九台市上河湾沸石矿床地质特征

吴兴涛（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033）

九台市上河湾沸石矿床地质特征

吴兴涛
（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033）

【摘 要】九台市上河湾沸石矿床位于天山—兴安地槽褶皱区(Ⅰ)、吉黑褶皱系(亚Ⅰ)，松辽中断陷(Ⅱ)、东南隆起(Ⅲ)、九台—长春凸起(Ⅳ)北北部。产于下白垩统营城组中性火山碎屑岩中，矿床成因为陆相火山碎屑岩蚀变型。主要用于水泥活性混合料和饲料填料。

【关键词】沸石；地质特征；化学成分；九台市

矿床位于九台市39°方位，直线距离约44km，行政区隶属吉林省九台市上河湾镇，北距上河湾镇约2km，其间由水泥公路相连，交通便利。矿床属低山丘陵地区，相对高差约112m。属北温带大陆性季风气候。开采条件优越，为满足市场需求，对其进行了勘查及开发利用。

1　区域地质特征

矿区大地构造单元位于天山—兴安地槽褶皱区(Ⅰ)、吉黑褶皱系(亚Ⅰ)，松辽中断陷(Ⅱ)、东南隆起(Ⅲ)、九台—长春凸起(Ⅳ)北北部。区域地质图如右图。

1.1 地层

出露地层有上元古界机房沟岩群(Pt3j )；下二叠统哲斯组(P1z)；下白垩统营城组(K1y)、泉头组(K1q)；第四系上更新统(Qp3)、全新统(Qh1、Qh2)。

机房沟岩群(Pt3j )在区内南东部和北西部出露，底部以绿泥石英片岩为主，变质变形为糜棱片岩、超糜棱岩；中部以绿泥片岩为主，变质变形后为糜棱岩；上部沉积砂岩、矽质灰岩，变质变形后为初糜棱岩、糜棱岩化白云质灰岩。

下二叠统哲斯组(P1z)在区内南东出露，灰黑色细砂岩夹亮晶灰岩、中粒砂岩、含砾砂岩、底部灰黑色凝灰质细砂岩、中粒砂岩、粗砂岩。

下白垩统营城组(K1y)分布于全区的绝大部分，是区内的主要地层，分下、中、上三段，下段(K1y1)为流纹岩、球粒状流纹岩、流纹质玻屑晶屑凝灰岩、流纹质晶屑岩屑凝灰岩、局部夹珍珠岩；中段(K1y2)为黄褐色细砂岩、中粒砂岩夹薄层煤含砾粗砂岩、底部复成分砾岩；上段(K1y3)为安山岩、玄武安山岩。沸石矿层赋存于该组下段中，下段长约7.4km, 宽约5.6km，厚约640m。

下白垩统泉头组(K1q)在区内西角南和西北角出露，主要岩石类型：紫红色细砂岩、中粒砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩、底部为紫色砾岩。

第四系分布于河流两岸和山谷中。

上河湾沸石矿区域地质图

1.2 构造

区域为一构造盆地，盆地由上河湾向斜和城子街向斜构成，矿床处于上河湾向斜的北东部。

1.2.1 褶皱构造

(1) 上河湾向斜构造。

位于上河湾一带，长约16km，宽约5～6km，其北东端仅2～3km，向斜轴呈北东—南西向延伸。向斜两翼呈不对称产出，南东翼产状倾向北西，倾角30～45°；北西翼产状倾向南东，倾角45°，为不对称线型斜歪褶皱，两翼为下白垩统营城组火山岩、火山碎屑岩和上侏罗统砾岩、粉砂质泥岩、细砂岩组成。是区域的珍珠岩、沸石矿的赋存层位。

