鄂西煤系高岭土在药用橡胶中的应用研究

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：§1．2鄂西煤系高岭土地质特征1．2．1鄂西煤系高岭土矿含矿岩系1．2．1．1含矿层位鄂西煤系高岭土矿产于二叠系梁山组地层中。图12鄂西仁和坪向斜二叠系煤层高岭土柱状对比图第Ⅲ旋回：处在含矿岩系最上部，区域上相对稳定，但是厚度变化明显，如在仁和坪地区，最薄仅2．7m（高家墩），梯子口为6．77m，大风口到江家湾一带增至7～10m。

§1．2　鄂西煤系高岭土地质特征

1．2．1　鄂西煤系高岭土矿含矿岩系

1．2．1．1　含矿层位

鄂西煤系高岭土矿产于二叠系梁山组地层中。区域上含矿岩系层位稳定，厚度变化较大，一般厚6～15m，最大厚度达58m。其典型剖面如下（以五峰梯子口剖面为例）。

上覆地层栖霞组（P₁q）：深灰色含燧结核灰岩，底部为含泥质瘤状灰岩

整合

梁山组（P₁l）

（1）黑色碳质页岩：由薄煤层及灰色硬质高岭石黏土岩组成；高岭石黏土岩处在本层底部，地表厚度0～0．3m之间，呈透镜状产出，厚1．0m

（2）灰白色中厚层状细粒石英砂岩：细粒砂状结构，块状构造，单层厚度0．2～0．3m；主要矿物成分为石英，其次为斜长石，副矿物有褐铁矿、磷灰石、电气石，偶尔见海绿石；石英、长石颗粒呈次棱角到次圆状，颗粒间隙胶结物主要是黏土矿物及硅质，多呈接触式胶结，层位稳定，厚2．7m

（3）灰白色、灰褐色薄层状细粒石英砂岩：风化面上普遍显黄褐色，细粒砂状结构，块状构造；单层厚度0．1m左右，成层性好，层间夹泥质薄膜，风化面上见较多褐铁矿斑点或团块；主要矿物成分是石英，其次为长石及黄铁矿，黄铁矿显示集中分布的特点；本层在区域上稳定，同第2层一起构成煤层和黏土矿层顶板（习称红砂岩），厚2．32m

（4）黑色薄层状含黄铁矿细砂岩：风化面上呈黄褐色，细粒砂状结构，薄层状构造，单层厚5～12cm；黄铁矿多呈小立方体（粒径1mm）产出，常集中成不规则团块状、断续线理状、星散状等形式产于砂岩层中，新鲜黄铁矿团块1～3cm大小，风化面上见很多空洞，在岩层底板上见空洞中残留大量黄褐色铁质粉末，黄铁矿含量在20%～30%间，当地曾作硫铁矿层开采，因此本层也被称做“黄铁矿层”，厚0．74m

（5）碳质页岩、煤层：碳质页岩分布在下部，其间夹煤线；煤层在上部，中间夹碳质页岩扁豆体，厚度变化大，在剖面上仅0．2m，沿走向向两边观察发现最厚0．8m，最薄地段不足0．1m，一般厚度0．3～0．5m；煤层主要为条带状半亮煤，风化后呈疏松状或土状；碳质页岩具页片状，泥质结构；本层普遍含黄铁矿，含量可达5%～8%，常呈线理状、星散状及扁豆状集合体产出；本煤层煤质属高硫高灰分无烟煤，厚0．6m

（6）硬质高岭石黏土岩：剖面上部为灰色（厚1．15m），下部为浅灰色（厚0．35m）；泥质结构，断口具贝壳状，光滑细腻，块状构造，节理发育；质硬，水泡不变软；普遍含植物根茎化石；矿物成分主要为高岭石（占90%～95%），其次为有机质及少量水云母，微量矿物有锐钛矿、褐铁矿、锆石、榍石、海绿石等，厚1．5m

（7）灰白色泥质粉砂岩：泥质及粉砂质有分别集中的趋势，风化面上可见粉砂质集中而成团块（0．1～0．3m），呈疙瘩状构造，含粉砂的泥质岩则环绕砂质团块分布；总体成层性不稳定，厚0．52m

（8）灰白色中厚层状细粒石英砂岩：细粒砂状结构、块状构造，成层性好，单层厚度0．3～0．5m，质纯坚硬，矿物成分主要是石英（＞95%），其次含少量（3%）的斜长石，副矿物有磷灰石、海绿石；硅质胶结，厚5m

－－－－平行不整合－－－－

石炭系中统黄龙组（C₂h）：灰白色厚层状微晶灰岩，灰岩中含较多化石。

1．2．1．2　含矿岩系沉积旋回特征

整个含矿岩系在区域上具有明显沉积旋回，可以分为3个沉积旋回，每个旋回下部为成熟度较高的石英砂岩，上部为高岭土矿、碳质页岩及煤层（线），显示出由粗到细再到煤层的变化规律，反映沉积环境由滨海沙滩的氧化环境向泥炭沼泽的还原环境的变化。鄂西仁和坪向斜沉积旋回特征具有普遍性（图1‐2）。

图1‐2　鄂西仁和坪向斜二叠系煤层高岭土柱状对比图(www.chuimin.cn)

第Ⅲ旋回：处在含矿岩系最上部，区域上相对稳定，但是厚度变化明显，如在仁和坪地区，最薄仅2．7m（高家墩），梯子口为6．77m，大风口到江家湾一带增至7～10m。本旋回上部高岭土矿、煤层及碳质页岩在西部相对发育，局部地段可见到几十厘米厚的透镜状煤层及质地纯的硬质高岭土矿层；东部层位稳定，厚度变化小，而岩性变化大，夏家湾一带不见煤层，相应层位被碳质泥岩、黄铁矿粉砂岩或含铁粉砂岩夹硬质高岭土矿代替。本旋回最主要的特征是由西向东下部的石英砂岩逐渐增加，西部最薄1．7m，往东加厚可达10m。

