白山市硅藻土矿床地质特征及其开发利用

解立发

白山市硅藻土矿床地质特征及其开发利用

解立发

（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033）

白山市硅藻土矿床赋存于中新统马鞍山组中、上部(N1m3、N1m4)地层中，主要矿体赋存于(N1m4)中。矿体(层)的分布明显地受古地貌和沉积岩相控制，矿体(层)基本依湖盆形态呈连续层状产出。凹处矿层变厚、凸起处矿层变薄、湖盆边缘矿层尖灭。成矿有明显的规律性，矿石质量稳定。矿体(层)由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级品硅藻土层组成。目前开发利用的主要是Ⅰ、Ⅱ级品硅藻土，资源严重浪费。

硅藻土；地质特征；开发利用

通过2012～2013年的硅藻土矿整装勘查工作，基本查清了吉林省白山市硅藻土矿床地质特征及开发利用现状，为合理开发利用硅藻土资源提供了依据。

1 地质概况

区域中—新生代断陷盆地发育，盆地基底主要为侏罗系果松组(J2-3g)，局部为元古界老岭群珍珠门组(Pt2z)及中生代早白垩世侵入岩。其上为新近系硅藻土沉积建造，主要由玄武岩、硅藻土、粘土及砂层组成。硅藻土矿(体)层赋存于盆地之中，矿体形态严格受古地貌和沉积岩相控制，含矿层产状与矿层产状基本一致，近水平层状产出，倾角0～5°，局部由于新构造运动及基底地层起伏影响倾角较大。

出露地层主要为新近系马鞍山组(N1m)和军舰山组(N2j )，次为中生界侏罗系果松组(J2-3g)、林子头组(J3l)，元古界、古生界在区内零星出露。新近系马鞍山组(N1m)是区域内硅藻土矿赋存层位，该层大部分隐伏于军舰山组玄武岩之下，产状近于水平。露头分布于七道沟河、干沟子河等沟谷中，出露海拔标高在710～801m，为一套硅藻土沉积建造。与下伏地层角度不整合接触(见下页图)。该组分7个岩性段，其特征详见表1。

区域内岩浆岩出露面积较广，约占全区面积的三分之二以上，以喷出岩占绝对优势，侵入岩次之。喷出岩主要为新生代军舰山期玄武岩(N2j)，大面积展布形成玄武质火山熔岩台地。岩石类型主要为玄武岩。侵入岩出露在区域西北部，为中生代早白垩世侵入岩，岩性主要为闪长岩(K1δ)。

2 矿床地质特征及矿石加工技术性能

2.1 矿体特征

矿床赋存于中新统马鞍山组中、上部(N1m3、N1m4)地层中，一般呈较规则的层状。矿体的形态、规模、产状严格受古地貌和沉积岩相控制，当沉积条件发生变化时，矿体(层)则向不稳定一侧由厚变薄直至尖灭。主要矿体(层)赋存于中新统马鞍山组上部(N1m4)地层中，由两层矿体(层)组成，自下而上编号为①、②号矿体(层)。矿体(层)倾角一般在0～3°之间，局部基底起伏约5°，总体产状近水平。①号矿体(层)厚度一般在1.00～10.50m，平均厚度4.23m，厚度变化系数40%～53%，矿体(层)较稳定，呈连续性较好的近水平层状产出；②号矿体(层)厚度一般在1.00～16.23m，平均厚度6.82m，厚度变化系数40%～44%，矿体(层)分布稳定，呈连续性较好的近水平层状产出。矿体(层)由Ⅰ级品硅藻土层、Ⅱ级品硅藻土层及个别Ⅲ级品硅藻土层组成。矿体(层)在厚度方向上稳定地段分布规律性较强，质量较好的Ⅰ级品硅藻土一般分布于矿体中部，两侧为Ⅱ、Ⅲ级品。矿体赋存标高一般在海拔710～780m之间，埋藏深度60～110m。矿床规模中型为主。

