高岭土矿床地质勘查与评价

膨润土矿床地质勘查与评价~

一、膨润土矿一般工业指标
( 一) 矿石质量指标
1) 边界品位: 蒙脱石质量分数≥40% ( 单样) 。
2)工业品位:蒙脱石质量分数≥50%(单工程)。
对选矿性能良好，适用于做精细加工产品的低电荷型(怀俄明型)的膨润土，其蒙脱石的质量分数指标可适当降低。
(二)开采技术条件
1)矿层最小可采厚度1～2m。
2)夹石最小剔除厚度不小于1m。
3)露天开采标高一般不低于采区侵蚀基准面以下50m。
4)露天剥采比不大于4∶1。
5)露天矿床最终边坡角一般50°～60°。
6)露天开采最终底盘最小宽度不小于20m。
二、矿床勘探类型的划分
(一)影响勘查类型划分因素
1.矿体(层)延展规模
大型:沿走向≥2000m，沿倾向≥1500m，延展面积≥3km2。
中型:沿走向1000～2000m;沿倾向500～1500m;延展面积0.5～3km2。
小型:沿走向＜1000m;沿倾向＜500m;延展面积＜0.5km2。
2.矿体(层)形态复杂程度
规则:呈层状、似层状，边界规则。
较规则:呈层状、似层状、透镜状，边界较规则。
不规则:呈透镜状、扁豆状、囊巢状、脉状，边界不规则。
3.矿体(层)厚度稳定程度
稳定:厚度变化系数≤40%，厚度变化有规律。
较稳定:厚度变化系数40%～70%，厚度变化较有规律。
不稳定:厚度变化系数＞70%，厚度变化规律不明显。
4.矿体(层)内部结构复杂程度
简单:矿石质量稳定或变化有规律，线或面夹石率≤10%。膨润土矿床蒙脱石质量分数变化系数＜20%。
中等:矿石质量较稳定，线或面夹石率10%～20%。膨润土矿床蒙脱石质量分数变化系数20%～30%。
复杂:矿石质量不稳定，线或面夹石率＞20%。膨润土矿床蒙脱石质量分数变化系数＞30%。
5.构造复杂程度
简单:矿体(层)呈单斜或简单的开阔向、背斜;无较大的断裂构造及脉岩，对矿体形态影响小。
中等:矿体(层)有次一级褶曲或局部较紧密褶曲;有少数较大断裂及脉岩切割，对矿体(层)形态有一定影响。
复杂:断层、褶曲或脉岩发育，矿体(层)受到严重影响。
(二)勘查类型的划分
Ⅰ勘查类型:矿体(层)延展规模大型，形态规则，厚度稳定，内部结构、地质构造简单。例如广西宁明膨润土矿床。
Ⅱ勘查类型:矿体(层)延展规模中—大型，形态较规则，厚度较稳定，内部结构、地质特征简单至较简单。例如，辽宁黑山、浙江平山、福建武平膨润土矿床。
Ⅲ勘查类型:矿体(层)延展规模中—小型，形态较规则至不规则，厚度较稳定至不稳定，内部结构、地质构造较简单至复杂。例如，甘肃红泉、安徽水东、浙江仇山膨润土矿床。
三、不同勘探类型勘探工程间距的要求
勘查工程按不同勘查阶段，根据矿床地质特征和矿山建设需要部署。普查阶段勘查工程部署应考虑能为后续勘查工作利用。根据《高岭土、膨润土、耐火粘土矿产地质勘查规范》(DZ/T0207—2002)中的要求，膨润土矿床各勘探类型的勘探工程间距如表4－7所示。
表 4-7 膨润土矿床勘查工程间距


四、矿床规模的划分
根据矿体的延长、延伸和延展规模，将滑石矿体划分为大、中、小型三类 ( 表4-8) 。
表 4-8 膨润土矿产资源/储量规模


五、勘探技术手段的选择与布置要求
膨润土矿床的主要勘查技术手段一般地表多采用槽、井探，深部多采用岩心钻探，有条件的矿区也可结合使用物探作为辅助手段，帮助查明覆盖层厚度，大的断层、破碎带及岩脉的分布等。如果矿体有明显的物性异常时，也可利用物探手段来圈定矿体，但必须有工程验证。
各种勘探工程的总体布置形式，一般多按勘探线形式布置，即所有工程必须沿勘探线剖面布置，以便能充分利用各工程所获得的地质资料，编制出勘探线剖面图，以正确反映矿体深部的地质情况。当矿体产状平缓，埋藏不深，且呈面状展布，有可能用浅井或直钻勘探时，也可按勘探网的形式布置工程。但工程必须布置在两组勘探线的交点上，而且只能布置垂直工程。这种形式没有勘探线形式灵活，一般较少用。
( 一) 地形和地质测量
预查、普查阶段: 收集编制或填制区域地质简图，矿区图件、比例尺不做规定。
详查、勘探阶段: 收集或编制区域地质图，比例尺 ( 1 ∶ 2 万) ～ ( 1 ∶ 5 万) ，矿床地形、地质图，( 1 ∶ 2 000) ～ ( 1 ∶ 5 000) ( 膨润土) ，勘探线剖面图 ( 1 ∶ 500) ～ ( 1 ∶2 000) 。
矿床地形、地质图、工程测量及各类综合图件的质量应符合有关规范、规定要求。
( 二) 物探工作
具备物探工作条件的，应结合探矿工程，采取适用的物探方法，了解矿体分布范围、覆盖层的厚度、与成矿有关的较大断层、岩体、岩脉、岩溶的产状与分布以及矿床水文地质、工程地质条件等。
物探工作质量应符合有关行业标准，其成果在勘查报告中单列论述。
( 三) 探矿工程
1. 探槽、浅井
控制矿体的工程应揭穿矿体顶底板围岩界线，探槽、浅井应挖至新鲜基岩内。
2. 钻探工程
钻孔一般布置在勘探线上，钻孔竣工后应测定孔位坐标。
矿心采取率以及矿层上下 3 ～5 m 的顶底板岩心采取率不得低于 80%，一般岩心采取率不得低于 70%。对厚度较大的矿体，矿心采取率要求连续 5 ～10 m 段平均采取率不低于 80%、分层岩心采取率不低于 70%。
钻孔穿矿孔径以满足各种样品测试的要求为准。
地下开采施工钻孔必须严格封孔，对封孔质量应采取 10% ～ 20% 的随机抽样透孔检查，合格率要求达到 100%。
对采用泥浆 ( 膨润土矿不能加碱) 钻进时，矿心采取样品必须剥离泥皮。
钻探工程质量要求应执行 《岩心钻探规程》规定。
六、采样、样品加工及化验要求
( 一) 样品的采集
样品应按矿石类型、品级分别采取。刻槽法采集样品规格 ( 10 cm ×5cm) ～ ( 10 cm ×3 cm) 。钻孔矿心等采集样品常用矿心二分劈开法取其一半作为样品，样品长度一般 1 ～2 m。
采集样品时，应避免外来物质 ( 包括铁质) 混入，其中夹石、岩块含量予以剔除，称量并计算含量比例，估算矿产资源/储量时扣除。
( 二) 样品的加工
原矿样品加工缩分公式采用切乔特公式:

