臨澤楊臺(tái)洼灘凹凸棒粘土及石膏礦床

1、臨澤楊臺(tái)洼灘凹凸棒粘土及石膏礦床2005第14卷第1期甘肅地質(zhì)actageologicagansu2005vo1.14no.1文章編號(hào):10044116(2005)0100900006臨澤楊臺(tái)洼灘凹凸棒粘土及石膏礦床王孝通,崔嶠,張國(guó)英(1.甘肅礦業(yè)開(kāi)發(fā)研究院,甘肅蘭州730000;2.甘肅省地礦局第四地勘院,甘肅酒泉735000)摘要:楊臺(tái)洼灘凹凸棒粘土及石膏礦床,分別發(fā)現(xiàn)于1993年,1956年.該礦礦層厚度大,延展面積廣,除具有國(guó)內(nèi)外凹凸棒轱土共同具有的物化性能之外,其獨(dú)特性是含有大量微量營(yíng)養(yǎng)元素,具有較大的經(jīng)濟(jì)意義.填補(bǔ)了我省該類礦床的空白.關(guān)鍵詞:凹凸棒粘土;石膏;甘肅;臨澤中圖分類

2、號(hào):p619.261文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b凹凸棒粘土(簡(jiǎn)稱凹土)是指以凹凸棒石為主要礦物成分的粘土巖,凹凸棒石又稱坡縷石,屬含水多孔的硅酸鹽礦物,電鏡下呈纖維狀,表面凹凸不平.由于凹凸棒石具有吸附性,吸水性,脫色性,陽(yáng)離子交換性,緩釋性,造漿性等特殊的物化性能及較多的微量營(yíng)養(yǎng)元素,被譽(yù)為”千土之王”.廣泛用于石油,農(nóng)牧,環(huán)保,醫(yī)藥,化工,建材等領(lǐng)域.礦區(qū)地質(zhì)概況與礦層產(chǎn)狀楊臺(tái)洼灘盆地位于臨澤縣黑河北岸,分布面積約208km.盆地內(nèi)第三系白楊河組中的凹土和石膏呈互層狀產(chǎn)出,分布廣泛,延展面積52km.顧家井背斜將凹土及石膏礦分成南(平沙墩),北(鋸條山)兩個(gè)礦區(qū),間距68km(圖1).本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造單元為

3、華北古陸西南緣的龍首山陸緣帶.盆地周邊出露地層有震旦系中上組石英巖,硅化灰?guī)r,大理巖等,華力西期花崗巖,下白堊統(tǒng)廟溝組陸相碎屑巖.在楊臺(tái)山廟溝組下巖段上部,見(jiàn)有3層厚4.620.5m的鈉基膨潤(rùn)土.盆地內(nèi)新生代地層發(fā)育較完整,自下而上有第三系漸新統(tǒng)白楊河組,第四系上新統(tǒng),更新統(tǒng),全新統(tǒng)地層;其中含礦的白楊河組為一套湖相沉積的碎屑巖建造.凹土及石膏組成的含礦巖段賦存于白楊河組的中部,其下為以砂礫巖為主的下巖段,其上是以泥質(zhì)粉砂收稿日期:200403.兒巖為主的上巖段見(jiàn)圖2.晚更新世受區(qū)域性構(gòu)造作用,區(qū)內(nèi)形成了一系列的nwse向的斷裂構(gòu)造,顧家井背斜及次一級(jí)平沙墩向斜等褶皺構(gòu)造.經(jīng)準(zhǔn)平原化過(guò)程之后,

4、形成現(xiàn)今的楊臺(tái)洼灘盆地構(gòu)造地貌.盆地內(nèi)礦層走向nwse,傾角60.100.南礦區(qū)礦層呈向斜狀產(chǎn)出,長(zhǎng)13km,寬1.53.5km,延展面積32.5km;北礦區(qū)礦層呈傾向ne的單斜狀產(chǎn)出,長(zhǎng)11kin,寬1.8km,延展面積約20km.區(qū)內(nèi)礦層平均厚度49.38m(其中凹土31m,石膏18m),其內(nèi)無(wú)非礦夾層.共分6層:n(頂板圍巖):灰綠色泥巖n(礦層):凹土及石膏n:磚紅色凹土n:灰白色塊狀石膏n:灰白一磚紅色凹土n:灰白色角礫狀石膏n:灰白一磚紅色凹土n:凹土和石膏互層n,(底板圍巖):灰黑色泥巖2礦物成分及礦石類型2.1礦物成分49.38m14.59m6.80m2.50m6.44m8.5

