广西石排冲矿区钾长石矿地质特征及综合利用前景

2022-12-06李志

现代矿业 2022年11期

李志

（广东省地球物理探矿大队）

贺州市八步区位于广西壮族自治区东南部，湘、粤、桂三省的结合部，矿区所在区域属中低山侵蚀剥蚀地貌，其中探明的石排冲矿区提交钾长石资源量5 000万t，临近冲坪矿区提交钾长石矿资源量达3.5亿t。目前在开采的矿山有2座，各矿区每年开采量接近200万t。该区域钾长石矿产资源丰富，且矿产品市场前景广阔。为进一步开发利用该区矿产资源，本研究结合已有成果，对该矿区钾长石矿地质特征及综合利用前景进行分析。

1 区域地质概况

勘查区处于南岭花岗岩带的西部，姑婆山岩体中部，岩浆岩分布面积极广，区域岩浆岩主要为晚侏罗世花岗岩及白垩纪黑云母花岗岩，岩石类型为富钾钙碱性花岗岩类，岩石以花岗岩为主，各岩体特征分析如下。

（1）侏罗纪花岗岩（J3γ）。侏罗世花岗岩主要分布于贺州姑婆山地区里松镇一带［1-4］。根据岩体间的接触关系及岩石、结构的变化并参考同位素年龄值划分为晚侏罗世第一次、晚侏罗世第二次、晚侏罗世第三次。晚侏罗世第一次（J3γH1）主要岩性为中—粗粒斑状黑云母钾长花岗岩，岩石具有中—粗粒花岗结构，块状构造。晚侏罗世第二次（J3γH2）岩性以粗中粒斑状黑云母二长花岗岩为主，局部为中—细粒（中粒）含角闪石黑云母钾长花岗岩，岩石具有中粗粒花岗结构，斑状结构，块状构造。晚侏罗世第三次（J3γH3）主要岩性为中—粗粒斑状黑云母钾长花岗岩和中粗粒斑状黑云母正长花岗岩，其暗色矿物主要为黑云母，偶见普通角闪石。一般黑云母含量约5%，有的黑云母含量小于3%，即为细粒斑状二长（或正长）花岗岩。

（2）白垩纪花岗岩（K1ηγ）。白垩纪花岗岩，为分布于官山—日绿山一带的新路岩体，属于富含挥发份的浅成侵入体。因此其岩石主要矿物的含量及结构特征变化都较大，主要岩性为中—细粒斑状黑云母二长花岗岩、中—细粒斑状黑云母钾长花岗岩。斑晶成分主要为钾长石（少量斜长石、石英），斑晶粒度为4～10 mm，含量为5%～20%。基质粒度由细粒向微粒过渡，岩石呈多斑状结构或潜基连斑结构时即为花岗斑岩［2］。

2 矿区与矿体地质特征

2.1 地层

矿区属姑婆山复式岩体中里松岩体的一部分，除地表不规则分布的第四系之外，基本无其他沉积地层出露。第四系由冲、洪积物和残坡积层组成，冲、洪积物由砂砾石、亚砂土、亚黏土等组成；残坡积层为红色、棕红色、褐红色、棕黄色亚黏土及黏土夹角砾组成，局部有少量岩块及碎石堆积。

2.2 岩浆岩

矿区全为岩浆岩分布，主要出露晚侏罗世斑状黑云母钾长花岗岩，岩石类型为富钾长石花岗岩类，据区调资料，该期次岩体Rb-Sr同位素测年为148～164 Ma。根据岩体岩性、结构并参考同位素年龄值划分为晚侏罗世第一次（J3γH1）。

晚侏罗世第一次斑状黑云母钾长花岗岩（J3γH1）分布全矿区，岩性为中—粗粒斑状黑云母钾长花岗岩，呈浅灰白色、浅肉红色，具有似斑状结构、中—粗粒花岗结构，块状构造。斑晶主要为钾长石，大小为2～50 mm，斑晶含量为30%～40%，局部高达50%以上。基质具有显晶质、中粗粒花岗结构，主要矿物为钾长石、斜长石、石英、黑云母等。钾长石半自形板状，微斜条纹长石，格子状双晶，含量约40%。斜长石半自形板状，聚片双晶，含量约23%。石英他形，粒状，连晶，含量约20%。黑云母片状，含量约7%。矿物粒度多为1.5～30 mm，石英、黑云母多呈聚晶团粒状。副矿物有角闪石、锆石、白云母等。