非金属矿产地质与勘查评价

式中:Q———缩分时取得的最小可靠质量，kg;
K———缩分系数;
d———样品碾碎后最大颗粒的直径，mm。
K值为0.1～0.2，一般取0.1。K表示碎样过程中，样品损失率:全过程累计损失率＜5%，每次缩分误差＜3%。
膨润土加工粒度需95%的试样质量过0.074mm(200目)筛。
(三)样品化学分析、物化性能测试
1.基本分析
膨润土吸蓝量测定:先确定膨润土中蒙脱石的相对含量，作为圈矿依据，全部单样均需测定。计量单位用100g试样吸附甲基蓝的毫摩(尔)(mmol/100g)表示。
阳离子交换性能测定:即查明矿石属性、矿体(层)属性分带作为圈定不同属性的矿产资源/储量的依据。测试项目有阳离子交换容量(QCEC)和交换性阳离子［E(Na+)、E(K+)、E(Ca2+)、E(Mg2+)］。当需按属性圈矿和了解断层对其两侧矿体(层)属性所产生的影响时，应加密工程以控制属性分带，并进行全部单样测定。
2.组合分析
膨润土胶质价、膨胀容测定:反映矿石基本物理性能，样品为组合样。对不能按蒙脱石含量品级分采的矿体(层)，应按属性蒙脱石平均含量分别采取组合样;对能按蒙脱石含量品级分采的矿体(层)，则应分别按属性、品级采取组合样。组合样数量各不少于5件。试样采用单工程或相邻剖面上的相邻工程长度加权进行组合。如钠基膨润土的胶质价大于100mL/15g时，应改用500mL的量筒测定或加测膨润值。对铝(氢)基膨润土胶质价、膨胀容可免测。
3.化学多元素分析、光谱半定量分析
膨润土光谱半定量分析样的采取和测定，参照《金属非金属矿地质普查勘探采样规定和方法》执行。
(四)物化性质和工艺性能试验质量检查
膨润土吸蓝量测定检查按各属性、蒙脱石含量品级按比例从副样中抽取。内部检查样应占样品总数的7%～10%;外部检查应占样品总数的3%～5%。其他性能测试的质量检查，当试样测试数据与吸蓝量有明显矛盾时才做内、外部检查。膨润土物化性质和工艺性能试验允许差见表4－9。
表 4-9 膨润土物化性质和工艺性能试验允许差


续表


( 五) 岩石物理技术性能测试样晶的采集与试验
膨润土工艺性能测试样全部采用组合样，样品应是胶质价、膨胀容组合样的副样。样品数量不少于 5 件。测试项目见表 4-10。
表 4-10 膨润土矿石主要工业用途测试项目


( 六) 体积质量 ( 体重) 和湿度测定样
以小体积质量 ( 体重) 作为矿产资源/储量估算参数的矿床，应按工业类型、矿石类型、蒙脱石含量、品级，分别采取不少于20 件样品。对有采场或采坑的矿区应采取 1 ～3 件大体积质量 ( 体重) 样，作为对小体积质量 ( 体重) 的验证。
测定小体积质量 ( 体重) 的样品，一般需测定天然湿度。烘干 ( 温度为 105℃) 至恒温后求得湿度。
七、矿床勘查及评价要点
我国膨润土矿产资源丰富，分布广泛，目前年产量已达百万吨左右，大部分在国内销售，仅有部分出口到日本、东南亚和澳大利亚等。我国优质钠基膨润土的产量仅占 10%左右，供不应求，钙基膨润土则有过剩、滞销和积压现象。为了提高膨润土矿床的经济效益，今后应重点加强对钠基膨润土的勘查和研究工作，提高我国优质膨润土的储量和在产品中的比例，以满足经济建设的需要。此外，膨润土通过阳离子交换可进行改型，钙基膨润土与碳酸钠作用可以改型成钠基膨润土，加强对膨润土改型工艺流程的研究和推广，不仅可以提高矿山的经济效益，而且也可以缓解我国钠质膨润土供不应求的矛盾。
此外，膨润土跟其他几种矿石还存在以下伴生关系:
( 一) 膨润土与沸石的伴生关系
膨润土与沸石关系密切，凡有膨润土产出的地方，一般都赋存有沸石，说明两者具有类似的生成条件，如俄罗斯的诺耶姆别良，我国山东潍县，辽宁法库、阜新及浙江，江苏，内蒙古等地。膨润土与沸石相伴，一般与珍珠岩的蚀变有关，膨润土- 沸石- 珍珠岩三者往往在一起，可作为一种普查标志。但与沸石伴生的膨润土，并不一定都能形成矿床，虽然都要求碱性介质条件，但形成的温度、压力并不相同，而且形成蒙脱石时介质碱性较弱，沸石是由火山玻璃转化为蒙脱石的一种过渡产物。此外，与大量沸石共生的膨润土，质量一般较差。凡优质膨润土矿床，如怀俄明，在其含矿层段，就没有单独的沸石矿层。
( 二) 钠质和钙质膨润土与埋深的关系
膨润土矿床一般产出时代较新，埋藏较浅。蒙脱石对外部介质条件的变化具有很高的灵敏性。因此，钠质和钙质膨润土的自然改型和变化，与表生作用的关系十分明显，具有普遍意义。原苏联高加索的齐希斯- 乌巴尼、格鲁吉亚的阿斯坎、钠利奇克，美国的怀俄明，我国的平山、湖北武昌上熊、河南信阳上天梯、安徽屯溪等许多膨润土矿床，上部为钙质膨润土，下部则为钠质膨润土。深度分界线与该地区的潜水面相吻合，即 “氧化带”的下限。因此，膨润土矿床不能只从露头和地表确定其属性，要加强深部的检查和研究。
( 三) 膨润土与煤或褐煤的伴生关系
美国、加拿大和俄罗斯的某些膨润土矿床与煤层伴生。美国怀俄明膨润土矿床，在大霍恩陆相盆地的梅蒂茨组内，含有7～8层褐煤，其中至少有4层与上覆膨润土共生。加拿大的普林斯顿，膨润土层一般产在两个褐煤层之间。俄罗斯库兹巴斯巴拉洪群含煤建造(P1，C2，C3)中，已查明有6个膨润土矿层。我国甘肃红泉膨润土矿床也产在含煤(P1)岩系中。与含煤岩系有关的膨润土矿床产出时代较老，多数为晚古生代，这一特征扩大了在古生代含煤建造中寻找优质膨润土矿床的远景。
此外，在膨润土矿床评价中，要注意综合找矿和综合评价，注意发现和寻找优质高岭土、海泡石、凹凸棒石和玻璃原料、硅藻土等矿产。