第Ⅱ旋回：本旋回是高岭土矿、煤层的主要赋矿部位。整个旋回厚度在西部高家墩至梯子口一带为6．05～7．02m，向东逐步加厚，在大风口到江家湾可达到12m左右。厚度差异的原因亦是由西往东旋回下部石英砂岩厚度逐渐增加，这可能与西部沉积物本身相对东部减少或西部接受沉积较晚有关，从而导致西部缺失旋回底部的部分沉积层位。旋回上部高岭土矿、碳质页岩、煤层层位可由碳质泥岩、碳质粉砂岩代替，厚度变化于1．1～4．5m之间，一般为2m左右。

第Ⅰ旋回：分布范围有限，见于夏家湾矿以西，厚度变化于6．48～9．85m之间，其代表了在石炭纪晚期风化剥蚀面上低洼地带最先接受梁山期沉积的产物。第I旋回的存在或消失，是造成梁山组含矿岩系厚度变化最直接的原因之一。本旋回下部仍是成熟度较高的石英砂岩，上部岩性变化较大，且稳定性差，大多为薄层状粉砂岩夹高岭土矿组成，局部为高岭土矿、碳质页岩及黏土质粉砂岩组成。高岭土矿及黏土质粉砂岩与其他两个沉积旋回一样含大量植物根茎化石。

夏家湾剖面代表3个沉积旋回，由下而上依次为第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ旋回。底部第Ⅰ旋回发育较好，由石英砂岩和第一层高岭土矿层（Al1）、下煤层（Ⅰ煤层）及碳质泥岩组成；中部第Ⅱ旋回发育最好，除底部石英砂岩外，含第二层高岭土矿（Al2）及煤层（Ⅱ煤层）；上部第Ⅲ旋回发育较差，其底部石英砂岩稳定，第三层高岭土矿（Al3）及上煤层（Ⅲ煤层）发育均较差，厚度薄且不稳定。

梯子口剖面发育两个沉积旋回（第Ⅱ、第Ⅲ旋回），第Ⅰ旋回缺失；第Ⅱ旋回在梯子口一带发育最好，其底部石英砂岩直接覆盖在黄龙灰岩之上，高岭土矿层（Al2）、中煤层（Ⅱ煤层）稳定性均较好；第Ⅲ旋回也比较发育，其底部砂岩稳定出现，高岭土矿层（Al3）、上煤层（Ⅲ煤层）均可见及，Ⅲ煤层在梯子口局部还曾开采。

整个含矿岩系的厚度由东往西逐步变小，东部江家湾、捉乌咀一般均在20m左右，夏家湾厚度最大，达29．35m，往西经大风口后逐渐变薄，在梯子口厚度为14．39m，至高家墩、黄龙洞一带减至10m以下；西部长坡一般在7m左右。

1．2．1．3　含矿岩系的含矿特征

区域上存在三层高岭土矿，分别与3个沉积旋回相对应。其中第二层高岭土矿发育最好，第一层次之，第三层发育最差，仅具层位意义。

1．第三层高岭土矿（Al3）

本层高岭土矿处在梁山组顶部，常与碳质泥岩、含黄铁矿高岭石粉砂岩相伴，与上覆栖霞组底部泥质瘤状灰岩呈渐变过渡关系。本层高岭土矿主要为灰色、块状硬质高岭土，由于含少量的铁质物，地表风化后常见黄褐色铁质斑点。

该层高岭土发育极不稳定，多数矿区缺失该层。但在梯子口、江家湾两个矿区见有该层高岭土，其厚度一般为几厘米。

2．第二层高岭土矿（Al2）

该层高岭土矿是区域内最重要的工业矿层，赋存在梁山组的中部（第Ⅱ旋回），其顶板为灰白色、褐红色、紫红色细粒石英砂岩（习称红岩顶），底板为灰白色细粒石英砂岩或黏土质粉砂岩。

本层高岭土矿以硬质高岭土矿石为主，次为软质高岭土，一般矿层底板多发育有薄层含粉砂质高岭土。在仁和坪向斜东段及鹤峰向斜西南段硬质高岭土矿常与软质高岭土矿同时存在，且有固定的上下关系，即软质高岭土矿处在上部，硬质高岭土矿处在下部，例如江家湾矿区、沙园、桃树矿区。区域上主要发育硬质高岭土矿，例如梯子口、黄粮坪、高家墩等地区均为硬质高岭土矿。单纯以软质高岭土矿石形式出现的矿区仅见于宜都捉乌咀。

该层高岭土矿在区域上发育稳定，但矿化强度不一致，矿层厚度及质量不论沿走向，还是沿倾向都有分段集中的趋势。矿化集中稳定地段构成工业矿床，如高家墩、梯子口、夏家湾—尖岩河、屯堡、沙园、黄粮坪等地区。有些地段虽然含矿岩系发育稳定，但矿化分散，常构成一些互不相连的小透镜状矿体，工业价值不大。

3．第一层高岭土矿（Al1）

本层高岭土矿处在含矿岩系的下部，矿层顶底板都是灰白色中厚层状石英砂岩。

该层高岭土矿为深灰色—浅灰色硬质高岭土，地表风化后多呈灰白色。目前主要在夏家湾—尖岩河一带有发现，多构成透镜状矿体断续产出。

本层高岭土矿工业价值不及Al2矿层，但仍然可以构成透镜状工业矿体，具有一定工业价值。

鄂西煤系高岭土在药用橡胶中的应用研究

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