海泡石粘土的矿床类型

海泡石是一种珍贵的粘土矿物，常与凹凸棒石紧密共生，具有极其广泛的工业价值。拥有一定规模海泡石矿床的国家有西班牙、美国、前苏联、土耳其、塞内加尔、索马里、肯尼亚、希腊等国。我国自20世纪70年代对这类矿产进行普查找矿和科研工作，在江西、湖南、陕西等省找到了规模可观的海泡石矿床，填补了我国矿产资源上这一空白，大大改善海泡石族矿产依靠进口的被动局面，并有望成为国际市场重要的货源。根据矿床的成因，章少华等（1993）把我国海泡石矿床分为2类，现分述如下：

一、热液型海泡石矿床

该类型矿床、矿点分布于东秦岭地区，在大地构造位置上属于板块构造碰撞带（章少华等，1993）。在带内矿化一般受深断裂带控制，海泡石矿床（点）分布在栾川-确山-固始深断裂和襄樊-广济深断裂之间。由于深断裂的活动和演化，使脆性的围岩产生节理、裂隙、层间裂隙，成为热液运移的通道和容矿构造。据统计，层间裂隙和压扭裂隙中晶出海泡石最多，张扭性裂隙中的较少。

矿带内纤维状海泡石矿床产于古老的镁质碳酸盐中，包括白云石大理岩，含石英条带白云石大理岩，其化学成分具有富镁硅的特点。矿体呈似层状、透镜状、大的透镜体长可达1400m，最厚处可达90～110m，一般厚20～30m。在矿体中纤维状海泡石呈脉状产出，脉宽一般为1～5cm，最宽者达50cm。海泡石纤维有4种生长状态：①纵纤维一般较长，几厘米到几十厘米，纤维平行裂隙生长；②横纤维少见，纤维与裂隙面有75°～90°交角，纤维长1～4cm，质量好，挠性与强度优于纵纤维；③斜纤维，与脉壁交角为30°～50°，纤维长5～25cm，较常见；④毡状，纤维方向性不强，产于小裂隙中，无工业价值。按质量将纤维状海泡石分为2种矿石类型：①软质纤维状海泡石，白色、绢丝光泽，以纵纤维、斜纤维生长，柔性好，纤维较长，劈分性好，纤维强度较大，矿物成分主要是海泡石，杂质以方解石为主；②硬质纤维状海泡石，灰**，土状光泽，纤维硬脆，不易劈分，搓之可成碎末，一般质量较差，矿物成分除海泡石外，常见方解石、滑石等。

东秦岭地区纤维状海泡石单矿物化学成分为：SiO253%～56%，MgO24%，H2O17%～20%，Al2O3、CaO、Fe2O3等含量均小于10%。该地区纤维状海泡石为高镁型海泡石。

据章少华（1993、1996）的研究，区内海泡石矿石的δ18O为34‰～82‰，δD为-58‰～-85‰，大部分位于岩浆水范围，推测形成海泡石所需的H2O主要来自岩浆热液。由于容矿围岩白云石大理岩中SiO2和MgO的含量普遍高，对成矿提供了物质来源，初步认为矿床属于岩浆热液矿床。对矿石样品测试结果显示，成矿温度为76°～263°，pH值为76～78。变质热液对成矿是否存在影响，值得进一步研究。

在东秦岭地区，该类型矿床（点）分布较广，但规模不大，主要为小型矿床。

二、海相沉积-风化改造型海泡石粘土矿床

这类矿床主要分布于前震旦纪江南古老隆起区两侧的晚古生代盆地中，如江西的乐平牯牛岭矿床、湘东的浏阳永和矿床、湘中的湘潭石潭桥和湘乡龙洞矿床、湘西北的石门陈家湾矿床。湖南省矿床（点）分布较多，并有大型、中型矿床各1处。现将湖南省浏阳永和海泡石矿床（点）的地质特点介绍如下：

（一）含矿层位

矿层赋存于二叠系下统栖霞组上段（图13-4），按岩性组合及含矿情况，自上而下分为：

图13-4 24线地质剖面图

（据梁荣桂等，1985）

1—第四系；2—上二叠统龙潭组；3—下二叠统茅口组；4—下二叠统栖霞组上段；5—下二叠统栖霞组中段；6—粘土矿体；7—粘土层；8—断层；9—钻孔

5深灰、灰黑色钙镁质页岩夹薄-中层生物屑泥灰岩、含菊花石的泥晶灰岩透镜体。该层上部钙镁质页岩、生物屑泥灰岩中含海泡石，一般为6%～3877%，构成海泡石主矿层，也为含菊花石的主要层位，厚达19～375m。该矿层富含腕足类、介形虫、有孔虫化石。上部含海泡石岩石风化后呈灰白色、灰色海泡石粘土。