(2) 城子街向斜构造。

位于城子街一带，长约12km，宽约10km，呈北东—南西向延伸，为一北东方向翘起的向斜盆地。两翼为营城组火山岩组成。

1.2.2 断裂构造

区内断裂发育，分为东西向、北西向、北东向、北北东向四个方向的构造带。

1.3 岩浆岩

1.3.1 侵入岩

主要分布在四楞山一带，另在高家屯有零星分布，出露有高家屯组、四楞山序列的南天门组。

(1) 高家屯组(P1g)。

分布在区内南部高家屯附近，面积仅0.1km2，由两条岩墙组成，呈北西向展布，侵入机房沟岩群，时代置于早二叠世。岩石类型为蛇纹石化橄榄岩。

(2) 南天门组(P1n)。

出露在区内东部南天门一带，面积约0.8km2，岩石类型为细粒花岗质糜棱岩。

1.3.2 喷出岩

区域火山活动十分强烈。在燕山活动后期形成大面积的喷溢火山熔岩(流纹岩、球粒状流纹岩)及喷发火山碎屑岩(流纹质玻屑凝灰岩、流纹质晶屑凝灰岩、流纹质晶屑岩屑凝灰岩)。

2　矿区地质

2.1 地层

矿区出露的地层有中生界下白垩统营城组下段(K1y1)和第四系全新统地层(Qh1、Qh

2)。

2.1.1 营城组下段

该地层广泛分布于矿区内，沸石矿体赋存于该段中。主要岩性为灰白—褐红色流纹岩和角砾状流纹质熔岩及灰绿—浅粉红色流纹质玻屑、晶屑岩屑凝灰岩，呈层状、似层状展布，规模较大，厚度100～ 500m。地层总体呈北西—南东向展布的单斜，产状走向北西—南东、倾向245～260°、倾角12～17°。根据岩性特征，该段划分为3个岩性层，由老至新分述如下：

(1) 凝灰岩层(K1y1-1)。

灰绿—浅粉红色玻屑、晶屑岩屑流纹质凝灰岩，分布于矿区中、北部，岩性以流纹质玻屑、晶屑岩屑凝灰岩主，是沸石矿的赋存层位，矿层厚度大于100m，地层厚度大于120m。

(2) 流纹岩层(K1y1-2)。

灰白—褐红色流纹岩，分布于矿区中西部，岩性以流纹岩为主，地层厚度80～110m。

(3) 流纹岩和熔岩层(K1y1-3)。

灰白—褐红色流纹岩和角砾状流纹质熔岩，分布于矿区南西部，岩性以流纹岩和角砾状流纹质熔岩为主，地层厚度大于40m。呈层状、似层状展布，厚度大于100m。

2.1.2 第四系全新统

Ⅱ级阶地砂砾石及粘土质粉砂，分布在沟谷中，冲击砂砾石层，黑色腐植土。

2.2 构造

矿区内地层呈单斜构造产出，地层总体走向为北西—南东，倾向南西，倾角一般在12～17°。

矿区内断裂构造发育，有北东向正断层F1、F2、F4、F6，逆断层F3、F5，北西向正断层：F7。其中F1、F3、F4、F6、F7断层被辉绿岩脉充填，对矿体有一定的破坏作用。

2.3 岩浆岩

矿区及其周边无侵入体出露。

3　矿床地质特征

3.1 矿层特征

矿体赋存于中生界下白垩统营城组下段(K1y1) 灰绿—浅粉红色含沸石流纹质晶屑岩屑凝灰岩，总体呈层状、似层状产出，呈北西—南东向展布。

地表探槽控制矿体长约240m；深部钻孔控制最大斜深约100m，厚度80～95m。平均吸铵值120.63mmol/100g。矿体吸铵值变化系数为40.72%，矿体厚度变化系数为35.29%。走向北西—南东、倾向245～260°、倾角12～17°，矿体沿走向变化规律为自北西向南东逐渐变薄。

矿体出露标高为220～290m。顶部厚度约1.5m的第四系残坡积和腐殖土覆盖层，少部分矿体直接裸露地表。矿体顶板岩性为流纹质晶屑岩屑凝灰岩，与矿体界限清楚，易辩认。未见底板。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石类型

矿石自然类型为含沸石流纹质玻屑、晶屑、岩屑凝灰岩。

3.2.2 矿石矿物成分及结构构造

矿石为灰绿—浅粉红色含沸石流纹质晶屑岩屑凝灰岩，岩石呈晶屑、岩屑凝灰结构，块状构造，其矿物成分主要为丝光沸石40%～60%，蒙脱石20%～30%，并含少量片沸石、斜长石及透长石等。

