河南省渑池县白土坡钾长石矿床地质特征及成因浅析

郭治锋，张广山，于吉林，徐德潮，马 群，陈传刚，周 辉

(中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队，河南 信阳 464000)

渑池县钾长石矿处于渑池向斜北翼。赋存于新元古界震旦系北大尖组地层中。西自坡头乡雷公山，向东经西阳乡桥沟、仁村乡贺庄等地至县界。呈近东西向延伸，长约30km，宽600～1 100m，含矿一层，产状平缓，厚度稳定。

1 区域地质概况

矿区位于河南省渑池县大水沟村，区域大地构造位置处于中朝准地台二级构造单元华熊台缘坳陷的北部，三级构造单元渑池—确山陷褶断束的西北部。

区域内出露地层主要有新元古界下震旦统马家河组(Z1m2)，中震旦统云梦山组(Z2y2)、白草坪组(Z2b)、北大尖组(Z2bd)，下震旦统崔庄组(Z3c)、三教堂组(Z3s)、洛峪口组(Z3l)；古生界下寒武统辛集组(∈1x)、馒头组(∈1m)，中寒武统毛庄组(∈2m)、徐庄组(∈2x)、张夏组(∈2zh)，上寒武统崮山组(∈3g)，奥陶系(O)，上石炭统(C2)，上二叠统石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)，中下三叠统二马营群(T1+2er)、上三叠统延长群油房庄组(T3yy)；新生界的新近系(N)及第四系(Q)。

区域褶皱构造主要表现为近东西向的不对称褶皱构造—渑池向斜，延伸长度约40km，宽度10～30km，矿区位于渑池向斜的北翼，地层为单斜地层，总体向南西向倾斜，倾角5～10°；断裂构造主要有两组：①域崖底平推断层，走向330～340°，延长约20km，断面倾角约65°，北东盘相对南西盘向北西方向移动；②位于区域东北角的一组近于平行的三条正断层，走向300～330°，延伸5～10km，断面倾角约45°。

2 矿体地质特征

2.1 地层特征

矿区出露地层主要为中震旦统北大尖组一段(Z2bd1)、北大尖组二段(Z2bd2)、北大尖组三段(Z2bd3)和新生界第四系(Q)。矿区地形地质见图1。

北大尖组一段(Z2bd1)：紫红、灰白色页岩夹中厚层石英砂岩及含钙质石英砂岩。上部为灰白色厚层石英砂岩，顶部有一层紫红、灰绿砂质页岩。层厚约80m，产状：223°∠6°。

北大尖组二段(Z2bd2)：肉红、浅白色厚层状细粒钾长石砂岩，该层为矿区主要含矿层，矿区大部分地段均有出露。长度约3 600m，宽1 100m，平均厚5.62m，顶底板均为石英砂岩。产状：220°∠7°。

北大尖组三段(Z2bd3)：褐色中—细粒长石砂岩、白云质砂砾岩、含褐铁钙质细粒长石石英砂岩、泥晶内碎屑白云岩、中—细粒长石石英砂岩。黄褐色泥质灰岩与杂色页岩、泥质粉砂岩互层。层厚约60m，产状：211°∠6°。

图1 渑池县白土坡矿区钾长石矿地形地质简图

2.2 矿体特征

钾长石矿赋存于新元古界中震旦统北大尖组二段(Z2bd2)的含钾长石砂岩地层中。矿体呈缓倾斜(近水平)层状展布，区内控制钾长石砂岩矿体沿走向延伸约3 600m，沿倾向延伸最大1 155m，矿体总体西部厚度略小，东部厚度大，厚度最大8.73m，最小3.10m，平均5.63m，厚度变化系数14.51%，厚度较稳定，各工程厚度沿走向、倾向变化详见表1。

表1 矿层厚度沿走向、倾向变化统计(m)

矿层总体走向130°，倾向220°，倾角4～8°，矿区范围内控制的矿体赋存标高为6 4 7.0 1～983.71m，埋深0～100.59m。矿体向东、西和南部分布延伸至区外。矿区钾长石矿剖面见图2。

图2 渑池县白土坡矿区钾长石矿剖面简图

2.3 矿石质量

2.3.1 矿石矿物成分

矿石为浅黄、肉红色，风化后为白、浅白色。主要由微细粒状钾长石屑组成，约占80%，粒径0.1～0.2mm为主，呈圆状、次圆状；长石屑以泥化钾长石砂屑为主，见个别斜长石砂屑；次要为微细粒石英砂屑，含量约为20%，粒度、形态同长石砂屑；长石砂屑与石英砂屑较均匀分布，局部见有少量褐铁矿均匀零星分布。

