山东省陶瓷土(瓷石)矿资源特征及成矿规律

焦丽香

(中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100)

1 山东省陶瓷土(瓷石)资源概况

1.1 资源现状

据2016年《全国矿产资源储量通报》[1]，我国查明陶瓷土(瓷石)矿区358个，查明资源储量(矿石，下同)189490.43万t。山东省查明陶瓷土(瓷石)矿区27个，查明资源储量49316.80万t[2]，占全国总量的25.54%，排名第2(图1)。另有未上表矿区7个，资源量1885.49万t，合计矿产地34个(表1)，资源储量51202.29万t。经统计，山东省以岩浆岩型陶瓷土矿床为主，查明资源储量占92.18%，而火山-沉积型矿床占4.32%，其他类型矿床(岩浆热液型/热液蚀变型、生物化学沉积型、风化残余型)占3.5%。

图1 2016年各省陶瓷土(瓷石)查明资源量柱状图

山东省陶瓷土(瓷石)资源主要分布在3个成矿亚带和淄博市、沂南县、沂水县和日照市(表2，图2)。矿石主要组分含量Al2O310.64%～46.62%，Fe2O3+TiO20.67%～3.03%，K2O+Na2O 2.04%～10.75%。总体特点为质量变化大，含铁钛较高，大部分符合普通陶瓷(包括卫生瓷)的一般工业指标要求(Al2O3>13%、Fe2O3+TiO2<1%、K2O+Na2O 3%～6%)[8]，但优质陶瓷土(瓷石)较少，需从山西大同、安徽介休、福建、江苏、内蒙古、河南等地购入[9]。

2005—2016年，山东省陶瓷土(瓷石)矿保有储量变化平稳(图3)，2007—2011年保有资源量变化也平稳，2011年后逐年上升(矿床编号见表1)。

1.2 勘查程度

山东省陶瓷土(瓷石)矿产地34处，按规模划分，大型5处，中型1处，小型28处。按勘查程度划分，勘探1处，详查9处，普查7处，勘查程度不明的17处，总体为普查—详查，勘查程度偏低。

表1 山东省陶瓷土(瓷石)矿

图2 山东省陶瓷土(瓷石)矿分布图

全国划分及编号省内编号Ⅰ级成矿域Ⅱ级成矿省Ⅲ级成矿带Ⅳ级成矿亚带Ⅰ4滨太平洋成矿域Ⅱ14华北成矿省Ⅲ65胶东(次级隆起)AuFeMo菱镁矿滑石石墨成矿带胶莱盆地CuAuPbZn萤石重晶石膨润土成矿亚带(Ⅲ65②)Ⅲ64鲁西(断隆、含淮北)FeCuAu铝土矿煤金刚石成矿带潍坊临沂FeAu萤石重晶石金刚石成矿亚带(Ⅲ64①)鲁中地区煤FeAiAu建材、非金属成矿亚带(Ⅲ64②)

1.3 开发利用程度

经调查统计，山东省34个陶瓷土(瓷石)矿产地中，正在开采矿山1处，正在筹建矿山3处，停采矿山5处，未开采矿山25处。开采矿山生产规模一般为3万～5万t/a，年总生产规模为12万～15万t。大多采用露天开采方式，仅有山东省淄博市大史矿区耐火粘土矿为地下开采。山东陶瓷土(瓷石)主要用于陶瓷工业，陶瓷企业主要集中在淄博和临沂。总起来说，山东陶瓷土(瓷石)开发利用程度较低。

2 陶瓷土(瓷石)矿成矿地质条件

2.1 成矿原岩

岩浆型陶瓷土(瓷石)矿床成矿原岩主要为燕山期浅成花岗斑岩、石英斑岩、细晶岩及霏细岩岩脉、岩盖，常呈群、呈带产出，脉体长数十米至数千米，宽数米至数十米。岩脉经风化后，浅部瓷土或高岭土呈土状和粉状，其下为半风化块状瓷石。化学组分以硅高铝低为特点。

火山-沉积型陶瓷土(瓷石)矿床原岩主要为早白垩世青山群石前庄组陆相火山岩系中的酸性—中酸性流纹质玻璃质火山碎屑岩和玻璃质熔岩。矿床形成的主导因素是火山喷发作用及蚀变成岩作用[10]。

2.2 控矿层位及控矿条件

山东省陶瓷土(瓷石)矿主要控矿层位为中生代燕山期侵入岩和早白垩世青山群石前庄组。

早白垩世青山期岩浆活动频繁，形成了与火山熔岩、火山碎屑岩有关的非金属矿火山-沉积建造。

早白垩世青山群石前庄组：主要为酸性熔岩和火山碎屑岩，含有陶瓷土(瓷石)、沸石、膨润土、珍珠岩矿层。

3 陶瓷土(瓷石)矿的时空分布规律

3.1 成矿时代

山东省陶瓷土(瓷石)的成矿时代有中生代侏罗纪、白垩纪，古生代寒武纪、石炭纪、二叠纪和新太古代，以中生代为主。中生代主要为岩浆型、岩浆热液型、陆相火山岩型矿床(火山沉积型)、风化型矿床。石炭纪、二叠纪主要为生物化学沉积型矿床。