显微镜鉴定：岩石中的矿物成分由晶屑、岩屑和胶结物组成。晶屑的成分由透长石和石英组成。长英质晶屑为粒状或棱角状、次棱角状晶体，粒度大约在0.2～1.5mm之间，晶体干净透明，透长石为平行消光，个别晶体见卡氏双晶，石英具波状消光，一些晶体的边缘被熔蚀成港湾状或蚕食状，长英质晶屑的含量约5%。岩屑为流纹质岩屑，为次棱角状形态，粒度大约在1.0～3.0mm之间，岩屑中的矿物成分由非晶质的长英质成分和纤维状长英质成分组成的放射状球粒组成，含量约10%。胶结物由丝光沸石、塑性浆屑、玻屑和脱玻化的火山灰组成，丝光沸石多呈束状、放射状、纤维状或球粒状集合体的形态赋存，薄片中无色或褐红色，颜色分布不均匀，负低突起，其集合体被珍珠裂纹分割。缩性浆屑呈火焰状或撕裂状等不规则形态。胶结物的含量大约占岩石总体的85%左右，其中沸石的含量大约占胶结物总体的12%左右。

矿石矿物为沸石；脉石矿物为透长石和石英。

3.2.3 矿石化学成分

矿石化学成分全分析结果(%)：SiO269.27、Al2O311.99、TiO20.14、Fe2O31.21、FeO 0.22、MnO 0.08、CaO 4.11、MgO 0.32、K2O 1.61、Na2O 1.42、LOl 9.48。

3.2.4 矿石吸胺值

吸铵值平均120.63mmol/100g，最大215.38 mmol/100g，最小63.65mmol/100g，矿石质量好，吸铵值高，仅有一个样品＜80mmol/100g，矿石吸铵值变化系数为40.72%，为较均匀。详见表1。

表1　沸石矿体吸铵值统计

该沸石矿矿石化学成分与国内外沸石岩的化学成分基本相似，属高硅沸石，品级优等；经该矿山多年的生产及销售情况也证实该矿山的产品达到了水泥、饲料填料的要求。

3.3 矿床成因及找矿标志

3.3.1 矿床成因

本区在早白垩世初期形成了上河湾—城子街构造盆地，成为开放式淡水湖，沉积了较早的喷出岩地层。到早白垩世后期，由于燕山构造运动，盆地附近火山活动较为强烈。所形成的流纹岩、流纹质(玻屑、晶屑、岩屑)凝灰岩、熔岩、黑耀眼、珍珠岩等，在水盆地中，受到后期的构造活动所产生的气热液作用影响，在相对常温常压及弱碱性环境条件下经水化、水解、结晶作用，使其所含火山玻璃质脱玻而形成沸石。综上所述，该矿床成因为陆相火山碎屑岩和酸性火山岩蚀变型。

3.3.2 找矿标志

(1) 地层：中生界下白垩统营城组下段(K1y1)的含沸石流纹质晶屑、岩屑凝灰岩。

(2) 构造盆地：盆地形成的弱碱性淡水湖环境，为火山碎屑岩形成沸石矿提供了有利于场所。

(3) 沸石化、蒙脱石化是直接找矿标志。

(4) 火山活动强烈地区：在燕山活动后期易形成大量的火山碎屑岩及酸性火山岩。

(5) 断裂构造发育：断裂构造所产生的气热液促进流纹质玻屑、晶屑、岩屑凝灰岩沸石矿化。

3.4 矿石加工技术性能

该沸石矿多年来主要作为水泥掺料。水泥中掺入沸石，配比为熟料65%、石膏5%、沸石30%掺和水泥，水泥强度试验结果见表2。

表2　掺沸石后水泥强度试验结果

由表2可知，熟料水泥加入沸石3d、28d抗折、抗压强度均增大；3d增进率小，到28d抗压强度增进率大。沸石水泥的吸水性、稠度的用水量和凝结时间比熟料水泥和矿渣水泥都有增加，试验表明掺沸石水泥各项指标均合格。

4　结语

该沸石矿床产于下白垩统营城组火山碎屑岩中，矿床成因为陆相火山碎屑岩蚀变型。矿石质量好，开采技术条件简单，已开采利用多年，主要用于水泥活性混合料和饲料填料，市场前景良好。

【矿产资源】

【收稿日期】2014-05-23

【文章编号】1007-9386(2015)01-0037-03

【文献标识码】A

【中图分类号】P619.217