付忠才

黑龍江省第九地質(zhì)勘查院，黑龍江 齊齊哈爾 161006

黑龍江省依安紅星高嶺土礦位于依安鎮(zhèn)與新屯鄉(xiāng)之間。在1987年—1988年原黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)勘查所開展“黑龍江省西北部粘土礦產(chǎn)資源開發(fā)前景研究”時(shí)，發(fā)現(xiàn)了依安—克山砂質(zhì)高嶺土礦成礦帶；2012年—2013年黑龍江省齊齊哈爾礦勘查開發(fā)總院在依安縣紅星磚廠—克山縣于保董屯一帶開展了高嶺土礦遠(yuǎn)景調(diào)查工作，并于2016年—2018年完成了紅星高嶺土礦的詳查工作，提交（332+333）高嶺土礦石資源量64 863.07×104t，淘洗精礦量14 128.89×104t，為一超大型湖相沉積型砂質(zhì)高嶺土礦床。是黑龍江省目前發(fā)現(xiàn)的最大的陶瓷用高嶺土礦床，為依安縣打造“北方瓷都”提供了資源保障。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

研究區(qū)位于松嫩平原的西北部，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)分區(qū)處于北部傾沒區(qū)南部[1]、松嫩斷陷區(qū)中西部[2]，吉黑成礦省松遼盆地高嶺土成礦帶的北端[3]。地層主要有古近系始新—漸新統(tǒng)依安組（E2-3y）、中更新統(tǒng)林甸組一段（Q2ln1）和二段（Q2ln2）、上更新統(tǒng)齊齊哈爾組（Q3q）及全新統(tǒng)（Q4）[4，5]。除在溝谷低洼部位見有全新統(tǒng)（Q4）地層出露外，全區(qū)皆被齊齊哈爾組（Q3q）所覆蓋。為了更好地反應(yīng)賦礦地層——林甸組（Q2ln）分布特征，將其上覆的齊齊哈爾組（Q3q）及全新統(tǒng)（Q4）地層視為覆蓋層，在區(qū)域地質(zhì)圖上只反映其下部地層（圖1）。

圖1 紅星高嶺土礦區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geological map of the Hongxing kaolin deposit

依安組（E2-3y）呈大面積分布在依安縣太東鄉(xiāng)，克山縣古城鎮(zhèn)、古北鄉(xiāng)、北興鎮(zhèn)及訥河市訥南鎮(zhèn)等地。巖性以灰、灰綠色泥巖和砂礫巖為主，常呈互層出現(xiàn)，層理發(fā)育。厚度大于100 m。

林甸組一段（Q2ln1）呈半環(huán)狀分布在依安縣新屯鄉(xiāng)、依安鎮(zhèn)、紅星鄉(xiāng)，克山縣西聯(lián)鄉(xiāng)、克山農(nóng)場一帶。巖層厚8～101 m，巖性主要有高嶺石粘土、粘土、中粗砂、含高嶺土的中粗—中細(xì)砂及砂礫石等，顏色多為灰白色、灰黑色、黃褐色、白色。與依安組（E2-3y）呈不整合接觸。

林甸組二段（Q2ln2）分布在林甸組一段（Q2ln1）西部內(nèi)側(cè)。巖性為黃色、黃褐色和灰黑色的亞粘土和亞砂土及灰白色、灰黃、棕黃和褐黃色含礫中粗砂、礫石。厚度5～55 m。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)所見皆為新生代地層，由老至新為古近系始新—漸新統(tǒng)依安組（E2-3y），第四系中更新統(tǒng)林甸組一段（Q2ln1）、上更新統(tǒng)齊齊哈爾組（Q3q）、全新統(tǒng)（Q4）（圖2）。

圖2 紅星高嶺土礦區(qū)地層柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column of Hongxing kaolin deposit

依安組（E2-3y）呈隱伏狀分布全區(qū)，總體北西傾，傾角小于1°。巖性以灰褐色粘土為主，夾灰褐色、灰色粉砂質(zhì)粘土與灰色粘土，層理發(fā)育，其頂部與林甸組接觸處為厚1～2 m的富含氧化鐵的灰黃色粘土。