4灰黑色薄-中层状燧石岩夹生物屑泥晶灰岩及钙镁质页岩，厚081～174m。

3灰色、黑灰色薄层状含生物碎屑钙镁质页岩、泥灰岩及生物屑泥灰岩透镜体，偶见燧石团块。该层也含大量菊花石，有的泥灰岩及钙镁质页岩中含海泡石5%～4484%。该层厚108～339m。

2黑色、褐黑色燧石岩夹灰岩、灰黑色泥灰岩及钙镁质页岩。该层厚20～145m。

1灰色、深灰色灰岩，中-厚层状，夹薄层状生物泥灰岩，厚2～15m。

（二）矿体特征

海泡石矿体分为原岩型和粘土型2种类型。

原岩型矿体：呈层状或似层状赋存于含矿岩石中，层数较多（1～10层），厚1～375m，一般为几米。矿层产状与围岩一致，分布广，规模大，矿层内部结构较为复杂。

粘土型矿体：呈层状、似层状产于含矿岩段风化带的中上部，有1～2层。矿体长1000～2500m，厚为3～8m，近于水平产出。此类型矿体工业意义较大，是勘探的主要对象。

（三）矿石特征

1矿石类型

原岩型矿石：为含海泡石钙镁质页岩或含海泡石泥灰岩，呈浅灰-深灰色，薄-中层状，微层理发育。矿石具泥灰结构、泥质泥晶结构，海泡石含量一般为5%～40%。该类型矿石一般分布于矿体的较深部位，矿石质地较硬，无明显吸水现象，用常规办法在饱和盐水中不造浆。

粘土型（风化或半风化的）矿石呈浅灰、灰白色或灰褐色等杂色，具弱丝绢光泽或蜡状光泽，质细腻，手触有滑感，质轻，具片状或土状构造，有良好的造浆性能、脱色及吸附性能，遇水溶解成胶状溶液。干燥后质轻，局部夹银灰色纤维状海泡石。海泡石含量一般为10%～50%，最高可达90%以上。该类型矿石分布于近地表，由其组成的矿体厚度受地形控制，具风化残积特征。

2矿物组成

主要为海泡石、滑石、石英和方解石4种，尚有蒙脱石、富镁蒙脱石、高岭石、多水高岭石、白云石、绿泥石、沸石、凹凸棒石、伊利石等。人工重砂中有锆石、金红石、石榴子石、铬尖晶石、电气石、钛铁矿、锐铁矿、白钛矿、独居石、十字石、绿帘石、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂、重晶石、天青石、赤铁矿、孔雀石等，重矿物颗粒一般在002mm以下。其中，海泡石一般为土状，偶见呈细纤维状，纤维长5～15mm，集合体形如石棉。呈土状产出者透射电镜下为形态完整的纤维状；针状晶体集合体为束状、杂乱交织状、纤维长5～10μm，属α-海泡石。滑石呈灰白色、土状，透射电镜下为片状、不规则六方形、菱形片状结晶，扫描电镜下为弯曲片状、絮片状、花瓣状，犹如浮云或飘带。有时见片状滑石在海泡石中呈变晶出现。

3化学成分

主要化学成分的含量如表13-2。从永和3种主要矿石类型化学成分来看，总的特征是矿石富镁、富钙（地表粘土型矿石除外）、低铝、低钾、低钠、铁和钛也偏低，硅则变化较大。矿石随风化程度加深，硅、镁、3价铁、铝有增加的趋势，而钙、2价铁明显降低，因而方解石明显减少，而褐铁矿、滑石、海泡石相对增加。矿石中海泡石与滑石密切共生，但明显地呈反相关关系，以滑石为主的一些矿化点，海泡石含量甚微。

表13-2 湖南永和海泡石矿床矿石类型化学成分

（陈民苏等，1985）

4工艺性能

造浆率，粘土型海泡石矿石原土饱和盐水造浆率（视黏度为15厘泊）为4～207m3/t，一般为5～9m3/t，经湿磨改性处理造浆率还可大大提高。原岩型海泡石矿石基本不造浆，但经一定的加工处理后，造浆率可达75m3/t以上。

