吉林省农安县徐家排陶粒页岩矿矿床特征

冯 曲，刘梦奇，刘丽婷

吉林省第二地质调查所，吉林 吉林市 132013

吉林省农安县徐家排陶粒页岩矿矿床特征

冯 曲，刘梦奇，刘丽婷

吉林省第二地质调查所，吉林 吉林市 132013

吉林省农安县徐家排陶粒页岩矿层长，厚度大，资源丰富，经济潜力巨大。矿石以泥质结构为主，并且主要呈块状构造，矿石主要由石英、长石及粘土矿物组成。陶粒页岩矿主要存在于下白垩统青山口组中、下部地层中，浅灰绿色含粉砂泥岩及青灰色泥岩为该类岩石即为直接找矿标志。

陶粒页岩矿；下白垩统；矿床；石英；长石；粘土矿物

以页岩为主要原材料生产出的陶粒称为页岩陶粒，无需添加剂可直接烧胀成陶粒的页岩称为陶粒页岩。陶粒及陶粒制品具有密度小、相对强度大、吸音、保温、隔热性能好、抗震和耐腐蚀等特点。因此，陶粒产品广泛用于现代都市高层、多功能化建筑工程中，是传统墙体材料的更新换代产品。吉林省陶粒页岩具有储量大、烧胀性能好、埋藏浅、易于开采等特点。随着国民经济的日益发展，国家对陶粒的需求量日益剧增，因此，对陶粒页岩矿矿床进行研究，有着极为深远的意义[1]。

1 区域地质概况

研究区地处松辽平原东部的丘陵地带，地形平缓，海拔160～210 m，高差一般小于50 m，基岩露头较差，覆盖层较厚。

研究区位于天山-兴安褶皱区（Ⅰ级），吉黑褶皱系（亚Ⅰ级），松辽中断陷（Ⅱ级），东南隆起（Ⅲ级），青山口-钓鱼台凸起（Ⅳ级）北端次一级穹隆构造西端。区域上广泛发育中生界白垩系和新生界第四系地层。徐家排、邢家店陶粒页岩矿赋存于白垩系下统青山口组中、下部层位中(见图1)。

2 矿床特征

2.1 矿层特征

徐家排陶粒页岩矿矿层赋存于白垩系下统青山口组（K1qg）中、下部层位中，呈水平层状产出。由钻孔14个、样坎7处、勘查线10条控制矿层总长2 000 m，最大宽度342 m，平均宽200 m。最大厚度44.90 m，最小厚度4.0 m，平均厚度13.84 m，矿层厚度变化系数78.24%。矿层分普通轻粗集料及超轻粗集料两种类型。

超轻粗集料型：堆积密度等级小于等于500，颗粒质量密度0.62～0.90 g/cm3。矿石类型以浅灰绿色含粉砂泥岩为主，青灰色泥岩次之。矿层近水平产出。矿层最大厚度26.20 m，最小厚度4.0 m，平均厚度9.93 m，矿层厚度变化系数50.38%。控制矿层底板标高160 m(当地侵蚀基准面)，顶板最大标高205 m。

普通轻粗集料型：堆积密度等级大于500，小于等于700，颗粒质量密度小于1.20 g/cm3。矿石类型以浅灰绿色含粉

图1 吉林省农安县徐家排—邢家店地区地质图Fig. 1 Regional geologic map of Xujiapai-Xingjiadian in Nong’an County, Jilin Province

砂泥岩为主。矿层近水平产出。矿层最大厚度44.90 m，最小厚度4.0 m，平均厚度17.75 m，矿层厚度变化系数82.74%。控制矿层底板标高160 m(当地侵蚀基准面)，顶板最大标高202 m。

超轻粗集料型与普通轻粗集料型矿层岩石类型相同，二者呈渐变接触关系。

2.2 矿石结构与构造

矿石以泥质结构为主，其次是含粉砂泥质结构。矿石构造较简单，以块状构造为主，层状构造次之。

2.3 矿石矿物成分

据X光衍射分析，矿石的矿物组成有粘土矿物蒙脱石、伊利石，总质量分数30%左右；非粘土矿物石英、长石，质量分数50%左右。具体情况见表1。

2.4 矿石化学成分

为查明矿石内有用组分质量分数及变化，在矿层中采集岩石化学全分析样品，成分特征见表2。

2.5 陶粒粒形及内部结构

为了了解陶粒粒形及内部结构特征，将采集的矿石样品粗加工成5～15 mm的碎块，投入高温炉（1 020～1 160 ℃）焙烧8～10 min，矿石碎块即成外部形态为椭圆形、卵圆形、长圆形的陶粒。陶粒外壳呈灰、灰褐、红褐等颜色，壳厚0.5～1.0 mm。陶粒外部形态表明，该陶粒页岩矿陶粒粒形介于圆球形与普通型之间。壳体内部呈铅灰色，蜂窝状结构。

