建造、变质相带、岩浆岩带的展布11。2矿区地质特征矿区出露地层主要有白垩系陈棚组喻楼段(K1c3)、上天梯段(K1c4)、杨家湾段(K1c5)以及周家湾组(K2z)(图 1)6。喻楼段(K1c3)为含砾晶屑凝灰岩,凝灰质粉砂岩,岩屑晶屑凝灰岩;上天梯段(K1c4)为一套火山碎屑沉积岩,是矿区非金属矿产的主要赋存层位,倾向北东,倾角815;杨家湾段(K1c5)【作者简介】魏鸿(1987-),男,地质工程师,
8、长期从事地质找矿及研究,E-mail:。【引文格式】魏鸿,赵金洲,徐刚.河南上天梯膨润土矿床类型特征及找矿方向探讨 J.中国非金属矿工业导刊,2023(4):13-16,47.14为流纹岩、珍珠岩,流纹岩厚度 5 80m,流动构造明显,流面产状受古地形影响,一般倾角较缓。该层上部有厚度不大的角砾状流纹岩,其角砾为同生自碎角砾,珍珠岩呈层状、交错层状伏于流纹岩下部。周家湾组(K2z)为流纹岩珍珠岩建造,属陈棚组末期大规模火山喷溢的火山熔岩产物。底板则为凝灰质页岩13。有时也覆于珍珠岩矿体之上,或将珍珠岩矿体全部包裹,其顶板为周家湾组砂砾岩与粘土岩(图 2)。表 1上天梯矿区膨润土属型、成因类型一
9、览表属型 钙质 钠质及过渡类型 成因 火山熔岩脱玻化蚀变型 火山碎屑 类型 酸性熔岩脱 中性熔岩脱沉积型岩蚀变型 玻化蚀变型 玻化蚀变型 P-1、3、4、NP-、矿体号 5、6、22、23、NP-P-24、25、26、IV、V、27、D-I、H、V、NP-、X、XI、VI、VI1 第四系亚粘土、砂、砾石2 上白垩统周家湾组3 下白垩统陈棚组杨家湾段4 陈棚组上天梯段凝灰质页岩5 陈棚组上天梯段凝灰岩夹沸石岩6 陈棚组上天梯段粗面凝灰岩7 陈棚组喻楼段8 陈棚组双桥段9 泥盆纪英云闪长岩10 珍珠岩矿体11 膨润土矿体及编号12沸石矿体及编号13断层及编号14勘探线及编号图 1上天梯矿区地质简图
10、褶皱构造有马鞍山军冲倾伏向斜构造,具北东东倾伏、开阔的倾伏向斜构造,南翼地层为 K1c4-1-K1c4-3,北翼地层被 F8 断层切断。矿区自西北至东南分布着大小三个熔岩盆,盆状凹陷是矿区的重要控岩构造,膨润土矿体赋存于熔岩盆内。断裂构造相对发育,发育有 F8、F22 等断裂。F8 断层为矿区最大的断裂构造,属压扭性断层,总体走向为南西北东向,具明显的反“S”形的弯曲形态,断层西盘相对上升,东盘下降,造成地层平面断距1.52.0km。F22 断层属隐伏断层,位于 F8 断层东南侧一带,呈北东南西走向,紧靠熔岩盆,控制了熔岩盆西端的形态,属熔岩形成之前的断裂构造,对膨润土矿体无破坏作用。3矿床地
11、质特征本区中生代火山岩受不同水介质、不同物理化学条件的作用,形成不同成因类型的膨润土矿床12,按属型和成因类型划分(表 1),各类型具有不同矿床地质特征。3.1 酸性熔岩脱玻化蚀变型膨润土矿床主要赋存于下白垩统陈棚组杨家湾段(K1c5)火山熔岩内,是珍珠岩脱玻化原地形成的次生蚀变产物,矿体一般围绕珍珠岩矿体分布,多位于珍珠岩矿体下部,成为珍珠岩矿体的底板,膨润土矿体的该 类 型 矿 体 共 13 个,P-6 规 模 最 大,整 体形态呈不规则开阔岩盆状,矿体长度 1400m,宽 440 1018m,矿 层 厚 一 般 10 27m,最 厚达 99m;其余矿体长、宽分别为 100 800m 和1