脱色力，粘土型或原岩型矿石脱色力为11～131，一般为30～80，活化处理后脱色力为443～2522，一般为110～200，可作为脱色土用。

吸蓝量，一般小于6，说明矿石中不含或含少量蒙脱石。

pH值，粘土型海泡石矿石pH值一般为8～9。

统计表明，同类型矿石中造浆率、脱色力等工艺性能与海泡含量大致呈正相关关系，不同类型的矿石，工艺性能风化型的比半风化型好，半风化型的又比原岩型矿石好。

5矿床规模

本类型矿床可构成大型矿床（如浏阳永和）和中型矿床（如湘潭石潭）。湖南浏阳永和矿床是我国第一个可供开采的海泡石矿床。

（四）矿床成因

根据上述矿床特征分析，可以认为原岩型海泡石矿床属浅海相沉积矿床，风化型和半风化型海泡石矿床属沉积风化改造类型。其形成条件与过程如下：

1成矿地质环境

矿床沉积的特点较为突出，含矿建造岩石组合为钙镁质页岩、碳酸盐、硅质岩，而以页岩、碳酸盐为主。矿层及围岩中含有早二叠世门类众多的海相动物及藻类化石，说明含矿建造是浅海相沉积物。建造岩石多黑色、深灰色，含有机质及少量黄铁矿，反映形成于较还原的沉积环境。碳酸盐（方解石、白云石）海泡石的存在，表明海水介质条件是碱性（pH＞7）的，盐度偏高，以富硅（Si4+）、镁（Mg2+），而贫铝（Al3+）为特点。

含矿地层中的灰岩和腕足化石壳分别进行过碳、氧同位素测定，所测2个样品的δ13C分别为304‰和317‰（PDB），大于蒸发碳酸盐类δ13C的平均值，表明与海泡石伴生的碳酸盐沉积时蒸发作用较强，推测早二叠世末期湘东、湘中一度气候干旱而炎热，在这种气候条件下，使海水浓缩盐度增高，有利于海泡石的沉积。

2成矿物质来源

目前已发现的乐平（江西）和永和（湖南）2个海泡石矿区及分布其间的一系列镁质粘土产地，均位于萍乐坳陷的西北缘，已接近江南古陆边缘，古陆区的剥蚀有可能为坳陷区的沉积提供丰富的物源。

在浏阳永和地区，构成古陆的地层为元古界冷家溪群和震旦系，为浅变质的碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩及磷块岩组成。在长期受剥蚀后，为边缘沉积盆地提供大量泥质及Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+等。

此外，矿区周围有雪峰期和加里东期的酸性、中酸性的黑云斜长花岗岩、花岗斑岩等，其风化产物也被搬运到沉积盆地中。

矿石中微量重矿物组分复杂，与岩体、老地层岩石中重矿物对比说明，它们可能均来自古陆或岩体中。

3成矿作用

永和矿区的海泡石除呈纤维状及其集合体单独产出外，常与方解石及片状滑石密切伴生且未见海泡石依附生长在其他粘土矿物之上和大量非碎屑成因的方解石、白云石和少量蒙脱石、凹凸棒石与海泡石伴生而未见火山碎屑以及陆源碎屑不多等事实提出，本区海泡石是由沉积作用形成的，即在古陆边缘局限性的富Mg2+、Si4+及高pH值的浅海蒸发环境中，由Mg2+和可溶性硅起反应直接沉淀而成。此外，永和矿床14个原岩型海泡石样品S的含量为001%～1%，平均0015%，远远高于正常海水锶的浓度值（0008%，说明本区形成海泡石的海水盐度较高。）

如前述，粘土型海泡石分布在地表及浅部，一般发育在侵蚀基准面附近及其以上地带，与原岩型海泡石矿层呈渐变过渡关系。自地表到深部可见到强风化土状海泡石矿→半风化的原岩型海泡石矿→原岩型海泡石矿的垂直分带现象。风化愈强，海泡石含量愈高，造浆率也越高。有足够证据说明，粘土型海泡石矿是由原岩型海泡石矿经长期化学风化改造而成。

海泡石是一种重要的天然矿物，具有独特的理化特性，如孔隙度大、吸附性强等，在工业生产中得到广泛应用。但是，海泡石烟斗是否会致癌，需要从以下几个方面进行分析：

1 致癌物质：海泡石的主要成分为硅酸镁，而硅酸镁被认为是一种致癌物质，因此海泡石烟斗可能会对人体健康造成影响。

2 化学成分：海泡石中含有一些有害的化学成分，如镉、铅、汞等重金属元素，这些成分在高温燃烧时可能会释放出来，对人体造成危害。

3 生产工艺：海泡石烟斗的生产工艺也会影响其是否致癌。如果生产过程中使用了不安全的添加剂或者处理方式不当，可能会导致烟斗产品中含有致癌物质。

总之，虽然海泡石烟斗具有一定的潜在致癌风险，但是只要生产工艺安全可靠，合理控制原材料的质量和生产过程，就可以降低这种风险。为了保障人体健康，建议消费者在购买海泡石烟斗时选择正规厂家生产的合格产品。

