申開洪　柴重陽　葉萍　彭江濤

摘 要：清涼寺黏土礦區(qū)位于河南省寶豐縣大營鎮(zhèn)，大地構造位置屬華北陸塊南緣，三門峽澠池—信陽確山陷褶斷束中段;為華北地層大區(qū)，豫西地層分區(qū)，澠池—確山地層小區(qū);成礦帶屬宜陽～汝陽～魯山黏（鋁）土礦中東段邊莊～段店黏（鋁）土成礦帶中部。通過分析實施的30口鉆井成果數據可知，黏土賦礦層位為石炭系本溪組和太原組，共發(fā)現6層黏土礦，礦層相對穩(wěn)定，厚度1.75～5.28 m，平均厚度3.45 m。還可得出，清涼寺黏土礦具有儲量大、埋藏淺、礦石質量優(yōu)、地質地形條件相對簡單等特點;該地區(qū)黏土礦為汝瓷燒制的重要原料，利用價值高，研究意義較大。

關鍵詞：本溪組;太原組;礦石品位;地質特征;汝瓷胎料用黏土礦

中圖分類號：P619.231文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）13-0145-05

Geological Characteristics of the Qingliangsi Ru Porcelain Placer

Clay Deposit in Daying Town， Baofeng County

SHEN Kaihong1，2 CHAI Chongyang1，2 YE Ping1，2 PENG Jiangtao 1，2

（1.Henan Institute of Geosciences，Zhengzhou Henan 450000;2.Henan Institute of Geological Survey，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Qingliangsi clay mining area is located in Daying Town， Baofeng County， Henan Province. Its geotectonic position is located in the south margin of North China landmass， the middle part of Sanmenxia Mianchi Xinyang Queshan depression fold fault cluster. It is a large area of North China strata， the stratigraphic division of western Henan， the minchi Queshan stratigraphic community. The metallogenic belt is located in the middle part of the bianzhuang duandian clay （aluminum） metallogenic belt of the Middle East section of Yiyang Ruyang Lushan clay （aluminum） ore. According to the analysis of the data of 30 drilling results， the ore bearing strata of clay are Benxi Formation and Taiyuan Formation of Carboniferous system. Six layers of clay deposits are found， with a relatively stable thickness of 1.75～5.28 m and an average thickness of 3.45 m. It can also be concluded that the Qingliangsi clay mine has the characteristics of large reserves， shallow burial， excellent ore quality and relatively simple geological and topographical conditions; the clay mine in this area is an important raw material for Ru porcelain firing， with high utilization value and great research significance.

Keywords： Benxi Formation;Taiyuan formation;ore grade;geological characteristics;clay ore for Ru porcelain tire material

黏土礦作為非金屬礦產資源，在工業(yè)領域起著十分重要的作用，主要用于制作陶瓷和耐火材料，也用于石油、建筑、紡織、油漆、造紙等行業(yè)。近十年以來，隨著我國國民經濟高速發(fā)展，礦產類資源供不應求，對礦產品的利用達到了前所未有的高度，政府不斷地加大地質找礦基金投入，取得了大批的地質找礦成果。本文在清涼寺礦區(qū)實施1∶2 000地形地質測量，1∶1 000勘探線剖面測量，槽探、淺井、鉆探、樣品分析，黏土（陶瓷）燒制實驗等研究工作基礎上，對清涼寺黏土礦地質特征進行分析研究，大致查明了黏土礦體數量、規(guī)模、形態(tài)、產狀和埋深特征，查明了礦石的自然類型、工業(yè)品級、有益有害組分含量及變化特征;認為清涼寺汝瓷黏土礦具有儲量大、埋藏淺、質量優(yōu)、地質條件簡單、易采等特點，且黏土礦的使用歷史悠久，為汝瓷燒制的重要原料，利用價值較高，研究意義較大。

1 區(qū)域地質背景

1.1 大地構造位置

研究區(qū)大地構造位置屬華北陸塊南緣[1-3]，三門峽澠池—信陽確山陷褶斷束中段;為華北地層大區(qū)，豫西地層分區(qū)，澠池—確山地層小區(qū);成礦帶屬宜陽～汝陽～魯山黏（鋁）土成研究區(qū)中東段邊莊～段店黏（鋁）土成礦帶中部（見圖1）。成礦帶內構造發(fā)育，以褶皺和斷裂為主，控制著成礦帶內礦產的分布。

