湖南省桃江县白泥村高岭土矿床地质特征及成因分析

肖谆，万方良，孔树林，张场

（湖南省有色地质勘查研究院，湖南长沙 410015）

1 区域地质背景

白泥村高岭土矿大地构造单元位置位于上扬子陆块雪峰山陆缘裂谷盆地与湘桂断陷盆地接触部位的北侧，城步-桃江深大断裂北段的符竹溪推覆逆冲韧性剪切带之内［1-2］。区域构造位于羊角塘-三堂街复式背斜的南翼。区内出露的地层主要为中元古界冷家溪群、上元古界板溪群，区域南部小面积出露震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系和第三系等地层。中元古界冷家系群、上元古界板溪群为湖南省境内最重要的矿源层［3-4］。区域上北东向和东西向断裂构造为主要构造形迹。区域内岩浆活动较弱，分布于图幅东侧，主要为加里东期花岗闪长岩（桃江岩体），见图1。区域矿产主要以金锑矿产为主，有三堂街（包狮村）金矿床、马迹塘（西冲）金矿床、首溪金矿床、板溪锑矿床、泗里河金锑矿床、伍家伦和礼洪山金矿点。

2 矿区地质概况

2.1 矿区地层

图1 区域地质简图Fig.1 Regional geological map

图2 矿区地质简图Fig.2 Geological map of mining area

矿区出露地层从老到新为板溪群马底驿组（Ptm）、通塔湾组（Ptt）、五强溪组第一岩性段（Ptw1）、五强溪组第二岩性段（Ptw2）、五强溪组第三岩性段（Ptw3）、多益塘组（Ptd）、震旦系长滩组（Zc）、观音田组（Zg）、鹤岭组（Zh）、洪江组（Zhj）、第三系中村组（Ez）、第四系（Q）。其中板溪群五强溪组第二岩性段（Ptw2）、第三岩性段（Ptw3）是矿区主要的赋矿层位见图2。下文是高岭土矿赋矿地层岩性及特征的详细描述。

板溪群五强溪组（Ptw）：是一套具单陆屑建造、类复理石建造特征的泥砂质火山碎屑岩系。按其岩性特征可分为三个岩性段。板溪群五强溪组第一岩性段（Ptw1）：底部为灰白色中厚层状中粒石英砂岩，间夹薄层粉砂质板岩，似层状-透镜体状石英砂砾岩；中下部灰绿、紫红色薄中层条带状板岩、粉砂质板岩与中层状泥质粉砂岩成不等厚韵律，间夹中厚层状石英砂岩；上部为灰白色中厚层状石英砂岩、似层状-透镜体状石英砂砾岩与灰绿色粉砂质板岩、泥质粉砂岩成不等厚互层。板溪群五强溪组第二岩性段（Ptw2）：为一套灰-灰绿色条带状板岩、凝灰质板岩与中厚层状变沉凝灰岩、晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩成不等厚互层。凝灰岩具变余玻屑结构，火山碎屑多脱玻化，岩石成分90%～97%为长英质微晶构成，少量晶屑由长石、石英组成，是高岭土矿的成矿原岩。板溪群五强溪组第三岩性段（Ptw3）：下部为一套灰白色中厚层状含砾石英砂岩、石英砂岩，偶夹灰绿色薄中层状板岩；中上部为灰-灰白色石英砂岩、凝灰质砂岩与变沉凝灰岩、凝灰岩、凝灰质板岩成不等厚韵律，夹一层厚2m的角斑质凝灰岩。变沉凝灰岩、凝灰岩是高岭土矿的成矿原岩。矿区未见有岩浆岩出露。

2.2 矿区构造

2.2.1 褶皱

矿区位于羊角塘-三堂街复式背斜的南翼，次级背斜筑金坝-鸬鹚渡背斜的南翼，矿区为一单斜构造，地层整体走向近东西向，倾向南，倾角50°以上见图2。局部次级褶皱发育，岩层倾向反复，由一系列的背斜和向斜相间排列。

2.2.2 断裂

矿区内断裂较为发育，如图2所示区内主要有三组断层，一组为北东走向，有F1、F2、F3；一组为东西向，有F4、F5等，另一组为南北向，有F6等，其中东西向断层为北东向所错段。

F1断层从南西至北东贯穿整个矿区，为区域性大断裂（桃江-城步深大断裂）的组成部分，产状150°∠50°～70°，断裂带内挤压破碎，角砾岩和糜棱岩常见，局部岩石片理化较强。

2.2.3 韧性剪切带

本区位于符竹溪推覆逆冲韧性剪切带内，该剪切带是区内最大的构造带，区内岩层主要为冷家溪群、板溪群，受构造带影响常形成片理化带、糜棱岩化带，带宽30m～1000m。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

在矿区发现高岭土矿体2个，编号V1、V2。高岭土矿体呈层状、似层状赋存于板溪群五强溪组第二岩性段、第三岩性段火山碎屑岩中，矿化主要集中在第二、第三岩性段的凝灰质板岩、变沉凝灰岩、晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩中。

V1号高岭土矿体：位于矿区中北部白泥村一带，走向近东西，宽度500m～700m，长度大于2000m，厚度大于5.0m。矿体赋存于板溪群五强溪组第二岩性段变沉凝灰岩、晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩中，矿体呈层状、似层状，灰白-黄褐色，矿石以硬质高岭土为主，少量为软质高岭土。

V2号高岭土矿体：位于矿区南部李家村一带，走向近东西，宽度约200m～400m，长度大于2500m，厚度大于10.0m。矿体赋存于板溪群五强溪组第三岩性段变沉凝灰岩、凝灰质板岩中，矿体呈层状、似层状，矿石以硬质高岭土为主，少量为软质高岭土，二者常共生。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石自然类型、结构构造

