周濟元，崔炳芳

（南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，南京 210016）

近幾十年來，包括中國在內(nèi)的世界各地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多處凹凸棒石粘土礦床（點），提出不同的成因分類方案。在國外，凹凸棒石粘土礦主要劃分為沉積型和熱液型［1－4］，其中沉積型分為海相［5－10］和陸相［6，11－12］，熱液型未作進一步劃分。我國學(xué)者在國外凹凸棒石粘土礦床成因分類的基礎(chǔ)上，對凹凸棒石粘土礦床成因提出一些分類，如陳正國（1991）［13］將我國凹凸棒石粘土礦床劃分為玄武質(zhì)火山巖成巖蝕變型、火山沉積型、內(nèi)陸湖相沉積型、巖漿熱液型和表生淋濾型5種成因類型；鄭自立等（1997）［14］將我國凹凸棒石粘土礦床劃分為火山區(qū)沉積型、火山風(fēng)化型、火山蝕變交代型、陸相碎屑沉積型、湖盆化學(xué)沉積型、接觸交代蝕變型和裂隙和溶洞充填型等7種成因類型；陶維屏等（1994）［15］提出凹凸棒石粘土礦床成因的4種類型等?？梢?，凹凸棒石粘土礦床成因類型劃分依據(jù)和方案不同，存在一定爭議。這些分類方案雖各有可取之處，但也值得商榷。

為了促進凹凸棒石粘土礦床成礦理論的發(fā)展，拓展凹凸棒石粘土礦床的找礦領(lǐng)域，筆者根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)礦產(chǎn)資料，以礦床特征、成礦條件、控礦因素和成礦作用為劃分礦床成因類型的依據(jù)，首次將我國凹凸棒石粘土礦床成因劃分為3種類型和10個亞型，提出較科學(xué)合理的、利于找礦的新礦床成因分類，以供借鑒和參考。

1 凹凸棒石粘土礦床（點）的分布

我國自1976年在江蘇六合縣竹鎮(zhèn)小盤山第三紀堿性橄欖玄武巖系粘土質(zhì)沉積物的夾層中首次發(fā)現(xiàn)凹凸棒石［16］以來，在皖東—蘇北接壤的呈北西西向分布的第三系玄武質(zhì)火山—沉積斷陷盆地中相繼發(fā)現(xiàn)30多個凹凸棒石粘土礦床（點），構(gòu)成蘇皖凹凸棒石粘土成礦帶。我國北方和西北地區(qū)，如河北涿鹿陽原，山西天鎮(zhèn)，陜西寧強關(guān)口，內(nèi)蒙古察哈爾右翼前旗（興和），鄂爾多斯杭錦旗，甘肅天水、張掖、白銀，青海湟中縣西寧和新疆塔里木盆地第三系（含白堊系）陸源碎屑物中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了凹凸棒石粘土礦床（點）；西南地區(qū)，如重慶奉節(jié)吐祥，四川珙縣和綿竹釀春池（侏羅系），貴州大方、織金、納雍、畢節(jié)、盤縣、正安、黔西凹凸棒石黏土礦床（點），云南鎮(zhèn)雄、富源、宣威發(fā)現(xiàn)了凹凸棒石粘土礦床（點），除綿竹釀春池外，均賦存在二疊紀或三疊紀灰?guī)r的層間、斷裂或溶洞中；中部地區(qū)，如河南鎮(zhèn)平，湖北隨州、江漢，湖南瀏陽（海泡石）凹凸棒石粘土礦床（點），也在二疊系或三疊系灰?guī)r層中產(chǎn)出；山東青島、江蘇溧陽和安徽全椒在斷裂破碎帶、巖體與圍巖接觸帶，安徽肥東龍山斷裂帶中也發(fā)現(xiàn)了凹凸棒石粘土礦床（點）；江蘇六合白土山、安徽廣德玄武巖風(fēng)化殘積凹凸棒石粘土礦床（點）以及貴州大方殘積浮土層及甘肅平?jīng)鲮`臺任家坡、慶陽西峰趙家川黃土—紅粘土中的自生凹凸棒石等。

2 凹凸棒石粘土礦床（點）成因分類

根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)礦產(chǎn)資料，以礦床特征、成礦條件、控礦因素和成礦作用為劃分礦床成因類型的依據(jù)，結(jié)合找礦實際，將我國凹凸棒石粘土礦床成因劃分為3種類型和10個亞型（表1）。

2．1 沉積型

沉積型凹凸棒石粘土礦床（點）包括內(nèi)陸湖泊火山—沉積亞型、內(nèi)陸湖泊碎屑沉積亞型、內(nèi)陸湖泊化學(xué)沉積亞型和海相沉積亞型，分述如下：

（1）內(nèi)陸湖泊火山—沉積亞型

礦層多產(chǎn)于火山噴發(fā)間歇期的粘土沉積層，凹凸棒石粘土呈土狀，凹凸棒石含量較高，是目前我國最主要的凹凸棒石粘土礦床亞型，主要分布于蘇皖凹凸棒石粘土成礦帶，東起江蘇金壇茅山，西至安徽明光一帶，沿蘇皖凹陷的次級六合方山—明光女山北西西向斷陷盆地分布。淺色巖系凹凸棒石粘土礦床如江蘇六合白土山、小盤山，盱眙黃泥山、龍王山、雍小山，安徽明光官山、清明山等；紅色巖系凹凸棒石粘土礦床如江蘇金壇花山［17］等，發(fā)育在內(nèi)陸湖泊火山—沉積盆地，距火山口較近；成礦物質(zhì)源于火山噴發(fā)玄武巖和火山碎屑巖的水解、水體搬運、結(jié)晶分異、淀積成礦。礦物組成除凹凸棒石外，還有石英、白云石、蒙脫石。該亞型具兩種標志層，一是硅質(zhì)蛋白石層，呈層狀、似層狀，與凹凸棒石粘土互層，蛋白石底部平整，界線清晰，頂部漸變?yōu)榘纪拱羰话纪拱羰惩林邪l(fā)育硅質(zhì)球、硅質(zhì)團塊，中心為硅質(zhì)，向外漸變?yōu)榘纪拱羰?，白云石為自生或準同生，在硅質(zhì)凹凸棒石粘土和碳酸鹽凹凸棒石粘土間有巖性過渡帶顯示水下隆起或障壁；二是凹凸棒石粘土中含有半風(fēng)化細小球粒狀玄武巖殘塊，產(chǎn)有中華河貍、陸兔等化石和化石碎片，犀類化石包括同一個體犀類下頷骨和部分椎骨等［18］，表明為第三紀。

