原岩經強烈風化後發生退色,風化的主要產物是粘土礦物,以高嶺石和水雲母為主。粘土礦物的種類和含量受礦體風化程度的製約,一般在深部風化較弱,粘土礦物含量減少,長石含量增加,並逐漸過渡至原岩,電氣石在原岩中分布不均勻,常局部富集呈條帶狀和線狀分布,一般礦體上部、兩側以及靠近頂底板圍岩處含量較高。
高嶺土礦的礦石結構主要依據礦石的風化程度及殘留的原岩結構構造特點來確定,大致可分為鱗片花崗岩變晶泥質結構和泥質結構,前者風化程度較弱,礦石仍保留較多原岩的殘餘結構,高嶺石大多以長石斑晶的假象產出後者風化較徹底,長石幾乎全部風化成高嶺土,僅殘留少許長石和雲母,高嶺石多以鱗片狀集合體產出,礦石多呈土狀,基本不保留原岩的殘餘結構。
三、主要礦物組成及分布特征
(―)原礦礦物組成及變化
高嶺土原礦石礦物組成以高嶺石、水雲母和石英為主,含較多長石、電氣石等,微量礦物包括黃鐵礦、赤鐵礦、獨居石、金紅石等,殘留長石主要為鉀長石,斜長石大部分已風化成高嶺土。為係統了解沙田高嶺土礦礦石的礦物組成及分布特征,選擇了沙田礦區CZ402和CZ403鑽孔進行係統研究,發現從礦體底部至礦體頂部主要礦物的分布變化具一定的規律,現以CZ403孔為例簡述如下。
根據偏光顯微鏡觀察,X光衍射分析和化學分析,該孔的礦物組成由下至上主要有以下特征:
底部,從60.2—55.6m,主要呈現原岩特征,岩石堅硬致密,顯微鏡下可見到主要以絹雲母為主,部分長石開始微高嶺土化,礦物組成以長石、石英和絹雲母為主,僅含少量高嶺石和電氣石,X光衍射圖上,高嶺石反射微弱,峰形寬散,主要為結晶差的高嶺石。
下部,55.6—37.5m,原岩呈現較明顯的風化特征,岩石呈半疏鬆狀,大多數長石開始高嶺土化,部分已形成完整的六方高嶺石,該段水雲母含量明顯增加,且隨深度的減少而增加;高嶺石含量也隨之增長,但占次要地位。該段由於高嶺土化作用趨於明顯,電氣石、石英含量有所增加,而長石則減少。
中部,37.5—18.5m,礦石呈疏鬆狀或粉狀,原岩中除石英、電氣石等不易風化的礦物外,長石基本上全部或大部分轉變成高嶺石和少量埃洛石,僅殘留少量長石殘晶,該段水雲母含量減少,分子平均達2.29,說明高嶺土化已趨於完善。
頂部,18.5—13.6m,由於礦層接觸地表,使高嶺土白度受到明顯影響,水雲母含量又回升,頂部頂板接觸處出現方解石和混層礦物,埃洛石含量也增加,
CZ402孔主要礦物組成的分布變化趨勢和CZ403孔是極其相似的,因此,沙田高嶺土礦原礦石中礦物組成的分布特征可歸納為以下部水雲母礦物為主,高嶺石占次要地位;向礦體上部,隨風化作用增強,水雲母含量退居次要位置,高嶺石含量逐漸增加,占居主導地位。反映了風化強度由下至上不斷增加的趨勢。
(二)高嶺土精礦的礦物組成及變化
由於原礦石含有較多非粘土礦物,因此在工業使用上受到一定限製,將原礦石陶洗後,高嶺土礦物相對富集,粗粒的石英和長石等碎屑礦物可以被剔除一部分,這樣更能較真實地反映有用礦物在礦體不同部位的分布情況。
對320目的精礦用X光衍射資料和化學分析資料進行綜合分折並計算精礦礦物的百分含量,發現礦物組成及變化和原岩的風化程度有密切的關係。
根據掃描電鏡研究,高嶺石在不同溶度呈現不同特征,靠近底部以下、高嶺石處在初期轉化階段,主要發育在長石被溶蝕的孔洞中和破碎的長石碎屑表麵。從5m向上,長石開始較完全分解,迅速向高嶺石轉化,出現較多高嶺石蠕蟲%0km以上,高嶺石蠕蟲已相當發育,長度在5—之間,蠕蟲體蕞發育的部位仍在40—20m之間,20m以上,蠕蟲體開始減少,出現較多水雲母和綠泥石集合體,可見,高嶺石蟠蟲發育的地段和礦物成分及化學成分的分布規律是一致的,即礦體在50—20m之間為主要開采層,其中40—20m地段為高嶺石最發育部位。
在<2um的精礦樣中,粘土礦物富集成度更加明顯,尤其是埃洛石的含量在細粒級中明顯增加;石英、鉀長石和水雲母的含量明顯減少,高嶺石礦物的含量變化特征也是從下部至上部不斷增加,和320目精礦樣的變化趨勢基本一致。
(三)高嶺土礦石的化學成分
高嶺土原礦石化學成分的平均值。
高嶺石含量的變化和水雲母、石英、長石含量的變化正好成反比關係,高嶺石最富集的部位,也是風化作用最強熟的部位。15um以上的粒級則主要呈相反的變化趨勢,即越往深部含量越高。這說明風化作用強烈處物質的粒度是最細的,沙田高嶺土礦樣的電鏡分析表明,高嶺石的粒徑大多集中在2―5um粒級範圍內,一些大的蟠蟲體的長度可以發育在5—10km之間,但經過超聲波震蕩分散,蠕蟲體會自然解體,破碎成2—5km大小的集合體。因此,<2um和2—5/4um範圍內主要集中了原岩風化形成的高嶺土礦物,<15um粒級中主要集中了礦石中的石英、未風化的長石碎屑及其它一些非粘土礦物,這些礦物的含量隨深度增加而增加,說明礦體深部的風化程度低,向上風化作用不斷加強;整個粒級分布的變化趨勢和風化後礦物組成的變化趨勢是相當吻合的,