2.6 矿石的烧胀性能

陶粒页岩的烧胀性能是指矿石经高温焙烧后，其膨胀性能的好坏和密度的大小，它是评述矿石质量最重要的参数。

2.6.1 烧胀温度

矿区内共采集烧胀测试样品156件，经吉林省第二地质实验室测试（详见报告附表）。156件样品中有132件样品具烧胀性，占测试样品总数的84.62%。测试的膨胀温度范围是1 020～1 160 ℃。烧胀温度间隔20 ℃。从1 040～1 160 ℃均有样品膨胀，不同温度条件下膨胀的样品数量及其比例变化特征见图2。

表1 X光衍射分析结果表Table 1 Ray X diffraction analysis results

表2 徐家排、邢家店陶粒页岩矿石化学成份分析结果表Table 2 Chemical composition analysis results of haydite shale ore of Xujiapai, Xingjiadian

图2 不同温度条件下样品膨胀情况统计图Fig.2 The expansion graph of samples under different temperature

从图2中可知：当温度在1 060 ℃到1 080℃之间时，膨胀的样品数直线上升；当温度达到1 100℃时，有128件样品膨胀，此时有66 件样品达到最佳膨胀效果，1件样品开始熔融；当温度上升到1 120 ℃时，有122件样品膨胀，此时有32件样品达到最佳膨胀效果，29件样品表面开始熔融；当温度达到1 140 ℃时，有47件样品膨胀，此时有52件样品开始熔融，只有1件样品达到最佳膨胀效果；当温度达到1 160 ℃时，有9件样品膨胀，此时有12件样品开始熔融，只有1件样品达到最佳膨胀温度。

2.7 矿层围岩

矿层直接顶板围岩为第四系中更新统黄土状亚砂土（盖层）和不具烧胀性能的含粉砂泥岩（夹层）。黄土状亚砂土呈浅黄色—褐黄色，粉砂质结构，厚层状。矿物成分为粉砂质粘土，分布均一，产状稳定，徐家排矿区该层平均厚度11.60 m，最大厚度18.50 m；含粉砂泥岩夹层为浅灰绿色-青灰色，含粉砂泥质结构，块状构造，层状构造，不具烧胀性。矿层底板仍为矿石，但因低于当地侵蚀基准面（160 m），不利于开采，而未加以控制，未作为矿层。

矿层夹石主要有粉砂岩、鲕状泥晶灰岩透镜体，规模均较小，厚度小于0.1 m，延长小于20 m。

2.8 矿床成因及找矿标志

2.8.1 矿床成因

徐家排陶粒页岩矿赋存于中生界白垩系下统青山口组（K1qg）中、下部层位中。矿层形态、产状、厚度、矿石类型等均受该层位控制，所以该矿床的成因类型为层控型层状沉积矿床，其工业类型属泥岩型普通陶粒页岩矿床。

2.8.2 找矿标志

陶粒页岩矿产于青山口组中、下部地层中，矿层为浅灰绿色含粉砂泥岩及青灰色泥岩，所以青山口组的该类岩石即为直接找矿标志。

3 结论

（1）徐家排陶粒页岩矿矿层呈水平层状产出，矿层总长2 000 m，最大宽度342 m，平均宽200 m，最大厚度44.90 m，最小厚度4.0 m，平均厚度13.84 m，矿层厚度变化系数78.24%，并且矿层分普通轻粗集料及超轻粗集料两种类型。

（2）矿石结构为泥质结构及砂质结构，其中以泥质结构为主。矿石构造简单，以块状构造为主，层状构造次之。

（3）对岩石矿物成分进行分析得出，矿石的矿物组成有粘土矿物蒙脱石、伊利石，总质量分数30%左右；非粘土矿物石英、长石，质量分数50%左右。

（4）徐家排陶粒页岩矿成因类型为层控型层状沉积矿床。

（5）徐家排地区下白垩统青山口组灰绿色含粉砂泥岩及青灰色泥岩为直接找矿标志。

[1] 吉林省地质矿产局.吉林省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.

[2] 汪志刚，等.九台一长春凸起带中陶粒页岩矿床地质特征及成因[J].吉林地质，2005，（4）.

[3] 冀岩丰,王晓鹏. 黑龙江翠峦北山陶粒页岩矿床地质特征及找矿标[J].工程科学，2010，（3）.

[4] 徐传波，孙立伟，等.农安—德惠一带松花江西岸陶粒页岩矿床特征及开发前景[J].吉林地质，2010，（4）.

Deposit features of Xujiapai haydite shale ore in Jilin Nong'an

FENG Qu,LIU Meng-qi,LIU Li-ting

The Second Geological Survey of Jilin Province, Jilin 132013, Jilin, China

Jilin Nong’an Xujiapai haydite shale has long seam, large thickness, rich resources and huge economic potential. The ore mainly mud structure and assive structure, the ore is mainly composed of quartz, feldspar and clay minerals. Haydite shale ore exist in the lower segment of Lower Cretaceous Qingshankou Group, It is direct prospecting marks that celandine green silty mudstone and cinerous mudstone act as the rocks.

haydite shale ore; Lower Cretaceous; deposit; quartz; feldspar; clay minerals

P619.22

：B

1001—2427（2013）04 - 88 -4

2013-04-05;

2013-11-20

冯 曲（1987—），女，吉林舒兰人，吉林省第二地质调查所助理工程师.