一、高岭土的成因及影响因素
(一)高岭土的成因
根据高岭土矿床地质特征所表现的成矿规律以及人工合成高岭土类矿物的成矿试验所显示的生成条件，认为高岭土类矿物是在较纯的Al2O3－SiO2－H2O体系中，并于偏酸性的水介质的环境下生成的。换言之，高岭土类矿物的形成主要决定于物质条件(SiO2－Al2O3－H2O)和偏酸性的水介质环境(pH＜7)。对于一定的体系来说，物质条件来源于两个途径。一条途径是含铝的硅酸盐物质(包括中酸性的火成岩、火山岩、沉积岩、变质岩等)的水分解过程，另一条途径是含铝和硅的胶体水溶液的搬运过程。水介质的偏酸性条件的获得也是通过两个过程:一个是腐烂的植物、动物的分解过程，获得有机酸;另一个是黄铁矿氧化，溶解过程，或天然雨水溶解CO2的过程，或热液本身的喷溢过程等，获得无机酸。酸性水介质主要有两种作用，一种作用是加速溶解作用，将铝硅酸盐物质中的Al，Si，Na，K，Ca，Mg等组分溶解下来，并能带走Na+，K+，Ca2+，Mg2+;另一种作用是造成高岭土类矿物生成所必需的酸性环境。如果水介质为中性或偏碱性，则生成其他层状硅酸盐，如蒙脱石、伊利石等。当然无机酸和有机酸的作用也不尽相同，例如在溶解过程中和一定pH范围内，无机酸溶解Si的能力强于溶解Al;而有机酸则相反。
高岭土类矿物通常认为有两种生成过程:一种生成过程是:溶解的铝和硅的胶体先生成水铝英石(它与高岭土类矿物组分相似，但属于无定形物质)，然后进一步生成高岭土类矿物;另一种过程是:其他矿物(如长石、黑云母、蒙脱石等)在一定水介质作用下转化成高岭土类矿物，这一过程似乎不经过水铝英石阶段。当然，高岭土类矿物的生成过程是非常复杂的，前面所述的过程不过是其中典型化的过程。
(二)影响高岭土生成的因素
1.温度
高岭土类矿物的生成温度在350℃以下。在这一温度范围内，温度的变化对于高岭土类矿物的生成影响不大，但对于高岭土类各矿物的形成以及高岭土类矿物的生成速度有一定的影响。温度增高，容易生成地开石、珍珠石矿物，并加速高岭土类矿物的生成速度。在地表或近地表条件下，高岭土类矿物的生成温度以小于85℃为宜，在中、低温热液环境中则以50～300℃为宜。
2.压力
高岭土类矿物大多产于地表、近地表条件，个别埋藏较深。据认为，高岭土类矿物的生成压力为(1～20)×105Pa。较高的压力对高岭土矿层的固结程度有作用。如果压力超过这一范围，将生成少水或无水的其他矿物。
3.母岩
高岭土的形成与母岩物质的成分、结构、构造关系密切。生成高岭土的母岩种类多种多样，主要有中酸性的火成岩(如白云母花岗岩、花岗闪长岩、白岗岩、花岗斑岩、伟晶岩、细晶岩、钠长岩、石英斑岩等)、中酸性的火山岩(流纹岩、英安岩、流纹质，英安质凝灰岩)、与中酸性火成岩成分类似的变质岩(花岗片麻岩、片岩、混合岩、糜棱岩)、部分沉积岩(长石砂岩)以及某些粘土岩。在这些岩石中，长石是生成高岭土的主要矿物，而含硫矿物(黄铁矿)则是生成某些类型高岭土的必要矿物。不同的母岩生成的高岭土质量不同。由浅色花岗岩生成的高岭土的质量较好，其中Fe、Ti有害元素含量较少。
母岩的结构、构造同样也影响高岭土的生成，一方面影响高岭土矿的生成速度和范围，粗粒结构、裂隙构造将加速高岭土矿的形成，并扩大它的生成范围;另一方面也影响高岭土类中各矿物生成的种类，粗粒的、裂隙构造发育的伟晶岩、花岗岩生成的高岭土类矿物多以水合多水高岭石为主，而细粒的、具有致密构造的母岩(如石英斑岩)生成的高岭土常以结晶差的高岭石居多，并伴生有伊利石。
4.地形
地形对于高岭土的形成以及富集成矿是一个重要的影响因素。一方面，地形要有利于水介质的流动，造成开放体系的环境，有利于风化作用的进行，使原岩中与高岭土生成无关的阳离子被淋滤掉;另一方面，地形要有利于Al2O3－SiO2－H2O体系的保存，不致使其破坏。因此，地形既要有所起伏，使地表水流与地下径流有一落差，使之有利于淋滤作用的进行，但地形又不能陡峻，以免Al2O3－SiO2－H2O体系流失。山间盆地、山前凹地、喀斯特溶洞、湖泊等地形地貌条件都是形成高岭土矿床的有利条件。
5.气候和植被
雨量充沛湿热的热带和亚热带气候对于某些高岭土的形成是重要的条件。湿热气候既是造成高岭土生成所必需的H2O的来源，又是造成植被繁盛的原因。而植被也是高岭土生成的有利条件，植被腐烂分解的有机酸易于造成高岭土生成所必需的酸性条件，同时植被也是保护Al2O3－SiO2－H2O体系不受破坏的天然屏障。所以在气候湿热、植被繁盛的我国南方以及埋藏大量植物的煤系地层中，广泛发育有高岭土矿床。
6.围岩
围岩同样对高岭土的形成具有两种作用。坚硬的、耐风化的围岩的稳定性对形成的Al2O3－SiO2－H2O体系具有良好的保护作用;而有时，透水性比较好的围岩本身又利于发生地下水或热液的蚀变作用。
7.构造
构造运动使岩石的节理、裂隙发育，使岩层发生褶皱、断裂。节理、裂隙的发育提供了地表水、地下水或热液的通道，有利于淋滤作用、蚀变作用、搬运作用的进行。断裂、褶皱作用造成有利成矿的地质条件和围岩条件，控制矿体的产状和规模。
综上所述，高岭土矿床的形成是各种因素综合作用的结果。在研究高岭土的成因类型时，要根据主要因素划分它的主要成因类型。
二、高岭土的主要成因类型及矿床地质特征
关于高岭土矿床的成因类型，国内外有各种划分方法。根据高岭土矿床的成因和高岭土矿床形成的不同地质条件，并参考国内外不同的划分方法，提出了我国高岭土的成因类型，如表3－7所示。
表3－7我国高岭土的成因类型及典型矿床实例