2.3 风化壳特征

矿区花岗岩风化强烈，地表常形成厚度为0～50 m风化壳。矿区通过175个岩心钻孔、120个剥土工程及大量的民采露头揭露，根据岩石风化程度不同，将矿区花岗岩风化壳划分为坡残积层、全风化层、强风化层、中风化层和微风化层。矿区主要分布斑状黑云母钾长花岗岩风化壳，风化壳厚度为0～50 m，其厚度受地形起伏及风化程度影响。矿区西侧地势高地带风化程度低，风化壳厚度相对薄，东侧地势平缓，风化壳厚度大；风化程度越强，花岗岩风化越完全则完整性越差，形成全风化层；风化程度弱则花岗岩保留越完整，则为半风化、微风化层；矿体主要分布在斑状黑云母钾长花岗岩强风化层，由松散斑晶组成，原岩结构清楚，岩石松散-半松散状，矿体厚度与强风化层厚度呈正相关，多随地形起伏呈平缓波浪状分布。

2.4 矿体特征

矿区内斑状黑云母钾长花岗岩经风化作用常形成厚度不等的风化壳，厚度一般为0～50 m，局部可达60 m左右。风化层从上到下依次为坡残积层、全风化层、强风化层、半风化层和微风化层，其特征见表1。

矿体形态受地形起伏控制明显，多呈波浪状、似层状、透镜状赋存于晚侏罗世斑状黑云母钾长花岗岩风化壳中，钻孔中的矿体顶板为全风化层及残坡积层，与矿体为逐渐过渡关系，界线不甚清晰，底板则较清楚，底板为中风化斑状黑云母钾长花岗岩，标志明显，顶底呈板波状起伏特征。

3 矿床成因

矿区地处亚热带，气候温热潮湿，花岗岩体表面风化强烈，岩石中较易被风化的云母、长石类矿物部分被风化成高岭土，石英完全析离，呈松散-半松散状。风化层中风化残余的钾长石斑晶、石英砂砾在有利的地形地貌地段，剥蚀作用弱于风化作用，形成了广泛分布的风化壳。矿区风化钾长石矿体属于典型的风化残余矿床［5-6］。

4 矿石性质及综合利用前景

4.1 矿石性质

矿区矿石类型为斑状黑云母钾长花岗岩风化壳型钾长石矿物（斑晶），风化疏松块状构造，矿物粒径、品位与其风化残余程度、淋滤程度有密切关系。为掌握矿石粒度分级与矿石品位、含矿率的关系，为野外地质工作提供技术支持，对矿区7个工程中89件样品进行了粒级筛分、对应粒级的品位测试。测试结果见表2。

由表2数据计算可知：7个工程样品中，钾长石颗粒＞10 mm粒级平均占比为8.9%，5～10 mm粒级平均占比为13.7%，综合＞5 mm粒级平均占比为22.6%，说明矿体中粒级越大占比越小，粒级越小占比越大。而当粒径≥5 mm，其K2O+Na2O含量基本可达工业品位主要指标要求，经可行性研究，确定精矿含矿率为≥25%是经济的，即矿体中钾长石颗粒≥5 mm以上粒级的应达到≥25%。

矿石为本区出露的晚侏罗世第一次斑状黑云母钾长花岗岩（J3γH1）风化的产物，有用矿物成分主要为钾长石、次为斜长石，根据钾长石成矿地质特征及矿石的结构构造特点，矿石类型为风化花岗岩型长石矿。将未经筛分的矿石进行了原矿半定量分析，结果见表3。由表3可知：矿石中钾的含量K2O较高，Na2O稍低，表明为含钾长石为主的黑云母钾长花岗岩。

对原矿进行筛分，并对筛分后同时满足粒级≥5 mm、含矿率≥25%的净矿进行了化学元素分析发现，原矿经筛分可获得净矿（+5 mm）产率为31.45%、K2O+Na2O品位为10.67%。杂质Fe2O3品位2.16%较高。

4.2 综合利用前景

钾长石材料广泛用于生产陶瓷制品釉面材料、玻璃制品的添加材料以及电力瓷件，高端钾长石材料既是高档陶瓷制品材料，又是手机与电脑显示屏关键材料，还是光伏玻璃和航空发动机制造不可或缺的关键性材料。钾在农业方面更是三大肥料中的庄稼抗倒伏骨架性肥料，需求极为广泛。我国是世界上最大的陶瓷与玻璃产品生产制造国和消费国，高品质钾长石材料在高档陶瓷、汽车、高铁用挡风玻璃、光伏玻璃制造、电脑手机显示屏等行业的应用日益广泛［3-4］。近年来，中低端陶瓷与玻璃制品逐步萎缩，中低端钾长石材料已经日渐过剩，中高档产品材料成为畅销主体，供不应求，高端材料钾≥12%，白度＞80%以上严重依赖［5］。石排冲矿区通过简单的筛分工艺能使w（K2O+Na2O）达到10.67%，后续通过开展选矿试验，有望降低杂质含量，提高K2O+Na2O品位，完全可满足高端陶瓷与高档玻璃行业需求，并依托良好的地理位置优势，市场利用前景较好。