12、00 340m,矿层厚度数米至 20m。矿体中有少量流纹岩等夹石。矿石湿态呈粉红色、白色,干后均为白色。土状光泽,显微微晶结构,变余凝灰结构;土状块状构造,并往往残留有变余珍珠状构造。矿石的主要矿物成分为蒙脱石,含量一般60%80%,局部 90%;次要矿物为粘土矿物、方英石、火山灰、火山玻璃和沸石等。矿石湿压强度一般为 0.3 0.65kg/cm2,最高达0.9kg/cm2,按照铸造工艺要求,相当于 1、2 级;胶质价一般 40%100%。矿石质量与蒙脱石含量呈正相关关系,愈往深部、湿压强度与胶质价愈高,矿石质量愈好。矿石的工艺性能和化学成分见表 2、表 3。矿石经阳离子代换量测试,ENa+/
13、EC 值为:15%29%,换算的碱性系数为 0.33 0.96,由浅至深碱性系数有增大的趋势,显示矿石属钙质属性,深部有自然改型的趋势。3.2 中性熔岩脱玻化蚀变型膨润土矿床该类型膨润土矿床由英安岩脱玻化形成,赋存1 周家湾组2 膨润土3 珍珠岩4 强脱玻化珍珠岩5 沸石岩6 沸石岩(膨土质火山岩)7 流纹岩8 凝灰质页岩图 2膨润土矿体赋存特征剖面示意图 2023 年第 4 期 中国非金属矿工业导刊 总第 160 期15表 3钙质膨润土矿石化学成分表 (单位:%)矿石SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO K2O Na2O P2O3 Loss 样品数/个本
14、矿区膨润土 70.10 0.10 14.28 0.96 0.15 0.09 2.49 1.52 0.80 0.78 0.03 7.04 98.34 3 浙江平山膨润土 71.04 0.06 13.37 0.90 0.39 1.72 2.12 1.65 1.97 6.25 表 2钙质膨润土矿石工艺性能一览表 项目 热湿拉强度/(g/cm2)干压强度/(kg/cm2)膨胀倍数 原土脱色力 活化土脱色力 造浆率/(m3/t)数值 6 14.7 4 7.2 7 28 22 66.9 90 296 3.3 8.7表 4NP-VI 矿体矿石与英安岩化学成分表 (单位:%)项目 SiO2 TiO2 Al2O
15、3 Fe2O3 FeO MnO CaO MgO K2O Na2O P2O5 烧失量 合计 NP-66.38 0.51 15.81 2.58 0.41 0.05 2.90 1.42 1.06 1.22 0.19 6.25 98.78英安岩 69.02 0.59 14.65 2.48 0.34 0.01 1.45 0.41 4.35 2.88 0.19 2.34 8.63于双桥段上部,矿层与底板英安岩呈过渡关系。矿区圈出一个矿体(NP-),形态呈层状,倾向为北北东,倾角为 15。矿体长 1600m,宽100 150m,厚度 18 37m,矿体顶板为双桥段顶部的凝灰质粉砂岩。矿石呈粉红色和白色,显微
16、微晶结构,块状构造。主要矿物为蒙脱石,含量 30%88%;少、微量矿物含晶屑、残余玻屑、伊利石、斜发沸石等。矿 石 湿 压 强 度 一 般 0.3 0.4kg/cm2,最 高0.57kg/cm2(2 级品为主);胶质价 60%90%,湿压强度与胶质价明显与蒙脱石含量呈正相关关系。NP-矿体矿石的化学成分与英安岩相近(表4),但经脱玻化蚀变后,K2O 与 Na2O 有所减少,CaO 与 MgO 有所增加。矿石由阳离子代换量测试计算的碱性系数 0.5,X 衍射的 d(001)值 15,属性为钙型。3.3 沉积型膨润土矿床沉积型膨润土矿体赋存于晚白垩世周家湾组底部,与钙质膨润土矿体互相叠置共生,并与
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