一、矿床成因概述

从凹凸棒石在自然界的产出特征及其与有关矿物的相互关系分析，它是一种低温矿物，是碱性溶液中SiO：和Mg结合结晶出的化学沉积物，或固－液的均衡相变矿物。它在浓缩的海水中或SiO：饱和的盐水溶液中，在25～220℃条件下可以优先晶出，在各种地质环境中都有分布。形成机理可能是火山喷发和喷发的玄武岩、火山碎屑及陆源岩石风化物质，被水溶解后带入湖泊，在干旱或半干旱的气候条件下，为水溶液蒸发浓缩达到一定浓度时，在弱碱性溶液中直接沉淀结晶出凹凸棒石。同时在不同阶段及条件下形成方解石、白云石、伊利石、蒙脱石、石英、蛋白石等，组成了不同类型的凹凸棒石粘土矿床。在自然界，蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石等层状硅酸盐转变为凹凸棒石的现象间普遍存在，它们是在富含SiO2,M g的碱性介质条件下呈固－液相状转变的。

一般认为，海泡石也是低温化学沉积或固－液均衡相变产物。晶出时的水介质条件是富镁、硅，贫铝的碱性溶液（pH 值约为85）。水化学类型相当于硫酸盐沉积阶段的重碳酸盐型—硫酸镁亚型水介质。人工合成海泡石的成功为上述推论提供了依据。试验是在PH≥8的碱性溶液中用两种方法进行的，试验压力为101325Pa，温度为25℃。

海泡石和凹凸棒石生成条件基本相似，主要差别在于介质中铝、镁含量和pH 值的不同。介质中含铝时，生成凹凸棒石的可能性高于海泡石。生成海泡石的介质pH 值约为85，范围狭窄，而凹凸棒石可以在pH值约为7～9的范围内生成，因此自然界凹凸棒石比海泡石分布广。

Frank-Kome, Neckiji和Klokova用海泡石和凹凸棒石作高压试验表明：当SiO2被解析出一定量后，从层链状结构转化为层状结构的滑石和蒙脱石矿物，所以海泡石和凹凸棒石矿物又被看做是滑石或蒙脱石等层状硅酸盐与SiO2的过渡性合成物。同样，这些层状硅酸盐矿物在一定的地质条件和物理化学条件下，也可以转变为海泡石和凹凸棒石矿物。

二、成矿控制条件

具有重要工业意义的沉积型海泡石－凹凸棒石矿床的形成，主要受以下条件控制。

1）形成地质时代一般较晚，主要集中在晚古生代及中、新生代。前者如我国的湖南、江西、陕西的浅海型，形成于二叠纪。后者如西班牙、西北非洲、美国、日本及大西洋、太平洋、地中海海底、波斯湾和我国东部地区，尤以古、新近纪较为集中，层位稳定，分布广泛。

2）受构造活动带附近的狭窄坳陷和洼地控制。它们常出现在陆源风化剥蚀面或海底风化剥蚀面之上，距物源补给区不远。赋存海泡石－凹凸棒石的岩石组成，可以是与火山作用无联系的镁质碳酸盐类型，也可以是与火山作用有联系的陆相火山－沉积型，或现代大洋底的海底沉积物。

3）陆相或海相的坳陷或洼地一般还应具备以下条件：①富镁、富硅、贫铝和超盐度的环境；②低能至中低能的沉积环境；③pH =8～11的碱性且相对还原的环境；④封闭—半封闭的狭窄的小型盆地。

除深海区外，一般还处于干旱—半干旱的气候条件下，具有蒸发沉积作用的某些特点。

4）受岩性控制明显。无论陆相或海相沉积型，其岩性大致可分为两大类：①无直接联系的碳酸盐类岩石；②与火山物质有直接联系的火山碎屑－沉积砂泥质类岩石。

三、主要成因类型及矿床地质特征

海泡石或凹凸棒石矿床是以海泡石或凹凸棒石粘土矿物为主要成分的粘土矿。它们在沉积和淋滤－热液成矿作用中都可能形成，其中以沉积作用最有可能形成较大规模的工业堆积。按照成矿地质背景和成矿作用方式，大致可分为沉积型和淋积－热液型两大类。

（一）沉积型海泡石和凹凸棒石矿床

矿床产于构造稳定的干旱或半干旱气候带的内陆碱湖、盐湖盆地、碱性玄武岩盆、浅海碳酸盐台地、潮汐带等地区。矿化作用可出现在同生、成岩和表生三个阶段。海泡石、凹凸棒石矿物既可以由蒸发作用直接从溶液中晶出，也可由先生成的伊利石、绿泥石、蒙脱石、高岭石、海泡石（或凹凸棒石）等转化而来。矿体呈层状、似层状、透镜状产出，产状与围岩一致。矿化范围一般较大，面积可达数平方千米至数百平方千米。矿石呈土状、致密块状、碎屑状、结核状等。矿石矿物含量一般大于50%，个别可达90%以上。伴生矿物有蒙脱石、伊利石、方解石、白云石、石英、蛋白石、燧石、高岭石、海泡石（或凹凸棒石）等。矿床规模可达数十万吨至千万吨。