在这些成因类型中，风化型高岭土矿床是我国的主要类型，也是我国主要的矿产资源类型。沉积型，尤其是与煤系地层有光的高岭土矿床也是我国高岭土的重要来源。而热液型高岭土矿床常常是某些金属和非金属矿床的伴生矿床，产出规模一般较小。
有些矿床受不同成矿作用叠加，呈现不同成因类型的地质特点，因此常常引起划分成因类型的分歧。
(一)风化型高岭土矿床
形成这一类型矿床的主要地质作用是风化作用。这一类型又分为风化残积型和风化淋积型。残积型高岭土矿床是在发生风化作用的地方聚集形成的;而淋积型高岭土矿床是在风化作用过程中，由酸性水介质溶解围岩的铝硅酸盐矿物，大量的硅、铝组分随水介质迁移到适宜的成矿环境中沉淀、结晶而成。
1.风化残积型
本类型高岭土矿床分布很广，主要分布在长江以南，特别是江西、湖南、湖北、广东、福建、浙江等省。形成风化残积型高岭土的原岩可以是各种铝硅酸盐的岩石，尤其与中酸性火成岩或具有相应成分的变质岩关系密切。这些风化原岩中的长石、云母类矿物是生成高岭土的物质基础，这些物质在酸性水介质作用下，发生生成高岭土类矿物的反应。
湿热的气候和有利的地形是影响本类型高岭土矿床形成的重要因素。湿热的气候加速物质风化、水解;有利的地形既使淋滤作用持续不断，又使风化产物不致流失。当然，构造的因素也与成矿作用有关，它不仅控制原岩的分布;也提供了地表水淋滤的通道。
由于地质条件不同，风化作用的时间不同，所以，风化程度各有差别。在这种类型矿床的地质剖面中，具有明显的垂直分带性和特征的矿物组合。从地表向下，一般分带如下:
(1)完全风化带
位于风化带最上部。原岩已完全风化成高岭土，靠近地表的高岭土常常染色成杂色高岭土，向下过渡为白色高岭土。杂色高岭土常常以高岭石为主，往往含有褐铁矿或针铁矿;白色高岭土或以高岭石矿物为主，或者以水合高岭石为主。
(2)不完全风化带
位于风化带的中间部分，由于风化作用不完全，因此高岭土中常常含有长石、云母类的残余矿物。该带的高岭土以栗子状的多水高岭石和水合多水高岭石为主，含少量结晶差的高岭石。
(3)半风化带
位于风化带的下部。在本带，由于风化作用减弱，常保留较多原岩中的矿物。高岭土类矿物主要以结晶差的高岭石为主，含少量的水合多水高岭石。
(4)原岩
矿床实例:江西省星子高岭土矿床
矿床位于江西省西北部庐山东麓星子县海会乡，有大排岭和温泉两个矿区。大排岭矿区的矿体产于矿区北部的花岗岩岩株面状风化壳上，顶板岩石不连续覆盖，底板岩石为结晶片岩。矿区呈不规则的犬牙状出露，如图3－10所示。