1.2 區(qū)域地層

區(qū)域內地層發(fā)育相對齊全，從中元古界到新生界均有出露，地層主要為中元古界汝陽群、新元古界洛峪群、震旦系、古生界寒武系、石炭系、二疊系、白堊系、新生界古近系、新近系和第四系。中元古界汝陽群、新元古界洛峪群、震旦系主要分布于研究區(qū)的西部和南部;古生界寒武系、石炭系、二疊系在研究區(qū)西北部～東南部外圍均有較廣泛出露;白堊系在研究區(qū)內廣泛出露，為一套陸源火山碎屑巖系，有資料表明白堊系次火山巖對煤系地層有一定的破壞作用;新生界古近系、新近系和第四系廣泛分布于研究區(qū)內及東北部外圍。

1.3 區(qū)域構造

區(qū)域上有近東西向、北西向、北東向三組斷裂發(fā)育，多數性質為正斷層和逆斷層，部分斷層性質不明，對白堊系及以下層位的地層和沉積礦產具有明顯的破壞作用，屬成礦后斷裂。規(guī)模最大的斷層為寶豐縣石灰窯隱伏斷層，從研究區(qū)東北角北約700 m處通過，為一物探推測的隱伏斷層，長大于20 km，走向300°，傾向30°，傾角較陡，南西盤出露為寒武系、石炭系、二疊系和白堊系，北東盤被新生界古近系、新近系和第四系覆蓋，厚度巨大，推測斷距在數百米以上，斷層性質為高角度正斷層。該斷層使斷層北部的白堊系及以下層位的地層深埋地下，同時，對早白堊世火山噴發(fā)具有明顯的控制作用。

因受區(qū)域構造影響，區(qū)域地層在大部分地區(qū)形成寬緩褶皺。主要褶皺構造為韓莊～梁洼復雜向斜，軸向20°，南端翹起，兩翼由寒武系、石炭系和二疊系組成。軸部被大面積早白堊世大營組火山巖覆蓋。南西翼由西向東地層走向轉向南東，地層發(fā)生倒轉，局部形成二級褶皺。北東翼地層走向北東，傾向北西，傾角10°。研究區(qū)位于韓莊～梁洼復雜向斜西北轉折端，受其影響，地層局部形成寬緩褶皺，次要褶皺有石板河～觀音堂寬緩背斜。

1.4 噴出巖

區(qū)域上除早白堊世火山噴發(fā)作用外，其他巖漿作用不強烈。下白堊統(tǒng)大營組火山巖具有多次噴發(fā)活動，噴出巖主要為安山巖、安山玢巖、玄武安山巖等，總體分布在石灰窯斷層的南部，研究區(qū)內尚未發(fā)現對石炭二疊系地層的破壞作用，但在研究區(qū)東南部韓莊煤田發(fā)現有次火山巖墻對煤層有破獲作用，并使煤層形成天然焦。

2 礦區(qū)地質概況

2.1 地層

研究區(qū)地層較為簡單，主要為古生界寒武系、石炭系、二疊系、白堊系和新生界第四系[4-8]。地層地質特征分述如下（見圖2）。

2.1.1 寒武系（∈）。研究區(qū)內地表寒武系未見出露，主要分布于地表以下，據鉆孔編錄成果，寒武系地層為上統(tǒng)張夏組（∈2z），區(qū)內最大控制厚度>26.50 m。

2.1.2 上石炭統(tǒng)（C2）。石炭系上統(tǒng)平行不整合于中統(tǒng)寒武系張夏組之上，研究區(qū)西南部零星出露，95%以上埋藏于地表以下。根據巖性組合、古生物化石特征，可分為本溪組和太原組，二者之間為整合接觸。

