湖南耒阳李家冲高岭土矿矿床地质特征及其成矿地质条件分析

余小宁

(湖南省地质矿产勘查开发局417队，湖南 衡阳 421001)

湖南耒阳李家冲高岭土矿探明资源储量达到大型规模；经轻工造纸工业科学研究所及中南工业大学进行纸张涂布性能鉴定，该矿矿石质量达到纸张刮刀涂布高岭土的质量要求，是国内少有的大型、优质造纸刮刀涂料级片状高岭土矿床。该矿床的形成和保存，与其特殊的地质条件紧密相关，本文对此进行了分析。

1 成矿地质背景

1.1 区域地质简况

矿区位于新华夏系二级沉降带——衡阳盆地南缘、耒阳-临武南北向构造带北部之回龙山倒转向斜北端。

区域内主要发育为上古生界及中生界地层，其中泥盆系、石炭系主要为浅海相碳酸盐岩建造，二迭系主要为海陆交互相含煤砂页岩建造，出露于区域南部及东西两侧，构成区内褶皱基底；侏罗系为陆相砂岩建造，也是本区高岭土矿赋矿地层；白垩系为陆相红色砂页岩建造，分布于本区北面的衡阳盆地中。

区域构造主要为发育在上古生界地层的强烈褶皱和断裂。区内褶皱为回龙山倒转向斜，轴向北北东，南段仰起，北段伏于衡阳盆地红层之下；向斜南北长超过40km，东西宽8～20km。断裂构造以北北东向为主，主要发育于回龙山向斜东西两翼，规模较大，走向延伸超过20km，多显压扭性特征；北北西向断裂发育稍差，且规模较小(图1)。

区域矿产除涂料级高岭土矿外，尚有陶瓷级高岭土矿及煤、锰、砂锡等矿产。

1.2 矿区地质特征

1.2.1 地层

矿区位于衡阳盆地南缘傍伏源次级盆地中，出露地层除第四系外，仅有侏罗系下统，其下隐伏有石炭系中上统壶天群灰岩，二者呈不整合接触。

1.石炭系中上统壶天群；2.侏罗系下统；3.石炭系下统大塘阶梓门桥段；4.石炭系下统大塘阶测水段；5.石炭系下统大塘阶石磴子段；6.高岭土矿

(1)石炭系中上统壶天群(C2+3)：为傍伏源盆地的基底地层，地表未出露，钻孔见及厚度大于60m。岩性为灰色厚层状泥晶灰岩、生物碎屑泥晶灰岩、灰岩及白云质灰岩，局部见角砾状灰岩。与上覆侏罗系呈角度不整合接触。

(2)侏罗系下统(J1)：①下部砂砾岩段(J1a) 厚度0～80m。岩性为砾岩、砂砾岩、含砾砂岩。该层局部夹2～20m厚的似层状或透镜状长石砂岩，风化后构成高岭土矿。②上部长石砂岩、长石石英砂岩段(J1b)为本区高岭土矿的主要成矿层位，厚度为5～150m，局部夹泥页岩；其中长石已风化成高岭石等粘土矿物，仅局部保留有长石假像。

1.2.2 构造

矿区地质构造较简单，出露李家冲向、背斜，其褶皱轴南段走向北西、北段转向北东，整个轴向长近1000m；矿区断裂构造不发育。

李家冲向斜：核部出露下侏罗统上部砂岩，两翼及两端出露下侏罗统下部砂砾岩。该向斜核部宽缓，两翼地层产状在中段较缓(15～40°)，南、北两段较陡(40～70°)；向斜轴中段沉伏，往北、往南仰起，为成矿提供了有利条件。

李家冲背斜：位于李家冲向斜西侧，向斜轴往南仰起、往北倾伏；南段核部出露下侏罗统下部砂砾岩，北段出露下侏罗统上部砂岩；两翼出露下侏罗统上部砂岩。核部地层产状较平缓，两翼产状在南段较陡(50～60°)、中段及北段较平缓(20～30°)。

区内李家冲向、背斜形成于壶天群灰岩古岩溶地貌之上，向斜与古岩溶凹地相吻合，背斜与古溶蚀残留的脊状隆起相吻合。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

高岭土矿体赋存于侏罗系下统上部(J1b)地层中(图2)，倾角近于水平，呈似层状、透镜状产出，南北走向折线长920m，东西宽85～320m，平均宽200m；矿体平均厚度38.33m，走向上呈有规律的渐变，北段厚度多在70m以上，最厚达127.99m；南段一般小于35m，最薄仅2.52m。

矿区原矿平均Al2O3为12.35%、Fe2O30.44%、TiO20.49%；-600目粗精矿平均Al2O3为26.15%、Fe2O3+TiO21.37%。

2.2 矿石及矿物特征

高岭土矿石呈风化残余砂质、砂泥质、泥质结构，块状构造；矿物成分为：石英占45%～70%，黏土矿物占25%～55%，残留长石占3%～5%，其次含微量电气石、绢云母、锆石、褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、金红石、白钛矿、榍石、锐钛矿。

