广西石排冲矿区钾长石矿地质特征及综合利用前景

李 志

（广东省地球物理探矿大队）

贺州市八步区位于广西壮族自治区东南部，湘、粤、桂三省的结合部，矿区所在区域属中低山侵蚀剥蚀地貌，其中探明的石排冲矿区提交钾长石资源量5 000万t，临近冲坪矿区提交钾长石矿资源量达3.5亿t。目前在开采的矿山有2座，各矿区每年开采量接近200万t。该区域钾长石矿产资源丰富，且矿产品市场前景广阔。为进一步开发利用该区矿产资源，本研究结合已有成果，对该矿区钾长石矿地质特征及综合利用前景进行分析。

1 区域地质概况

勘查区处于南岭花岗岩带的西部，姑婆山岩体中部，岩浆岩分布面积极广，区域岩浆岩主要为晚侏罗世花岗岩及白垩纪黑云母花岗岩，岩石类型为富钾钙碱性花岗岩类，岩石以花岗岩为主，各岩体特征分析如下。

（1）侏罗纪花岗岩（J3γ）。侏罗世花岗岩主要分布于贺州姑婆山地区里松镇一带［1-4］。根据岩体间的接触关系及岩石、结构的变化并参考同位素年龄值划分为晚侏罗世第一次、晚侏罗世第二次、晚侏罗世第三次。晚侏罗世第一次（J3γH1）主要岩性为中—粗粒斑状黑云母钾长花岗岩，岩石具有中—粗粒花岗结构，块状构造。晚侏罗世第二次（J3γH2）岩性以粗中粒斑状黑云母二长花岗岩为主，局部为中—细粒（中粒）含角闪石黑云母钾长花岗岩，岩石具有中粗粒花岗结构，斑状结构，块状构造。晚侏罗世第三次（J3γH3）主要岩性为中—粗粒斑状黑云母钾长花岗岩和中粗粒斑状黑云母正长花岗岩，其暗色矿物主要为黑云母，偶见普通角闪石。一般黑云母含量约5%，有的黑云母含量小于3%，即为细粒斑状二长（或正长）花岗岩。

（2）白垩纪花岗岩（K1ηγ）。白垩纪花岗岩，为分布于官山—日绿山一带的新路岩体，属于富含挥发份的浅成侵入体。因此其岩石主要矿物的含量及结构特征变化都较大，主要岩性为中—细粒斑状黑云母二长花岗岩、中—细粒斑状黑云母钾长花岗岩。斑晶成分主要为钾长石（少量斜长石、石英），斑晶粒度为4～10 mm，含量为5%～20%。基质粒度由细粒向微粒过渡，岩石呈多斑状结构或潜基连斑结构时即为花岗斑岩［2］。

2 矿区与矿体地质特征

2.1 地层

矿区属姑婆山复式岩体中里松岩体的一部分，除地表不规则分布的第四系之外，基本无其他沉积地层出露。第四系由冲、洪积物和残坡积层组成，冲、洪积物由砂砾石、亚砂土、亚黏土等组成；残坡积层为红色、棕红色、褐红色、棕黄色亚黏土及黏土夹角砾组成，局部有少量岩块及碎石堆积。

2.2 岩浆岩

矿区全为岩浆岩分布，主要出露晚侏罗世斑状黑云母钾长花岗岩，岩石类型为富钾长石花岗岩类，据区调资料，该期次岩体Rb-Sr同位素测年为148～164 Ma。根据岩体岩性、结构并参考同位素年龄值划分为晚侏罗世第一次（J3γH1）。

晚侏罗世第一次斑状黑云母钾长花岗岩（J3γH1）分布全矿区，岩性为中—粗粒斑状黑云母钾长花岗岩，呈浅灰白色、浅肉红色，具有似斑状结构、中—粗粒花岗结构，块状构造。斑晶主要为钾长石，大小为2～50 mm，斑晶含量为30%～40%，局部高达50%以上。基质具有显晶质、中粗粒花岗结构，主要矿物为钾长石、斜长石、石英、黑云母等。钾长石半自形板状，微斜条纹长石，格子状双晶，含量约40%。斜长石半自形板状，聚片双晶，含量约23%。石英他形，粒状，连晶，含量约20%。黑云母片状，含量约7%。矿物粒度多为1.5～30 mm，石英、黑云母多呈聚晶团粒状。副矿物有角闪石、锆石、白云母等。

2.3 风化壳特征

矿区花岗岩风化强烈，地表常形成厚度为0～50 m风化壳。矿区通过175个岩心钻孔、120个剥土工程及大量的民采露头揭露，根据岩石风化程度不同，将矿区花岗岩风化壳划分为坡残积层、全风化层、强风化层、中风化层和微风化层。矿区主要分布斑状黑云母钾长花岗岩风化壳，风化壳厚度为0～50 m，其厚度受地形起伏及风化程度影响。矿区西侧地势高地带风化程度低，风化壳厚度相对薄，东侧地势平缓，风化壳厚度大；风化程度越强，花岗岩风化越完全则完整性越差，形成全风化层；风化程度弱则花岗岩保留越完整，则为半风化、微风化层；矿体主要分布在斑状黑云母钾长花岗岩强风化层，由松散斑晶组成，原岩结构清楚，岩石松散-半松散状，矿体厚度与强风化层厚度呈正相关，多随地形起伏呈平缓波浪状分布。

