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2016年二级建造师《矿业工程实务》重点:中国膨润土矿产资源的特点
中国膨润土矿以其分布广、埋藏浅、易采掘及品种齐全为特点。除钙基膨润土外,相继发现了大型优质的钠基膨润土。钠基膨润土保有储量58633.4万t,占总储量的24%。此外还有钠基膨润土远景储量35158.6万t。除钙、钠基膨润土之外的铝、氢基等类型约占42%。
据43个矿床统计,平均蒙脱石含量为63%,明显高干规范所要求的平均工业品位(大于或等于50%)。其中四川的膨润土矿4个矿床平均品位为88%。特大型矿床以广西宁明县宁明矿床最高,达62.67%,中型以广西田东县田东矿床最高,达72.5%。而新疆和布克赛尔蒙古自治县乌兰林格-日月雷矿为品位最低的特大型矿床,蒙脱石含量仅为48%。
大型、中型矿床共计43个,占全部矿床数50%,而其保有储量则占绝大部分,表明矿床规模之大。与膨润土伴生的矿产以高岭石和伊利石最为普遍,有的矿床与凹凸棒石共生,如盱胎县雍山凹凸棒石粘土矿区。东北一些膨润土矿则与沸石共生,如黑龙江的勃利县团山及海林县的沸石-膨润土矿床,吉林省的九台市羊草沟和银矿山膨润土-沸石矿床等。华东一带有与残留母岩-珍珠岩伴生矿床,如江苏丹徒县垂山和安徽省宣州市水东的珍珠岩矿床。中国膨润土矿床多位于丘陵区,埋藏较浅,覆盖层厚度一般1~15m,适于露天开采,少数矿可用地下开采。
矿石一般可选性能良好,部分矿山曾进行干法或湿法选矿试验。例如浙江临安平山的钠基膨润土,原矿石蒙脱石含量仅为45%,浙江地质科研测试中心进行了湿法选矿,将纯度提高至95%(吸蓝量测定)以上。
膨润土(Bentonite)按译音、成因及用途又称斑脱岩、膨土岩等。是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。其化学式为Nax(H2O)4{(Al2~xMg0.33)[Si4O10](OH)2}。
由于蒙脱石层间水和层间可交换阳离子存在,按蒙脱石所含可交换阳离子种类、含量和结晶化学性质等,可将膨润土划分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱土性土)和天然漂白土(酸性土或酸住白土)三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。碱性土的主要交换阳离子为Na+(和K+),碱性系数大于或等于1。碱性土的主要交换阳离子为Ca2+-Na+或Ca2+-Mg2+等,碱性系数小于1。酸性土的主要交换阳离子为H+(Al3+)。
2016年二级建造师《矿业工程实务》重点:硅灰石矿资源地质特征
一、 矿床时空分布及成矿规律
硅灰石是一种典型的变质矿物,为构成夕卡岩的主要矿物成分,也见于某些深变质岩中。能够富集成具一定规模的硅灰石工业矿床(体),主要赋存于中酸性、酸性侵入岩体与不纯石灰岩或钙质砂岩和硅质钙质页岩的接触带,或见于深成变质岩的钙质结晶片岩中。矿床受不同时代、不同类型的隆起构造控制,产于中浅—中深较高温接触变质或区域变质构造环境中,断裂构造发育,厚度中等的岩层封闭系统是其最优的储矿场所。区域成矿常与深断裂带有关,受一定的构造-岩浆活动带的影响,矿体往往表现出成群集中和成带分布的特征。与大部分夕卡岩体一样,硅灰石矿床通常分布于紧靠侵入岩体接触带一侧的碳酸盐围岩中,属外接触带矿床。矿体距侵入体一般为十几米至几十米,有些可达几百米,少数达1~2km。以接触交代变质成因为主的矿床,矿体距侵入岩体较近;以接触热变质成因为主的矿床,矿体距侵入岩体要远些。也有一些矿床分布在呈半岛状伸入侵入岩体内的碳酸盐岩楔状体中,或产于被包裹在侵入岩体内的碳酸盐岩捕虏体中,形成复杂的接触带。
硅灰石矿床的形成取决于地壳发展演化一定旋回中各类岩浆建造发育的程度和各时期碳酸盐岩的分布及构造条件等,其形成限于一定的时期。中国硅灰石矿床大多赋存在寒武纪以来的盖层建造中,主要产于石炭系和二叠系,其次为寒武系、泥盆系及志留系。与成矿作用有关的侵入岩主要是燕山期、印支期、海西期的中、酸性岩浆岩。
