正文 第二章 近代河湖沉積風化型高嶺土礦床(二)(3 / 3)

在淋濾的最初階段,K+並易遭受水分子的侵蝕,這就使得適合伊利石形成的條件迅速出現,由於沉積物上下均含有有機岩,在成岩早期階段,油頁岩和煤層在一定溫壓作用下,經氧化後釋放出一定量的有機酸,使水介質的酸度明顯增加,從而加速了半風化的長石和伊利石向高嶺石的轉變,形成的伊利石在酸性水介質的持續淋濾下,層間不斷被溶液中的水分子取代,為了平衡晶格電荷,八麵體中的某些陽離子逐漸移到層間,然後通過淋濾作用被帶出,在水介質PH值很低的條件下,陽離子的這種淋出速率是相當快的。

在這種酸性環境中,唯有高嶺石族礦物是穩定的實驗研究表明,最適合高嶺石形成的地化條件是中——低溫、低PH值、高EH值、堿和堿土金屬離子的濃度低及濃度中等的環境。在這種環境中,高嶺石穩定的最高溫度可以達到290℃,當溶液中堿和堿土金屬離子及鐵的濃度增加時,高嶺石的穩定狀態就被破壞,開始轉變成伊利石等粘土礦物。

由此可見,茂名盆地中的酸性風化條件為高嶺石的形成及它的穩定和保存提供了合適的環境。通過酸性水介質對堿或堿土金屬離子持續不斷的淋濾,包括伊利石、蒙脫石在內的其他矽酸鹽礦物最終都將轉變成高嶺石。

眾多學者的研究已表明,高嶺石和埃洛石是長石遭受風化作用的主要產物;但在沉積物中,經常是高嶺石作為常見的組分被保存下來,其時代可以從泥盆紀追索到現代,而埃洛石則很少在沉積物中出現。茂名盆地中的高嶺土礦也是如此,這主要是因為在靜水壓較低的環境中,埃洛石會變得不穩定,很易脫水轉化。實驗研究表明,埃洛石的穩定範圍取決於溶液中和堿土金屬離子的活度,當溶液中的濃度較高時,埃洛石能夠普遍發育,在靜水壓等於液態氣態的臨界壓的條件下,埃洛石穩定的最高溫度可達135℃,超過此溫度,埃洛石就要脫水轉變,而且在靜水壓低於液態氣態的臨界壓力時,埃洛石會不可逆地轉變為變埃洛石。在茂名盆地的沉積環境中,適合埃洛石普遍發育的條件顯然是不存在的。無論是近地表的氧化狀態還是深部的還原狀態,長石轉變的最終產物隻能是高嶺石。研究已表明,在低於100℃的溫度條件下,無論是埃洛石還是高嶺石都有可能形成,當風化條件發生動蕩時,也即濃度偏高,存在較多取代離子時,對埃洛石的形成是最有利的,這種條件一般在風化作用的初期經常存在,凱勤等通過掃描電鏡的研究更進一步指出,埃洛石隻是風化初期近地表和高坡地區的產物,因為這些部位的風化條件是多變的;而高嶺石則更多地出現在腐質土帶,這些部位的風化條件已經長時間的接近平衡,茂名盆地中的風化作用,實際上是長石經受的第二―化作用,其風化條件基本上已處在一種平衡狀態,這種風化條件是最適合於高嶺石的形成與保存的。

在長石的二次風化過程中,盆地中的酸性條件起了重要的催化加速作用,顯然,礫質、粗砂質的沉積物由於結構疏鬆,孔隙多,便於酸性介質滲透和流通,因而就促使半風化的長石更徹底地向高嶺石轉變,殘留的堿和堿土金屬離子及鐵質也能迅速地被水介質帶走,形成的高嶺土的質量就最佳,這類礦石的自然白度往往是最高的。由於黃牛嶺組上有尚村組,下有油柑窩組,其所處的環境酸性更強,更加有利於高嶺石的形成,加之沉積以後經曆風化的時間又長,故其長石向高嶺土轉化的程度就比老虎嶺組更徹底。

可以說茂名高嶺土的形成經曆了兩次不同的階段,而後一階段的二次風化作用是造成其成為目前優質高嶺土礦的決定性因素。

我國高嶺土資源雖然豐富,但許多高嶺土礦石中由於高嶺石集合體粗大,或鐵、鈦等雜質含量偏高,降低了自然白度,大多數風化型礦床的細粒部分都含較多的埃洛石,使高嶺土的粘度增大,致使這些礦床僅經簡單的選礦加工根本無法滿足造紙刮刀塗料的要求。目前,我國高技術的選礦加工能力(如巨厚芯片的剝離技術,除鐵鈦氧化物的技術)還未達到工業生產要求,因而使許多礦床無法用於造紙塗料。

廣東茂名高嶺土的發現並作為造紙塗料級原料應用研究的成功表明,我國目前普遍不為人重視的沉積風化型砂性高嶺土資源是一種潛在的優質塗料級原料。這種資源以前往往被人們忽視,主要原因是未開發前的這種資源實際上隻是一種河流短距離搬運,沉積的含高嶺石的砂或砂質高嶺土,其中石英含量可高達80%,高嶺土含量很少;但經過淘洗除去部分石英後,可得到質量較好的白色高嶺土,經過加工處理就有可能成為優質的塗料級原料。

如何尋找這種高嶺土資源?根據對廣東茂名高嶺土礦的地質特征及成礦地質條件研究,這種高嶺土主要是由花崗岩及其成分相近的酸性火山岩的風化物質或半風化物質,經河流短距離搬運至酸性沉積盆地中沉積後又經後期風化作用形成,常和油頁岩層及煤層伴生,認為尋找該種高嶺土資源可以從以下兩方麵人手:查閱以往的地質普查資料和區測資料,尋找近代地層中那些具一定儲量的粘土質砂礫層和砂質粘土層;根據以上特征,在周圍以花崗岩或酸性岩類為主的沉積盆地中尋找近代沉積的灰白色粘土質砂或砂質粘土層,我國地域寬廣,無論在沿海福建、廣東、廣西等地區,還是內陸地區,隻要有這種地質特征存在,就有希望找到這種高嶺土資源。