以江蘇盱眙黃泥山凹凸棒石粘土礦床［14］為例，該礦床位于蘇皖凹凸棒石粘土成礦帶西部，地層為第三系漸新統(tǒng)三垛組、中新統(tǒng)下草灣組及上新統(tǒng)桂五組。三垛組為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)碳酸鹽巖；桂五組為堿性橄欖玄武巖間夾紫紅色凝灰?guī)r、火山沉積粘土巖組成；玄武巖為該區(qū)火山噴發(fā)第二旋回產(chǎn)物。下草灣組為玄武巖和沉積粘土巖、碳酸鹽巖和風(fēng)化粘土巖、火山碎屑巖組成，自上而下可分三個韻律，其中第三韻律上部粘土層與該區(qū)第Ⅴ層粘土相當。礦層由弱風(fēng)化玄武巖、蒙脫石粘土巖、凹凸棒石粘土巖、含凹凸棒石蒙脫石粘土巖及晶屑凝灰?guī)r組成。頂板為桂五組玄武巖，底板為氣孔狀、杏仁狀玄武巖，其頂部強烈粘土化，與含礦層蒙脫石粘土巖呈過渡關(guān)系。蒙脫石粘土巖主要由蒙脫石、綠泥石、蛋白石、亞顯微晶質(zhì)SiO2類組成。凹凸棒石粘土巖層為含礦層主體，由凹凸棒石粘土巖、硅質(zhì)凹凸棒石粘土巖、硅質(zhì)巖、白云石凹凸棒石粘土巖、含白云石凹凸棒石蒙脫石粘土巖及含凹凸棒石白云巖組成。沿水平方向巖性變化為礦區(qū)西部以前三種為主，呈似層狀、透鏡狀，為與凹凸棒石粘土互層的硅質(zhì)巖層。硅質(zhì)巖層底部界線清晰，上部漸變?yōu)榘纪拱羰惩?，缺乏碳酸鹽巖，系典型沉積巖結(jié)構(gòu)。礦區(qū)東部以白云石為主的后三種粘土巖組合，硅質(zhì)巖層消失。凹凸棒石粘土巖層的礦石類型有凹凸棒石粘土、蒙脫石凹凸棒石粘土、硅質(zhì)凹凸棒石粘土、白云石凹凸棒石粘土。該礦床在上新世下草灣期位火山沉積盆地邊部，含礦層單層厚度小，硅質(zhì)巖層與凹凸棒石粘土巖層頻繁交替出現(xiàn)，白云石凹凸棒石粘土巖中見有近岸相凹凸棒石粘土碎屑的泥質(zhì)碎屑結(jié)構(gòu)和由較粗粒粘土礫屑略顯定向排列的層理構(gòu)造，含礦層上部蒙脫石粘土巖頂部的淺灘泥裂及網(wǎng)脈狀粉紅色蒙脫石脈等表明，凹凸棒石粘土巖形成于動蕩的淺水環(huán)境。含礦層巖石組成、巖石的稀土元素地球化學(xué)特征表明，礦區(qū)凹凸棒石粘土巖層形成的主要物質(zhì)來源于底板杏仁—氣孔狀堿性橄欖玄武巖、周圍火山碎屑巖?？梢?，火山—沉積亞型凹凸棒石粘土礦床的成礦物質(zhì)主要來源于底板杏仁—氣孔狀堿性橄欖玄武巖和周圍火山碎屑巖。近岸相以膠體形式相對集中，火山碎屑和玄武巖遇水水解、溶解，隨水運移、適宜環(huán)境結(jié)晶分異、淀積；遠岸相白云石凹凸棒石粘土巖成礦物質(zhì)，部分來自火山碎屑巖和玄武巖風(fēng)化、水解、溶解，另一部分為近岸相或早期蒙脫石轉(zhuǎn)化為凹凸棒石以及凹凸棒石粘土巖內(nèi)碎屑物。水體為低熱異常、鹽度偏高的淡水—半咸水環(huán)境。成礦以自結(jié)晶作用為主、部分由蒙脫石轉(zhuǎn)化。成礦過程為堿性橄欖玄武巖及其火山碎屑物空落于斷陷盆地，經(jīng)水解、溶解，析出SiO2、MgO、Al2O3、CaO 和Fe2O3等，隨水運移。硅質(zhì)凹凸棒石粘土巖形成于SiO2－MgO－Al2O3－Fe2O3－H2O 體系，碳酸鹽凹凸棒石粘土巖形成MgO－CaO－SiO2－Al2O3－CO2－H2O 體系。凹凸棒石、白云石等為自結(jié)晶產(chǎn)物，當水介質(zhì)為堿性，水體中［Mg2＋］、［H4SiO4］活度因凹凸棒石和蛋白石晶出而變化時，將交替形成凹凸棒石粘土和晶質(zhì)SiO2。

表1 中國凹凸棒石粘土礦床成因類型及亞型Table 1 Genesis types and subtypes of attapulgite clay deposits in China

（2）內(nèi)陸湖泊碎屑沉積亞型

該亞型凹凸棒石粘土礦床（點）主要分布于我國內(nèi)蒙古、山西、河北和西北部的陜西、甘肅、新疆等省區(qū)，一般在古老變質(zhì)巖或地層的基底之上覆蓋的砂、礫、粉砂巖和粘土巖等組成的第三系或白堊系內(nèi)陸湖泊碎屑沉積巖系，粘土巖層中的含礦層厚薄不同，凹凸棒石含量較低（＜30%），分布廣，厚度大，是我國重要的沉積礦床亞型，常與蒙脫石、伊利石、綠泥石等礦物組成含凹凸棒石蒙脫石粘土、含粉砂凹凸棒石蒙脫石粘土或含斜綠泥石凹凸棒石伊利石粘土等。礦石常呈紅色、灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

