南京大学刘英俊教授
⑴ 地层中易活动元素的趋向性分布及其对古流体活动的指示意义
江南古陆元古宇上部控矿地层中的区域性金亏损带和金矿体旁侧的局部金负异常显示出地层金贫化与金的活化转移—富集成矿作用之间有密切的成因联系,并揭示了该区成矿作用期间大范围流体定向聚流运动的迹象(马东升,1991a,1997)。若该过程曾经发生,那么其他活动性较强的微量元素必然会受到这种大规模水-岩反应的影响,而在分布上不同程度地显示出与热液矿床有关的空间有序化再分布特征。因此,水-岩反应中的强活动性微量元素和稳定同位素有可能作为地球化学示踪剂,用于确定古流体的聚流方向和汇聚部位。根据彼列尔曼的元素迁移系数和元素在海水—上部大陆地壳中的水—岩分配系数(Taylor et al.,1985;马东升,1997),结合热液过程中金属成矿元素的活动性序列资料(Barnes,1979;刘英俊等,1984)可知,在天然水和热液作用下,Sr和Hg应具有较强的再分布示踪能力,它们往往在低温环境中就具有显著的活动性。在一定条件下,低温成矿元素Au、Sb、As等对地壳古流体的地球化学示踪也应具有重要的意义。因此,在无任何明显蚀变、矿化痕迹和水热活动遗迹(脉体、断裂及次生矿物等)的情况下,识别这些强活动性元素的再分布模式对研究岩石中曾发生过的古水热活动有重要的指示意义(马东升,1992,1997)。
一、地层中活动性元素的趋向性分布
江南古陆元古宇地层已有的大量微量元素定量分析揭示,其Sr含量显著低于上部大陆地壳平均值(马东升,1991a,1997;刘英俊等,1993)。Hg元素除在新晃地区震旦纪地层及湘中寒武系、奥陶系中有一定富集外,在元古宇及古生界其他各群组中均低于上部大陆地壳平均值(表3-1,表3-3,表3-4)。Sr在元古宙及古生代地层中普遍亏损(表3-2,表3-3,表3-5)。在垂直方向上,自深部向浅部Sr、Hg含量逐渐增加(图3-2)。水平方向上,从外围区域向矿区Sr含量也有增高趋势(刘英俊等,1993;马东升,1997)。区域上,从湘东向湘西矿化集中地带Hg明显集中(Ma Dongsheng,1995)。在非碳酸盐地层的金矿围岩中,Sr也均表现出向矿体方向及从下部向上部层位明显增高的有序化分布模式(图3-3)(马东升,1997)。据已有的样品统计,在上覆古生界盖层中除石炭系外各时代地层碎屑岩中Sr含量均低于世界页岩平均值,碳酸盐岩中Sr含量均低于世界碳酸盐岩平均值。但两类岩石中Sr含量均有从下向上从老地层向新地层逐渐增加的趋势(图3-4)。
图3-2 地层中Hg、Sr含量的垂直变化
图3-3 湘中—湘西北元古代地层及有关中—低温矿床围岩中Sr的趋向性富集分布
图3-4 古生代地层中的Sr分布趋势
二、地层中易活动性元素的有序化分布对古流体的示踪
江南古陆元古宇地层中w(Sr)/w(Ba)比值投影点大多数落入淡水沉积区(马东升,1991,1997;刘英俊等,1993),显然与其海相沉积的地质事实相矛盾。因此,地层中目前的Sr含量不能代表其同生沉积时元素的含量,而可能反映了后期与Sr淋滤及成矿作用有关的水热作用。解庆林(1996南京大学博士论文)根据区域剖面样品按岩性分别做了锶汞元素概率累积频率图,发现在碎屑岩和灰岩中锶汞均呈多个母体分布,另外,在元古宙地层中成矿元素(Sb、Au、W)也均呈明显的双峰分布(牛贺才,1991南京大学博士论文;何江,1996,1998)。
区域地层成矿元素的双峰分布,易活动性元素的多重母体分布及锶汞所表现出在深部亏损,向浅部、向矿化集中地带、向含矿层位集中的趋向性有序化分布模式表明湘中(湘西)地区区域地层在地质历史时期可能存在着由下而上、由外围区域向矿化集中区方向运移的大规模古流体活动。
⑵ 苏州市高岭土矿()
苏州阳山高岭土矿位于苏州及吴县的阳山、苏州观山地区,包括阳西、阳东、西白龙寺、观山及戈家坞5处大、中型高岭土矿床。矿区东距苏州约15公里,东北距沪宁铁路浒墅关站4公里,有河流连接京杭大运河,水陆交通四通八达。