林甸組一段（Q2ln1）與依安組（E2-3y）呈平行不整合接觸，在全區(qū)隱伏分布，按巖性不同可分為下、中、上三個(gè)巖性層位。下部層位：巖性以灰白色砂質(zhì)高嶺土為主，其次為灰黃色含礫砂質(zhì)高嶺土、含高嶺土中粗砂，頂部為灰黃色砂質(zhì)高嶺土。埋深在11.08～46.30 m之間，平均27.36 m。厚12.68～95.96 m，平均45.29 m；中部層位：在區(qū)隱伏狀大面積分布，以黑色粘土層為主，其次為磚紅色、雜色和灰白色粘土。埋深12.69～44.40 m，最大厚度11.09 m；上部層位：巖性主要為灰白色砂質(zhì)高嶺土，夾有灰黃色、灰白色含礫砂質(zhì)高嶺土，頂部零星見有磚紅色粘土或雜色粘土。埋深0.75～27.9 m，平均12.11 m。厚1.51～19.27 m，平均厚11.04 m。

齊齊哈爾組（Q3q）在區(qū)內(nèi)呈大面積出露，平行不整合覆蓋林甸組一段（Q2ln1）之上。巖性主要為黃色粘土，局部含細(xì)砂。厚1.03～26.70 m。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體形態(tài)及規(guī)模

區(qū)內(nèi)共圈定砂質(zhì)高嶺土礦體三層，近水平產(chǎn)出，呈厚板狀，形態(tài)簡單。其中：Ⅰ號礦體產(chǎn)于林甸組下段（Q2ln1）上部砂質(zhì)高嶺土層內(nèi)，Ⅱ、Ⅲ號礦體賦存在下部砂質(zhì)高嶺土層內(nèi)（圖3）。

圖3 紅星高嶺土礦區(qū)D7勘探線地質(zhì)剖面圖Fig.3 Geological profile of No.7 line in Hongxing kaolin deposit

Ⅰ號礦體南北長1 402～3 402 m，東西寬1 548～3 098 m，延展面積8.72 km2。礦體厚度2.00～17.57 m，平均厚度8.18 m，厚度變化系數(shù)為43.51%，為厚度變化較穩(wěn)定礦體。其頂、底板巖性為粘土、砂質(zhì)粘土、含高嶺土中粗砂及少量砂質(zhì)高嶺土，頂板標(biāo)高200.55～216.36 m，平均209.62 m；底板標(biāo)高194.55～210.84 m，平均201.60 m。礦體埋深1.90～27.90 m，平均埋深13.09 m。探獲（332+333）礦石量12 633.27×104t，淘洗精礦量2 999.65×104。精礦Al2O3平均含量為26.66%，F(xiàn)e2O3平均含量為1.27%，TiO2平均含量為0.32%。-325目淘洗率15.71%～40.43%之間，平均22.83%。

Ⅱ號礦體南北長1 200～3 399 m，東西寬2 200～4 000 m，延展面積10.23 km2。厚度2.00～37.66 m，平均厚度15.56 m，厚度變化系數(shù)為50.65%。頂板巖性多為砂質(zhì)高嶺土，少為含高嶺土中粗砂、粘土；底板巖性主要為砂質(zhì)高嶺土，其次為含高嶺土中粗砂等。頂板標(biāo)高160.00～197.61 m，平均187.87 m；底板標(biāo)高153.85～195.19 m，平均176.49 m。夾石主要為含高嶺土中粗砂。礦體埋深7.26～64.30 m，平均埋深33.50 m。探獲（332+333）礦石量28 806.25×104t，淘洗精礦量5 787.14×104t。精礦Al2O3平均含量為26.47%，F(xiàn)e2O3平均含量為1.15%，TiO2平均含量0.32%。－325目淘洗率14.81%～29.63%，平均含量為20.30%。

Ⅲ號礦體南北長1 800 m～3 402 m，東西寬1 797～4 000 m，分布面積9.67 km2。礦體厚度2.00～39.04 m，平均厚度11.87m，變化系數(shù)為67.93%。頂、底板巖性多為砂質(zhì)高嶺土，其次為含高嶺土中粗砂。頂板標(biāo)高136.90～171.26 m，平均155.16 m；底板標(biāo)高118.76～155.95 m，平均142.09 m。礦體埋深37.62～90.30 m，平均埋深65.71 m。探獲（333）礦石量23 423.55×104t ，淘洗精礦量5 342.10×104t。精礦Al2O3平均含量為26.20%，F(xiàn)e2O3平均含量為1.43%，TiO2平均含量為0.48%。-325目淘洗率15.17%～34.55%，平均含量22.05%