2.1.2.1 本溪組（C2b）。本溪組平行不整合于中寒武統(tǒng)張夏組之上，研究區(qū)發(fā)育較好，鉆孔控制厚度0.89～16.0 5m，一般厚5～10 m。根據巖性組合特征，主要由一套淺紅色含礫泥巖、鐵紅色含鐵質泥巖、鋁土巖（或鋁土礦）、灰白色～黃褐色泥巖組成。本溪組在研究區(qū)內可見3層礦[9]，分別為赤鐵礦層（俗稱“山西式鐵礦”）、鋁土礦層和Ⅰ號黏土礦層，為汝瓷燒制取材的重要原[10-13]。

2.1.2.2 太原組（C2t）。太原組整合于本溪組之上。礦區(qū)外西南部出露較好，大部分埋藏于地表之下。根據巖性組合特征、古生物化石特征和含礦性，其自下而上可分為一、二、三段。

一段（C2t1）：據鉆孔編錄成果及綜合研究，該段為汝瓷胎料用陶瓷黏土礦（Ⅱ號、Ⅲ號礦層）的賦礦層位，段厚2.65～44.23 m，一般厚6～20 m。根據巖性組合特征，主要由一套中厚層生物碎屑灰?guī)r、灰黑色含碳質泥巖、黑色炭質泥巖、灰色泥巖、黃褐色泥巖、一3煤，局部夾粉砂質泥巖、砂巖組成，發(fā)育灰?guī)r5層。該段絕大多數巖層在走向和傾向上相對不穩(wěn)定，呈不穩(wěn)定的透鏡體狀展布。

二段（C2t2）：據鉆孔編錄成果及綜合研究，該段為汝瓷胎料用陶瓷黏土礦（Ⅳ號、Ⅴ、Ⅵ號礦層）的賦礦層位，段厚3.19～59.03 m，一般厚11～32 m。根據巖性組合特征，巖性主要由一套灰白色～灰綠色中薄層長石石英砂巖、石英砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、灰黑色（含）炭質泥巖、黃褐色泥巖、粉砂質泥巖，局部泥巖之中夾有灰?guī)r透鏡體、薄層硅質巖、煤線、含碳泥質粉砂巖、含碳絹云長石石英砂巖組成。該段沉積旋回特征明顯，沉積旋回從砂巖、粉砂巖開始沉積，中間為泥巖、炭質泥巖夾有煤線，上部為灰?guī)r，到頂部為硅質巖沉積結束，但多數沉積旋回不夠完整。單個沉積旋回厚0.70～28.78 m，一般厚2～13 m。

三段（C2t3）：研究區(qū)內該段大部分風化被剝蝕，厚15～24m。與其上白堊系大營組一段呈角度不整合接觸。巖性主要為灰～灰白色長石石英砂巖、砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、泥巖組成，局部夾不穩(wěn)定灰?guī)r、硅質巖透鏡體和煤線。本段可劃分4個沉積旋回，單個沉積旋回厚2～13m，多從砂巖開始沉積，到泥巖沉積結束，個別到硅質巖結束。

2.1.3 白堊系大營組（K1d）。研究區(qū)內分布廣泛，但出露零星，露頭規(guī)模較小，覆蓋于石炭系之上。為一套陸相碎屑火山巖系，與下伏石炭系上統(tǒng)太原組呈不整合接觸。

大營組火山巖區(qū)域上受控于北西向斷裂構造，其噴發(fā)部位可能受控于近南北向斷裂?；鹕絿姲l(fā)作用大體上經歷了從中基性～中性～中酸性的演化過程。據區(qū)域資料[3]，K～Ar法全巖同位素年齡為114.0～117.0 Ma，時代歸早白堊世。研究區(qū)內未發(fā)現大營組火山巖對礦層的破壞作用。

2.1.4 第四系（Q）。研究區(qū)第四系分布廣泛，可分為中更新統(tǒng)和全新統(tǒng)，主要分布于研究區(qū)的北部。根據巖性組合特征，主要由棕紅色黏土、砂質亞黏土組成，局部含有礫石，一般厚0～15 m。

2.2 構造

研究區(qū)構造簡單。研究區(qū)地層整體上為一簡單平緩的單斜構造層，地層總體走向北北東～北東，傾向95°～165°，傾角4°～16°，一般傾角6°～10°。在局部表現為寬緩褶皺構造。區(qū)內裂隙不太發(fā)育，其中白堊系大營組火山巖中發(fā)育有北西向裂隙，對瑪瑙（玉）石的形成起到了積極的作用。

