闽清水井下矿区陶瓷用绢英岩矿地质特征及成因

黄定文，戴天凤

(中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001)

水井下矿区陶瓷用绢英岩矿位于福建省闽清县，该区交通条件便利，矿体规模大，矿石质量好。

1 区域地质概况

矿区位于北东向白洋断裂带的南西侧，火山活动十分强烈。区内主要出露上侏罗统长林组(J3c)和南园组(J3n)酸性火山岩地层。区内断裂构造主要表现为北东向的白洋断裂带，断裂带两侧节理裂隙较发育，区内侵入岩主要为燕山早期第三次侵入的黑云母花岗岩，岩体沿断裂带侵入，呈北东向展布。受岩浆后期热液活动影响，南园组(J3n)酸性火山岩—流纹质晶屑、岩屑、玻屑凝灰岩广泛发生了硅化、绢英岩化、叶蜡石化、高岭土化、黄铁矿化、绿帘石化。局部形成了陶瓷用绢英岩矿。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层较简单，主要有上侏罗统南园组第二段(J3nb)和第四系(Q)地层(见右图)。

(1)上侏罗统南园组第二段(J3nb)，区内广泛分布，呈北东走向，倾向北西展布，似层状产出。根据其岩性组合特征分为三层，由老至新分述如下：

第一层(J3nb-1)：流纹质熔结玻屑晶屑凝灰岩。分布于矿区东部，呈灰、灰黄色，块状构造，熔结玻屑、晶屑凝灰结构，岩石主要由晶屑(晶屑成分为石英5%、长石＜1%)玻屑和火山尘80%组成，岩石具硅化、弱高岭土化、绢英岩化。

第二层(J3nb-2)：流纹质晶屑、岩屑、玻屑凝灰岩。分布于矿区中部，呈紫红、浅灰色，块状构造，具晶屑、玻屑凝灰结构，岩石由火山碎屑物、玻屑、晶屑，少量岩屑及火山灰等组成，晶屑成分为石英5%～10%、长石10%～15%、少量黑云母，玻屑和火山尘75%～80%，岩屑少量。岩石遭受硅化、绢英岩化，其底部为弱硅化。本层为陶瓷用绢英岩矿赋存层位。

水井下矿区陶瓷用绢英岩矿地形地质图

第三层(J3nb-3)：流纹质熔结玻屑、晶屑凝灰岩。分布于矿区西部，呈灰紫—灰褐色，块状构造，熔结玻屑、晶屑凝灰结构，岩石由玻屑、晶屑、火山灰等组成，晶屑成分为石英15%、长石25%，玻屑和火山灰50%，含少量岩屑、浆屑。岩石具不同程度硅化、叶蜡石化、绢英岩化蚀变。

(2)第四系(Q)：残坡积层，分布于矿区北部、南部及地形低洼地带。岩性为砖红色、土黄色砂质粘土和含砾砂质粘土。主要成分为粘土质和火山岩碎块。

2.2 构造

矿区内地层呈单斜似层状产出，走向北东，倾向北西，矿区内未见构造断裂，节理裂隙较发育。

2.3 侵入岩

矿区的侵入岩主要为辉绿岩，仅见一条，地表风化强烈，呈球状，走向近东西，倾向南东，倾角83°，出露宽度约2.5m，长度约300m，呈岩脉状斜切矿体，破坏了矿体完整性，但对矿石质量影响不大。

2.4 围岩蚀变

受岩浆后期热液活动影响，矿区内岩石普遍发生不同程度硅化、绢英岩化、叶蜡石化、高岭土化、黄铁矿化、绿帘石化，其围岩蚀变与成矿有成因上的联系。

3 矿床地质特征

3.1 矿体形态、产状及规模

陶瓷用绢英岩矿赋存于上侏罗统南园组第二段第二层(J3nb-2)流纹质晶屑、玻屑、岩屑凝灰岩中。形态呈似层状产出，与地层产状基本一致，走向北东，倾向北西，倾角30～45°。矿区圈定一个矿体(即KT)。根据矿石矿物成分和含量以及结构、构造特征，分为三种矿石自然类型，每一类型圈定为一矿层，即KTa、KTb、KTc。各矿层的特征分述如下：

(1)KTa。

主要分布在矿区中部，呈似层状产出，出露长度1100m，宽度0～240m，沿倾向延深230m，厚度11～19m。矿石质量较稳定，规模较大。其成矿原岩为流纹质晶屑、玻屑凝灰岩。矿石为土黄色—浅灰色，绢英岩化蚀变强烈。矿石主要化学成分(%)：SiO271.76、Al2O315.91、Fe2O32.01、K2O+Na2O 3.71。