5、6m10.49m第1期王孝通等:臨澤楊臺(tái)洼灘凹凸棒粘土及石膏礦床91比例尺:l:200000圖1楊臺(tái)洼灘盆地地質(zhì)圖(除9線地質(zhì)剖面圖)fig.1geologicaimapofyangtaiwatanbasinl一盆地邊界;2一第四系;3一白楊河組上部細(xì)碎屑巖段;4一白楊河組中部凹土及石膏含礦巖段;5一白楊河組下部粗碎屑巖段;6一廟溝組上巖段;7一廟溝組下巖段;8一震旦系中統(tǒng);9一華力西期花崗巖;l0一膨潤(rùn)土礦點(diǎn);ll一逆斷層;l2一平移斷層;13-傾伏背斜;l4一傾伏向斜凹土灰白色,灰綠色,磚紅色,具水平層理,泥質(zhì)或粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu).主要礦物成分為凹凸棒石(15%63%),伴生礦物為石英,長(zhǎng)石,白

6、云石,伊利石,蒙脫石,石膏,巖鹽等,微量重礦物有鋯石,電氣石,鐵礦等.x衍射分析,凹凸棒石具有的d值為10.40a.,3.20的衍射峰,屬凹凸棒石的特征衍射曲線,其中d(110)=10.40a.為區(qū)別其它礦物的特征衍射曲線(圖3).凹凸棒石含量沿走向方向自西向東含量逐漸增高:即由西段的23%,經(jīng)中段的30%,到東段增加到49%.沿傾斜方向凹凸棒石含量的變化較穩(wěn)定.粒度分析表明區(qū)內(nèi)凹凸棒石粒徑0.010.005mm,石英,長(zhǎng)石等碎屑礦物粒度為0.030.30mm.石膏無(wú)色或白色,少數(shù)為灰白色,透明一半透明.主要礦物成分為石膏(66.83%98.62%),伴生礦物為凹凸棒石,伊利石,白云石等.2.

7、2礦石類型根據(jù)礦石礦物,伴生礦物的種類和含量可把區(qū)內(nèi)土狀凹土和石膏各劃分兩種類型(表1).2.3凹土物化及工藝性能大量測(cè)試數(shù)據(jù)表明,礦石的物化工藝性能與礦物成分和礦石類型有關(guān),由表2可看出陽(yáng)離子交換量,膨脹容,比表面積與凹凸棒石含量成正比;吸水率,脫色力與凹凸棒石含量關(guān)系不明顯,與礦石類型有關(guān),混合凹土略好于凹土;區(qū)內(nèi)凹土原礦造漿率低,主要原因是各類礦石中石英,長(zhǎng)石等碎屑礦物多有關(guān).3化學(xué)成分及微量元素3.1化學(xué)成分本區(qū)凹土礦石化學(xué)成分列于表3.總體來(lái)說(shuō)有以下特征:sio,fe203,mgo含量較低;cao,k:0,na20含量較高,與礦石中石膏及少量鹽類礦物有關(guān).3.2微量元素地球化學(xué),土壤

8、學(xué),動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)生理學(xué)把在礦物巖石,土壤和動(dòng)植物等自然體內(nèi)含量很低的化學(xué)元素列為微量元素.除fe和ti外,地殼,土壤,動(dòng)植物等自然體微量元素的概念基本一致.本文所討92甘肅地質(zhì)第14卷地層厚度系統(tǒng)符號(hào)柱狀圖巖性描述名稱(_)oooo上部為磚紅色,灰綠,灰白雜色含礫砂上ntab>300巖夾青灰色泥巖;下部為土黃色砂巖,粉砂巖,段粉砂質(zhì)泥巖下漸白第楊中1.1r149磚紅,灰綠,灰白色凹凸棒粘土與白色:新nl2b_一統(tǒng)河段65石膏互層1r11r系組下>286上部為灰黑色粉砂巖,泥石膏,泥巖:段nli6下部為磚紅色砂巖,砂礫巖oooo上巖ki2|.>i54紫紅色砂礫巖,砂巖,泥質(zhì)粉砂巖