3 礦床地質特征

3.1 賦礦層位

陶瓷黏土礦的賦礦層位為石炭系本溪組、太原組。研究區(qū)施工鉆孔30井，其中有24口井見到了汝瓷用陶瓷黏土礦，鉆孔見礦率為80%。研究區(qū)共劃分了6層汝瓷胎料用陶瓷黏土礦，礦層編號自下而上依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。

3.2 礦層特征

3.2.1 NtⅠ礦層。為陶瓷用黏土主礦層，呈層狀～似層狀賦存于石炭系本溪組頂部，鋁土礦（巖）層之上，石炭系太原組一段L1灰?guī)r之下。產狀與上下巖層一致。礦石自然類型主要為灰白色～黃褐色泥巖。礦層厚1.26～7.92 m，平均厚5.00 m。礦石品位：含Al2O3 20.11%～30.76%，平均23.73%;SiO2 52.70%～63.76%，平均58.05%;Fe203 1.40%～4.00%，平均2.68%;TiO2 0.85%～1.48%，平均1.02%。該礦層圈定礦體一個，礦體編號NtⅠ，為主礦體。

3.2.2 NtⅡ礦層。呈層狀～似層狀賦存于石炭系太原組一段下部L1灰?guī)r之上，腐殖酸用煤（一3煤）之下，產狀與上下巖層一致。僅ZK3-03鉆孔見礦，鉆孔見礦率為3%。礦層厚2.10 m。礦石自然類型主要為灰白色～灰黑色泥巖。礦石品位：含Al2O3 22.99%，SiO2 55.40%，Fe203 2.60%，TiO2 0.94%。該礦層圈定礦體一個，礦體編號為NtⅡ，屬小礦體。

3.2.3 NtⅢ礦層。NtⅢ礦層呈層狀～似層狀賦存于石炭系太原組一段上部，位于腐殖酸用煤（一3煤）之上，產狀與上下巖層一致，礦層厚1.19～10.63 m，平均厚4.16 m。礦石自然類型主要為灰白色～灰黑色泥巖。礦石品位：含Al2O3 20.08%～30.34%，平均22.20%;SiO2 50.60%～64.82%，平均62.52%;Fe203 1.30%～3.85%，平均1.65%;TiO2 0.92%～1.26%，平均0.98%。該礦層圈定了6個礦體，編號依次為NtⅢ-1、NtⅢ-2、NtⅢ-3、NtⅢ-4、NtⅢ-5、NtⅢ-6，其中NtⅢ-4號礦體規(guī)模較大，為主礦體，其他5個礦體均為小礦體。

3.2.4 NtⅣ礦層。NtⅣ礦層呈層狀～似層狀賦存于石炭系太原組二段，產狀與上下巖層一致，厚0.92～12.22 m，平均厚5.28 m。自然類型主要為灰白色～灰黑色泥巖。礦石品位：含Al2O3 20.58%～28.38%，平均23.28%;SiO2 53.76%～65.25%，平均59.78%;Fe203 1.34%～4.00%，平均2.30%;TiO2 0.90%～1.51%，平均1.00%。該礦層共圈定了6礦體，編號依次為NtⅣ-1、NtⅣ-2、NtⅣ-3、NtⅣ-4、NtⅣ-5、NtⅣ-6，均為小礦體。

3.2.5 NtⅤ礦層。NtⅤ礦層呈層狀～似層狀賦存于石炭系太原組二段，產狀與上下巖層一致，礦層厚1.04～3.38 m，平均厚2.21 m。礦石自然類型主要為灰白色～灰黑色泥巖。礦石品位：含Al2O3 22.89%～32.00%，平均25.09%;SiO2 53.22%～61.73%，平均59.74%;Fe203 0.90%～3.60%，平均2.66%;TiO2 1.00%～1.43%，平均1.09%。該礦層共圈定了3個礦體，編號依次為NtⅤ-1、NtⅤ-2、NtⅤ-3，均為小礦體。