矿区位于木渎向斜西北翼。高岭土矿由火山碎屑岩、流纹岩、酸性岩脉及下二叠统堰桥组中泥质页岩蚀变而成。矿体呈似层状、囊状、脉状,赋存在逆掩断层及火山岩底部不整合面上的矿体规模较大,堰桥组中的矿体规模较小。粘土类矿物主要为高岭石、多水高岭石,次为蒙脱石、水云母及绢云母。矿石化学成分:Al2O3一般30%—39%,SiO2 40%—50%,Fe2O3 1%—5%,TiO2 0.01%—0.30%,CaO+MgO 0.03%—0.3%,灼减8%—13%,可塑性 3.3—8.9,耐火度多数在1700℃以上。围岩蚀变主要有大理岩化、高岭土化、硅化,局部有夕卡岩化、绢云母化、黄铁矿化。矿床成因类型以热液蚀变矿床为主,次为风化矿床。
唐朝李吉甫撰《元和郡县志》中有“开元贡白石脂,元和供白石脂三十斤”的记载,证明苏州高岭土矿远在唐朝已经开采,距今已有1000多年的历史。古代主要开采阳东及阳西高岭土矿。1926年开始私人陆续在此建矿开采。新中国成立后,私营矿先后停开或合并,1954年由国家接管组成地方国营苏州采矿公司。
苏州高岭土矿系统普查勘探工作始于1956年。在此之前仅进行了少量的矿山调查工作。
1929年,英国人英克门氏被延请查勘苏州阳山瓷土矿,同行的有胡公恺工程师,经初步调查,确认有开采价值。
1944年,日本大使馆矿物资源调查班阳山调查组佐藤舍三曾到阳山进行调查,写有《江苏苏州阳山粘土产地调查报告》,估算了阳东及阳西矿区矿石储量132万吨。
1952年,南京大学地质系学生孙德彰来阳山进行调查,著有《阳山白泥矿》,对阳东、阳西及观山西南脉状高岭土矿的矿体规模进行了概述,提出高岭土矿成因为热液蚀变而成。
1954年12月,南京大学地质系助教方邺森、韩同蓉等到阳山进行调查,搜集资料供给李学清教授对阳山高岭土矿进行科学研究,于1957年5月发表了《苏州浒墅关阳山高岭土的初步研究(摘要)》。
1956年5月,江苏省工业厅成立苏州市阳山勘探队,开展以寻找“阳山式”高岭土为主的地质普查工作,8月提交了《苏州地区地质普查报告及其远景评价》。同年10月开始在阳山采用小圆井揭露矿体,11月底对阳东羊眼睛矿段进行钻探,从此对阳山高岭土矿开始了较正规的地质普查勘探工作。
1958年3月,江苏省工业厅钻探队和苏州市阳山勘探队合并,组成江苏省工业厅勘探队,负责阳山高岭土矿的地质勘探。1958年7月江苏省工业厅勘探队改名为江苏省地质局苏州地质队,继续该矿区的地质勘探工作。通过张浩泉(地质组长)、袁增晟(技术负责人)、王道修、俞祥元等工作,于1958年10月提交了《苏州阳山东高岭土矿地质勘探报告书》,这是提交的第一份苏州高岭土矿勘探报告,并首次提交了高岭土矿可供利用矿石储量419万吨。1959年3月提交了《江苏省苏州阳山西高岭土矿床地质勘探报告书》,获得高岭土矿可供利用矿石储量787万吨。同时在矿区北部发现有高岭土矿,即后来普查勘探的西白龙寺高岭土矿。
在勘探阳山高岭土矿阶段,苏联专家马列万斯基应江苏省工业厅的邀请,到阳山作调查研究,对苏州高岭土矿地质勘探工作提出具体意见和建议,其中对在石灰岩和粗面岩分布区寻找矿体的建议,为以后的找矿起到指导作用。1957年5月,南京大学地质系主任徐克勤、孙鼐教授及杨鸿达、刘英俊、胡受奚、陈树盛等通过专题调查,亦对阳山高岭土矿床成因、地质时代和勘探工作提出意见,与此同时,郑志炎工程师提出了《对阳山高岭土矿勘探工作意见书》。
1960年,苏州专区地质队(原苏州地质队)根据地质部及江苏省地质局的要求在阳西进行补充勘探,同时在阳山外围开展高岭土矿的普查找矿工作,在年终总结报告中提出在阳山北部到观山一带粗面岩分布区有可能赋存有较大的高岭土矿体,并提出在蚀变火山岩区寻找明矾石矿的建议。1961年以自然电场法配合钻探继续对阳西高岭土矿11—18线进行补充勘探。1962年江苏省地质局第四地质大队(原苏州专区地质队,简称地质四队)俞祥元、李灿华等继续在阳西11—18线、6—11线进行补充勘探,于1965年提交了《江苏省阳山高岭土矿阳西矿区6—11线补充地质勘探报告》及《江苏省苏州高岭土矿阳西矿区11—18线地质勘探最终报告》,探明高岭土矿可供利用矿石储量576万吨,为国家建设一个优质高岭土矿原料基地提供了地质依据。
