吉林省梨树县杏山膨润土矿地质特征及成因分析

李岩,侯跃斌,白雪松

吉林省第三地质调查所，吉林 四平 136000

0 引言

吉林省梨树县杏山膨润土矿区紧临大黑山条垒带北缘。行政区划隶属于吉林省梨树县十家堡镇、梨树镇。1984年，吉林省地质矿产局第二水文地质工程地质大队对本区开展了水文地质勘查，在钻孔中首次发现了膨润土矿层位。1995年，吉林省第三地质调查所进行膨润土矿普查工作，提交了膨润土矿D级储量6 345 t。2013至2019年吉林省第三地质调查所进行膨润土矿详查工作，发现两层膨润土矿体，提交了资源储量(122b+333)10 929 kt。

1 区域地质

勘查区位于四平—长春—德惠岩石圈断裂西侧，松辽断陷盆地东缘。地表构造形迹不明显。主要褶皱构造为白垩系泉头组的单斜构造。断裂为四平—长春—德惠断裂,平行或斜列分布的压性、压扭性断裂组成。区域地层主要为白垩系泉头组，为一套红色泥岩—砂砾岩的湖泊相沉积，局部见凝灰质砂岩，在凝灰质砂岩顶部见泥灰岩，含叶肢介化石[1]。区域内的侵入岩主要为喜山期的玄武岩[2]，呈岩株产出，分布于团山子一带。

2 矿区地质

2.1 地层

由于本区第四系沉积覆盖较厚，根据钻孔揭示所见为白垩系下统泉头组三段。岩性以棕红、紫红泥岩、粉砂质泥岩和灰绿、灰色粉砂岩、中砂岩、细砂岩为主，夹灰、灰白色粗砂岩、含砾粗砂岩，泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩。见有灰绿、灰色粉砂质、泥质团块和色斑，层状构造明显。

2.2 构造

勘查区内地表未见明显的构造破碎带，根据钻孔资料，未发现断裂活动。钻孔中岩性为粉砂质泥岩和粉砂岩、细砂岩，泥质粉砂岩等。岩石较完整，岩性在走向、倾向上连续性较好，未发现错断现象。膨润土矿体层位稳定，未见切断现象。褶皱构造为一单斜构造，主要由泉头组的泥岩、粉砂质泥岩和粉砂岩、细砂岩，泥质粉砂岩组成，走向140°～150°，倾向50°～60°，倾角3°～5°。

3 矿体地质

3.1 矿体特征

矿区共发现两层膨润土矿体，分布面积2.52 km2，分别为①号和②号矿体，矿层产状平缓，倾角在3°～5°。矿体呈层状，与围岩界线清楚。①号和②号矿体平行产出，间距38.00～69.00 m,其中①号矿体规模最大；在矿区内，矿体均为单斜产出，①号和②号矿体走向140°～150°，倾向50°～60°，具体特征如下(图1)。

图1 杏山膨润土矿区地质图Fig.1 Geological map of Xingshan betonite mining 1.冲洪积砂砾石；2.新黄土、浅黄色亚砂土、粗砂、砾石层；3.老黄土、亚黏土、粗细砂、砂砾石层；4.勘探线； 5.钻孔；6.工作区范围;7.①号矿体钻孔控制范围；8.②号矿体钻孔控制范围。

①号矿体：由20个钻孔控制，长1 435 m，平均宽1 250 m，受探矿权范围所限，仅在北西侧控制了矿体的边界，其它方位矿界内矿体边界未封闭。矿体与围岩界线清楚，顶底板岩石为含砾粉砂岩、细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、中细粒砂岩、泥质粉砂岩。矿体呈层状，产状近水平，局部倾角3°～5°，走向140°～150°，倾向50°～60°；埋藏深度71～98 m，赋存标高103～71 m,厚度1.29～2.89 m,平均厚度1.95 m，厚度变化系数24.56%。蒙脱石品位50.00%～85.59%，平均品位69.36%，品位变化系数28.55%。

②号矿体：与①号矿体平行产出，位于①号矿体下部，间距38.00～69.00 m；由16个钻孔控制，长1 860 m,平均宽750 m，受探矿权范围所限，仅北西侧控制了矿体的边界，其它方位矿界内矿体边界未封闭。矿体与围岩界线清楚，顶底板岩石为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩。矿体呈层状，产状近水平，局部倾角3°～5°，走向140°～150°，倾向50°～60°，埋藏深度100～140 m，赋存标高74～32 m,厚度1.06～2.41 m,平均厚度1.61 m，厚度变化系数27.96%。蒙脱石品位53.33%～94.68%，平均品位71.55%，品位变化系数21.81%。

3.2 矿石质量

矿石为灰绿—紫红色，呈泥状、黏土状结构，致密，质地均匀，具瓷瓦状断口，腊状光泽，有强滑感。风干后易碎，或成粉状，潮湿时具韧性。在水中缓慢膨胀崩解，搅拌后成稳定的胶状悬浮液。

主要矿物成分为蒙脱石，体积分数50.00%～94.68%，其次含有石英、长石、丝光沸石、伊利石、方解石等(表1)。

表1 矿体物性及矿物成分表

3.3 矿石类型

膨润土矿为灰绿-紫红色黏土状膨润土矿石，工业类型是钙钠基、钠钙基膨润土矿石。

4 矿床成因分析

矿体产于白垩系泉头组地层中，所见岩性为灰白、灰、灰绿—紫红色中粗粒砂岩、细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩，大致可分为4个沉积韵律层[3]，初步认为松辽平原在燕山运动晚期，由于拉张作用形成沿弧盆地，代表的沉积环境为氧化—还原环境[4]。矿体相邻岩石呈层状，层厚在几米至十几米，充分说明矿床形成过程中水介质条件为较稳定环境[5]。矿石pH一般值为7.0～10.45，说明水介质条件为碱性。区域上泉头组也显示明显的旋回特征，颗粒由边缘向内部逐渐变细，即由砾岩—砂岩—粉砂岩—泥岩。显示了滨湖—浅湖相的沉积特点。该膨润土矿床是在燕山早期火山活动期间，大量火山碎屑物及陆源老火山岩、火山碎屑岩等成矿物质搬运松辽湖盆地沉积，在碱性水介质条件及相对稳定的水动力条件下，经分解蚀变形成了膨润土矿床[6]，矿床成因类型为湖泊相沉积型。