以甘肅靖遠高灣鄉(xiāng)白崖子凹凸棒石粘土礦床（點）為例，該礦床（點）出露于高灣鄉(xiāng)李家井白崖子沙河兩側(cè)的溝谷中，礦體賦存于下第三系漸新統(tǒng)清水營組地層中，由紅色碎屑巖夾不純石膏組成，凹凸棒石與石膏共生，呈層狀，近水平產(chǎn)出，礦體圍巖為厚層狀砂質(zhì)泥巖夾粉砂巖、砂巖、石膏及透鏡狀灰?guī)r。礦石主要為磚紅色和深褐色，礦物成分差異較大。X 射線衍射分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)凹凸棒石為26%，石英為40%，長石為11%，方解石為5%，白云石為3%，石膏為11%，綠泥石為2%，部分樣品凹凸棒石含量達50%～67%，伊利石8%～16%，高嶺石8%～10%，石英和長石8%～25%，白云石2%～6%。電子顯微鏡下觀察凹凸棒石呈纖維狀、針狀，集合體呈束狀、網(wǎng)格狀。以上礦床特征表明其成因為內(nèi)陸半咸化湖泊碎屑沉積。

（3）內(nèi)陸湖泊化學(xué)沉積亞型

多見于我國白堊—第三紀內(nèi)陸湖泊沉積盆地，如青海西寧盆地、甘肅天水盆地、河南鎮(zhèn)平、陜西寧強、湖北隨州、江漢盆地，含礦層主要由碳酸鹽巖及少量碎屑巖組成，碳酸鹽巖礦物主要為白云石，部分為石膏，是咸化—半咸化湖盆沉積。礦石主要由粘土礦物、碳酸鹽礦物和少量碎屑物組成，粘土礦物主要有伊利石、蒙脫石、綠泥石和凹凸棒石；碳酸鹽礦物主要有白云石和次生方解石；碎屑礦物有石英和長石。凹凸棒石呈針狀、棒狀、纖維狀，局部呈舒緩“片狀”集合體，纖維密集部位呈纏繞線團狀。隱晶質(zhì)白云石中的凹凸棒石呈粉粒狀或土狀，少數(shù)硬結(jié)塊狀凹凸棒石分布于微裂隙或白云石顆粒間。如湖北隨州上第三紀隱晶質(zhì)白云巖中的凹凸棒石［19］，凹凸棒石含量與白云石呈近正相關(guān)，與蒙脫石為負相關(guān)。

以青海湟中縣西寧盆地凹凸棒石粘土礦床［20］為例，該礦床位于中元古界淺變質(zhì)巖系之上的西寧盆地近中心偏南，含凹凸棒石粘土巖產(chǎn)于新第三系中新統(tǒng)吊溝組，上覆上新統(tǒng)臨夏組，為砂礫巖、泥巖及泥灰?guī)r；下伏為中新統(tǒng)謝家組，為棕紅色粉砂質(zhì)泥巖、砂礫巖夾泥膏巖。含凹凸棒石粘土巖，由互層狀白色粘土質(zhì)白云巖、灰綠色白云質(zhì)粘土巖和粽褐色含白云石粘土巖組成。在灰綠色白云質(zhì)粘土巖中含有大量脊椎動物化石。含礦巖層平緩，厚約4～7 m，礦石礦物主要為伊利石、綠泥石、蒙脫石和凹凸棒石；碳酸鹽巖礦物以白云石為主，方解石次之；碎屑物為石英和長石。

礦石化學(xué)成分、微量元素及同位素特征表明，富鎂質(zhì)粘土巖形成于內(nèi)陸半咸水—咸水、低溫、封閉盆地環(huán)境。凹凸棒石均勻分布于粘土巖中，顆粒間或微裂隙中呈膠體拉絲狀和球狀集合體，凹凸棒石纖維包裹白云石，蒙脫石、白云石類礦物轉(zhuǎn)化為凹凸棒石等，反映在水介質(zhì)中Mg2＋、Al3＋、Si4＋、Ca2＋、Fe3＋等離子的活度高，凹凸棒石隨水的溫度、鹽度、pH 值變化，在SiO2－MgO－Al2O3－CaO－CO2－H2O 體系中，先晶出白云石、蒙脫石、膠體狀凹凸棒石等化學(xué)沉積，后富Si4＋、Al3＋、Mg2＋溶液對先成白云石、蒙脫石蝕變交代轉(zhuǎn)化為凹凸棒石。

（4）海洋沉積亞型

我國海相沉積型海泡石于1947年在江西樂平牯牛嶺發(fā)現(xiàn)，據(jù)化學(xué)成分及脫色效果將“耐火白土”定名為海泡石。大規(guī)模地質(zhì)找礦和勘查始于20世紀70年代末和80年代初［20－21］，目前已發(fā)現(xiàn)包括湖南瀏陽永和海泡石礦床在內(nèi)的數(shù)十個礦床（點），瀏陽永和海泡石礦發(fā)現(xiàn)凹凸棒石［22］，故將該礦床稱為凹凸棒石—海泡石粘土礦床。含礦層除下二疊統(tǒng)外，北方還有中元古界薊縣系霧迷山組［23］。海相沉積型凹凸棒石—海泡石粘土礦床主要特點為含礦層位穩(wěn)定，礦體呈層狀、似層狀；礦石中海泡石含量較低，凹凸棒石含量亦低；礦物成分以海泡石、滑石、凹凸棒石、石英、方解石為主。