表1 马鞍山组地层简表

白山市硅藻土矿区地形地质图

矿层在垂向上具有明显韵律，矿层一般在韵律中心部位，一个完整韵律从下至上为：硅藻粘土→粘土质硅藻土→含粘土质硅藻土→硅藻土→含粘土质硅藻土→粘土质硅藻土→硅藻粘土，其间为渐变关系。2.2 矿石质量

(1) 矿石结构、构造。

矿石呈灰白—灰绿色，生物结构，微层状或块状构造，单层厚1～10mm，质轻，硅藻土、含粘土硅藻土，疏松细腻，湿润时似豆渣状，干燥时似白土状，粘土质硅藻土湿润状态粘性较强，干燥后较坚硬。

(2) 矿石矿物成分。

矿石主要矿物组分为硅藻，成分为蛋白石，均质性，其种属以圆筛藻、直链藻为主，少量羽纹藻，硅藻含量65%～98%；其他粘土质矿物及碳酸盐分别呈显微鳞片状、泥粉晶状，均匀分布在硅藻间，有铁染呈黄褐色；此外有少量石英、长石、铁质，石英、长石呈微粒状、棱角状，粒径0.01～0.09mm。

(3) 矿石化学成分及品级。

矿石化学成分主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、烧失量组成，其中SiO2为矿石中主要有益组分，而Al2O3、Fe2O3、CaO、烧失量为有害组分，有害组分含量少，变化大，不稳定。按化学组分的含量、工业用途不同将矿石划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级品。矿石化学成分及品级见表2。

表2 不同品级矿石化学成分(%)

(4) 矿石类型。

矿石分为三种自然类型：硅藻土、含粘土硅藻土、粘土质硅藻土。

硅藻土：为Ⅰ级品优质矿石，主要为白色、灰白色、灰绿色，以灰绿色为主，硅藻含量约90%以上，粘土矿物约5%，少量碎屑矿物及磁铁矿物，有时可见植物化石。生物结构，微层状或块状构造，单层厚1～5mm，质轻，疏松细腻，湿润时似豆渣状，干燥时似白土状。

含粘土硅藻土：为Ⅱ级品较优质矿石，以灰绿色为主，白色、灰白色为辅，硅藻含量约80%以上，粘土含量约10%，其他为碎屑矿物及磁铁矿物；生物结构，微层状构造，微层厚一般3～10mm，质感较轻，固结差。

粘土质硅藻土：为Ⅲ级品，属一般矿石，质量较差，以灰、灰绿色为主，硅藻含量约65%～80%，粘土含量约25%，含少量碎屑矿物及磁铁矿物；生物结构，块状构造，湿润状态粘性较强，干燥后较坚硬。

(5) 矿体(层)顶底板围岩及夹(层)石。

矿体(层)顶底板围岩一般分为两种：①硅藻粘土，其顶底板与矿层之间为渐变过渡、整合接触关系；②玄武岩，亦为矿层保护层。矿体(层)夹层一般为有益、有害组分低于工业指标要求的硅藻粘土。

(6) 矿石物理技术性能。

矿石物理性能测试结果见表3。

表3 矿石物理性能测试结果

硅藻土矿石的质量是以硅藻土的矿物成分作为评价标准的，而其用途则取决于硅藻的种属。圆盘形硅藻为主的硅藻土用于制作助滤剂效果最佳，圆柱形硅藻为主的硅藻土用于制作催化剂载体、化肥包裹剂、保温隔热材料效果最好。本区Ⅰ、Ⅱ级品硅藻土以圆筛藻为主，Ⅲ级品以直链藻、管形藻为主。

2.3 矿石加工技术性能

Ⅰ、Ⅱ级品矿石目前主要用于直接生产加工助滤剂，另外在涂料、油漆等行业也广泛应用。

Ⅲ级品硅藻土，若用作助滤剂需要提纯选矿后才能利用。其选矿工艺如下：①粗选：采用湿法选矿，其流程是：原土→捣浆→分级→快速沉降→悬浮→精土，精土可达到Ⅱ级品要求；②精选：对精土进一步低温焙烧—酸性处理，其程序是：精土→焙烧→酸浸→过滤→烘干→化学精土，最终可达到Ⅰ级品要求。