9、段白下廟一lll堊統(tǒng)溝yvvm一系組oo下vvvv一上部為灰綠色粉砂質(zhì)礫巖,厚4.6-20.5-巖kllm>546的膨潤(rùn)土,頂部夾薄層泥灰?guī)r段下部為灰綠色礫巖,砂礫巖,砂巖oo論的微量元素包括動(dòng)植物生命必需和有益的微量元素;污染(有害)微量元素.3.2.1動(dòng)植物生命必需和有益的微量元素動(dòng)植物生理學(xué)把fe,mn,cr,v,ti,cu,ni,co,zn,mo,se,sn,i,sr,b,li,ag,f,cl等19種元素列為動(dòng)植物生命必需和有益的微量元素一】.從表4可看出:本區(qū)凹土含有上述全部19種微量元素,其含量普遍高于中國(guó)陸地地殼和中國(guó)土壤平均值.其中較突出的是i,se,sr,b等4種微量元

10、素,其中碘含量比中國(guó)干旱半干早地區(qū)土壤高10倍,硒比東北平原,黃土高原地區(qū)的土壤高圖2綜合地層柱狀圖fig.2integratedcolumnsectionofstratasamplename.hq9217n圖3凹凸棒粘土x衍射曲線fig.3xdiffractioncurveofattapulgiteclay第1期王孝通等:臨澤楊臺(tái)洼灘凹凸棒粘土及石膏礦床24倍,比成都平原土壤高43倍,鍶比四川,江西等省酸性土壤高15倍引,硼比河南省土壤高315倍引.在生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈結(jié)構(gòu)中,微量元素通過(guò)地球化學(xué)循環(huán),流水和糧食,蔬菜進(jìn)入人體,構(gòu)成最基本的傳輸系統(tǒng),彌補(bǔ)某些微量元素的不足.經(jīng)規(guī)模種植和喂養(yǎng)試驗(yàn)

11、證明:本區(qū)凹土對(duì)增加農(nóng)牧產(chǎn)品產(chǎn)量,提高微量營(yíng)養(yǎng)元素的含量(經(jīng)系統(tǒng)分析fe,mn,cu,co,zn,se,i等提高1.63.3倍),改善產(chǎn)品品質(zhì),減少疾病,增進(jìn)人類健康等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)表1礦石類型的劃分table1classificationofappatulgiteoretype表2凹土物化及工藝性能table2physicalchemicalandtechnologicalperformanceofattapulgite表3凹凸棒粘土礦石化學(xué)成分(%)table3chemicalcompositionofattapulgiteoreclay表4臨澤凹凸棒粘土動(dòng)植物必需和有益微量元素含量表

12、(x=10)table4microelementscontentoflinzeattapuigiteclaywhicharenecessarytoanimalsandplants表5凹土污染(有害)微量元素含量表(10)table5toxicmicroelementscontentofattpulgite意義.3.2.2污染(有害)微量元素環(huán)境科學(xué)家把hg,cd,pb,as和cr等5種微量元素稱為污染元素,動(dòng)植物生理學(xué)把上述5種元素及f列為有害元素.因此本文所指的污染(有害)微量元素包括hg,cd,pb,as,f,cr等6種元素,其中f和cr兼為動(dòng)物有益的微量元素,但若超量又稱為有害元素.以表

13、5可看出區(qū)內(nèi)凹土hg,cd,as等3種元素略高于中國(guó)陸地地殼及中國(guó)土壤值,pb,f,cr等3種元素含量較低;作為飼料添加劑用,受限制的5種有害元素,只有as含量偏高,使用時(shí)注意配比94甘肅地質(zhì)第14卷值.4成礦地質(zhì)條件及礦床成因4.1成礦時(shí)代本區(qū)凹土的成礦時(shí)代與世界已發(fā)現(xiàn)的大型陸相凹土礦床一致,均為第三紀(jì)(表6),這可能與第三紀(jì)全球性干熱氣候環(huán)境有關(guān).這一規(guī)律不僅豐富了成礦年代學(xué)的內(nèi)涵,而且對(duì)尋找凹土礦無(wú)疑具有指導(dǎo)意義.近些年來(lái)在甘肅境內(nèi)的酒泉盆地,張掖盆地,武威盆地,定西盆地,天水盆地等第三系地層中,已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)有與石膏共生的凹土礦.4.2沉積環(huán)境及成因楊臺(tái)洼灘盆地是白堊紀(jì)一第四紀(jì)斷陷構(gòu)造盆地