3.2 与陶瓷土(瓷石)矿有关岩浆岩的成岩时代

与山东省陶瓷土(瓷石)矿有关岩浆岩的成岩时代为中生代和新太古代。

(1)中生代燕山期岩浆岩：燕山期岩浆侵入活动频繁而强烈，分为早、晚2期。

早期：形成于早白垩世之前，呈岩基或岩株产出，以酸偏碱性岩石及基性岩石为主，属钙碱性岩石系列，绝对年龄为180～135Ma。

晚期：形成于古近纪之前，侵入于白垩系，呈岩基、岩株产出，以中酸性-酸性岩为主，多呈钙碱性系列。绝对年龄为140～70Ma。霏细岩脉地质年龄为118Ma，属于燕山晚期的产物。

(2)新太古代岩浆岩[11]：吕梁期傲徕山花岗岩，侵入岩岩体条花峪单元弱片麻状中粒含黑云二长花岗岩和松山中粒二长花岗岩。傲徕山花岗岩为上地壳物质重熔形成的岩浆结晶分异作用，属壳源重熔型花岗岩类。其同位素年龄大多在2450～2560Ma[12]。

3.3 空间分布

山东省陶瓷土主要赋存于白垩纪苍山序列于山单元，新太古代松山单元和条花峪单元；白垩纪青山群、大盛群和莱阳组，侏罗纪坊子组及石炭—二叠纪月门沟群。

(1)霏细岩脉中：瓷石矿体为超浅成中酸性侵入岩。地表出露的霏细岩脉为直接找矿标志[12]。

(2)白垩纪苍山序列于山单元：斑状、少斑状二长花岗斑岩为赋矿岩体。

(3)新太古代松山单元和条花峪单元：松山单元中粒二长花岗岩和条花峪单元弱片麻状中粒含黑云二长花岗岩为赋矿岩体。

(4)白垩纪青山群石前庄组：是一套中酸性流纹岩-凝灰岩组合，有4个岩性层：灰白—灰红色流纹岩层、角砾凝灰岩层、凝灰岩层和角砾熔岩层，其中角砾凝灰岩层、凝灰岩层是重点的成矿层位。

(5)白垩纪大盛群大土岭组：安山岩、安山质火山碎屑岩为主要赋矿层位。

(6)白垩纪莱阳群: 上段主要为暗紫色巨砾岩、砾岩；下段为中粒长石砂岩、砂砾岩、页岩、泥岩，是—套河湖相沉积的碎屑岩。侏罗纪莱阳组上段地层为赋矿层位。

(7)石炭-二叠纪月门沟群[13]：月门沟群本溪组：下部为紫色页岩，其上为灰白色 “G”层铝土矿，再上为砂页岩互层夹薄层灰岩，更上为深灰色含燧石结核灰岩。顶部为炭质页岩夹薄层泥质灰岩及砂页岩与薄层煤层。月门沟群本溪组下部为主要赋矿层位。

4 矿床成矿模式及找矿方向

4.1 成矿模式

4.1.1 火山-沉积型陶瓷土(瓷石)矿床

典型矿床：郯城县大埠岭陶瓷土矿床特征[注]山东省第七地质矿产勘查院，山东省郯城县大埠岭矿区陶瓷土矿普查报告，2004年。

(1)矿床分布位置及特征：大埠岭陶瓷土矿床位于郯城县偏北方向8km，大地构造位置位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)沂沭断裂带(Ⅲ)郯城断陷(Ⅳ)郯城凹陷(Ⅴ)。大埠岭矿床有5个矿体，分布在火山口以北，赋存标高23～60m。矿体呈似层状产出，除②号矿体外，其他4个矿体均出露地表。产状复杂，由中心向外逐渐变缓，北冀和东冀发育较好，南冀和西冀保存较差。矿体东西长约200～500m，南北宽约60～380m，厚度1～39m。各矿体分属不同的喷发旋回，主要岩性为角砾凝灰岩、凝灰岩。资源量1621.0万t，属大型矿床。

(2)矿床成矿时代：中生代白垩纪,赋矿层位为青山群角砾凝灰岩层、凝灰岩层。

(3)控矿条件：白垩纪初，沂沭断裂带强烈活动，发生左行平移，鲁西地块以伸展作用为主，形成构造盆地，岩浆沿着张性、张扭性断裂喷出，沉积到盆地中，形成莱阳群火山岩。随着构造活动的加强，鲁西牵引裂陷盆地强烈张开，沂沭断裂带内拉分盆地也拉开，岩浆沿着张性断裂迅速爆发，充填盆地，形成青山群火山岩。

大埠岭陶瓷土矿床是典型的中心式火山喷发形成的产物，因喷发强度及喷出物在物化性质上的差别，形成多韵律的结构模式。矿床控矿因素较为简单，主要为历次火山喷发的物质成分、强度、沉积环境等。在同一个喷发旋回中，远离火山口的方向，矿石的质量逐渐变好。