图 3-10 江西省星子风化残积型高岭土矿剖面示意图

温泉矿区的矿体为沿结晶片岩断裂充填的伟晶岩岩脉和白云母花岗岩风化而成的。
大排岭矿区矿体呈脉状产出，个别呈袋状、囊状产出。主矿脉有四条。矿体大部分被第四纪覆盖，少数伏于片岩中。矿体产状:走向NNE，倾向100°～135°，倾角20°～45°。长200～1100m，厚5～10m。温泉矿区的矿体较规则，长600m，宽50～300m(平均160m)，厚度50～60m。矿体受成矿前断层和节理控制，呈脉状产出，倾角60°～70°。矿体与成矿原岩为渐变过渡关系。
矿体呈白色、灰黄色，疏松、土块状、粉砂粒结构，风干时手捏可碎，可见石英颗粒和云母片，矿石经淘洗后可得纯高岭土。含矿率受成矿原岩矿物成分、结构构造以及风化程度的控制。例如，成矿原岩中长石含量越高，风化程度越深，则含矿率越高，反之则含矿率低。
主要矿物成分为石英、高岭石;次要矿物为云母、铁质等;重矿物、暗色矿物微量。花岗岩类成矿的高岭石含量30%～40%，含矿率19.5%～46.6%(平均35.8%)。伟晶岩成矿的高岭石含量20%～30%，含矿率25%～30%(平均29.7%)。
主要化学成分:花岗岩类成矿的高岭土，w(Al2O3)26%～32.5%，w(SiO2)50%～51%，w(Fe2O3)1.3%～2.3%，灼减5%～11%;伟晶岩类矿床，w(Al2O3)29%～34%，w(SiO2)50%～55%，w(Fe2O3)1.3%～1.7%，灼减7%～11%;Al2O3含量的高低与构造发育程度、成矿原岩暗色矿物含量高低、风化程度密切相关。一般近地表的高岭土Fe2O3含量高，中深部较低。
2.风化淋积型
风化淋积型的高岭土时我国优质高岭土的主要来源，也是我国特有的成因类型。这种矿床大多分布在我国东部，西南部(包括江苏苏州，湖北均县，四川、云南、贵州交界)以及山西阳泉，陕西白水江等地。
这种高岭土的生成，最主要受原岩类型和下盘岩层种类的控制。它的原岩常常是具有含硫组分(黄铁矿)的铝硅酸盐，它的下盘岩石总是具有这种突出的矿物组分特点(表3－8)。造成这种特点的成矿机制是:上盘含硫铝硅酸盐提供了高岭土生成所必需的H2SO4，Al2O3，SiO2各组分的物质来源，下盘岩石受含H2SO4的水的作用而溶蚀的大大小小的溶洞，提供了高岭土生成所需的成矿空间。
表3－8 各地风化淋积型高岭土矿床顶底板岩石对比


当然，还有其他影响这种类型高岭土成矿的因素，如地形、气候、植被、构造等因素。我国最大的风化淋积型高岭土矿床(苏州阳山)就是由逆掩断层造成了风化淋积的成矿条件，使泥盆系五通组、二叠系念桥组和中生代火山岩的黄铁矿化的铝硅酸盐母岩超覆于二叠系栖霞组灰岩之上。
这种类型的高岭土矿床受溶洞形状的影响常呈囊状、鸡窝状产出。本类型高岭土矿床的地质剖面也具有明显的分带性和特征的矿物组合。从地表向下，分为如下几带。
(1)残积的杂色高岭土带
本带上部常见由褐色赭石或铁帽团块，有时还见由三水铝石团块。这常是本类型矿床的找矿标志。此带的厚度一般不大。
(2)白色致密块状高岭土带
(3)黑色与白色高岭土相间的条纹状高岭土带
(4)劣质高岭土带
本带含有较多的明矾石和水铝英石，偶见膨润土透镜体。
(5)灰岩
在灰岩裂隙中有时见有石膏脉。
以上各带的高岭土类的特征矿物是水合多水高岭石。水合多水高岭石是不稳定的，随着风化作用的延续，早期形成的水合多水高岭石会继续演化成多水高岭石以及高岭石。
矿床实例:四川省叙永高岭土矿床
矿区位于北东向倾伏背斜的倾伏端。矿区出露地层有二叠系茅口组灰岩、二叠系上统乐平煤系中含黄铁矿的粘土页岩，在该层底部有厚约3～5m的含黄铁矿高岭石粘土岩，如图3－11所示。

图 3-11 四川省叙永高岭土矿床剖面图

高岭土矿床产于茅口组灰岩与乐平煤系地层之间的假整合面上及灰岩裂隙溶洞中，多呈扁豆状和巢状。
矿体的直接顶板是残留黄铁矿晶洞的高岭石粘土岩，或为蜂窝状、炉渣状褐铁矿，或为黄色粘土岩。矿体底板为砂糖状灰岩。矿体形状受溶洞形状的控制，矿体长 870 ～1150m，最厚 3. 5m，最薄 0. 1m，平均 0. 2m。
矿石自然类型有四种: 白色高岭土 ( 分布于矿层上部) 、黑色高岭土 ( 分布于矿层下部) 、杂色高岭土 ( 分布于矿层中下部) 、绿色高岭土 ( 顶部) 。矿石具有泥质结构、致密块状、条纹状、假角砾状构造。
该矿床的矿物成分有: 水合多水高岭石、多水高岭石、水铝英石、三水铝石、针铁矿、明矾石等以及有机质、锰质等。化学组成如表 3-9 所示。
表 3-9 矿石自然类型及化学成分


从中可以看出，白矿品质最好，黑矿次之，杂色高岭土最差。( 二) 沉积型高岭土
本类型高岭土矿床是原生的高岭土或后来形成的高岭土粘土岩，通过地表水的搬运作用，在沉积水盆地 ( 湖泊、河流、滨海) 中，经分选、沉积而富集形成的。这一类型的高岭土矿床又分为两种亚类:
一种亚类是地表水携带风化的高岭土类等粘土矿物以及其他碎屑，经过一段近距离的搬运、分选后，在河流、湖泊、滨海中沉积形成的。这种亚类的高岭土矿床的地质时代常常较为年轻 ( 古、新近纪或第四纪) 。该矿床分布较少，以广东省清源县现代沉积的高岭土矿床为代表，该矿床的矿体以似层状、透镜状沿珠江上游北江分布，周围为燕山花岗岩。该矿床是由地表水流和河流冲刷、搬运，分选了风化的花岗岩物质———高岭土类和石英等矿物，然后在河流沿岸的凹地上沉积形成的。矿物组成主要为高岭石，其次为伊利石和多水高岭石亚类以及石英等。
另一种亚类是与煤系地层和铝土矿层伴生的矿床。在我国的主要产煤地层中，这种类型的高岭土常常夹于煤层之间或以煤层的底板形式产出，并常与铝的氢氧化物共生，如表3- 10 所示。
表 3-10 我国几个地区含煤地层中的高岭土