2.3.2 矿石化学成分

本次工作结合钾长石矿的一般工业指标，矿石样品分析了K2O、Na2O、Fe2O3、Al2O3、SiO2五种氧化物含量。

根据353个含钾岩石矿石化学分析结果统计，其平均含量为：K2O 9.43%、Fe2O30.17%、Al2O311.38%、SiO276.50%、TiO20.06%。各组分含量的变化系数为3.43%～28.57%，均＜40%，主要组分含量变化不大。详见表2。

表2 矿石主要化学成分基本分析含量统计(%)

2.3.3 主要组分含量沿走向、倾向变化特征

主要组分含量沿倾向变化特征如下：地表K2O为9.05%～10.57%，Fe2O3+TiO20.15%～0.25%，TiO20.017%～0.070%；深部K2O为8.32%～10.11%，Fe2O3+TiO20.13%～0.25%，TiO20.023%～0.072%。主要组分含量沿倾向和走向方向变化都不大，而且变化特征不明显，仅只有TiO2含量沿倾向由地表向深部有增大的趋势。

2.3.4 矿石结构构造

矿石为微细粒状钾长石砂岩，微细粒状结构，块状构造。

2.3.5 矿石类型

根据矿石的结构、构造特征，矿石只有一种自然类型，即微细粒状钾长石砂岩矿；矿石的工业类型为陶瓷用钾长石矿。

2.3.6 顶底板及夹石

矿体的直接顶板和直接底板均为微细粒含海绿石长石石英砂岩，岩性坚硬，稳固性好。矿区内钾长石矿内部结构简单，矿体中未见夹层。

2.4 矿石有益有害组分含量及评价

根据矿区样品基本分析及光谱全分析结果可知，矿石主要有益组分为K2O，其最高含量为12.17%，最低为7.21%，平均含量为9.43%；有害组分主要为Fe2O3和TiO2，其平均含量分别为0.17%和0.06%。由此可以看出，矿石主要化学组分中有益组分K2O含量较高，而且变化不大，有害组分较低，矿石质量稳定。

由于该矿种目前没有现行规范可循，仅能参考比照类似矿产的勘查规范进行勘查。与江苏泗洪重岗陶瓷用长石石英砂岩的工业指标相比较，只有SiO2含量76.50%略低于江苏泗洪重岗陶瓷用长石石英砂岩的要求(SiO2含量要求79%～82%)。所以认为本区钾长石有害杂质不超标，也未发现其他可供综合利用的有益组分。

总体来看，本区矿石质量符合相关指标要求，其突出优势在于目前在国内很少有如此大规模且质量稳定的钾长石矿床。

3 矿床成因浅析及找矿标志

综合分析区域成矿地质背景、矿体地质特征和岩相古地理特征，初步认为矿床为浅海相沉积形成的含钾长石石英砂岩矿，属沉积成因矿床。

新元古界震旦系中世，本区为较大范围的浅海沉积环境，前期以石英、长石为主的陆源碎屑开始沉积，形成了较厚的长石石英砂岩，随着环境和碎屑成分的变化，沉积形成了长石砂岩、含钾长石砂岩，中期钾长石成分富集形成了钾长石砂岩矿层，后期又逐步沉积了白云质石英砂岩、砂砾岩、石英砂岩和海绿石砂岩互层以及含砾石英砂岩。总之这一时期，区内具有较稳定的沉积环境，海平面小幅度反复的升降，形成了一套浅海相的石英砂岩为主的沉积建造。

区域内露头是最直接的找矿标志，钾长石砂岩层与顶底板石英砂岩之间则因颜色、石英、钾长石含量不同易于分辨，大部分地段可看到矿体直接出露；在矿层的上部和下部常见含海绿石石英砂岩，其含的海绿石具有一种特征的绿色，较易辨认。

4 结语

本矿床是河南省境内发现的沉积型钾长石矿床，属于新的成因类型，在国内也是少见的矿床类型，矿体赋存于新元古界中震旦统北大尖组的含钾长石砂岩地层中，区域赋矿层位稳定，矿体厚度和矿石质量沿走向、倾向方向变化稳定，总体矿石质量较好，属于较好的建筑陶瓷原料。通过矿石加工技术性能试验得出结论，利用原矿石进行预处理后得到矿石粉体，然后以粉体为主要原料，添加一部分辅助原料进行建筑陶瓷生产，资源利用率高，无“三废”排放，能耗很低，可达到高效节能和清洁生产的现代工业要求，符合国家有关产业和环保政策，其工艺技术是完全可行的。

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