雷琼地区硅藻土矿床地质特征与成矿规律

潘标开，宁思远，弓 帅，张东婷，田斌升

(中国建筑材料工业地质勘查中心广东总队，广东 广州 510403)

硅藻土具有独特的微孔结构、孔隙率高、孔体积大、质量轻、堆积密度小、比表面积大、导热系数低、吸附性强、活性好等优点，作为聚合物材料、涂料的填料和增强剂、化工的助滤剂、吸附剂、催化剂载体、表面活性剂以及色谱固定相或载体等方面有很高的应用价值，近年来在声学材料、建筑材料、涂料、保温隔热材料等行业的应用日趋广泛[1]。

广东省硅藻土矿产资源丰富，分布较为集中，主要分布于雷琼地区的雷州、徐闻等地，已知硅藻土矿床3个，其中大型1个(雷州九斗洋)，小型2个(徐闻九亩、雷州卜昌)，累计查明硅藻土资源储量1 942.57万t。硅藻土矿床成因类型为火山湖沼相沉积型，主要产于第四纪中更新世晚期至更新世中期沉积的田洋组中[2-3]，属破火山口湖泊和火山构造洼地堆积，由一套砂质粘土、含油腐泥岩、泥炭、膨润土、硅藻土等组成，厚4～200m。矿体呈层状、似层状产出，最大厚度达43m，部分伴生有泥炭、膨润土。矿石以灰绿色土块状硅藻土为主，质量较好。底板为凝灰质角砾岩、玄武岩，顶板为砂质粘土和泥炭层。

本文主要对广东省硅藻土矿的成矿地质背景、矿区地质特征、矿体的规模、形态、产状、成矿地质条件进行了总结归纳，以指明广东省内硅藻土矿的找矿方向。

1 成矿地质背景

硅藻土的形成条件受沉积构造、物源及介质条件等因素的控制[2]。由于中、新生代构造的活动，在大陆上产生了许多断裂和差异性升降运动，形成了大量的断陷盆地。第四纪虽然海陆分布和山川格局基本形成，但新构造依然在活动，山脉隆起，盆地沉降，堆积了巨厚的沉积，而新的盆地也在形成，因而成为硅藻堆积的良好场所，为硅藻的生长与繁殖提供了条件。硅藻土矿床形成时代为新生代的古近纪、新近纪和第四纪。这一时期是全球性硅藻土矿的形成时期，含矿岩石组合主要由砂砾岩、碎屑粘土、页岩、硅藻土、玄武岩互层构成。

2 典型矿床

广东省典型的硅藻土矿床主要包括雷州九斗洋硅藻土矿床、徐闻九亩矿区硅藻土矿床和雷州卜昌硅藻土矿床。

2.1 矿区地质特征

雷州九斗洋矿区系一个火山喷发后形成的负火山口湖盆，内侧开阔、出口狭窄，呈“葫芦”状，长约2 000m，宽约1 500m。盆地四周为火山喷出岩风化残坡积红土，中间为湖沼相和湖相沉积层(图1)，总厚40～60m，覆盖于中更新统石峁岭组火山岩之上，可分为上、下两部分[4]，下部为中—上更新统田洋组，属湖相沉积，全为硅藻层，厚5.11～42.35m。其特征自下而上为：①硅藻土矿层(I级品矿石)：呈灰绿色、浅黄色，块状、薄层状，有纯硅藻土，含粘土硅藻、粘土质硅藻土层，硅藻含量一般50%～80%，厚8.70～35.15m；②硅藻粘土层(Ⅱ级品矿石)：呈浅灰绿色、灰黑色多，块状构造，硅藻含量30%～45%。上部为上更新统下录组，属湖沼相堆积，岩相特征自下而上为：①泥炭层：黑褐色、棕褐色，厚1.33～6.11m，与下部田洋组呈整合接触；②蒙脱石粘土：灰绿色，蜡状光泽，厚1.38～6.75m；③砂质粘土层：杂色，以粘土为主，含少量不等粒砂、玄武岩风化红土团块，厚2.45～12.76m。

图1 雷州九斗洋硅藻土矿区地质图(据广东省地质矿产局704地质队1990年，有改动)