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石自然類型及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石自然類型主要為含中細(xì)砂高嶺土，其次為含礫中細(xì)砂高嶺土。

灰白色高嶺土呈雜亂狀充填于礫、中細(xì)砂之中，礦石呈砂性泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。

3.2.2 礦石礦物成分

礦石礦物成分較簡單，主要為高嶺石、石英、長石及少量云母（圖4）。高嶺石呈淡黃褐色，片狀、書頁狀，集合體多以碎微粒狀存在，其次以蠕蟲狀集合體形式存在，最大片徑可達(dá)0.06 mm；石英呈粒狀、次棱角狀，粒徑小于1.5 mm；長石呈半自形板狀、次棱角狀，多為鉀長石；云母呈片狀。

圖4 紅星高嶺土礦礦石掃描電鏡照片F(xiàn)ig.4 SEM photographs of mineral from Hongxing kaolin deposit

砂質(zhì)高嶺土中高嶺石含量9.5%～23.6%，平均12.4%；石英63.4%～75.5%，平均71.6%；長石13.2%～18.1%，平均15.3%；含礫砂質(zhì)高嶺土中高嶺石含量為6.0%～23.6%，平均14.5%；石英63.4%～77.5%，平均71.3%；長石12.0%～15.8%，平均13.4%。

原礦經(jīng)—325目淘洗后，砂質(zhì)高嶺土精礦高嶺石含量57.3%～83.9%，平均67.8%；石英10.4%～26.1%，平均18.5%；長石4.5%～20.4%，平均11.7%；含礫砂質(zhì)高嶺土精礦高嶺石含量為49.7%～72.1%，平均66.8%；石英15.2%～30.6%，平均20.2%；長石11.5%～18.6%，平均11.7%。

原礦經(jīng)—325目淘洗后獲得的精礦高嶺石含量大幅度增加、石英明顯降低、長石變化不大。

3.2.3 礦石化學(xué)成分

Ⅰ號礦體—325目精礦SiO2含量在56.81%～59.31%，平均含量為58.00%；Al2O324.34%～31.27%，平均含量26.66%；Fe2O3含量0.70%～2.14%，平均含量1.27%；TiO2含量0.23%～0.54%，平均含量0.32%。Ⅱ號礦體—325目精礦SiO2含量在55.85%～61.03%，平均含量為58.00%；Al2O324.09%～30.45%，平均含量26.47%；Fe2O3含量0.72%～1.88%，平均含量1.15%；TiO2含量0.23%～0.52%，平均含量0.32%。Ⅲ號礦體—325目精礦SiO2含量在56.94%～60.81%，平均含量為58.72%；Al2O324.05%～28.72%，平均含量26.20%；Fe2O3含量0.97%～1.82%，平均含量1.43%；TiO2含量0.26%～0.69%，平均含量0.48%。其他化學(xué)成分平均含量見表1。

表1 -325目精礦化學(xué)成分表Table1 -325 concentrate chemical composition

3.2.4 礦石物理技術(shù)性能

（1）原礦粒度

原礦粒度組成見表2。由表2可以看出：-76 μm粒級高嶺土產(chǎn)出率低，Ⅰ號礦體為15.82%、Ⅱ號礦體為20.65%、Ⅲ號礦體為22.55%，表明礦區(qū)高嶺土淘洗率較低。

表2 原礦粒度分析結(jié)果表Table2 Results of particle size analysis of raw ore

化驗(yàn)結(jié)果顯示礦石中礦物粒度多為+76 μm，占77%以上，其中粘土礦物占10%±；粒度-43μm的礦物含量在14.30%～19.40%，其中粘土礦物占82.8%～87.30%，高嶺石主要賦存在該粒級內(nèi)。

（2）白度

Ⅰ號礦體礦石自然白度62.10%～70.90%，平均68.00%；Ⅱ號礦體礦石自然白度57.80%～66.50%，平均為62.15%；Ⅲ號礦體礦石自然白度最低為62.90%～63.90%，平均為63.40%。

Ⅰ號礦體礦石燒成白度為63.50%～73.1%，平均70.23%；Ⅱ號礦體礦石燒成白度62.00%～69.5%，平均65.75%；Ⅲ號礦體礦石燒成白度65.80%～66.40%，平均66.10%。