以湖南瀏陽凹凸棒石—海泡石礦床為例［21］，礦層賦存于二疊系下統(tǒng)犧霞組上部的鈣鎂質(zhì)頁巖、生物質(zhì)泥灰?guī)r和泥晶灰?guī)r中，頂板為下二疊統(tǒng)茅口組厚層狀夾黑色燧石條帶及團塊狀石灰?guī)r，底板為棲霞組下部的鈣鎂質(zhì)頁巖、含燧石灰?guī)r。礦層平面上呈面狀，剖面上呈層狀、似層狀，產(chǎn)狀與圍巖基本一致，傾角5～20°，東西長約6km，南北寬約0．4～1．7km。礦石類型為原巖型和粘土型，原巖型含海泡石、凹凸棒石的生物質(zhì)泥灰?guī)r、鈣鎂質(zhì)頁巖，呈灰黑色塊狀、微層理發(fā)育，斷口粗糙，質(zhì)地堅硬，礦物主要為海泡石、滑石、凹凸棒石、石英和泥晶方解石以及鐵鎂氧化物等。粘土型礦石在潮濕時為灰—深灰色，干燥后呈灰白色、灰褐色，土狀、頁片狀，弱絲絹光澤，質(zhì)地細膩、有滑感，粘結(jié)性好，斷口參差不齊。礦物主要由海泡石、凹凸棒石、石英和方解石組成。海泡石形成于“開闊廣海陸棚，與陸棚“海水強烈攪動密切相關(guān)”［7］。硫、鍶同位素組成表明海泡石的物質(zhì)組分來源于“廣海沉積”；氫、氧同位素組成表明海泡石中的水“未保存原始海水”，而在成巖及其以后被“大氣降水”替代；海泡石成巖變化主要為礦物相轉(zhuǎn)變，隨地質(zhì)條件改變，由海泡石變?yōu)殒V質(zhì)蒙脫石（斯蒂文石）和滑石。筆者認為，在一定（Mg2＋減少，Si4＋、Al3＋增加）條件下轉(zhuǎn)化為凹凸棒石。

2．2 熱液型

熱液型凹凸棒石粘土礦床（點）是泛指熱液，包括巖漿熱液、地下水熱液、構(gòu)造動力變質(zhì)熱液和混合熱液等的作用下形成的礦床（點）。其亞型分述于下：

（1）巖漿熱液亞型

巖漿熱液和火山熱液均來自地殼及其以下巖漿期或巖漿期后的熱液，故總稱為巖漿熱液?；鹕綆r主要為火山熔巖和火山碎屑巖，經(jīng)后期熱液直接或轉(zhuǎn)化形成纖維狀凹凸棒石粘土礦床，通常伴生高嶺石化等低溫?zé)嵋何g變礦物。如江蘇溧陽凹凸棒石粘土礦床（點），礦體產(chǎn)于溧陽盆地西緣的綠簾石化安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r的層間裂隙中，頂、底板均為粗安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r。礦區(qū)巖石普遍綠簾石化，斷裂帶附近有葉臘石化、高嶺石化、硅化和褐鐵礦化等低溫?zé)嵋何g變。凹凸棒石黏土脈長1．5～2．0 m，厚2～5．0 m。凹凸棒石集合體可分白色樹皮狀和黃白色朽木狀，凹凸棒石纖維長，并垂直脈壁生長，其間夾有灰白色、肉紅色大小不等的鱗片狀蛋白石［24］。

另一種巖漿熱液型為接觸交代蝕變指產(chǎn)在中酸性巖漿巖與鎂質(zhì)碳酸鹽巖接觸帶的凹凸棒石粘土礦床（點）。該類礦床（點）很少構(gòu)成工業(yè)礦床，并多伴生纖維狀海泡石。凹凸棒石結(jié)晶度高，呈細長纖維。如安徽全椒馬廠凹凸棒石粘土礦，礦體產(chǎn)于燕山早期中酸性雜巖體與新元古代陡山沱組和燈影組鎂質(zhì)大理巖的內(nèi)外接觸帶［25］。又如山東青島發(fā)現(xiàn)一種貌似閃石石棉［26］，比重輕、纖維狀，當?shù)赜米鞅夭牧?。X 射線衍射分析和紅外光譜分析檢測認為，該礦物為熱液蝕變產(chǎn)物，產(chǎn)于元古代中粒二長花崗巖與透輝石大理巖外接觸帶，礦體呈似層狀或透鏡狀，與貴州等地坡縷石的X 射線衍射譜線相似，表明為凹凸棒石。

（2）地下水熱液亞型

地下水熱液亞型指雨水下滲、地下水、熱鹵水等成礦作用形成的凹凸棒石粘土礦床（點），一般呈脈狀、似層狀，凹凸棒石含量高，規(guī)模小。四川綿竹釀春池溫泉深達1560m 以上深井熱礦水中發(fā)現(xiàn)的大量凹凸棒石［27］，該凹凸棒石富集于鈣質(zhì)礫巖的斷層、裂縫中，測試分析和礦物學(xué)研究表明，綿竹釀春池可能具有兩種礦石類型，是一種新的形成于地下深部粗碎屑巖裂隙中的低溫?zé)嵋喊纪拱羰惩恋V，初步定為地下水熱液充填交代型凹凸棒石粘土礦床中的大氣降水深循環(huán)、低溫?zé)嵋毫严冻涮钚桶纪拱羰V床。

（3）構(gòu)造動力變質(zhì)熱液亞型

該亞型礦床（點）以熱液充填裂隙形成凹凸棒石脈［10－12］，如安徽肥東縣龍山安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r中凹凸棒石斷層巖［28］。該亞型礦床（點）的主要特征是凹凸棒石產(chǎn)在斷裂和裂隙中，并形成凹凸棒石脈或斷層巖；礦物組成主要為凹凸棒石（含量＞90%），次為石英和鈉長石（含量＜10%）；礦物粒徑極為細微，多為納米—亞微米級；凹凸棒石纖維呈束狀、定向排列，定向纖維局部顯現(xiàn)彎曲，顯示韌性變形；分散的凹凸棒石纖維表面光滑、平直，呈網(wǎng)格狀分布。