1960年3月,建筑工程部非金属地质公司102队程大耕等根据该部综合勘探院下达的任务书及苏州阳山白泥矿的勘探任务委托书,对阳东矿区沙墩头矿段进行了勘探。1962年6月以后,选择27线以东氧化铁高岭土露天开采块段进行勘探,于1964年3月提交了《苏州阳山高岭土矿阳东矿区沙墩头矿段地质勘探报告》,探明高岭土矿可供利用矿石储量80万吨(其中氧化铁高岭土矿31万吨,硫化铁高岭土矿49万吨),硫化铁高岭土矿远景储量286万吨。
1962年建筑工程部非金属地质公司华东分公司505队(简称505队)吴书楣(技术负责人)、蒋振声、王树钧等采用钻探、磁法、电法等综合勘探方法,对白墡岭主要含矿地段进行补充勘探,于同年12月提交了《苏州阳山高岭土矿床阳东矿区白墡岭矿段详细找矿报告》,为勘探提供了依据。1963年底对白墡岭矿段继续进行勘探,到1965年5月结束野外工作,6月份提交了《江苏省苏州阳山白墡岭高岭土矿地质勘探报告》,探明可供利用矿石的储量119万吨。
1964年2月,505队钱志成等在观山南西地区进行约2个月的矿点检查,1964年10月—1965年1月进行详细找矿,于1965年3月提交了《苏州观山沙性高岭土矿详细找矿报告书》,探明可供利用矿石储量4万吨。
1964年,地质四队开始对西白龙寺高岭土矿进行普查,后因矿床构造、水文、工程地质条件复杂而停止工作。1967年5月受江苏省轻工业厅委托,地质四队王道修、赵秀南、戴俊法、魏文龙、李灿华等对该区进行勘探,于1968年8月提交了《苏州阳山西白龙寺高岭土矿区地质勘探最终报告》,探明高岭土矿可供利用矿石储量118万吨,为矿山开采设计提供了地质依据。
1965年底,根据江苏省地质局应在矿区外围寻找高岭土矿的指示,地质四队在技术负责人徐金城主持下,王元清、陆瑞宝、孙国民等十余人经过讨论,决定在观山进行钻孔验证,经局批准布置两个钻孔,于1966年5月12日施工的第二个钻孔发现40多米厚的高岭土矿,从而揭开了普查勘探观山高岭土矿的序幕。在以后的10余年普查勘探中,先后参加工作的有余纪扬、丁世辉(地质负责人)、奚劲秋、李顺民、周勤舟、孙国民、李灿华等,于1982年12月提交了《江苏省观山高岭土矿普查及3—16线南部块段详细勘探地质报告》,探明高岭土矿矿石储量4373万吨,其中可供利用储量3450万吨,伴生明矾石储量513万吨,估算了高岭土矿底板菱铁矿矿石储量122万吨。为苏州高岭土矿增添了一个大型高岭土矿床及中型明矾石矿床。
1982年,地质四队由魏文龙主持设计在阳北戈家坞施工2个钻孔,见到具有工业价值的高岭土矿体。1986年青山地质组陆生根(项目负责人)、黄光荣、张志忠等,开始对戈家坞高岭土矿进行普查,通过槽探、钻探等工作,于1987年12月提交了《江苏苏州通安乡戈家坞高岭土矿普查地质报告》,提交了矿石远景储量1041万吨,可作为矿山建设规划和进一步部署地质勘探工作的依据。1984年由陈叙福负责提交的《苏州西部地区高岭土资源总量预测——德尔菲法研究成果报告》,预测高岭土矿资源总量近亿吨。
苏州高岭土矿经过30多年普查勘探,在阳山、观山地区提交了5个大、中型高岭土矿床,累计探明了高岭土矿矿石储量6879万吨,其中可供利用储量4629万吨,暂不能利用储量923万吨,远景储量1327万吨。伴生明矾石可综合利用。
苏州高岭土矿普查勘探工作是在前无实例的情况下,由地质四队地质人员在边工作、边实践中完成的。探索发现隐伏高岭土矿床,是集体智慧的结晶,在发现或探明大、中型苏州高岭土矿过程中,徐金城、俞祥元、王道修、李灿华、丁世辉、魏文龙、陆生根等在普查勘探阳西、阳东、西白龙寺、观山及戈家坞5处大中型高岭土矿床中均先后作出了卓有成效的努力。通过工作积累了一整套的工作方法,为以后普查同类型高岭土矿提供了宝贵经验。该队所提交的《江苏省观山高岭土矿普查及3—16线南部块段详细勘探地质报告》,获地质矿产部找矿一等奖。
苏州阳山优质高岭土矿,驰名中外。新中国成立后,经过40多年的建设,在阳山建成一座我国最大的高岭土矿采选联合企业——中国高岭土公司,设计年产矿石37万吨。观山高岭土矿正在建设中。阳山已成为我国优质高岭土矿生产基地。高岭土产品有8个系列40多个品种,供全国20多个行业使用,并远销国外。