Ⅲ级品硅藻土可直接用于制作各种保温轻质材料，具有体轻、保温、隔热、吸音、吸潮等多种功能，其产品深受市场欢迎，前景看好。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因

矿床赋存于新近系中新统马鞍山组中、上部地层中，其岩性组合为砂—粉砂、粉砂质粘土、硅藻土层(矿层)。从生物地层分析，硅藻为淡水种属，是在气候温暖湿润、雨水较充沛，能使湖盆长期保持稳定水位的淡水环境下生长—繁殖—死亡—沉积的，是以生物沉积为主、机械沉积为辅的淡水湖泊相沉积类型，由硅藻周期性沉积形成小型韵律构造(纹层构造)。沉积盆地是硅藻土成矿的重要条件。沉积盆地为硅藻的生存、遗骸的堆积提供了良好的场所，湖盆的古地理形态控制着矿体的空间形态、分布，凹处矿层变厚，凸起处矿层变薄，边缘处矿层尖灭。硅藻的生长、繁殖需要水中有丰富的可溶SiO2，区内新生代间歇性的玄武质火山喷发活动为可溶性SiO2提供了丰富的物质来源，为硅藻的生长、繁殖提供了必要的营养物质；而后期的玄武质火山喷发活动将已形成的硅藻土矿层覆盖，对硅藻土矿床起到了良好的保护作用。

3.2 找矿标志

(1) 大面积新近系玄武岩分布区，形成台地地貌。

(2) 新生代陆相盆地。

(3) 新近系中新统马鞍山组(N1m)地层。

4 开发利用

白山市硅藻土资源储量大、品质优，是吉林省优势矿产。Ⅰ、Ⅱ级品硅藻土(混合)不经选矿可直接加工生产助滤剂，是除美国加利福尼亚州罗姆波克矿床以外，目前世界仅有的不经选矿直接加工生产助滤剂产品的硅藻土矿产地，在国内外均居重要地位。目前白山市已成为我国最大的硅藻土生产基地，硅藻土产业已成为当地经济支柱产业。

截止2013年底，白山市已设硅藻土矿采矿权15个，面积约12km2；拟新立采矿权9个，面积约16km2。已设硅藻土探矿权6个，面积约33km2；拟新立硅藻土探矿权15个，面积约225km2。采矿权和探矿权总面积约286km2，基本含盖了白山市硅藻土矿赋存层位新近系中新统马鞍山组(N1m)地层，基本没有了空白区。

4.1 利用现状

硅藻土是一种十分重要的非金属矿产，由于其具备特殊的理化性能，而广泛用作化工生产中的催化剂载体，涂料、橡胶、造纸中的填料，食品工业中的过滤、漂白剂，隔热、隔声材料以及石油精炼、陶瓷、玻璃、钢铁、冶金热处理等。

白山市目前共有生产矿山22个，年开采矿石总量16万t。以临江赛力特公司、长白赛力特公司、吉林远通、兴辉助滤剂公司等企业为主体的硅藻土产业开发集群稳步形成，近几年呈快速发展态势，其中以个体业主为主，约占80%。

目前开采的主要是②号矿体(层)的Ⅰ、Ⅱ级品硅藻土。高(厚)度在2m左右，主要用于生产助滤剂，涂料(硅藻泥)等产品。

4.2 存在问题

(1) 弃贫采富现象严重，对于Ⅲ级品硅藻土基本不采，①号矿体(层)也没有开采，资源严重浪费。

(2) 目前Ⅰ、Ⅱ级品硅藻土(混合级)主要用于生产助滤剂，涂料(硅藻泥)等产品，开发利用程度低。

(3) 企业规模小，缺乏核心竟争力，相互之间恶性竟争压价，行业利润微薄。

(4) 企业自主创新能力不足，缺乏整体长远规划。

4.3 建议

(1) 白山市硅藻土资源亚洲最大、最优，是吉林省的优势矿产，资源不可再生，合理开发利用至关重要。严禁资源浪费，应统一规划、统一开发。

(2) 依托大中院校、科研单位的技术力量，在选矿、产品深加工上多做文章，提升产品的科技含量，使白山市真正成为亚洲最大的硅藻土产业基地。

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