參考相關(guān)資料［28］，結(jié)合筆者的認識［29－35］，以安徽肥東龍山凹凸棒石粘土礦床（點）為例。該礦床（點）位于安徽肥東縣龍山一帶，地層為下白堊統(tǒng)毛坦廠組，由玄武巖和安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r以及火山集塊巖夾層組成，屬堿性玄武巖和堿性安山巖，前者K－Ar同位素年齡為119．2±2．3 Ma［36］。該區(qū)為郯廬斷裂帶中南段，在斷裂破碎帶中大量出現(xiàn)白色凹凸棒石斷層巖，斷層中心呈帶狀薄層，產(chǎn)出部位為強烈壓—剪性窄帶，外側(cè)為安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r斷層角礫巖；在強烈壓—剪性寬帶，局部未有凹凸棒石斷層巖地段為安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r質(zhì)糜棱巖，凹凸棒石在斷層內(nèi)呈纖維狀平行斷層走向生長，在凹凸棒石斷層巖內(nèi)部及其與圍巖之間有斷層摩擦鏡面和近水平擦痕等斷層晚期或最后活動的痕跡；凹凸棒石斷層巖除凹凸棒石外，局部還見紅色安山質(zhì)斷層糜棱巖角礫混雜。在這些斷裂破碎帶中還有紅色鐵碧玉脈充填，最厚達幾厘米，部分斷層角礫巖也由鐵碧玉膠結(jié)。斷層帶局部見孔雀石、綠簾石等熱液蝕變礦物分布在鐵碧玉巖脈和凹凸棒石斷層巖的斷裂破碎帶中；鐵碧玉脈與凹凸棒石斷層巖相互交切，顯示兩者同期、交替形成。這與產(chǎn)在江蘇溧陽盆地西緣的相同圍巖—綠簾石化安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r的層間裂隙中的、巖漿熱液形成的凹凸棒石粘土礦體的特征完全不同。可見，凹凸棒石斷層巖的形成與巖層斷裂、錯移、脆性破裂和韌性變形的多期活動過程有密切關(guān)系，并均發(fā)生在（玄武）安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r固結(jié)之后。其依據(jù)為凹凸棒石斷層巖新鮮斷面色雪白，夾星點狀黑色鐵錳、鐵鈦氧化物，局部含有安山質(zhì)糜棱巖，有時外表因鐵氧化物污染而呈褐紅色，一般呈板狀構(gòu)造；質(zhì)輕，吸水性強，具強粘舌感。在光學(xué)顯微鏡下凹凸棒石呈纖維束狀，具一級灰白至一級淺黃干涉色，低負突起，平行消光。巖石化學(xué)成分分析數(shù)據(jù)投點在Al2O3－Fe2O3－MgO 三元組分關(guān)系圖顯示斷層巖凹凸棒石具熱液型組分特征，在偏光顯微鏡和掃描電子顯微鏡下，凹凸棒石呈微晶纖維束狀，具定向排列，毛發(fā)狀細長纖維有彎曲變形，有時纖維束呈U 型韌性變形的鞘褶皺；凹凸棒石微晶纖維也有呈不規(guī)則網(wǎng)格狀。X 射線粉末衍射峰顯示與安徽全椒熱液型凹凸棒石特征衍射峰接近。TEM 圖像分析同樣表明與熱液凹凸棒石接近。斷層巖凹凸棒石與一般熱液凹凸棒石（如安徽全椒、貴州大方和重慶奉節(jié)等）也有不同，如礦物組合中未見方解石。其原因可能與圍巖（碳酸鹽巖）不同有關(guān)，也可能與熱液蝕變交代產(chǎn)生含Ca的綠簾石、孔雀石化有關(guān)。

筆者認為，凹凸棒石斷層巖產(chǎn)于郯廬斷裂帶肥東龍山段北北東向脆—韌性、壓—剪性左行平移斷裂及其配套、派生斷裂中；圍巖為早白堊世（玄武）安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r；斷層巖凹凸棒石呈纖維束狀，定向排列，有時呈U 型韌性變形—鞘褶皺；凹凸棒石微晶纖維呈不規(guī)則網(wǎng)格狀；凹凸棒石含量高，僅含極少量亞微米—納米級石英和鈉長石顆粒；與凹凸棒石斷層巖同期、交替產(chǎn)生鐵碧玉脈，以及綠簾石化、孔雀石（含銅礦物氧化形成）化等熱液蝕變。與安徽全椒熱液型凹凸棒石［25］對比，兩者具有不同之處：（1）產(chǎn)出形態(tài)不同：前者斷層凹凸棒石呈纖維束狀，纖維平行斷層走向生長，并在凹凸棒石斷層巖內(nèi)部及其與圍巖之間可見斷層摩擦鏡面和近水平擦痕等斷層晚期或最后活動的痕跡，凹凸棒石斷層巖或脈與鐵碧玉脈同期、交替產(chǎn)生，并有綠簾石、孔雀石（含銅礦物氧化形成）化熱液蝕變；后者脈狀凹凸棒石產(chǎn)出形態(tài)有樹皮狀、纖維狀和致密塊狀等。樹皮狀或馬糞紙狀的凹凸棒石一般為單礦物集合體，只含很少量微粒方解石和石英雜質(zhì)；纖維狀和致密塊狀凹凸棒石常與較多的方解石和蛋白石共生；分異完好的脈體，其兩壁為梳狀方解石晶簇，內(nèi)為塊狀蛋白石，中心為纖維狀凹凸棒石，凹凸棒石晚于蛋白石和石英。（2）產(chǎn)出斷層性質(zhì)不同，前者為壓—剪性、脆—韌性，凹凸棒石在斷層中心呈帶狀薄層，厚度幾厘米至幾十厘米，產(chǎn)出部位為強烈壓—剪性窄帶，外側(cè)為（玄武）安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r角礫巖；在強烈壓—剪性寬帶，局部無凹凸棒石斷層巖地段，出現(xiàn)（玄武）安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r糜棱巖；凹凸棒石斷層巖除凹凸棒石外，局部還見紅色安山質(zhì)斷層糜棱巖角礫混雜；后者為張性，脈體寬窄不一，脈壁多不整齊，脈體局部有膨大和縮小現(xiàn)象。（3）產(chǎn)出圍巖不同，前者為（玄武）安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r，后者為正長閃長玢巖和鎂質(zhì)大理巖；產(chǎn)于正長閃長玢巖中的裂隙時，纖維狀凹凸棒石包裹膠結(jié)的正長閃長玢巖巖屑及長石、石英碎屑，均呈棱角狀，沒有被交代跡象。（4）礦物組合不同，前者為鐵碧玉脈和凹凸棒石斷層巖或脈同期、交替產(chǎn)生，伴有綠簾石和孔雀石（含銅礦物氧化形成）熱液蝕變，凹凸棒石纖維晶體間有極少量石英團粒和鈉長石顆粒；后者有方解石、蛋白石和凹凸棒石。（5）凹凸棒石晶體大小有差異，后者明顯大于前者。