徐闻九亩矿区地形大致属平台地区。玄武岩一般为浅灰褐黑色，带有白色长条状小斑点，呈气孔状。一般在比较高的地方出露，顺着斜坡逐渐往下伸展[5](图2)，有时在海滩上和比较低洼地带，亦有原生玄武岩出露。铁质结核一般为褐红—黑色，呈结核层，粒径一般在1～2cm。一般围绕平台和玄武岩的边缘出露，分布较为广泛，特别是在矿区的北面均有铁质结核分布，出露的厚度一般在0.2～0.8m。第四系堆积层，从浅井及野外调查情况来看，由上而下的顺序为：①细砂层，厚度达0～0.8m；②浅灰色含腐殖质及石英细砂表土，厚达0～0.4m；③坡积铁质结核层，厚达0～0.8m；④灰绿色、黄色内含有微量石英细砂的粘土层，厚达0～4m；⑤白色多孔、比重轻、干后能浮于水、孔隙内含有植物根，并有黑色物质所充填的硅藻土，厚达0～3m；⑥浅黄色泥质砂层，性松脆，层理发育，层理面为褐色。此层上部有2～4mm细砂覆盖，其厚度不明。

图2 徐闻九亩矿区硅藻土矿区地形地质图(据广东省湛江专员公署地质局第6地质队1963年，有改动)

雷州卜昌矿区为一海湾堆积洼地，洼地四周为玄武岩风化红土，洼地内为一套海相、沼泽相沉积堆积地层(图3)，底板为玄武岩[6]。分述如下：①上更新统湖沼相堆积层，自下而上为粘土层(厚0.7～5.86m)、硅藻土层(厚0.5～4.8m)、泥炭层(厚0.3～2.03m)，与下伏硅藻土整合接触；②全新统早期海湾相堆积层，为暗灰色淤泥质粘土，厚0.57～1.94m；③全新统残坡积层，为玄武岩风化产物红土，其间零星分布着未风化的球状玄武岩原岩，厚度0.4～1.70m。区内广泛分布喜马拉雅期火山岩，可划分为早、晚两期：早期为石峁岭组(中更新统)，主要分布于南部地区，岩性为灰—灰黑色橄榄玄武岩、橄榄粗玄岩、伊丁石化橄榄玄武岩、蛇纹石化玄武岩及灰—灰黄色沉凝灰岩、火山角砾岩等，一般由几米至200m不等；晚期为湖光岩组(上更新统)，主要分布于雷北地区，岩性为凝灰角砾岩、沉火山角砾岩、集块岩、橄榄玄武岩、玄武岩、玻基玄武岩等，厚由几米至150m不等。

图3 雷州卜昌硅藻土矿区地形地质图(据广东省地质矿产局704地质队1988年，有改动)

2.2 矿体的规模、形态、产状

雷州九斗洋矿区已知矿体1个，赋存于田洋组的泥炭层之下，呈厚层状水平产出，与盆地形态基本吻合[4]。南北长2 000m，东西宽1 500m，厚5.11～42.35m，平均厚度35.35m，矿体连续。受盆地玄武岩基底起伏影响，中间较薄，四周略厚，厚度变化较大。矿体层位稳定，夹层少，仅见有少量的粘土及橄榄石砂砾层夹层。顶板围岩为下录组湖沼相堆积的砂质粘土、蒙脱石粘土和泥炭层，底板围岩为中更新统石岇岭组气孔状玄武岩，地表已风化成红粘土。

徐闻九亩矿区已知矿体1个，出露范围在九亩村的北面较低洼的海湾上。产于粘土层之下，大致呈东西方向水平层状伸展，平均厚1.3m。顶板围岩为全新统海相堆积的含石英细砂的粘土层，底板围岩为泥质砂层。

雷州卜昌矿区硅藻土产于上更新统湖沼相沉积层中的上部，顶板为泥炭土，底板为灰白色粘土或玄武岩。已知矿体一个，呈水平层状，形态简单，平面近等轴状，长宽各200m左右，厚0.5～4.8m，平均厚2.42m。矿体受古地貌控制，洼地中心厚，向四周变薄尖灭。

2.3 矿石特征

雷琼地区三个矿床硅藻土按矿石的颜色划分，可分为灰绿色硅藻土和浅黄色硅藻土两类。以灰绿色类矿石为主，浅黄色次之，但干后均以白色为主。灰绿色矿石的硅藻、碎屑矿物、铁质含量较浅黄色矿石略高，粘土矿物、有机质含量略低，化学成分含量相似。

根据矿石的构造特征，可分为块状硅藻土和薄层状硅藻土。以块状矿石为主，约占矿石总量的70%。块状矿石多为灰绿色，薄层状矿石多以浅黄色为主。块状矿石、薄层状矿石，其矿物种类和含量很相似，化学成分变化也不大。

