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中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 74 赣州市龙岭高岭土矿风化作用及矿体特征探讨 胡文辉 廖文平 江西省地矿资源勘查开发有限公司，江西 南昌 330000 摘要：摘要：对龙岭高岭土矿床的风化作用及矿体特征进行了较详细的分析和探讨，认为区内高岭土矿属花岗岩风化残积型矿床，严格受花岗岩风化壳控制，区内花岗岩经历了构造运动，加速了物理风化及气候影响的化学风化而形成的风化壳矿体。风化壳的分布直接影响高岭土矿体的分布。高岭土矿体沿风化壳分布，矿化均匀，矿体基本连续。成矿历程主要分为内生岩浆作用和表生风化成矿作用两个阶段。区内与成矿有关的蚀变主要是热液变质作用，蚀变主要有硅化、钾长石化、电气石化、云英岩化、萤石化、高岭土化、钠长石化等，与钨、锡、铜多金属有关的蚀变主要为前六种，与高岭土矿有关的蚀变主要为后二种。区内花岗岩风化壳的形成，保留程度与地形地貌及地表风化剥蚀有着紧密的关系，现在所存在的高岭土矿体与花岗岩风化壳相依相存。关键关键词：词：风化作用；矿体特征；矿床成因；找矿标志 中图中图分类号：分类号：P61 1 区域地质背景 矿区位于南岭东西向复杂构造带与武夷一戴云隆起褶皱带西缘交接复泛分布，地表风化壳发育，是高岭土矿产地之一。区域内出露地层主要有震旦系、寒武系和第四系地层。区域内断裂较发育，具有多期次长期活动的特点。根据断裂构造的力学性质和空间展布方向，可大致划分为北西、北北东、北东北东东及南北向五个方向系统断裂带。区域岩浆岩：在漫长的地质发展史上，多阶段的强烈构造运动，几乎都伴随着强烈的岩浆侵入活动，形成相应的多旋回多期次岩浆岩体。根据岩体地质特征，区内出露的岩体如下：晚侏罗世葛仙山序列、志留世丰顶山序列、早志留世万洋山序列、晚志留统塘下基性岩。2 风化作用 2.1 花岗岩风化壳特征 龙岭矿区高岭土矿床属含电气石二长花岗岩风化残积型矿床。其矿体由含电气石二长花岗岩风化而形成，风化壳形态与地形地貌及地表冲刷剥蚀关系密切。2.2 风化壳形态、产状及展布特征 花岗岩风化壳平面形态多受地形地貌控制，平面上呈椭圆状、长条状、不规则状分布，剖面上呈层状或不规则带状。风化壳一般在山顶、山脊和较缓的山坡风化更好，在沟谷、山脚或陡峭山坡，风化壳遭受冲刷剥蚀保留甚少，局部可见基岩出露。产状多跟随地形变化，往山脚方向，其底板多呈波浪形。2.3 风化壳垂直分层 区内的花岗岩风化壳垂直方向分层特征较为明显，其沿垂直剖面从地表往下，可划分为表土层、全风化层、中等风化层、薇风化至新鲜基岩四层。表土层：上部为腐植层，位于地表，由褐色、褐黄色含大量植物根系和有机质的粘土、砂质粘土组成；疏松多孔，植被发育，主要分布在山坡中下部，山坡上部往往缺失，厚 0-0.5 米；下部亚粘土层，呈土黄、灰白色、粘结性较强，植被根系少，主要由高岭石、粘土、铁质和石英颗粒组成。全风化层：上部风化层为网格状，沿着花岗岩原有节理、裂隙风化作用较为强烈，形成网格状粘土，见铁质淋滤，与表土层呈渐变过渡关系。局部缺失，厚 0-1.5 米。中部浅黄、灰白色风化层，原岩结构基本破坏，尚可辨认为花岗岩，其内部长石完全解体风化成粘土矿物，矿物成分多为石英、高岭石、白云母及少量电气石。全风化岩石呈土状、疏松、易碎，手抓后有明显的滑感。再往下多渐变为中等风化层或直接至新鲜基岩层。为区内高岭土矿的主要含矿层位。