由上述數(shù)據(jù)可以看出：Ⅰ號礦體礦石自然白度及燒成白度最高，Ⅱ號礦體礦石高嶺土礦與Ⅲ號礦體礦石自然白度及燒成白度相差較小，三層礦體礦石的燒成白度均高于自然白度。礦石的自然白度及燒成白度都較低，如用作建筑及日用瓷原料，需經(jīng)漂白處理。

（3）耐火度

礦石耐火度在1 640℃～1 680℃之間，耐火度滿足建筑衛(wèi)生瓷耐火度的工業(yè)指標(biāo)要求。

（4）塑性指數(shù)

原礦塑性指數(shù)6.2～14.7，屬中塑性高嶺土。

（5）干燥收縮率

砂質(zhì)高嶺土干燥收縮率較低一般在-0.1%～0.2%之間。

4 礦床成因探討

4.1 成礦環(huán)境分析

根據(jù)區(qū)內(nèi)第四系地層特征結(jié)合前人研究成果可以推斷：在早第三紀(jì)始新世—漸新世時(shí)期，地殼由于差異性升降，本區(qū)出現(xiàn)了依安凹陷和烏裕爾凹陷，形成了依安湖，在其中沉積了粘土、砂質(zhì)粘土等河湖相間夾湖沼相的依安組；到中新世早期該區(qū)抬升隆起，導(dǎo)致依安組出露地表，接受剝蝕，形成了依安組頂部富含褐鐵礦的薄層黃褐色粘土層；到中更新世早期，西部、北部山區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)差異性強(qiáng)烈抬升，松嫩平原西部穩(wěn)定下沉，本區(qū)處于“松嫩大湖”西北部[6]，接受了來自北部、西部山區(qū)風(fēng)化形成的碎屑物，沉積了林甸組下部一地層。本區(qū)林甸組一段按巖性可劃分為：下部砂質(zhì)高嶺土為主夾含礫砂質(zhì)高嶺土、中細(xì)粒砂層；中部粘土層；上部砂質(zhì)高嶺土夾粘土層。沉積物粒度具有由粗到細(xì)，再到粗的沉積規(guī)律，顯示沉積環(huán)境由淺湖湘—深湖相—淺湖湘?？膳c林甸組典型剖面——大慶前進(jìn)村7901號鉆孔剖面下部層位對比[7]，形成時(shí)限在55～120萬年，形成環(huán)境由冷涼偏干到溫?zé)釢駶橻7，8]；中更新世中晚期，松嫩平原東部抬升湖泊萎縮，導(dǎo)致本區(qū)露出水面，林甸組一段頂部出露地表，形成了磚紅色風(fēng)化殼層；中更世晚期—晚更新世期間，松嫩盆地西部嫩江斷裂與德都大安斷裂之間發(fā)育坳陷帶，沉降沉積了湖相齊齊哈爾組。

4.2 礦床成因

高嶺土礦床成因類型一般劃分為風(fēng)化型、熱液蝕變型和沉積型[9-18]。紅星高嶺土礦礦體呈近水平厚板狀賦存在林甸組中，其產(chǎn)狀與地層一致，并嚴(yán)格受地層控制；礦石礦物礫、砂、粘土混合堆積，分選性差，石英、長石碎屑多為次棱角狀，顯示礦物經(jīng)過了水流搬運(yùn)，只是搬運(yùn)距離不遠(yuǎn)，具有明顯的沉積特征。因此推斷紅星砂質(zhì)高嶺土礦應(yīng)為與賦礦地層同時(shí)形成的中更新世湖相沉積型砂質(zhì)高嶺土礦床。

5 結(jié)論

（1）紅星高嶺土礦床為一超大型砂質(zhì)高嶺土礦床，礦體呈近水平厚板狀產(chǎn)出，礦石類型主要為含中細(xì)砂高嶺土、其次為含礫中細(xì)砂高嶺土。

（2）礦石礦物主要為高嶺石、石英、長石，其中高嶺石含量6.0%～23.6%；原礦淘洗后（—325目），精礦高嶺石含量49.7%～83.9%。

（3）高嶺石粒度多為-43 μm，礦石自然白度57.80%～70.90%，燒成白度62.00%～73.1%，耐火度1 640℃～1 680℃，原礦塑性指數(shù)6.2～14.7，干燥收縮率一般在-0.1%～0.2%之間，礦石經(jīng)漂白處理后可用作建筑及日用瓷原料。

（4）礦床成因類型為湖相沉積型，與賦礦地層林甸組一段（Q2ln1）同時(shí)形成，成礦時(shí)代為中更新世早期。