可見，兩者雖同為熱液型，但成礦熱液來源及其成礦機制有別。前者可能是構(gòu)造動力變質(zhì)熱液疊加地下水熱液，來源于構(gòu)造動力引起的動熱熱液疊加下滲雨水深循環(huán)地下水熱液；后者可能是巖漿熱液疊加下滲雨水深循環(huán)地下水熱液。肥東龍山凹凸棒石斷層巖擬在構(gòu)造動力（壓—剪切力）作用下，由機械能轉(zhuǎn)化為動能（壓、剪應(yīng)力）、熱能（溫度）和化學(xué)能；快速、激烈錯動，引起（玄武）安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r熔融，冷卻形成玻化巖；慢速、錯移，引起巖石礦物變形、破碎、析水（疊加下滲雨水），巖石由脆性變?yōu)樗苄浴⒂纱嘈云屏讯伤榱褞r變?yōu)轫g性變形、礦物晶格變形、位錯、破鍵、重結(jié)晶形成糜棱巖，提高表面積和細粒效應(yīng)，加速碎粒、礦物及新生礦物的水解、絡(luò)合化學(xué)作用，或激發(fā)元素的活化、遷移，以分子的形式進入溶液并形成含礦溶（熱）液，稱為構(gòu)造動力變質(zhì)熱液；含礦熱液受構(gòu)造動力驅(qū)動向低能量、低壓或低應(yīng)力、低溫、低濃度方向（向上、向兩側(cè)、兩端）的通道（或?qū)娱g、斷裂、裂隙）運移、并蝕變交代和萃取圍巖成礦物質(zhì)，一起在適宜空間（層間、層間虛脫部位、斷層、裂隙等）聚集，隨溫度、壓力、pH 值、氧化還原等變化，特別在低溫、低壓、弱堿變堿性、氧化變還原過程中，先鐵碧玉、后凹凸棒石結(jié)晶析出、定向生長微細晶粒，以及熱液蝕變，形成鐵碧玉脈和含微量、微粒石英和鈉長石的凹凸棒石斷層巖或脈，以及熱液蝕變形成的綠簾石（含Ca）和含銅礦物（氧化為孔雀石）。而當含礦熱液為弱堿性、堿性，熱液中的［Mg2＋］、［H4SiO4］活度因鐵碧玉脈和凹凸棒石斷層巖的形成而變化時，便發(fā)生凹凸棒石斷層巖和鐵碧玉脈的交替形成；成礦過程中構(gòu)造動力作用的持續(xù)、強弱變化，更使鐵碧玉脈與凹凸棒石斷層巖或脈互相穿插、交替出現(xiàn)。還由于構(gòu)造動力作用下的元素活化分異和熱液結(jié)晶分異的雙重作用，致使鐵碧玉脈和凹凸棒石斷層巖或脈的礦物組成較巖漿熱液形成的礦物組成單純，近乎單礦物組成。也就鑄成該亞型礦床（點）上述的獨特標志。筆者將這一成礦作用稱為構(gòu)造動力變質(zhì)成礦作用，將這種成礦作用形成的礦床（點）稱為構(gòu)造動力變質(zhì)型礦床（點），與其它熱液成因類型（亞型）相區(qū)別。

（4）混合熱液亞型

混合熱液是指兩種或兩種以上熱液混合后形成的熱液，如巖漿熱液與下滲雨水、地下水與下滲雨水、構(gòu)造動力變質(zhì)熱液與下滲雨水等形成的混合熱液。由混合熱液形成的礦床（點）稱為混合熱液型或亞型礦床（點）。以貴州大方凹凸棒石粘土礦（點）［37］為例，地層為寒武系婁山關(guān)群、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系及第三系，其中以二疊系、三疊系出露最廣，主要為淺海相碳酸鹽巖、陸源碎屑巖，輝綠巖、玄武巖以及火山碎屑巖；第四系以坡積物廣布地表。構(gòu)造以北東向為主，東西向其次；褶皺較寬緩，斷裂發(fā)育中等，裂隙廣泛分布；在碳酸鹽巖中常沿裂隙形成溶槽、溶溝、溶洞及溶蝕地貌。凹凸棒石粘土礦床（點）主要分布在鍋廠穹窿北側(cè)、抬沙及毛栗坡兩背斜東翼，余者則全縣零星散布。該縣凹凸棒石粘土礦床（點）類型多、分布廣、纖維長短皆有、品位高低均存。含凹凸棒石礦體有囊狀含礦體、脈狀含礦體和似層狀含礦體，其中以囊狀含礦體最具經(jīng)濟價值，主要分布于下二疊統(tǒng)茅口組一、二段，下三疊統(tǒng)夜郎組一、二、三段及飛仙關(guān)組碳酸鹽巖巖溶凹地、碎屑巖臺地的第四系殘坡積物以及巖溶洞穴堆積物中。

產(chǎn)于下二疊統(tǒng)茅口組一、二段巖溶凹地的含礦體凹凸棒石以片狀、皮殼狀、薄板狀及不規(guī)則團塊狀產(chǎn)于含礦體下部。含礦體上部常為棕紅色粘土夾輝綠巖、玄武巖、灰?guī)r、硅質(zhì)巖碎塊。顯示巖石經(jīng)風(fēng)化、淋濾、晶出、淀積、殘積的特征。含礦體在平面上多呈北東向、次為南北向及北西向密集排布在茅口組三段地域，或一段頂界之下40m 范圍內(nèi)，構(gòu)成含礦帶。