中等风化层：呈灰白色，少量黄褐色，结构部分破坏，风化裂隙岩节理面发育，岩体被风化的次生高岭石等矿物分割呈块状，用镐较难挖掘。薇风化至基岩：上部岩石沿裂隙长石开始风化，中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 75 表 1 岩石风化程度与化学成分变化特征表 岩石特征 统计样数 分析项目及结果(B)/10-2 SiO2 CaO MgO Na2O K2O Fe2O3 Al2O3 TiO2 全风化层 20 68.90 0.09 0.23 0.93 4.03 1.09 17.71 0.09 中等风化 8 69.58 0.10 0.15 2.39 4.31 0.92 14.36 0.08 基岩 5 70.73 0.15 0.26 3.91 4.39 0.88 13.88 0.08 微风化层结构基本未变，偶见节理面略有变色。至下部基岩，岩质新鲜。2.4 风化壳物质组分含量及变化特征 2.4.1 风化壳的矿物成分 花岗岩风化壳的主要矿物由长石、石英、白云母、高岭石以及少量电气石等组成。矿物成分根据风化壳的深度不同，所含矿物比例不同，由基岩层至全风化层，风化程度逐步变强，其内部的长石慢慢的解体成高岭石等矿物，长石、白云母的矿物含量则慢慢变的更少，甚至不见长石矿物。由全风化层至基岩，风化程度逐步衰弱，长石、电气石、白云母矿物开始慢慢增加。2.4.2 风化壳化学成分含量及变化特征 风化壳化学成分同原岩相比，Na2O 含量明显降低，K2O 含量变化不大，CaO 含量减少，MgO 含量变化不大，Al2O3、Fe2O3含量则有所增加，TiO2含量相对较稳定。详见表 1。Al2O3含量变化特征：V1矿体 Al2O3含量平均17.09%，比基岩 13.88%增加 3.20%，变化系数小，平均 7.11%，属均匀变化类型；V2 矿体 Al2O3含量平均 17.99%，变化系数 4.73%。Al2O3含量频率分布曲线呈较为标准的正态分布形式，表明 Al2O3的含量变化趋向于受一个主导因素控制。事实上，在岩石风化过程中，Al2O3属稳定成分，它的增加是以其它成分如 Na2O 等减少而成的，因此，这个主导因素就是花岗岩的风化地质作用。其它成分减少越多，Al2O3就增加越多。在平面上，Al2O3含量变化亦较均匀，15-17%等值线遍布全区，高值区范围主要分布于山顶及山脊，低值区主要分布山坡沟谷。Fe2O3含量变化特征：V1矿体 Fe2O3含量平均1.11%，比基岩 0.88%有所增加。变化系数平均 13.51%，比 Al2O3大了许多；V2 矿体 Fe2O3含量平均 1.21%，变化系数平均 11.54%，属均匀变化类型。Fe2O3含量频率曲线呈一个大的高峰，表明 Fe2O3在岩石风化过程中除一个大的主导因素即风化作用控制外，还存在一些小的控制因素。这些小的控制因素可能包括 Fe 的氧化还原作用，次生矿物的分散与聚集作用及风化壳剥离侵蚀作用等。Fe2O3含量普遍分布在 1.0%左右，高值区范围与低值区范围基本相当。Al2O3与 Fe2O3存在着一定的相关关系，矿区西部Al2O3含量高的地段 Fe2O3含量相对亦较高。3 矿床地质 3.1 矿床特征 本区共发现两条砂质高岭土矿体（V1、V2）主要赋存在早志留世中粗粒含电气石二长花岗岩风化壳中，风化壳位于花岗岩岩体中部，以山脊、山顶为中轴线向两侧分布。遇较陡的山坡、山沟以及岩体边界处，多以新鲜基岩出露为主。一般山顶、山脊风化壳较厚而形成较厚的高岭土矿体，风化层较薄的山沟、山坡等高岭土矿体也薄。