中国已知硅灰石矿床主要分布于3个地槽褶皱系:吉黑褶皱系是最重要的成矿构造单元,分布矿床多,规模大;其次为华南褶皱系和三江褶皱系;在扬子地台和华北地台边缘也有小规模分布。在这些构造单元内,岩浆活动频繁,侵入岩分布广泛,与成矿有关的中、酸性侵入岩主要有:浅至中成花岗斑岩、斑状花岗岩、花岗闪长斑岩、正长闪长斑岩、石英斑岩等。成矿围岩一般为含燧石结核,燧石条带等硅质成分的海相碳酸盐岩沉积建造。
二、 矿 床 类 型
中国已知具有工业价值的硅灰石矿床,按其成因分为接触热变质型、夕卡岩型(接触交代变质型)和区域变质型三种,以接触热变质型矿床为主,夕卡岩型矿床次之,区域变质型矿床较少。
(一) 接触热变质型矿床
常位于侵入岩与含硅质的碳酸盐岩建造外接触带角岩化—大理岩化蚀变带中,一般距侵入岩体几十米至千余米。矿床形成是由于富含硅质的石灰岩经侵入体热力烘烤发生接触变质而成。成矿过程是硅质灰岩中的SiO2和CaCO3经侵入体的热变质作用,重新组合而形成硅灰石,一般没有外来物质带入。因此,矿体的形态、产状和物质在很大程度上受硅质灰岩地层控制,也与侵入接触界面产状有密切关系。矿床多具明显的层控特点,矿体形态一般呈层状、似层状、透镜状,产状多与围岩一致,只有在构造复杂时才呈不规则状。
此类型矿床矿石矿物组分通常比较简单,如成矿前原岩中SiO2和CaO的比例近似硅灰石矿物理论值,成矿过程中的温度与压力适宜,成矿反应充分时,可由硅灰石单矿物组成;如成矿前原岩中造矿物质(石英和方解石)含量不匹配,或由于成矿反应不充分,则在矿石中残留有石英、方解石,其他伴生矿物有少量透辉石、石榴子石等。矿石中硅灰石矿物含量20%~70%,一般多在50%以上,富矿可达95%以上。矿石中SiO2和CaO含量高且稳定,Fe2O3等有害杂量含量较少,矿石质量较好。
此类型矿床的规模一般较大,矿体长度一般为数百米,部分可达1000m以上,宽几米至几十米,部分可达100m以上,矿床储量达到大型甚至特大型矿的很多,也有中、小型矿,由于形成环境和后期风化剥蚀,矿体埋深一般较浅,多适于露天开采。此类型矿床在中国分布较多,是目前主要的开采利用对象,共计保有的硅灰石矿石储量约占中国硅灰石矿总保有矿石储量的74%。吉林磐石市长崴子和梨树县大顶山、浙江长兴县李家巷、江西新余—上高以及辽宁、广东等地的硅灰石矿床均属此类型。
(二) 夕卡岩型矿床
绝大多数分布在中、酸性侵入岩体与含硅质石灰岩外接触带上,少数产于侵入体内和围岩中。夕卡岩体常具带状结构,尤其是垂直于接触带方向更为明显,硅灰石通常富集在主要夕卡岩矿物带的外侧,与大理岩带相过渡。其分带顺序一般从侵入体向外依次为:夕卡岩化侵入岩带—石榴石夕卡岩带—透辉石夕卡岩带—硅灰石夕卡岩带—大理岩带。矿体的规模、形态及产状与接触界面的形状、产状和碳酸盐地层的产状有关。矿床规模以中、小型矿床多,成矿条件好的矿床也可达大型甚至特大型矿。矿体形态多种多样,可呈似层状、层状、透镜状以及各种不规则状,常由多个矿体断续出现组成矿带。矿体长度一般由几米至几百米,厚度由几米至四五十米,个别达七八十米;埋深一般较浅,多不超过地表以下200m。
由于此类型矿床成矿与接触热变质型矿床的主要区别是参与形成硅灰石的SiO2主要由侵入岩体或其深部上升的硅质流体提供,CaCO3则来自接触带的石灰岩,在早期夕卡岩阶段,经交代作用形成硅灰石交代岩-硅灰石夕卡岩,构成夕卡岩型硅灰石矿床。因此,矿石物质组成一般比较复杂,除主要为硅灰石外,还有石榴子石、透辉石、绿帘石等夕卡岩矿物,以及交代残余的石英与方解石,有时有少量透闪石、绿泥石等,往往还有磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿以及铅、锌等金属矿物伴生。矿石品位一般属中等,含矿系数或硅灰石矿物含量按矿床平均多为40%~60%,个别可达68.68%。部分矿床矿石中由于共生、伴生矿物复杂,因此致使Fe2O3等有害杂质含量较高,有的矿床硅灰石矿与金属矿共生,采选较困难。
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