煤系地层中高岭土矿床的成因类型及成矿条件的探讨
我国北方制瓷粘土,主要来自煤系地层中的高岭土矿床。

这些矿床中的高岭土,在外观上有白、灰、紫、黑等不同颜色,在物性上有软质、半软质、半硬质、硬质等不同性质。

至今,多数文献把它们都划归沉积高岭土矿床或次生沉积粘土矿床。

煤系地层中的高岭土矿床,既有沉积形成的,也有风化等不同成因类型。

笔者据近几年来对不同成因高岭土矿床的观察、粘土矿物的研究及现有资料,提出煤系地层中高岭土矿床的主要成因类型及其特征。

1 沉积高岭土矿床
煤系地层中的沉积高岭土矿床,系指第四纪以前形成的矿床。

由于煤层与高岭土层在成矿条件上相类似,沉积成岩过程中的相互作用和改造,在煤系地层中,高岭土层较为发育。

国外有人把煤系地层中的高岭土层分为二种。

一是煤层内高岭石夹矸,一是煤层间高岭石夹矸。

1-1煤层内高岭石夹矸:
我国北方,高岭石夹矸,主要发育于石炭二叠纪煤层中,厚度在0.2m左右,一般为黑色,硬质粘土。

对其物质来源,有三种意见,即火山灰沉积、碎屑沉积(包括胶体)及前二者的混合沉积。

化学成分的主要特征是SiO2、A12O3克分子比值≈2,接近高岭石的理论化学组成。

Fe2O3、TiO2含量较一般沉积型耐火粘土低,二者总和
0.06mm占3-9%,<0.001mm占45-60%,加砂50%的结合力为30-40kg/cm2,干噪收缩率7-8%,灼烧收缩率8-13%。

是强可塑性软质粘土。

矿体有下述值得注意的现象。

1)矿体之上见到烧变岩。

1号矿体中心部分,有断层通过。

矿体沿走向逐渐变为含碳软质粘土,再远则变为含碳半硬质粘土,沿倾向亦过渡为含碳粘土。

可见矿体是由含碳半硬质粘土变化而来。

2)在矿层中,SiO2从上至下递增,Al2O3递减,烧失量递增。

Fe2O3、TiO2基本稳定。

其它次要组分含量较低,在断层附近的浅部,有升高现象,CaO可达0.76-2.48%。

3)黄铁矿有以细粒分散状于围岩的含炭粘土中,有以薄膜状于矿体中,特别在断层破碎带或节理发育地段。

可见软质粘土矿床,是含碳半硬质粘土原地风化淋滤的产物,属风化残余型高岭土矿床。

2.1.2内蒙老石旦高岭土矿床
老石旦地区发育石炭二叠纪煤系地层,煤层主要要賦存于太原组下段和山西组下段,可采煤层有太原组的17号、16号、12号,山西组的9号、7号。

对应煤层地表浅部,亦发育5层高岭土矿层,编号为LS1、LS2、LS3、LS4、LS5。

煤层在浅部已转变为高岭土矿层,最上为白木节,依次为紫木节、黑木节。

在黑木节到煤层之间,有一个过渡和风化煤带(煤层之上)。

SiO2和Al2O3的含量与烧失量的含量互相消长,而三者的总量保持在92.6-94.49之间。

从黑木节到白木节、高岭石的含量增加,最后SiO2/Al2O3克分子比接近2,成为很纯的高岭土。

从白木节到黑木节,碳质和水的含量增加。

Fe2O3和CaO的含量,二头大,中间小。

通过风化淋滤作用,形成的白木节中下部及紫木节粘土质量较好。

矿物成分上,高岭土中明矾石较普遍,还有铝土矿。

在黑木节中能见到埃洛石。

褐铁矿发育于黑木节到风化煤地段。

在过渡带还存在方解石、白云石、石膏等。

此类矿物的出现,都是煤层及夹矸遭受风化淋滤的证据。

在高岭土中,原煤层中的高岭石夹矸,风化较难多变为颜色较浅的半软质或半硬质粘土。

粗晶高岭石夹矸中的高岭石一地开石混凝土层依然存在。

原煤层内粗晶高岭石夹矸中,存在高岭石一地开石混层,在西北、山西一带很普遍。

由此可见木节土是由煤层及夹矸在原地风化形成的。

老石旦木节土中的高岭石,结晶指数在1以上,是结晶好、有序度高的软质粘土。

2.2叙永六拐河矿床,有三种矿石自然类型。

1)上部为杂、色团块碎屑状高岭土。

矿石受铁质污染,呈褐红、褐黄、紫红等色。

主要由变埃洛石和埃洛石组成,伴有高岭石、针铁矿、有机质、方解石、绿泥石、金红石石英等。

质量较差。

2)中部为白色致密块状高岭土。

主要由埃洛石及部分变埃洛石组成,其它杂质极少。

是主要类型。

3)下部为黑白条纹状高岭土。

主要为埃洛石和变埃洛石,伴有高岭石、有机质、三水铝石、水铝英石、明矾石、方解石等。

也是矿石类型之一。

此类高岭土矿床有以下特点。

矿床位于煤层底板含黄铁矿粘土岩之下,石灰岩之上,二者之间是个不整合面。

质量较好的高岭土矿层上部,有含褐铁矿较多的粘土出现,矿层下部含水铝英石。

明矾石、石膏等较多;高岭石族矿物主要为埃洛石和变埃洛石;高岭土为软质粘土,以中带的白色高岭土质量最好。

2.3成矿条件分析
煤系地层中的风化型高岭土矿床,不论是残余型还是淋滤型,具如下成矿条件。

1) 原始物质条件。

要具有含黄铁矿粘土岩、炭质泥岩、煤层及其富含铝硅酸起因放物的岩石。

煤在成岩作用的早期,能提供腐植酸,促进高岭石的形成;在风化过程中,也能提供腐植酸,促进高岭石的富化、纯化和稳定。

黄铁矿在风化过程中,能提供硫酸,起到类似的作用。

2) 地质构造和地形条件。

对于残余型矿床,矿体中或矿体附近断裂发育。

叙永式矿床,矿区构造为张裂隙发育地带,同时处于不整合面上。

矿层的倾角一般在30左右,有利于含矿母岩出露面大。

在地形上,矿体多处于丘陵地区,接近地表。

3) 水文地质条件。

地下水的运动和水的化学类型,是成矿重要条件。

风化型矿床,是地下水淋滤作用的产物。

构造和地形条件,促进了地下水的活动。

黄铁矿的氧化和炭质的分解,使水介质成为酸性,近地表的温度和压力,能使高岭石形成和稳定。

3变质高岭土矿床
煤系地层中的高岭土矿层,煤层自燃会发生变质,形成烧变岩(天然熟料),在我国北方是很普遍的,如山西的浑源、偏岭,陕西的宜君、神木,甘肃的窑衔,新疆的哈密等地。

它可以代替人工熟料,有一定的利用价值。