V1、V2 矿体为一个花岗岩岩体，总体连成一片，只因 2 条矿体中间有条大的河流穿过，使两边山体被冲刷、剥蚀，形成无矿带，可见区内的河流、沟谷对高岭土矿体的形成影响较大。3.2 矿体特征 V1 矿体赋存早志留世全风化含电气石二长花岗岩中，全风化层即为矿体，总体呈北东走向，其北东向长约 1000-1400 米，东西向宽 100-600 米，分布面积0.4 平方公里，矿体平面形态不规则状、椭圆状、长条状，剖面上呈块状、似层状产出。矿体厚度最大 28.79米，最小为 4.30m，平均 12.73m，厚度变化系数 32.48%，为稳定型。Al2O3 14.3225.22%，平均值 17.09%，品位变化系数 7.11%；Fe2O3 0.691.65%，平均值 1.11%，品位变化系数 13.51%，为均匀型；TiO2 0.040.14%，平均值 0.05%，变化系数 49.01%；其资源量占全区资源量的 89.96%。V2 矿体分布在 V1 矿体南西部，中间有条河流隔断；矿体赋存早志留世全风化含电气石二长花岗岩中，全风化层即为矿体，总体呈北东走向，其南北向长180-280 米，东西向长 30-210 米，分布面积 0.03 平方公里；矿体平面形态呈椭圆状，剖面呈似层状产出。中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 76 矿体厚度最大 36.35 米，最小为 7.82m，平均 20.46m，厚度变化系数 48.95%，为较稳定型，矿体厚度分布见；Al2O3 14.50-21.76%，平均值 17.99%，品位变化系数4.73%；Fe2O3 0.59-1.65%，平均值 1.21%，品位变化系数 11.54%；TiO2 0.04-0.14%，平均值 0.05%；其资源量占全区资源量的 10.04%。一般说来，山脊矿体最厚，山坡及坡脚较薄。但有部分矿体例外，突出较陡的山顶山坡，由于遭受剥蚀作用更为强烈，矿体多被剥蚀而变薄。矿区高岭土矿体赋矿原岩为早志留世（S1）中细粒含电气石二长花岗岩，二者呈过渡接触关系。其岩性特征为：岩石为灰白色、灰色，细粒及中细粒花岗岩结构，块状构造，主要造岩矿物有石英、微斜长石、中一更斜长石、白云母及电气石，副矿物有锆石、磁铁矿。石英呈它形粒状，交代蚕蚀状，微斜长石呈半自形柱状，交代残余状，被白云母交代，双晶不明显，少见残留的格状双晶，更一中斜长石呈半自形板状，聚片双晶模糊，双晶纹宽度中等，少见环带，中心较基性，边缘较酸性；黑云母少见，多为白云母交代，白云母呈黑云母假象存在。主要造岩矿含量石英 22-27%，微斜长石 30-40%，中一更长斜长石 30-35%，白云母（包括黑云母）3-8%，电气石 5-8%，其它矿物少量。3.3 矿石质量特征 3.3.1 矿石矿物成分 矿区高岭土矿石经取样送江西省景德镇陶瓷研究所进行 X 射线衍射（XRD）检测；使用德国布鲁克生产的 D8Advance 型 X 射线衍射仪对龙岭矿区高岭土矿原矿进行矿物组成分析，南康区龙岭矿区高岭土原矿的主要矿物组成为高岭石、石英、白云母和微斜长石。矿区内的高岭石含量在走向上变化不大，一般山脊高岭石含量较高 30%，倾向上因风化程度不同，形成上部（靠近地表）高岭石含量较高 30%，深部含量较低20%左右；云母为主要的含铁矿物，在 V1、V2 矿体北东走向上总体变化不大 5%左右，倾向上上部含量稍高一点 5%，下部含量 4%左右。