產(chǎn)于下三疊統(tǒng)夜郎組一、二、三段及飛仙關(guān)組碳酸鹽巖的巖溶凹地及臺地的含礦體，凹凸棒石呈板片狀夾于黃、褐黃、灰黑色粘土中，并伴有高嶺土及褐鐵礦團塊。產(chǎn)于巖溶洞穴中的含礦體主要受北東、南北及北西向裂隙控制，廣布碳酸鹽巖出露區(qū)。當洞穴發(fā)育于成礦有利地段時，給凹凸棒石的富集提供了空間，堆積物以褐黃色粘土夾凹凸棒石，并伴有石灰華沉積。凹凸棒石有薄板狀和不規(guī)則團塊狀。凹凸棒石主要充填于陡傾的北東向裂隙中，部分沿南北、北西和東西向裂隙充填，極少數(shù)沿層間裂隙填充。圍巖為下二疊統(tǒng)茅口組一段灰、深灰色厚層至塊狀亮晶灰?guī)r，下三疊統(tǒng)夜郎組二、三段灰色中－厚層狀含粘土質(zhì)生物泥晶灰?guī)r、紫紅色中厚層狀鈣質(zhì)粘土巖及泥灰?guī)r，飛仙關(guān)組紫灰、褐黃色粘土巖及灰、灰綠色薄層狀泥灰?guī)r，以及輝綠巖等。似層狀含礦體凹凸棒石產(chǎn)于沉積巖層間。含礦層位有下二疊統(tǒng)棲霞組二段深灰色眼球狀含生物屑鈣質(zhì)泥巖，上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組底部的黃白色凝灰質(zhì)粘土巖、龍?zhí)督M底部的白色粘土巖及大隆組的蒙脫石粘土巖。由于地質(zhì)工作程度較低，測試分析樣品較少，有待進一步研究評價。

該區(qū)具有經(jīng)濟價值的凹凸棒石粘土礦床為風(fēng)化淋濾—殘積、混合熱液亞型礦床?？氐V因素有：①物質(zhì)因素，該區(qū)地層巖石是凹凸棒石粘土礦床形成的重要物質(zhì)來源。三疊系各組段碳酸鹽巖、粘土巖、粉砂巖、含火山碎屑巖及火山碎屑巖，以及峨眉山玄武巖及輝綠巖，是提供凹凸棒石形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。該區(qū)具有工業(yè)價值的凹凸棒石粘土礦床（點）大多分布在輝綠巖、峨眉山玄武巖及下三疊統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組含火山碎屑巖之下，并呈似“帶狀”分布。而下二疊統(tǒng)茅口組一、二段，下三疊統(tǒng)夜郎組和飛仙關(guān)組碳酸鹽巖類，易被地表水及地下水溶解，即可分解出CaCO3、MgCO3等，為凹凸棒石形成提供物質(zhì)組分。②氣候因素，自中更新世以來位于氣候濕熱，降雨量較多，風(fēng)化作用強烈地帶，為凹凸棒石粘土礦床（點）的形成提供水源、營力、環(huán)境、空間等創(chuàng)造了有利條件。③構(gòu)造因素，該區(qū)凹凸棒石粘土礦床（點）的賦存和分布與斷層、裂隙有密切關(guān)系。巖溶、洞穴形成難易與巖石成分和性質(zhì)有關(guān)，還與斷裂有密切關(guān)系。巖石斷裂、破碎，利于地表水下滲，地下水循環(huán)，巖石礦物易于風(fēng)化、水解，巖溶凹地、臺地、溶洞、洞穴形成。構(gòu)造、巖溶地貌為較大凹凸棒石粘土礦床的形成提供運移、聚集、堆積的賦存空間；次級斷層及裂隙為礦液運移和脈狀礦床形成提供通道和礦質(zhì)淀積的場所。該區(qū)次級斷層和裂隙主要有北東、南北、北西和東西向，其中以北東向為主，凹凸棒石粘土礦床（點）主要沿其分布。

上述成礦控礦因素分析可見，大致自中更新世以來，該區(qū)二疊系、三疊系地層巖石經(jīng)漫長地質(zhì)時期的構(gòu)造運動、變形、斷裂，經(jīng)濕熱氣候、雨水沖刷、侵蝕，剝蝕、溶解風(fēng)化，一方面鑄成中山、中高山地貌，以及巖溶臺地、凹地、巖溶和洞穴等成礦物質(zhì)堆積的負地形；另一方面將風(fēng)化巖石、碎屑經(jīng)重力崩坍和地表水搬運、堆積在這些負地形部位；此外，在濕熱氣候下，地表水下滲成地下水或與地下水混合、將易溶物質(zhì)溶解、成為含礦溶液，并繼續(xù)下滲循環(huán)；而難溶物質(zhì)疏散地留在近地表部位，氧化、土壤化，形成褐黃、黃綠、棕紅、紫紅色、粘性高的含凹凸棒石粘土，以及黏土層底部近基巖或其裂隙中的凹凸棒石，與凹凸棒石伴生的石膏、方解石、高嶺石、鈉明礬石、蒙脫石和白云石等次生礦物，均表明含Si、Al、Ca、Mg等礦質(zhì)的溶液沿土壤顆粒間、巖石裂隙中遷移，在粘土層中、粘土層近基巖及基巖裂隙中等適宜部位聚集，隨pH 質(zhì)由酸性向弱堿性、堿性變化，不同礦物先后結(jié)晶、淀積，相互轉(zhuǎn)化（如Mg2＋增加、pH 值提高，蒙脫石轉(zhuǎn)化為凹凸棒石）?？梢姡纪拱羰某傻V作用自中更新世以來，延續(xù)至今，一直在不斷進行。據(jù)此預(yù)測，凹凸棒石的成礦作用和相互轉(zhuǎn)化，還將繼續(xù)，表明凹凸棒石形成物資來源的多樣性，賦存條件的廣泛性，晶出溫壓的常態(tài)性，含礦溶液pH 值由弱酸性向堿性變化，導(dǎo)致凹凸棒石在自然界的廣泛性、不穩(wěn)定性和稀有性。