这种类型的矿床是通过水流将高岭土碎屑或细质点搬运到平静的沉积水盆地中沉积而成的。本类型高岭土矿床主要分布于我国北方，如山东博山，河南巩县，山西大同，河北唐山、邯郸、峰峰，内蒙古大青山等地。这种类型的高岭土通常具有一定的硬度，固结较好，有人称之为高岭岩。它的主要矿物成分为结晶差的高岭石，有时也称耐火粘土石，多呈细小近椭球形颗粒。此外，尚有石英、一水铝石、伊利石。
本类型矿床可以河北省峰峰高岭土矿床为例。矿区位于河北省峰峰煤田背斜东翼。高角度断层发育，对矿层均有不同程度的破坏。矿层产于石炭系太原组下架煤层中的矸石及底部粘土矿。上距煤层6～10m，下距奥陶系地层20m。底板粘土岩厚度0.05～0.4m，平均0.2m。顶板为煤层。矿层南北长2400m，东西宽600m。
矿石呈深灰色，或灰黑色，致密块状，层状构造。含细脉状或浸染状黄铁矿和植物化石碎片。
主要矿物成分为高岭石，少量多水高岭石、伊利石、黄铁矿、褐铁矿、煤屑，微量矿物有长石、石英、金红石、榍石、蛭石等。高岭石呈细小鳞片状。
化学分析表明，一般Al2O3含量较高，铁含量少于3%。w(Al2O3)32%～37%，w(Fe2O3)0.6%～2.1%，w(TiO2)0.34%～2.5%，由于Al2O3含量较高，固有较高的耐火度，因此，这种粘土有时称之为耐火粘土。
(三)热液型高岭土
这种类型的矿床是与岩浆侵入、火山喷发活动有关的低温热水溶液作用于各种成矿原岩而形成的高岭土矿床。本类型不能单独成矿，而与某些多金属矿或非金属矿伴生。除了高岭土化外，热液蚀变还常造成叶蜡石化、硅化、绢云母化以及黄铁矿化、明矾石化等，它们往往具有一定的分带性。例如，在与叶蜡石化有关的高岭土矿床中，沿着蚀变的方向，叶蜡石逐渐减少，高岭土类矿物逐渐增多，在最外的蚀变带中，石英、玉髓、绢云母较多。生成的高岭土类矿物常以地开石为特征。
该类性高岭土矿床的形成主要受成矿前的断裂构造和中酸性或偏碱性喷发相为主的岩浆活动控制。在这一类型的高岭土矿床中，尚有与温泉水蚀变作用有关的高岭土矿床，这种矿床在我国仅见于西藏某地。该地的高岭土矿床是含硫温泉水沿着第四纪的砂砾岩的孔隙渗透并产生交代作用，使铝硅酸盐质的砂砾逐渐使变成水铝英石和高岭石、多水高岭石等矿物，同时沿着砂砾的孔隙间析出大量硫磺。
福建省峨眉叶蜡石－高岭土矿床为该类型矿床。矿区位于寿山－峨眉火山沉积盆地之东南缘，区内广泛分布上侏罗统南园组的火山岩，与矿化有关的使南园组的第四岩性段地层内的灰白色流纹质晶屑、玻屑凝灰岩。
上述流纹质凝灰岩岩层普遍遭受热液蚀变，形成了以叶蜡石为主的矿床，矿体多呈脉状和透镜状，主要受成矿前近东西向、北东向和北西向断裂构造的控制。矿区内最发育的围岩蚀变有叶蜡石化、硅化、明矾石化、绢云母化、高岭土化和黄铁矿化。以叶蜡石矿体为中心向两侧依次为水铝英石化、高岭土化、硅化。矿石主要由叶蜡石组成，其次为石英、水铝英石、高岭石、地开石。
三、中国高岭土矿床的分布
中国高岭土分布广泛，分布在六大区21个省(直辖市、自治区)，成矿时代有70%形成于中、新生代。广东省是探明高岭土储量最多的省，其次为陕西、福建、江西、广西、湖南和江苏，其他高岭土储量的省区有河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、浙江、安徽、山东、河南、湖北、海南、四川、贵州和云南。高岭土主要矿区分布见图3－12。
截至2005年底，全国共有高岭土矿产地232处，主要集中在广东、陕西、福建、江西、广西、湖南和江苏等省(自治区)。全国查明资源储量为182995.44万t，其中广东省查明的资源储量占全国查明资源储量的29.63%;陕西省查明的资源储量占全国查明资源储量的24.54%;福建省查明的资源储量占全国查明资源储量的10.96%;广西壮族自治区查明的资源储量占全国查明资源储量的7.83%。我国主要高岭土矿区高岭土查明资源储量分布情况见表3－11。

图 3-12 中国高岭土矿分布图( 据崔越昭，2008)

表 3-11 中国主要高岭土矿区查明的资源储量分布

一、一般工业指标

根据中华人民共和国地质矿产行业标准《高岭土、膨润土、耐火粘土矿产地质勘查规范》（DZ/T 0206-2002），高岭土的一般工业指标如表3-12所示。

表3-12 高岭土矿一般工业指标

根据矿石的工业指标，最小可采厚度、最大夹石剔除厚度定出高岭土的不同品位。表3-13～表3-15为某些矿区高岭土品位的划分情况。还应指出，评定品位时，对于难选矿石，采用原矿评价，对于易选矿石，则采用精矿评价。