2.4 矿体特征

矿区内斑状黑云母钾长花岗岩经风化作用常形成厚度不等的风化壳，厚度一般为0～50 m，局部可达60 m左右。风化层从上到下依次为坡残积层、全风化层、强风化层、半风化层和微风化层，其特征见表1。

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矿体形态受地形起伏控制明显，多呈波浪状、似层状、透镜状赋存于晚侏罗世斑状黑云母钾长花岗岩风化壳中，钻孔中的矿体顶板为全风化层及残坡积层，与矿体为逐渐过渡关系，界线不甚清晰，底板则较清楚，底板为中风化斑状黑云母钾长花岗岩，标志明显，顶底呈板波状起伏特征。

3 矿床成因

矿区地处亚热带，气候温热潮湿，花岗岩体表面风化强烈，岩石中较易被风化的云母、长石类矿物部分被风化成高岭土，石英完全析离，呈松散-半松散状。风化层中风化残余的钾长石斑晶、石英砂砾在有利的地形地貌地段，剥蚀作用弱于风化作用，形成了广泛分布的风化壳。矿区风化钾长石矿体属于典型的风化残余矿床［5-6］。

4 矿石性质及综合利用前景

4.1 矿石性质

矿区矿石类型为斑状黑云母钾长花岗岩风化壳型钾长石矿物（斑晶），风化疏松块状构造，矿物粒径、品位与其风化残余程度、淋滤程度有密切关系。为掌握矿石粒度分级与矿石品位、含矿率的关系，为野外地质工作提供技术支持，对矿区7个工程中89件样品进行了粒级筛分、对应粒级的品位测试。测试结果见表2。

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由表2数据计算可知：7个工程样品中，钾长石颗粒＞10 mm粒级平均占比为8.9%，5～10 mm粒级平均占比为13.7%，综合＞5 mm粒级平均占比为22.6%，说明矿体中粒级越大占比越小，粒级越小占比越大。而当粒径≥5 mm，其K2O+Na2O含量基本可达工业品位主要指标要求，经可行性研究，确定精矿含矿率为≥25%是经济的，即矿体中钾长石颗粒≥5 mm以上粒级的应达到≥25%。

矿石为本区出露的晚侏罗世第一次斑状黑云母钾长花岗岩（J3γH1）风化的产物，有用矿物成分主要为钾长石、次为斜长石，根据钾长石成矿地质特征及矿石的结构构造特点，矿石类型为风化花岗岩型长石矿。将未经筛分的矿石进行了原矿半定量分析，结果见表3。由表3可知：矿石中钾的含量K2O较高，Na2O稍低，表明为含钾长石为主的黑云母钾长花岗岩。

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对原矿进行筛分，并对筛分后同时满足粒级≥5 mm、含矿率≥25%的净矿进行了化学元素分析发现，原矿经筛分可获得净矿（+5 mm）产率为31.45%、K2O+Na2O品位为10.67%。杂质Fe2O3品位2.16%较高。

4.2 综合利用前景

钾长石材料广泛用于生产陶瓷制品釉面材料、玻璃制品的添加材料以及电力瓷件，高端钾长石材料既是高档陶瓷制品材料，又是手机与电脑显示屏关键材料，还是光伏玻璃和航空发动机制造不可或缺的关键性材料。钾在农业方面更是三大肥料中的庄稼抗倒伏骨架性肥料，需求极为广泛。我国是世界上最大的陶瓷与玻璃产品生产制造国和消费国，高品质钾长石材料在高档陶瓷、汽车、高铁用挡风玻璃、光伏玻璃制造、电脑手机显示屏等行业的应用日益广泛［3-4］。近年来，中低端陶瓷与玻璃制品逐步萎缩，中低端钾长石材料已经日渐过剩，中高档产品材料成为畅销主体，供不应求，高端材料钾≥12%，白度＞80%以上严重依赖［5］。石排冲矿区通过简单的筛分工艺能使w（K2O+Na2O）达到10.67%，后续通过开展选矿试验，有望降低杂质含量，提高K2O+Na2O品位，完全可满足高端陶瓷与高档玻璃行业需求，并依托良好的地理位置优势，市场利用前景较好。

5 结语

广西石排冲矿区为晚侏罗世第一次斑状黑云母钾长花岗岩风化作用的产物，通过对该矿区钾长石矿地质特征及综合利用前景的分析，认为区内矿体规模较大，矿石品位相对较高，市场前景良好。