2．3 風(fēng)化型

風(fēng)化型礦床（點）是指近地表巖石（層）經(jīng)物理、化學(xué)、生物等風(fēng)化作用形成的礦床（點），主要有風(fēng)化淋濾亞型和風(fēng)化殘積亞型。

（1）風(fēng)化淋濾亞型

該亞型礦床是由于富含MgO 、SiO2、Al2O3、CaO 和Fe2O3等成礦物質(zhì)的巖石經(jīng)風(fēng)化淋濾作用而轉(zhuǎn)入成礦溶液，在適宜（低溫、低壓、堿性）條件下淀積形成。分布在蘇皖斷陷盆地的基底玄武巖頂部及近地表的球狀風(fēng)化玄武巖表面和裂隙中，以及玄武巖夾層的尖滅部位，可構(gòu)成單獨礦床，也可為火山—沉積亞型礦床的一個礦層或礦段。礦石類型以含凹凸棒石蒙脫石為主，少數(shù)以凹凸棒石為主，后者顯示風(fēng)化淋濾和轉(zhuǎn)化較完全；通常伴有蛋白石和α磷石英（α方英石），凹凸棒石均由蒙脫石轉(zhuǎn)化而成。與火山—沉積亞型凹凸棒石礦床相比，風(fēng)化淋濾亞型礦床的凹凸棒石結(jié)晶程度低，晶形不完整；礦層中含有大小不等的半風(fēng)化玄武巖殘塊，礦石具有風(fēng)化殘余結(jié)構(gòu)。該亞型礦床主要有黃泥山、官山、龍王山等礦區(qū)凹凸棒石粘土含礦層下部含凹凸棒石蒙脫石粘土巖層及其底板玄武巖頂部風(fēng)化玄武巖層。

該亞型礦床由玄武巖漿噴發(fā)、降落沉積、水的滲透、淋濾、水解作用形成。高嶺石、蒙脫石首先形成，而后隨介質(zhì)Mg的組分濃度增加、pH 值增高轉(zhuǎn)化或形成凹凸棒石、海泡石。根據(jù)組成玄武巖的主要礦物以及高嶺石、蒙脫石和凹凸棒石形成的化學(xué)反應(yīng)式［15］，玄武巖風(fēng)化作用分為二階段：第一階段為易溶組分減少，惰性組分增加的半風(fēng)化階段，是組成玄武巖的橄欖石、輝石和基質(zhì)部分的玻璃質(zhì)成分分解，橄欖石伊丁石化，但基質(zhì)和斑晶斜長石未發(fā)生變化；易溶組分CaO、MgO、K2O 等大量淋失，Al2O3、TiO2、FeO 和稀土元素含量相對增加，微量元素Ba含量輕微降低，Sr含量顯著增加。第二階段為粘土化階段，包括高嶺石、蒙脫石和凹凸棒石（有時海泡石）粘土形成階段。前者在第一階段基礎(chǔ)上，玄武巖的造巖礦物進一步分解，主要為斜長石類礦物粘土化，產(chǎn)生高嶺石、蒙脫石、綠泥石等，并析出游離二氧化硅，以固相蛋白石、α鱗石英（α方英石）及石英形式出現(xiàn)。

（2）風(fēng)化殘積亞型

該亞型礦床（點）分布廣泛，規(guī)模較小，礦石類型較多，凹凸棒石含量變化較大，是干旱和半干旱土壤的典型代表。凹凸棒石為新生的而非成巖作用形成的，含凹凸棒石土壤可以是現(xiàn)代的、也可以是地質(zhì)時期的古土壤，是鎂質(zhì)、弱堿性、高鹽度溶液形成的，共生礦物除蒙脫石、伊利石和伊利石—蒙脫石混層礦物外，還有石膏、方解石和白云石等。如土壤中的凹凸棒石在澳大利亞廣泛分布［38］；甘肅靈臺黃土—紅粘土序列中凹凸棒石是成壤過程中伊蒙／混層礦物在富鎂孔隙液中轉(zhuǎn)化形成的自生礦物，指示3．6～3．2 Ma東亞季風(fēng)的重要轉(zhuǎn)型期［39］。云南宣威，凹凸棒石粘土產(chǎn)于下二疊統(tǒng)茅口組灰?guī)r及其風(fēng)化殘積物中［40］。江蘇六合白土山凹凸棒石粘土含礦巖系中Ⅲ號粘土層，安徽官山礦區(qū)凹凸棒石粘土礦層下部含凹凸棒石蒙脫石粘土巖層及其底板玄武巖頂部的風(fēng)化玄武巖層。其中以官山凹凸棒石黏土層近下部的薄層玄武巖層尖滅部位的風(fēng)化凹凸棒石粘土最典型。經(jīng)風(fēng)化從薄層玄武巖層尖滅部位向里依次為：灰白色凹凸棒石、含蛋白石及蒙脫石→灰綠色蒙脫石（保持完整的玄武巖微氣孔構(gòu)造）→半風(fēng)化具微氣孔構(gòu)造玄武巖→氣孔狀玄武巖（頂?shù)酌骘L(fēng)化為蒙脫石粘土巖）。

4 結(jié) 語

我國凹凸棒石粘土礦分布廣泛，成因類型多樣。以凹凸棒石粘土礦床（點）的礦床特征、成礦條件、控礦因素、成礦作用為依據(jù)，首次將凹凸棒石粘土礦床（點）的成因類型劃分為3種類型和10種亞型。首次提出構(gòu)造動力變質(zhì)熱液亞型，對各種類型、亞型的主要特征和典型礦床（點）作了說明，這對凹凸棒石黏土礦床的成礦理論研究具有理論指導(dǎo)意義，對凹凸棒石粘土擴大找礦領(lǐng)域具有實踐指導(dǎo)意義。

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