3.3.2 矿石化学成份 全区高岭土原矿化学成分（%）：Al2O3 14.5022.62，平均值 17.54；Fe2O3 0.531.98，平均值 1.16；TiO2 0.040.14，平均值 0.09；SiO2 69.1673.83，平均值 72.16；MgO 0.120.30，平均值 0.23；CaO 0.050.20，平均值 0.09；Na2O 0.112.69，平均值0.93；K2O 1.994.97，平均值 4.03；烧失量 1.856.43，平均值 4.08。-325 目高岭土精矿化学成分（%）平均为：SiO2 52.13、Al2O3 31.49、Fe2O3 1.44、TiO2 0.09、K2O 3.40、Na2O 0.68、MgO 0.25、CaO 0.07、烧失量 13.50。高岭土原矿的基本组分 Al2O3、Fe2O3、TiO2 在风化矿体中变化不大，矿体在垂向上的变化不大，然而当矿体由风化状过渡到中等风化状时，Na2O 含量大幅度增加，但还是符合高岭土矿组分要求。为了查明区内高岭土矿石稀有金属元素含量，对20 个原矿组合样品稀有金属元素进行了分析，分析结果为（平均含量）：Nb2O5 0.0067%，Ta2O5 0.0018%，Rb2O0.0594%，BeO0.0097%，Cs2O 0.0084%，Sn0.01%，说明区内高岭土矿中稀有金属含量较低，无综合回收利用价值。3.4 矿石类型划分 本区高岭土矿自然类型属全风化含电气石二长花岗岩。3.5 矿石淘洗率 本矿区只对全风化层高岭土原矿进行评价。为了了解高岭土淘洗率情况，代表性地采取 8 个样进行淘洗率测定。测定结果淘洗率最低为18.66%，最高32.82%，平均 23.63%，变化系数 15.85%，淘洗率中等，变化不大。3.6 矿床成因及找矿标志（1）矿床成因 风化残积型高岭土矿床主要是由铝硅酸盐矿物组成的岩石经长期化学风化作用过程中形成的。龙岭矿区所处南岭东西向复杂构造带与武夷一戴云隆起褶皱带，区域构造活动较为强烈，节理裂隙发育，导致岩体及其上覆地层遭到破坏，加上其它营力（重力、气候变化等），从而使岩体逐步由大变小，在变砂土的物理风化作用。岩体裸露地表后，因地处亚热带，气候温和潮湿，雨水充足，植被繁茂，对岩石化学风化作用十分有利，容易形成富硅铝风化壳。矿区地处中低山丘陵地带，在经历了物理风化作用以及漫长的化学风化作用，使得矿石中的 Al2O3 与 Fe2O3等成分相对富集或分散，形成了如今以高岭石、石英中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 77 为主要矿物的高岭土矿床。（2）找矿标志 花岗岩岩体标志：本区高岭土矿是由含电气石二长花岗岩、含电气石白云母母花岗岩风化而成，该类花岗岩多呈岩瘤、岩株或岩枝岩脉产出，可在区域对此类岩体进行调查。直接找矿标志：花岗岩风化后因土壤呈酸性、表土层薄等特征，地表表现为植被稀疏且矮小，易在山顶、山脊等地形成裸露的灰白色、白色等土状高岭土矿，是高岭土矿的直接找矿标志。4 结语 本区高岭土矿主要赋存花岗岩风化壳内，严格受花岗岩风化壳控制，区内花岗岩经历了构造运动，加速了物理风化及气候影响的化学风化而形成的风化壳矿体。风化壳的分布直接影响高岭土矿体的分布，矿体形态多呈不规则状、椭圆状，矿体品位含量变化不大，与新鲜基岩对比也只有 Na2O 含量有明显增加。参考文献 1李牟,周晖等.江西省赣州市南康区龙岭高岭土矿勘探报告S.赣州:江西省地矿资源勘查开发有限公司.2019 2郑直,吕达人等.中国高岭土矿床研究.M.北京:北京科学技术出版社,1987.3陈宇.广东茂名大同高岭土矿风化特征J.西部探矿工程第二期,2007(5).