表3-13 湖南界牌高岭土矿床不同品位的划分

续表

表3-14 浙江温州高岭土矿床不同品位的划分

表3-15 江西墨子膏岭土矿床不同品位的划分

二、矿床勘探类型的划分

（一）勘查类型划分依据

勘查类型划分主要是根据占矿床矿产资源/储量70%以上的主矿体（一个或几个矿体）的形态、规模等特征而定。

1.矿体（层）延展规模

大型：延展面积≥0.2 km²。

中型：延展面积0.2～0.03 km²。

小型：延展面积＜0.03 km²。

2.矿体（层）形态复杂程度

规则：呈层状、似层状，边界规则。

较规则：呈层状、似层状、透镜状，边界较规则。

不规则：呈透镜状、扁豆状、囊巢状、脉状，边界不规则。

3.矿体（层）厚度稳定程度

稳定：厚度变化系数≤40%，厚度变化有规律。

较稳定：厚度变化系数40%～70%，厚度变化较有规律。

不稳定：厚度变化系数＞70%，厚度变化规律不明显。

4.矿体（层）内部结构复杂程度

简单：矿石质量稳定或变化有规律，线或面夹石率≤10%。

中等：矿石质量较稳定，线或面夹石率10%～20%。

复杂：矿石质量不稳定，线或面夹石率＞20%。

5.构造复杂程度

简单：矿体（层）呈单斜或简单的开阔向、背斜；无较大的断裂构造及脉岩，对矿体形态影响小。

中等：矿体（层）有次一级褶曲或局部较紧密褶曲；有少数较大断裂及脉岩切割，对矿体（层）形态有一定影响。

复杂：断层、褶曲或脉岩发育，矿体（层）受到严重影响。

（二）勘查类型

按勘查类型划分依据，根据中华人民共和国地质矿产行业标准《高岭土、膨润土、耐火粘土矿产地质勘查规范》（DZ/T 0206-2002），将矿床划分为三个勘查类型。

Ⅰ勘查类型：矿体（层）延展规模大型，形态规则，厚度稳定，内部结构、地质构造简单。例如，广东茂名高岭土矿床、广西宁明膨润土矿床、山东小口山耐火粘土矿床。

Ⅱ勘查类型：矿体（层）延展规模中—大型，形态较规则，厚度较稳定，内部结构、地质特征简单至较简单。例如，湖南界牌、江苏观山高岭土矿床。

Ⅲ勘查类型：矿体（层）延展规模中—小型，形态较规则至不规则，厚度较稳定至不稳定，内部结构、地质构造较简单至复杂。例如，江苏阳西、沙礅头、四川叙永高岭土矿床。

三、勘查工程间距

勘查工程按不同勘查阶段，根据矿床地质特征和矿山建设需要部署。普查阶段勘查工程部署应考虑能为后续勘查工作利用。高岭土矿床勘查工程间距如表3-16所示。

表3-16 高岭土矿床勘查工程间距

四、矿床规模的划分

根据中华人民共和国地质矿产行业标准《高岭土、膨润土、耐火粘土矿产地质勘查规范》（DZ/T 0206—2002），高岭土矿床的规模按矿产资源和储量规模的关系进行划分，如表3-17所示。

表3-17 矿产资源/储量规模

五、勘探技术手段的选择与布置要求

（一）地形、地质测量

预查、普查阶段：收集编制或填制区域地质简图，矿区图件、比例尺不做规定。

详查、勘探阶段：收集或编制区域地质图，比例尺（1∶2万）～（1:5万），矿床地形、地质图，比例尺（1:1000）～（1:2000）。

（二）物探工作

具备物探工作条件的，应结合探矿工程，采取适用的物探方法，了解矿体分布范围、覆盖层的厚度、与成矿有关的较大断层、岩体、岩脉、岩溶的产状与分布以及矿床水文地质、工程地质条件等。

（三）探矿工程

1.探槽、浅井和取样钻

控制矿体的工程应揭穿矿体顶底板围岩界线，探槽、浅井应挖至新鲜基岩内。

2.钻探工程

高岭土的勘探一般以钻探为主，以探槽、浅井（包括小圆井和带岔浅井）、小平硐等轻型坑探工程为辅，对某些埋藏深、厚度不大的矿体，当经济可行时可以以浅井为主要探矿手段。对露天采场、老硐和矿山坑道资料应充分利用。

不同成因类型的高岭土矿床的勘探网度是不同的，并且是由其储量的级别而定，如表3-18所示。

表3-18 不同成因类型的高岭土矿床的勘探网度和勘探工程

不过，对于同一高岭土的矿床，可根据矿石均匀程度，适当变化勘探网度。钻孔一般布置在勘探线上，钻孔竣工后应测定孔位坐标。

矿心采取率以及矿层上下3 ～5 m的顶底板岩心采取率不得低于80%，一般岩心采取率不得低于70%。对厚度较大的矿体，矿心采取率要求连续5～10 m 段平均采取率不低于80%、分层岩心采取率不低于70%。

钻孔穿矿孔径以满足各种样品测试的要求为准。地下开采施工钻孔必须严格封孔，对封孔质量应采取10%～20%的随机抽样透孔检查，合格率要求达到100%。对采用泥浆钻进时，矿心采取样品必须剥离泥皮。钻探工程质量要求应执行《岩心钻探规程》规定。

六、样品的采集、加工与测试

（一）样品的采集

样品应按矿石类型、品级分别采取。刻槽法采集样品规格（10cm ×5cm）～（10cm × 3cm）。钻孔矿心等采集样品常用矿心二分劈开法取其一半作为样品。样品长度一般1～2 m。

采集样品时，应避免外来物质（包括铁质）混入，其中夹石、岩块含量应予以剔除，称量并计算含量比例，估算矿产资源/储量时扣除。

（二）样品的加工

原矿样品加工缩分公式采用切乔特公式：

Q=Kd²

式中：Q— 缩—分时取得的最小可靠质量，kg;

K——缩分系数；

d——样品碾碎后最大颗粒的直径，mm。

K值为0.1～0.2，一般取0.1。K 表示碎样过程中，样品损失率：全过程累计损失率＜5%，每次缩分误差＜3%。

高岭土样品粒度应＜0.15 mm(100目）。淘洗精矿样品加工，最终筛目要求为0.043 mm(325目）。当需获取＜2μm 粒级精矿时，可采用沉降法或其他方法分离。当淘洗精矿或精矿样品尾砂可综合利用时可以进一步加工。严禁使用铁质器件加工。对用做涂料的矿石，加工过程中不得使用絮凝剂。

（三）样品化学分析、物化性能测试

1.基本分析

高岭土分析项目应根据矿床实际和主要用途确定。一般为Al₂O₃,Fe₂O₃,TiO₂，当w(TiO₂）<0.3%，且分布稳定时可不做基本分析，列入组合分析项目；当SO₃或K₂O, Na₂O,CaO,MgO,FeO质量分数高影响工业利用，或SiO₂与Al₂O₃质量分数不呈明显消长关系时，列入基本分析项目（FeO可不做单独分析，仅分析TFe₂O₃）；当矿床按淘洗精矿勘查时，应增做淘洗率分析。