(2)KTb。

主要分布在矿区东部，地表上沿走向断续出露，出露长度大于1100m，宽度0～160m，沿倾向延深约100m，厚度5～60m。规模大，其成矿原岩为流纹质晶屑、岩屑凝灰岩。矿石呈灰白色—灰紫带红色，松散—块状，强高岭土化。矿石主要化学成分(%)：SiO272.2、Al2O315.7、Fe2O32.20、K2O+Na2O 4.48。

(3)KTc。

赋存于高岭土化流纹质晶屑、岩屑凝灰质岩之下，地表未见出露。钻孔揭露深度4～68m，其成矿原岩为流纹质晶屑、岩屑凝灰熔岩。为深灰色，岩石状。矿石主要化学成分(%)：SiO271.56、Al2O314.11、Fe2O32.34、K2O+Na2O 6.33。

上述各矿层基本化学成分变化情况见表1。

表1 矿体主要化学成分(%)

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石自然类型

矿石自然类型分为三类：

(1)绢英岩化流纹质晶屑、玻屑凝灰岩(KTa)。

呈灰白—灰紫带红色，块状构造，具玻屑、晶屑凝灰结构。岩石中绢英岩化蚀变强烈。

(2)高岭土化流纹质含岩屑、晶屑凝灰岩(KTb)。

呈土黄色，块状构造，具晶屑凝灰结构，由火山碎屑物晶屑、塑性岩屑、玻屑及火山灰等组成。

(3)弱硅化、绢英岩化流纹质晶屑、岩屑凝灰熔岩(KTc)。

呈浅灰绿色，块状构造，由晶屑、岩屑和酸性熔岩组成。岩屑成分单一，为球粒流纹岩，晶屑由斜长石、钾长石、石英、黑云母等组成，胶结物为酸性熔岩。

3.2.2 矿石矿物成分

矿石矿物成分为晶屑：石英5%～10%、长石10%～15%、黑云母3%～5%，塑性岩屑5%～10%，玻屑、火山灰55%～80%。

3.2.3 矿石结构构造

矿石结构：自然状态见有松散状和块状结构。原岩主要为玻屑、晶屑凝灰结构。

矿石构造：主要为似层状、块状构造。

3.2.4 矿石物性指标

抗压强度：19.9 ～41.3 MPa，平均值为32.65MPa。其他物性指标见表2。

表2 物性测试结果

3.2.5 围岩及夹层特征

(1)矿体顶、底板特征。

矿体未见直接顶板，间接顶板为第四系(Q)残坡积层，岩性为砖红色、土黄色砂质粘土和含砾砂质粘土。主要成分为粘土质和火山岩碎块。厚度一般在3～5m，最厚可达10m以上。

矿体未见底板。

(2)矿体周边的其他围岩特征。

矿体西部围岩为流纹质熔结玻屑、晶屑凝灰岩，呈紫灰—灰褐色，块状构造，强熔结玻屑、晶屑凝灰结构，由玻屑、晶屑组成。晶屑成分为石英15%、长石25%，玻屑和火山灰50%，含少量岩屑、浆屑。化学成分(%)：SiO276.08、Al2O312.85、Fe2O35.08、K2O 1.35、Na2O 0.38。与矿层界线较清晰，呈整合接触。

矿体东部围岩为流纹质熔结玻屑、晶屑凝灰岩，呈灰—灰黄色，块状构造，熔结玻屑、晶屑凝灰结构，主要由玻屑、晶屑组成。晶屑成分为石英5%、长石＜1%，玻屑和火山灰80%，含少量岩屑、浆屑。化学成分(%)：SiO275.38、Al2O312.25、Fe2O33.66、K2O 2.09、Na2O 0.1。与矿层界线较清晰，呈不整合接触。

(3)夹石特征。

矿体中的夹石共见9层，均呈似层状，各夹石层的特征见表3。各夹石层总体上其连续尚好，且层位亦较为稳定。

表3 各夹石特征

3.3 矿床工业指标

(1)矿石质量要求：SiO265%～80%、Al2O3≥13%、Fe2O3≤4%、K2O+Na2O 2%～9%。

(2)矿床开采技术条件。

矿石最小开采厚度：1m；夹石剔除厚度：1m；最低开采标高：150m；露采边坡角：岩石状55°、松散状45°；最终开采底盘宽度：60m。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

本区广泛分布上侏罗统长林组(J3c)和南园组(J3n)酸性火山岩地层，主要由流纹质晶屑凝灰岩、凝灰熔岩、流纹岩等岩石组成。断裂构造较发育，岩浆活动强烈，在火山热液作用下，岩石普遍发生硅化、绢英岩化、叶蜡石化、高岭土化，蚀变强烈地段形成叶蜡石矿、绢英岩矿、高岭土矿。本区绢英岩矿属于热液蚀变型矿床。

4.2 找矿标志

酸性火山岩地层发生硅化、绢英岩化、叶蜡石化、高岭土化等，其围岩蚀变与成矿有成因上的联系，可作为寻找该类型矿床直接或间接的标志。