3.2.6 NtⅥ礦層。NtⅥ礦層呈層狀～似層狀賦存于石炭系太原組二段，產狀與上下巖層一致，礦層厚0.80～4.23 m，平均厚2.43 m。礦石自然類型主要為灰白色～灰黑色泥巖。礦石品位：含Al2O3 20.40%～30.53%，平均24.26%;SiO2 50.36～64.40%，平均59.83%;Fe203 0.98～5.46%，平均2.62%;TiO2 0.99%～1.53%，平均1.14%。該礦層共圈定了3個礦體，編號依次為NtⅥ-1、NtⅥ-2、NtⅥ-3，其中NtⅥ-1礦體較大，為主礦體，其他為小礦體。

3.3 礦體特征

研究區(qū)共劃分陶瓷黏土礦6層，圈定礦體20個，其中NtⅠ、NtⅢ-4、NtⅥ-1三個礦體規(guī)模大，為主礦體，其余17個礦體規(guī)模均小，屬零星小礦體?，F將三個主礦體特征詳述如下。

3.3.1 NtⅠ礦體。礦體呈層狀～似層狀賦存于石炭系本溪組頂部，鋁土礦（巖）層之上，產狀與上下巖層一致。礦體平面形態(tài)極不規(guī)則狀，剖面形態(tài)為層狀～似層狀?？傮w走向北北東，傾向南東東，傾角3°～27°，一般傾角為8°～15°，平均傾角12°。礦體走向長1 320 m，傾向最大延深為1 440 m。礦體埋深5～160 m，賦存標高為+272～+70 m。礦體厚1.26～7.92 m，平均厚5.00 m。礦體面積為1.121 km2。礦石自然類型主要為灰白色～黃褐色泥巖。礦石品位：含Al2O3 20.11%～30.76%，平均23.73%;SiO2 52.70%～63.76%，平均58.05%;Fe203 1.40%～4.00%，平均2.68%;TiO2 0.85%～1.48%，平均1.02%。

3.3.2 NtⅢ-4礦體。礦體賦存于石炭系太原組一段上部，位于腐殖酸用煤（一3煤）之上。礦體平面形態(tài)為不規(guī)則狀，剖面形態(tài)為層狀～似層狀。走向北北東，傾向南東東，傾角8°～26°，一般傾角8°～10°，平均傾角13°。礦體最大走向長500 m，最大傾向延深500 m。礦體厚2.75～10.63 m，平均厚5.94 m。礦體埋95～138 m，賦存標高為+166～+106 m。礦體面積0.14 km2。礦石自然類型主要為灰白色～灰黑色泥巖。礦石品位：含Al2O3 21.11%～23.71%，平均21.94%;SiO2 60.54%～64.82%，平均63.13%;Fe203 1.30%～1.57%，平均1.49%;TiO2 0.95%～1.00%，平均0.98%。

3.3.3 NtⅥ-1號礦體。礦體賦存于石炭系太原組二段。礦體平面形態(tài)為不規(guī)則狀，剖面形態(tài)為層狀～似層狀，走向南南西～北北東，傾向南東東，傾角6°～16°。礦體走向長約700 m，最大延深5 000 m。礦體厚1.22～4.23 m，平均厚2.46 m。礦體埋深0～44 m，賦存標高為+272～+245 m。礦體面積0.2 m2。礦石自然類型主要為灰白色～灰黑色泥巖。礦石品位：含Al2O3 20.40%～30.53%，平均24.31%;SiO2 50.36%～64.40%，平均59.68%;Fe203 1.00%～5.46%，平均2.70%;TiO2 1.01%～1.53%，平均1.15%。

3.4 礦體內部結構

汝瓷胎料用陶瓷黏土礦，共有20個礦體，礦體內部結構均較簡單，有16個礦體沒有夾層，有4個礦體局部具有夾層。

3.5 礦層頂底板

NtⅠ礦層（體）：直接底板主要為鋁土礦、鋁質巖，局部有鐵質巖、赤鐵礦、含鐵質泥巖等，間接底板主要為鐵質巖、赤鐵礦、張夏組灰?guī)r，其中張夏組灰?guī)r為NtⅠ礦層（體）的老底。頂板主要為太原組底部的炭質泥巖、L1灰?guī)r，其中L1灰?guī)r為老頂，但分布不穩(wěn)定，多呈透鏡體。