按照形成时古地理环境的差异，可分为陆相沉积矿床和海相沉积矿床两个亚类。

1陆相沉积型

主要出现在古老或现代的干旱气候区，半封闭至封闭的大陆沉积盆地中。本类型又可分为蒸发化学沉积型和火山－沉积型。

（1）蒸发化学沉积型

由蒸发－化学沉积作用形成。成矿物质主要由盆地周边或相关源区的沉积－变质岩系的风化产物提供。沉积物以凹凸棒石为主还是以海泡石为主，或者二者共同产出，常与碱性介质的pH值梯度，镁、硅或铝的相对含量，以及盆地的大小等密切相关。一般情况下凹凸棒石主要产于盆地的底部和边部，接近盆地中心部位多形成皂石和海泡石。

矿床实例1：西班牙巴列卡斯海泡石矿床

产于古、新近纪沉积盆地中。沉积物质主要由盆地周边的古生代和中生代地层中的大理岩、泥质板岩、云母片岩、石英岩、片麻岩等的风化物供给。矿层呈近东西走向的透镜体，赋存在古、新近系以白云岩为主的碳酸盐类沉积岩中。海泡石直接在沉积阶段晶出，或在裂隙带的盐水溶液中晶出。海泡石或凹凸棒石的单个纤维晶体长度可达几毫米以上，组成毡状复合体。矿层中自下而上出现矿物顺序是：海泡石—海泡石＋凹凸棒石＋伊利石—凹凸棒石＋伊利石。粘土中以海泡石为主，含量达95%，其次为凹凸棒石、蒙脱石、伊利石、方解石、石英等。化学组成一般为（wB/%）：SiO2(5783）,Al2O3(436）, Fe2O3(061）,MgO(2238),H2O+(1026）。

矿床实例2：西班牙卡塞雷斯凹凸棒石矿床

位于由阿尔卑斯运动造成的塔霍河断陷盆地西部的构造凹陷中。凹陷基底由寒武系板岩等组成，其上沉积了古、新近系，厚度达1800m。凹陷周围剥蚀区分布有板岩、硬砂岩、灰岩、白云岩和火山凝灰岩等。盆地边部为碎屑岩相，主要由石英、白云石、绿泥石、白云母等碎屑矿物组成。向凹陷中心逐渐变为蒙脱石、凹凸棒石粘土层，该层赋存于碎屑矿物带与中心蒸发岩之间的过渡带上，即碳酸盐、硫酸盐相带的外带。接近凹陷中心，过渡带的内带有少量海泡石及方英石等。矿层厚约4m。矿石中凹凸棒石占85%，其次是石英、方解石、白云石、皂石、伊利石、绿泥石、高岭土、方英石等。凹凸棒石粘土化学成分（w/B%）: SiO2(515）,Al2O3(103）,Fe2O3(226）,FeO(052）,H2O+(144）,H2O(736）。

（2）火山－沉积型

以我国苏皖接壤地区的六合、盱眙和嘉山、来安、天长等县为代表。该区大片碱性玄武岩层中广泛发育着凹凸棒石粘土层，矿化面积达2000km2，发现矿床数十处，组成凹凸棒石粘土矿带。矿带地处郯庐深大断裂带以东，扬子准地台和中朝准地台的接壤部位，即张八岭隆起与金湖凹陷之间的断陷盆地中。含矿的古、新近系上统碱性玄武岩，沿北西的方山－女山断裂带展布。新近纪的火山－湖泊相沉积岩系，厚度一般为100～300m，与下伏古近系红色砂页岩不整合接触。断陷盆地基底为元古宇张八岭群变质岩、震旦系上统陡山沱组、灯影组沉积岩和中生界陆相火山岩。

矿床实例：江苏盱眙凹凸棒石粘土矿床

凹凸棒石粘土赋存于新古、新近系下草湾组内，在桂五组下段也有零星分布，六合组中偶见。下草湾组由一套中粒橄榄玄武岩、橄榄粗玄武岩和半固结的粉砂质泥岩、粉砂岩、砂岩及粘土层组成，其中玄武岩有1～4层与沉积岩呈互层或夹层出现，一般厚度20～90m。