成矿模式：中酸性岩浆沿断裂构造上涌并喷溢到沉积盆地中，由喷发-沉积作用而形成规模巨大的火山-沉积矿床。成矿物质来源于火山喷发物，成矿作用主要是在外生沉积作用过程中发生的。陶瓷土矿床主要赋存于火山碎屑岩(以凝灰岩为主)中(图4)，部分赋存于火山岩系中的砂岩、泥质岩以及碳酸盐岩夹层中。矿床为火山喷发沉积而成，具有多个喷发旋回。

1—流纹岩；2—英安流纹岩；3—角砾熔岩；4—砂岩；5—含砾砂岩；6—凝灰岩；7—角砾凝灰岩；8—页岩；9—瓷石矿体图4 火山-沉积型陶瓷土(瓷石)矿成矿模式图

4.1.2 岩浆型陶瓷土(瓷石)矿床

典型矿床：沂南县大冯家楼子瓷石矿特征[注]山东省地质科学实验研究院，山东省沂南县大冯家楼子矿区瓷石矿详查报告，2013年。

(1)矿床分布位置及特征：矿床位于沂南县城南偏西约20km。大地构造位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)鲁中隆起(Ⅲ)马牧池-沂源断隆(Ⅳ)马牧池凸起(V)东南部，圈定矿体8个。矿体为于山单元二长花岗斑岩，呈脉状、似层状，赋存标高68～152m，走向1°～29°,倾向E或W，倾角11°～82°。矿体长82～871m，斜深21.6～235m，厚度7.82～57.62m。矿石主要矿物成分为斜长石、钾长石、石英，含少量绢云母、方解石及磁铁矿。主要组分平均含量：Al2O314.89%、Fe2O3+TiO21.10%。矿体与围岩寒武纪页岩、砂岩和薄层灰岩界线清晰。

(2)矿床成矿时代：为中生代燕山晚期白垩纪。

(3)成矿物质来源：成矿物质来源于燕山晚期于山单元二长花岗斑岩，其岩体中石英、硅、钾含量增多，暗色矿物和铁、镁、钙含量减少，由细粒结构向斑状结构演化，与围岩超动侵入，具有浅成岩特点，为岩浆局部热事件的产物。岩浆沿构造薄弱地带侵入于地壳较高部位而被动就位。

成矿模式：酸性浅成侵入岩——二长花岗斑岩呈脉状，或顺层侵入寒武纪地层中，形成瓷石矿床(图5)。矿体顶底板围岩主要为寒武纪页岩、砂岩和薄层灰岩，有的底板为二长花岗斑岩。

1—寒武纪九龙群张夏组下灰岩段；2—寒武纪长清群馒头组洪河段；3—中生代白垩纪苍山序列于山单元中细粒二长花岗斑岩；4—残坡积层；5—紫红色粉砂质页岩；6—紫红色粉砂岩；7—灰色砂屑灰岩；8—灰色薄层鲕粒状灰岩；9—二长花岗岩；10—地质界线及矿层界线；11—瓷石矿体；12—地幔流体；13—地幔；14—岩浆流体图5 岩浆型瓷石矿成矿模式图

4.2 找矿方向

山东省地处滨西太平洋成矿域，陶瓷土(瓷石)多数是由酸性浅成火成岩或酸性火山岩经过热液蚀变和风化作用形成[13]。陶瓷土(瓷石)找矿方向主要有以下几方面：

(1)岩浆型瓷石矿床：大都与燕山晚期酸性岩浆的浅层分异有关[14]，所以燕山晚期酸性岩浆岩是寻找瓷石矿的必要条件，也是找矿的间接标志。蚀变花岗(斑)岩石是寻找瓷石的直接标志[15]。区域性深断裂带是瓷石矿的定位构造，已知瓷石矿床的走向延伸方向是寻找新的瓷石矿床的有利部位。代表性矿床有蒙阴县石龙矿区瓷石矿[16]、沂水县郑家庄矿区瓷石矿、桃花埠瓷石矿床[17]。

(2)火山-沉积型瓷石矿床：主要赋存于早白垩世青山期第Ⅲ火山活动旋回形成的含矿火山-沉积岩系，即青山群石前庄组中，这套火山-沉积岩系分布区是寻找陶瓷土矿的有利地区。代表性矿床有郯城县大埠岭矿区瓷石矿、莒县前沟西矿区陶瓷土矿、诸城市孟家庄子矿区瓷土(石)矿。

(3)风化型瓷土矿床：主要为酸性凝灰岩和酸性浅色脉岩经风化作用而形成的矿床，因此，酸性凝灰岩和酸性浅色脉岩风化带，是寻找风化型瓷石矿床的有利部位。代表性矿床有泰安市南店子矿区瓷土矿[18]、栖霞市峨山庄矿区陶瓷用凝灰岩矿。