矿石工业类型以砂质高岭土为主，极少量为软质高岭土。

有用矿物高岭石无色，集合体呈白色，受铁质污染后显黄、红等不同颜色；显微镜下多见显微鳞片状、假六方片状，三斜晶系，[001]晶面发育，片晶小于2μm的占85%以上，最大者不超过10μm。淘洗精矿样电镜鉴定高岭石含量在80%～90%之间；-320目粗精矿样X衍射鉴定高岭石含量在40%～55%之间。

2.3 围岩、夹石特征

矿体直接顶板为残坡积砂质粘土或风化砂岩，矿体直接底板多为风化砂岩，其次为风化含砾砂岩或风化砂砾岩。矿体中的夹石为风化砂岩或高铁高岭土，夹石与矿体的界线不清，一般呈渐变过渡关系。

3 成矿地质条件分析

3.1 构造条件

(1)在晚古生代之后的印支期，区内地层发生强烈的褶皱、断裂并被持续的抬升，为区内石炭系地层古岩溶地貌的形成创造了条件。

(2)燕山运动早期，区内抬升转为下降，从而形成了滂伏源盆地的基本构造格局，并导致含长石碎屑的沉积。

(3)燕山运动晚期至喜山运动时期，该区再度抬升，使含长石砂岩、砾岩层褶皱并形成大量节理、裂隙，为大气降水和地表水下渗、地下水补迳排提供了良好的条件，促进了岩石的风化。

3.2 成矿母岩条件

(1)高岭土矿的形成要有大量的长石矿物做基础。本区侏罗系下统长石砂岩、长石石英砂岩中长石含量达20%～40%，构成了本区高岭土矿的主要成矿母岩，为成矿奠定了物质基础。

(2)长石石英砂岩、长石砂岩等岩石硬度较大，在构造作用下容易产生节理裂隙，为风化作用的进行提供了条件。

(3)矿体与围岩、夹石中的有用有害成分含量的变化是渐变的、有规律的，含有害杂质铁、钛高的夹石其层位一般较固定。横向上Al2O3含量在矿体中部高，东、西两侧低，Fe2O3、TiO2含量在矿体东部低，西部高；纵向上南部Al2O3稍高、Fe2O3和TiO2稍低，北部Al2O3稍低、Fe2O3和TiO2稍高；垂向上Al2O3浅部高、深部低，Fe2O3、TiO2一般在临近矿体顶、底板部位稍高，矿体中部稍低。总体上矿体Al2O3含量是南部高于北部、中部高于边部、浅部高于深部，而Fe2O3、TiO2含量则是北部高于南部、边部高于中部。这些反映了成矿母岩成分的变化特点。

3.3 地形地貌条件

(1)傍伏源盆地基底地层为中、上石炭统灰岩，由其形成的古岩溶凹地为长石碎屑的沉积、成岩和成岩后的保存提供了有利的场所。

(2)矿区位于舂陵水与耒水两条近南北向水系之分水岭部位，对地下水的疏排有利；加上含矿层之下的古岩溶地貌的存在，使区内地下水径流强度增大，有利于成矿母岩迅速分解成矿。

(3)有利的地形地貌条件和地下水径流条件，有效地避免了高岭土矿的次生污染，确保了矿石质量。

3.4 风化条件

矿区处于温和湿润的亚热带气候区，寒暑分明，雨量充沛，植被茂密，形成了弱酸性(pH值6.2～6.7)的地下水水介质环境，地下径流使含长石的砂岩长期遭受弱酸性水的渗滤、淋失和水解，促进了成矿过程中的脱硅去碱作用，有利于母岩的解体和高岭土矿的形成。

4 矿床成因及找矿标志分析

矿区片状高岭土矿是由侏罗系长石砂岩、长石石英砂岩风化而成，矿石基本或部分保留了原岩的结构构造，局部还能见到少量残留长石，故矿床成因类型属风化型风化残积亚型片状高岭土矿床。

根据矿区成矿地质条件及矿床形成的规律，总结归纳找矿标志如下：

(1)高岭土矿的自然露头、残坡积层中高岭土矿石的出现，可作为直接找矿标志。

(2)下侏罗统上部地层的风化产物——风化砂岩的存在、灰白色并夹有长石砂岩碎块的残坡积物的出现、地形低缓的低洼地带、褶皱裂隙及裂隙水发育地段均可作为间接找矿标志。

(3)按照层位，根据沉积岩分带及沉积岩相分布划定预测区，然后用地质方法或工程揭露验证。

5 结 论

矿区片状高岭土矿属风化型风化残积亚型矿床，成矿受构造、矿源层、地形地貌及风化作用四方面因素控制：侏罗系下统长石砂岩、长石石英砂岩含有大量的长石，构成了区内高岭土矿的成矿母岩；滂伏源盆地的向斜构造是成矿母岩的形成和矿体保存的必要条件，构造活动形成的节理裂隙有利于岩石风化成矿；有利的地形地貌及地下水动力条件等直接控制了矿石的质量。

[1] 湖南省地质矿产局,湖南省区域地质志[M]. 地质出版社,1988.12:102-228.

[2] 潘春跃，黄可龙，唐有根， 等.耒阳高岭土制备刮刀级造纸涂料[J].中南工业大学学报，1997(2):203-204.