盱眙地区凹凸棒石粘土呈层状、透镜状产出，一般厚2～5m，长数百米或千米以上，规模较大。例如，花家岗—雍小山的V号粘土层，该层具有不明显的韵律，沿走向可渐变为粉砂质泥岩和砂砾岩。粘土层中产有陆相动物化石，中上部层位常出现厚约数厘米至数十厘米的蛋白石层，其产状与顶底板围岩一致。粘土矿石类型有凹凸棒石粘土、白云石凹凸棒石粘土、硅质凹凸棒石粘土、蒙脱石凹凸棒石粘土、蒙脱石粘土、含海泡石凹凸棒石粘土等。它们在空间分布上有一定规律。如自花家岗至雍小山依次为：粉砂质泥岩—蒙脱石粘土—凹凸棒石粘土—含海泡石凹凸棒石粘土。花家岗含较多的石英碎屑成分，可能是沉积盆地边部，而雍小山接近盆地中心（图5-3）。

图5-3 盱眙花家岗—雍小山V号粘土层类型变化示意图

1—粉砂质泥岩；2—蒙脱石粘土，3—白云石凹凸棒石粘土；4—凹凸棒石粘土；5—含海泡石凹凸棒石粘土；6—玄武岩；7—桂五组；8—下草湾组

粘土为灰白色—浅灰色，质较纯，相对密度为2左右。吸水性强，有滑感。常见土状、致密块状、角砾状矿石。薄片中见假流纹构造，显微聚纤维变晶结构和显微沉凝灰变晶结构。矿石中以凹凸棒石为主，其次为蒙脱石、石英、水云母，偶见海泡石。矿石中可见已粘土化的玄武岩屑和矿物晶屑，部分板状、楔状晶屑已凹凸棒石化。普遍存在蒙脱石被凹凸棒石交代的现象。粘土层的母岩物质可能是玄武质角砾凝灰岩或沉凝灰角砾岩。蒙脱石是凹凸棒石粘土的前身，后者是前者受到碱性玄武岩物质的影响进一步演化的结果。从以上情况分析，说明凹凸棒石与玄武岩有密切的成因关系：①凹凸棒石粘土层中存在大小不等的玄武岩角砾；②一些玄武岩风化分解成粘土后，至今还局部残留玄武岩特有的管状气孔和杏仁构造；③凹凸棒石粘土的化学成分与底板玄武岩相比，主要氧化物含量接近（除FeO,K2O,Na2O高于粘土，SiO2,Fe2O3,H2O低于粘土外）。上述情况表明，盱眙地区凹凸棒石粘土矿床属于火山－沉积型。

2海相沉积型

（1）海相沉积型海泡石矿床

本类型主要见于我国的二叠纪碳酸盐岩地层或煤系地层中，例如，江西乐平、湖南浏阳、陕西宁强等地。这些地区均为晚古生代沉积坳陷区。赋存海泡石的镁质粘土岩是一套碳酸盐岩，主要是泥晶灰岩、白云质泥晶灰岩、燧石灰岩、钙镁质页岩和粘土岩，并常和硅质岩、燧石透镜体（结核或条带）伴生，属于一套含硅质高的泥晶灰岩地层。矿体呈层状、似层状，或透镜状产出，产状与围岩层理一致，倾角较缓。矿体长数千米，斜深数百米，厚数米至十余米。矿石类型主要有泥灰岩型矿石、钙镁质页岩矿石、粘土型矿石（系前二者风化而）。主要矿物有海泡石、凹凸棒石、蒙脱石、方解石、滑石，其次为白云石、高岭石、玉髓、伊利石、黄铁矿、绿泥石、天青石、萤石等。

中国二叠纪浅海相沉积类型具有以下特点：

1）矿层赋存在一定的层位中，层位稳定。海泡石与“菊花石”密切共生，同属于一个层位中。

2）容矿岩石为浅海相燧石灰岩、泥灰岩、钙镁质页岩夹灰岩透镜体，是一套较为典型的碳酸盐岩。

3）在容矿岩石化学成分中，CaO 含量高，MgO 含量相对较低，而贫Al2O3。湖南浏阳以海泡石为主的样品中，MgO 含量多为1136%～1762%，中等一般为5%～11%，当MgO 含量＞20%时，则以由海泡石转变的滑石为主。

矿床实例：湖南浏阳县永和海泡石粘土矿床

矿区位于萍乡－乐平晚古生代沉积坳陷区的西南端。区域内出露有元古宇震旦系、上古生界泥盆系、中生界白垩系、及新生界第四系等地层。岩浆岩以中酸性岩为主。构造位置处于浏阳“S”形构造与安化－永和东西走向构造带东段复合交接处，近东西向的褶皱和断裂发育。矿区范围内主要出露二叠系，组成近东西轴向的向斜构造。轴部地层为上二叠统龙潭组及下二叠统茅口组、栖霞组。北翼为中上石炭壶天群，南翼被区域性东西向逆冲断层所切割（图5-4）。