14、.盆地發(fā)展到第三紀(jì)漸新世早期,沉積物為陸相砂礫巖建造,漸新世中期盆地處于較穩(wěn)定下降時(shí)期,周邊地區(qū)相對(duì)抬升,供給湖盆的陸源物質(zhì)主要為白堊系的石英,長(zhǎng)石等碎屑礦物,以及蒙脫石,伊利石等粘土礦物.此時(shí)期湖盆內(nèi)水體中si,a1,mg,ca,s,fe等離子濃度逐漸加大,形成了nwse向長(zhǎng)度大于12kin的沉積中心,沉積了厚近百余米的以蒙脫石,伊利石為主的粘土和泥石膏.表6世界著名凹凸棒粘土的成礦時(shí)代和成因table6metallogeneticepochandfactorsofthefamousappulgiteclaydepositsintheworld漸新世晚期隨著盆地的繼續(xù)下降,沉積了以泥質(zhì)粉砂質(zhì)

15、為主的細(xì)碎巖建造,湖盆水體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿鯄A一堿性環(huán)境(含礦巖段巖石ph值變化范圍8.039.08),b,li,ca,mg,k,na離子濃度不斷增高,反映當(dāng)時(shí)氣候干燥,蒸發(fā)量大,逐漸轉(zhuǎn)化為半封閉鹽度較高的鹽水湖盆.此時(shí)原有的蒙脫石絕大部分蛻變成凹凸棒石.此后成巖作用是形成凹凸棒石的主要階段,富含si,a1,mg,fe,ca,s等離子的殘余水結(jié)晶成新的凹凸棒石和石膏.本區(qū)大部分凹土之所以能保存下來(lái),主要有利因素是凹土礦層上面有較厚的泥質(zhì)粉砂巖,粘土巖覆蓋,阻擋地表水和地下水的活動(dòng),免受因淋濾作用凹凸棒石向蒙脫石轉(zhuǎn)化;盡管后來(lái)受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,盆地上升抬高,并伴隨有顧家井背斜的形成,凹土礦層遭受一定的

16、破壞剝蝕,但仍有一半的礦層保存下來(lái);由于成礦時(shí)代較新,被保存下來(lái)的礦層未遭受強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)影響,礦層呈完整的緩傾斜的層狀,大面積延展保存.參考文獻(xiàn)1湯中立.華北古陸西南緣(龍首山一祁連山)成礦系統(tǒng)及成礦構(gòu)造動(dòng)力學(xué)m,北京:地質(zhì)出版社,2002.2甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局,甘肅省區(qū)域地質(zhì)志m】.北京:地質(zhì)出版社.1989.3鄭自立,田熙.等.中國(guó)坡縷石粘土礦石類型及礦物共生組合j.礦產(chǎn)綜合利用.1996,4:3541.4邢光熹,朱建國(guó).等.土壤微量元素和稀土元素化學(xué)m.北京:科學(xué)出版社,2003.5李家熙,張光弟,等.人體硒缺乏與過(guò)剩的地球化學(xué)環(huán)境特征及其預(yù)測(cè)m.北京:地質(zhì)出版社,2000.6周濤,許勇

17、,等.膨潤(rùn)土對(duì)硼的吸附及緩釋性研究j.非金屬礦,1998,4:67.第l期王孝通等:臨澤楊臺(tái)洼灘凹凸棒粘土及石膏礦床95attapulgiteclaydepositandgypsumdepositofyangtaiwataninlinzedisttrictwangxiaotong,cuiqiao,zhangguoying(1.gansumineralresourcesresearchandexploitationinstitute;2.no.4geologyandmineralexplorationtea77l,gansuprovincialbureauotgeolog3n7zdmineral

18、explorationanddevelopment,jiuquan735000,china)abstract:inyangtaiwatan,gypsumdepositwasdiscoveredin1956,attapulgiteclaydepositwasdiscoveredin1993.thedepositsbedisthickandextendswidely,whichhascommonphysicalandchemicalpropertieswhichissameasotherattapulgiteclayinchinaandabroaduniquecharacteristicsandt

19、herearealotofnutritionalmicroelement,thedepositisofgreateconomics,itfillsingapsinthefieldsofthistypedepositingansuprovince.keywords:attapulgiteclay;gypsum;gansuprovince;linze-.?一?-?(上接第89頁(yè))?-?-?”discussionsofthedistrbutioncharacteristicsandgenesisofthetertiaryconfinedwateranditsstrontiummineralwatersinlongquano