矿石自然类型：主要为硬质高岭土，其次为软质高岭土，两者常共生见图3。硬质高岭土无可塑性，但细磨后遇水具有可塑性，土状矿石遇水直接具有塑性。结构构造：显微鳞片结构、变余斑状结构、似层状、泥质结构。块状、土状构造。

图3 高岭土矿石照片（A软质高岭土；B硬质高岭土）Fig.3 Photos of kaolin ore(left soft kaolin；right hard kaolin)

3.2.2 矿物组成

矿石矿物组分主要为高岭石、伊利水云母、蒙脱石，其次为石英、长石，少量的绢云母、黄铁矿、褐铁矿，微少量的绿泥石、钛铁氧化物。

3.2.3 矿石化学成分

矿石有用化学组分为Al2O3、SiO2，其中Al2O3含量16.07%～26.65%、SiO2含量51.02%～72.40%；有害化学组分Fe2O3和TiO2含量0.79%～1.94%（其中Fe2O3含量0.59%～3.22%，TiO2含量0.200%～1.407%）。

表1 样品分析结果表 /%Tab.1 Sample analysis result table /%

从分析结果来看，本区高岭土矿有益组分Al2O3含量平均21.55%达到工业品位要求，有害组分Fe2O3和TiO2平均含量为2.50%，低于允许含量2.60%，说明矿区矿石化学成分简单，有利于矿石工业利用。

3.3 围岩蚀变

矿区围岩蚀变以高岭土化、硅化为主，其次为褐铁矿化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化。

4 矿床成因分析

根据成因类型，高岭土矿床分为热液蚀变型、风化型(包括风化残积及淋积型)和沉积型等类型［5-11］。热液蚀变型高岭土矿由富含长石的岩石、粘土质岩石经中、低温热液蚀变而成。构造发育，中低温酸性水介质则利于成矿。矿体呈似层状、透镜状、脉状、不规则状产出，主要矿物成分为高岭石，主要伴生矿物为石英、绢云母、黄铁矿（褐铁矿）、明矾石、叶腊石、蒙脱石。

4.1 主要成矿地质条件

区内主要分布上元古界板溪群地层，板溪群五强溪组第二岩性段、第三岩性段中的凝灰质板岩、变沉凝灰岩、晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩等几种岩石类型是热液蚀变型高岭土矿床的有利成矿母岩。高岭土矿的生成主要是此类含富铝的凝灰质板岩、变沉凝灰岩、晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩等经高温高压变质分异离析生成高岭石矿物形成。

矿区位于符竹溪推覆逆冲韧性剪切带内，北东向、东西向和近南北向断裂构造较发育，局部次级褶皱发育，岩层倾向反复，由一系列的背斜和向斜相间排列。区内构造历时长久，深大断裂和次级断裂裂隙为热液提供了导热通道，为深部的地下热液的上升提供了良好的条件，给某些矿产（金、锑、高岭土等）的形成创造了有利条件。调查发现在靠近断层或次级裂隙发育的部位矿体品位更富集。

矿区东部20km处出露加里东晚期桃江岩体。在相应时代的地下火山活动相当频繁，热液来源相对较丰富，地下热液通过导矿断层，从深部地层上涌，并带来热汽水，在围岩中形成热渗透带，对围岩中的矿物进行选择性活化、蚀变，酸性火山玻屑在低温热液作用下，发生脱玻化，经去硅作用，形成粘土矿物高岭石，析出的硅质溶解在热液中，向周围扩散，在矿层顶底板及边缘形成面状硅化带，同时热液还带来了别的矿物质（如与高岭土伴生的褐铁矿等矿物质）。区内气候属中亚热带季风湿润气候区，本区是一个以丘陵、低山地貌为主的地区，一般海拔在50m～270m之间，相对高差50m～220m；此类地貌可提供广泛的受水面积和较急湍的水力流泻环境，促使大量弱酸性水介质对矿物进行化学分解，有利于风化作用的形成。已发生硅化、高岭石化、绢云母化、黄铁矿化的岩石在地表或近地表处，特别是在层间背斜的顶部，受张力作用，岩性脆弱，更易受到风化淋漓作用而被侵蚀，岩石中易溶组分被地表水带走，岩石中的Al2On得到进一步富集形成高岭土矿体。

4.2 矿床成因

本区高岭土矿床呈层状、似层状赋存于板溪群五强溪组第二岩性段、第三岩性段火山碎屑岩中，矿化主要集中在第二、第三岩性段富含长石、粘土质的凝灰质板岩、变沉凝灰岩、晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩中。主要矿物成分为高岭石、粘土矿物及石英等，矿物有用化学组分为Al2O3、SiO2，有害组分为Fe2O3和TiO2，矿石结构构造为显微鳞片结构、变余斑状结构、似层状、泥质结构，块状、土状构造，围岩蚀变以高岭土化、硅化为主，其次为褐铁矿化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化。以上特征来看本区高岭土矿床成因类型为热液蚀变型。

5 结论

（1）湖南省桃江县白泥村高岭土矿产矿围岩主要为板溪群五强溪组第二岩性段、第三岩性段中的凝灰质板岩、变沉凝灰岩、晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩等。

（2）矿区位于符竹溪推覆逆冲韧性剪切带内，矿体形成与断裂及次级断裂裂隙的产生有直接联系。

（3）白泥村高岭土矿为热液蚀变形矿。矿体的物质来源主要为板溪群五强溪组第二岩性段、第三岩性段中的凝灰质板岩、变沉凝灰岩、晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩等；热液来源为其下地下热液，地下热液并带来一定矿物质(如褐铁矿)。