矿层产于二叠系下统栖霞组上部泥灰岩段（湘潭、湘乡、宁乡、娄底等地将此层划为茅口组底部）。海泡石与浏阳菊花石都产于该层中。含矿层厚40～70m，与燧石灰岩关系密切。该层底板为2～8m厚的燧石灰岩，顶板为茅口灰岩。

矿体呈层状、似层状或透镜状产出，产状与围岩基本一致。含矿层延长3000余米（最长达6000m），斜深300～400m，含2～4层矿，层厚2～7m，最大厚度达1634m。

矿物组合简单，90%以上的样品由海泡石、方解石、石英、滑石四种矿物组成，以前两种为主。次要矿物有白云石、高岭石、蒙脱石、多水高岭石、绿泥石等。微量矿物有白云母、沸石、凹凸棒石、伊利石等。海泡石在地下浅部以上无明显变化，滑石则含量较高，可能与海泡石风化转变有关。由于风化流失，地下浅部方解石含量少，深部含量高。

矿区有两种矿石类型：粘土型和原岩型。粘土型分布于地表及浅部，由含海泡石的泥灰岩、钙镁质页岩风化而成。海泡石含量高，多为深灰色、灰白色、土状、质软，断面显参差状，具有滑感，吸水后有较强的可塑性，造浆率可达954～1640m3/t。原岩型为含海泡石的泥灰岩、钙镁质页岩，呈深灰色—灰黑色。呈薄片状、叶片状，硬度较小，一般含海泡石量为中等以上，造浆率差。

图5-4 永和海泡石矿区地质简图

1—第四系全新统；2—第四系更新统；3—二叠系上统龙潭组；4—二叠下统茅口组：5—栖霞组第三段；6—栖霞组第二段；7—栖霞组第一段；8—石碳系壶天群；9—震旦系；10—冷家溪群三岩组二段；11—冷家溪群三岩组一段；12—石英斑岩；13—断层及编号；14—详查矿段；15—初查矿段

化学组成特点是：CaO 含量高，MgO,Al2O3含量偏低，SiO2含量变化大。据统计，地表附近Al2O3,SiO2,Fe2O3,MgO 等含量较高，向深部变低，而含CaO 却相反。当MgO 含量＞20%时，则变成以滑石为主。

含矿层岩性由浅海相燧石灰岩、泥灰岩、钙镁质页岩夹灰岩透镜体组成。含矿层产有大量的类、腕足、珊瑚等浅海相化石。矿层与上下灰岩、燧石灰岩呈整合渐变关系。

海泡石与菊花石产于同一层位中，大致同时形成。菊花石是天青石围绕燧石结核呈放射状发育，是在海退环境中当海水蒸发到一定程度时由硫酸锶晶出所致。这种环境海水富镁、硅而贫铝，在碱性水体中镁离子与胶体二氧化硅结合沉淀，形成浅海相沉积的碳酸盐岩－钙镁质粘土型海泡石矿床。

（2）海相沉积型凹凸棒石粘土矿床 以西班牙的利布利亚和乌克兰的契尔卡斯（与膨润土矿床共生）为代表。

矿床实例：西班牙利布利亚凹凸棒石－海泡石矿床

该矿床分布于瓜尔斯维尔盆地，靠近瓜尔基维河的出口处。矿层赋存于古、新近系上新统海退时期大陆边缘的湖泊相沉积物中。上新统地层分三段：下段海相石英砂岩；中段泥灰质－钙质层，厚25～30m；上段为凹凸棒石粘土层。中段产出燧石、白云石、凹凸棒石－海泡石粘土，呈层状透镜状夹在含燧石石灰岩和泥灰岩中。粘土中海泡石含量达20%～60%，凹凸棒石仅占百分之几。海泡石含量与石英含量成正比，而与方解石含量成反比。上段凹凸棒石粘土层夹于灰岩中，灰岩顶部有层厚约4～5m 的结核状灰岩，粘土中凹凸棒石含量达60%～80%，与方解石含量成正比，仅含少量海泡石、蒙脱石和伊利石，矿层厚十余米至数百米。

（二）淋积－热液型凹凸棒石、海泡石矿床

该类型矿床一般呈脉状产于蚀变火山凝灰岩、蚀变花岗岩、蛇纹岩、大理岩中，常与菱镁矿、绿泥石、蛋白石、方解石等共同充填在裂隙内。如湖北广济、河南卢氏、内蒙古白云鄂博、四川石棉县、安徽全椒、陕西商县等地，以及俄罗斯外高加索（含坡缕石凝灰岩粘土）。