2.组合分析

高岭土：以原矿工业指标评价，样品取自基本分析样副样，按采样长度加权组合，如以淘洗精矿工业指标圈矿时，采用淘洗精矿副样，还要组合适量的尾砂样品，按粒级（或不按粒级）组合。组合分析项目通常包括：SiO₂, MgO,CaO,Na₂O,K₂O,TSO₃（全硫矸），灼失量7项。应根据矿床实际适当增减分析项目，基本分析已做的项目一般可不做组合分析。

3.化学多元素分析、光谱半定量分析

高岭土应对原矿、淘洗精矿做化学多元素分析，必要时做尾矿化学多元素分析。样品一般从基本分析或组合分析副样中按采样长度加权组合。一般每一工业类型和品级做1～2件。分析项目包括基本分析、组合分析。

（四）化学分析质量检查

1.化学分析质量检查

高岭土基本分析、组合分析质量检查试样应按矿石类型、品级从基本分析副样中抽取。内部检查的数量应占样品总数的7%～10%，外部检查数量应占样品总数的3%～5%。基本分析中含有淘洗率、白度、黏度等项目时，其测定质量亦应定期进行检查，检查方式采用平行双份测定、外检、内检等，并需注意对测试仪器定期进行校验。

2.检查分析允许相对双差要求如下

非金属矿产地质与勘查评价

式中：Y——计算相对双差值，%;

c——修正系数；

X——测定结果浓度值，%。

检查分析修正系数见表3-19。

表3-19 检查分析修正系数

3.系统误差显著性t检验

非金属矿产地质与勘查评价

式中：t— 系—统误差显著性检验；

——相对双差分数平均值，即

其中，n为样品件数，R_D测带正负号，R_D允即y；

。

——相对双差分数标准偏差，即

若t计算值≥临界值t_0.05,n-1，判为此组样品系统误差存在显著性；否则不显著。

（五）岩石物理技术性能测试样晶的采集与试验

高岭土岩石物理技术性能测试样品按每一工业类型、品级分别采集2～3件样品。

样品一般选择少数代表性钻孔或其他工程，按类型、品级组合。送测样品不得加工。

样品质量一般10 kg。当需做制瓷、纸张涂布等试验时，一般为数十至数百千克，或与试验单位商定。

测试项目，一般基本测定下列五项：

1）粒度组成＜76μm，＜43μm，＜10μm，＜5μm，＜2μm。

2）白度：自然白度、烧成白度。

3）可塑性。

4）干燥收缩率。

5）耐火度。

高岭土矿石矿物鉴定样按类型、品级采集两件样品。

应根据相应用途增减某些测试项目。

七、高岭土矿床经济技术评价要点

为了寻找新的高岭土矿床，必须以不同类型高岭土矿床的控矿因素为找矿前提，在有利于成矿的地带追寻找矿标志。由于中国是一个高岭土开发历史悠久的国家出此，古瓷窑和老硐的存在，也是一种重要的找矿标志。传统上对风化型矿床开采较多，大部分高岭土矿床分布在中国南方和东南，在这些地区要注意一些蚀变型、沉积型高岭土矿床的找矿。在北方，特别是西北、东北以及有待开发的边远地区要特别注意寻找含煤岩系中的以及其他类型的高岭土矿床。

由于高岭土矿床本身的特点，在勘探工作中尚需特别注意一些问题。

首先，高岭土矿体大多较小而形态不规则，往往不是单个出现，因此，在布置勘探工程时，要因地而异，不必拘泥于一般勘探网线的做法。

其次，大部分高岭土矿床是地方简易采掘，一般只需进行针对性的地质工作，以大致圈出可采矿体，确定质量和估计投资风险即可，不宜布置过多的勘探工程。只有准备纳入国家或省区基建项目，并经对比选定和技术经济论证认为可采，准备正规设计开发的储量百万吨以上或更多的大、中型矿床才需进行工作量较多的勘探工作。

第三，要考虑矿石的多种用途的可能性。高岭土的应用领域不同，对其质量要求截然不同。在化学成分方面，对造纸涂料、无线电瓷、耐火坩埚等要求高岭土的Al₂O₃和SiO₂接近高岭石的理论值，日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、白水泥原料、橡胶和塑料的填充剂对高岭土的Al₂O₃含量要求可适当放低，SiO₂含量可酌情高些。对Fe₂O₃,TiO₂,SO₃等有害成分，亦有不同允许含量。在工艺性能方面，各应用领域要求的侧重点更为明显。如造纸涂料主要要求高的白度、低的黏度及细的粒度；陶瓷工业要求有良好的可塑性、成型性能和烧成白度；耐火材料要求有高的耐火度；搪瓷工业要求有良好的悬浮性等。实际勘探中可据不同工业用途对矿石质量的要求，列出几种对储量及开采范围的圈算结果。

第四，还要注意矿床的综合评价和综合利用，如风化矿床水力选矿后的尾矿可考虏做玻璃原料或建筑材料用。

第五，在勘探工作中，除对高岭土矿石的矿物成分、化学成分、自然类型做详细研究外，还要对其工艺物理性能进行实验室测定，同时对含矿率、可选性等进行研究。另外，还要进行一些有针对性的半工业试验，如对做陶瓷原料用的高岭土要做制陶试验，对造纸涂料用高岭土还要研究其矿物形态和做涂布试验。

第六，我国高岭土矿以单一矿产为主，共生矿产有明矾石、黄铁矿、叶蜡石、膨润土、钾长石、瓷石、石英岩、铝土矿、煤、贵金属、稀有分散元素等，在选矿中尽可能回收利用伴生矿物（如用振动筛回收云母、综合利用明矾石）和选矿后的尾砂（石英砂、长石石英砂、钾长石砂）以及尾矿中的副矿物（如铌铁矿、锆石、磷灰石），以增加矿山经济效益。

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