矿石矿物组分主要由硅藻、粘土矿物、有机质、碎屑物等组成。硅藻呈杂乱、定向或半定向分布，其间混杂有石英、长石、岩屑等碎屑物，被粘土矿物松散胶结。硅藻的形态有圆棒形、圆筒形、梭形、串珠形和丝瓜形等。以圆棒形硅藻占优势，约占90%以上。硅藻个体大多完整，多由几个单体连接组成出现，少数为单体。硅藻壳体表面可见较多有规律排列的小孔，硅藻之间被粘土等物质充填。

2.4 矿床类型

雷琼地区硅藻土矿属第四纪中—上更新世破火山湖相生物化学沉积型矿床[4]。新近纪中新世至第四纪更新世火山喷发后形成的相对封闭的玄武岩火山口湖盆为硅藻的生存准备了良好的场所，硅藻死亡后其遗留残骸经长期堆积压实而形成硅藻土矿床[5，6]。

3 成矿规律研究

3.1 成矿地质条件

我国硅藻土矿主要集中形成于中新世至更新世，成因主要为陆相湖泊沉积，其成矿条件如下。

(1)首先是沉积盆地。新生代以来受东部断裂活动、火山活动及升降运动影响，形成一系列的火山盆地、断陷盆地及山间盆地，为硅藻的生存及遗骸堆积提供了良好的场所[3，7]。

(2)气候较温暖湿润，雨水较充沛，湖盆常保持着一定的水量，且水深不大，一般不超过35m。这点可从硅藻土中常含有石英、长石、云母及碳质碎屑等，也与黄铁矿、磷矿结核伴生，且含丰富的动植物化石等特征得到证明。说明该环境下硅藻可得到必须的营养物质和日光。

(3)物质来源是第三个成矿条件[3，7]。硅藻的生长、繁殖过程需要水中有溶融的SiO2，且需要有长期稳定的来源。以SiO2来源区分，可以分成两个亚类：一是火山物源的硅藻土矿床，其硅藻形成于玄武质火山喷发间歇期的湖盆，含矿岩系中夹有玄武岩层。我国东部地区的新生代地层广泛发育玄武质基性岩，硅藻土形成于喷发间歇期，火山活动提供了丰富的可溶性SiO2物质来源。另一亚类是陆源沉积的硅藻土矿床，硅藻土与火山活动无关。成矿的SiO2主要是受湖盆外围岩石经风化分解、搬运的可溶性硅质。根据硅藻土的生存条件，其带入湖盆的水不能含有高浓度的酸、碱及其他有毒害的物质。高质量的硅藻土的形成还要求带入湖盆中的碎屑矿物很少。

广东地区硅藻土主要分布于雷州半岛喜马拉雅期玄武岩台地的火山口湖盆及洼地中，其形成同样受沉积盆地、物质来源及古地理环境三个条件控制：①雷琼地区第四纪玄武岩台地中发育众多火山口，这些火山口和一些洼地积水后形成浅水湖盆，构成成矿的良好场所；②基性火山喷溢活动所形成的玄武岩类为生物提供了丰富的可溶性SiO2；③高温多雨的气候条件亦有利于硅藻的大量繁殖生长，从而在该区形成独特的第四纪火山口湖硅藻土矿床。

3.2 找矿方向

随着地质研究和勘探工作的深入，雷州半岛众多的古火山口湖盆和积水洼地是硅藻土的找矿远景区。根据硅藻土的成矿地质条件及成矿规律，在今后的找矿方向上应把重点放在以下几方面[8-11]。

(1)硅藻土的成矿时代为新近纪和第四纪。

(2)硅藻土矿床的形成主要受沉积盆地和玄武岩分布的控制。新近纪以来的各类盆地，特别是一些以玄武岩为基底及有玄武岩分布地区的新生代盆地是硅藻土成矿的远景地区。

(3)受新生代以来东部断裂活动、火山活动及升降运动影响形成一系列火山盆地、断陷盆地及山间盆地，为硅藻的生存及遗骸堆积提供了良好的场所，均为找矿远景地区。

(4)气候温暖湿润，水量充沛的浅水盆地，并有玄武岩分布的地区，对硅藻土沉积是有利地带。

(5)硅藻土常呈白色或灰白色，所以在找矿工作中应注意观察粘土层的颜色。