NtⅡ礦層：底板為灰?guī)r，分布不穩(wěn)定，多呈透鏡;頂板為泥巖。

NtⅢ礦層：底板有灰?guī)r、炭質泥巖、風化煤，底板灰?guī)r分布不穩(wěn)定;直接頂板有灰?guī)r、泥巖，頂板灰?guī)r分布相對穩(wěn)定，為老頂。

NtⅣ礦層：底板主要為砂巖，局部有泥巖偽底;頂板有灰?guī)r、砂巖、炭質泥巖和風化煤，各種巖性分布都不穩(wěn)定。

NtⅤ礦層：礦層頂、底板均為泥巖、砂巖。

NtⅥ礦層：底板以泥巖為主，也有砂巖;直接頂板主要為泥巖、砂巖等，間接頂板為硅質巖，為礦層的老頂，分布較為穩(wěn)定。

3.6 礦石質量特征

3.6.1 礦石自然類型、結構構造、礦物成分。自然類型較為簡單，均為泥巖。呈灰白色～黃褐色灰～黑色。（含）粉砂質泥質結構、層狀構造、頁理構造、塊狀構造。據巖礦鑒定，結合X衍射分析，主要由泥質和粉砂質組成，泥質75%～85%，粉砂質15%～25%。泥質礦物為高嶺石、伊利石、蒙脫石，砂質為石英、銳鈦礦、斜長石、鉀長石、鐵質等。其中，高嶺石35%～84%，一般50%～60%;伊利石10%～20%，一般15%左右;伊利石-蒙脫石混層0%～10%，一般5%～10%，;蒙脫石0%～20%，一般10%～15%;石英5%～30%，一般10%～20%;銳鈦礦2%～3%;斜長石0%～2%;鉀長石0%～3%，鐵質微量。偶爾可見方解石、石膏等。砂質多呈次圓狀～次棱角狀，粒徑0.01～0.06 mm，一般0.01～0.03 mm。

本溪組中的NtⅠ礦層，顏色為灰白色～黃褐色。產于太原組中的NtⅡ、NtⅢ、NtⅣ、NtⅤ、NtⅥ礦層，顏色呈灰白色～黑色泥巖，是礦石中含有微量炭質所致。

3.6.2 礦石的物理性能

3.6.2.1 礦石的自然白度。根據41件白度樣的測試結果汝瓷胎料用陶瓷黏土礦的自燃白度相對較低，介于18.1%～49.2%，平均為32.3%。

3.6.2.2 可塑性。根據41件可塑性樣的測試結果汝瓷胎料用陶瓷黏土礦的可塑性指數相對較高，介于8.8～21.1，平均為15.6。說明礦石可塑性好，易于陶瓷制品的成型。

3.6.2.3 耐火度。根據41件耐火度樣的測試結果汝瓷胎料用陶瓷黏土礦的耐火度相對較高，介于1 320～1 700 ℃，多數為1 580～1 640 ℃。說明礦石的耐火度較高。

4 結論與建議

本文主要對汝瓷胎料用黏土礦進行了綜合勘查和研究評價，對其他共生、伴生礦產僅作概略研究，有待進一步地質勘查工作。本次成果為下一步開展深部詳查工作提供了重要地質依據。

成果表明：大營鎮(zhèn)清涼寺礦區(qū)汝瓷胎料用黏土礦具有儲量大、埋藏淺、質量優(yōu)、地質條件簡單、易采等特點，具有重要的工業(yè)意義;

該地區(qū)黏土礦為汝瓷燒制的重要原料，利用價值高，研究意義較大;

汝瓷黏土礦作為地方特色礦種，建議地方政府對汝瓷黏土礦采取一定的保護措施，為今后地方政府礦產資源規(guī)劃提供經濟保障及科學依據。

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收稿日期：2020-04-10

作者簡介：申開洪（1984—），男，碩士，工程師，研究方向：地質礦產調查。