商县拉林子海泡石矿床产于奥陶纪地层中。出露岩石主要有白云质大理岩、透辉石大理岩及黑云母片麻岩，北、东、西三面与花岗岩接触。海泡石与方解石充填在白云质大理岩裂隙中，呈细脉群出现，单脉厚1～10cm，延长不大。脉内还有少量石英，晶洞中可见方解石晶簇。海泡石呈白色纤维状集合体，纤维长短不一，长者达60mm。海泡石在脉内分布不均匀多出现在方解石颗粒间的空隙中，受方解石形状的制约，生成时间略晚于方解石。也可见到纤维状海泡石垂直脉壁生长。

安徽全椒凹凸棒石矿床位于全椒马厂北东43km，淮阳山字形构造前弧东翼，郯庐深断裂东侧，县玉屏山复式向斜西南端北西翼。主要出露震旦系陡山沱组上段和灯影组下段的大理岩，北东向褶皱发育。燕山早期有硅酸铝过饱和的石英二长岩、闪长玢岩等杂岩体侵入。矿脉产于内外接触带的闪长质角砾岩、角砾状花岗闪长玢岩、陡山沱组上段大理岩、千枚状页岩的破碎带中，呈北东和北北东向分布，倾向南西或南东，倾角60°～85°。矿脉呈细脉状、网脉状产出。脉中凹凸棒石纤维长、含量较富，杂质少。杂质成分随围岩性质不同而有变化。赋存在闪长质角砾岩中的含闪长质碎屑成分，大理岩中的含方解石。有五条主要矿脉，延长25～100m，脉厚02～12m。矿石类型以纤维束状结构为主，含凹凸棒石90%以上。其次有细脉充填交代型矿石（含凹凸棒石30%～60%）、网脉状矿石（含凹凸棒石30%～60%）、角砾状矿石（含凹凸棒石30%～80%）。矿石以纤维状结构为主，其次为交代残余结构和交切结构，块状、细脉状、角砾状构造。矿石为粉白色，吸水后微带玫瑰红色。

淋积－热液型海泡石粘土矿床主要产于富镁岩石的裂隙中，与热液型凹凸棒石矿床的容矿岩石类型基本相同。本类型矿石工艺技术性能极佳，但矿体的体积含矿率低，矿床规模小，工业价值不大。

四、矿床分布

海泡石和凹凸棒石很少形成单独的大量堆积。由于它们的矿物结构相似，化学成分相同，因而常在一起产出。主要产出国家除中国外还有西班牙、美国、俄罗斯，其次有土耳其、塞内加尔、索马里、肯尼亚、希腊、日本等国。

西班牙是欧洲最大的海泡石和凹凸棒石生产国，也是目前海泡石资源最丰富的国家。凹凸棒石和海泡石有两种产出形式：一种产于膨润土矿床中，例如，在阿尔梅里亚的膨润土矿床中，强烈蚀变部分含少量凹凸棒石和海泡石（与蚀变期间产出过量的镁有关）。另一种是由海泡石组成的漂白土矿床，产于塔古斯盆地内。

美国是凹凸棒石的主要生产国。矿床集中在佐治亚州和佛罗里达州之间的地区，多属沉积成因。常由几种粘土矿物混合组成。在佐治亚州的凹凸棒石粘土矿床中，还有蒙脱石和海泡石粘土，在中新世霍索恩地层中呈板状晶体或不连续层出现。美国的海泡石粘土矿床分布在内华达州的阿什－密多斯地区，与更新世的钙质、钠质和镁质膨润土紧密共生。

原苏联第一个可供开采的凹凸棒石漂白土矿床位于乌克兰的切尔卡塞，共有五层矿，单层厚15～8m，多数由蒙脱石组成，只有一层主要由凹凸棒石组成（2m 厚）。

土耳其的海泡石矿床，是由富镁橄榄石的蛇纹岩或其他镁质岩石蚀变而成。矿石呈致密块状，海泡石以零散的结核出现，可用于制作烟嘴、烟斗的衬里和各种装饰品。

我国凹凸棒石粘土资源大部分分布在江苏盱眙—六和、金坛和安徽明光—涧溪一带。在内蒙古、四川、山东、贵州、甘肃、新疆、湖南等地也相继发现了凹凸棒石粘土，主要产于新近系和古近系火山岩系，白垩系陆相地层，奥陶系、二叠系灰岩地层，寒武系、震旦系白云质灰岩等地层中，尤以新近系、白垩系玄武岩分布对成矿最为有利。除了苏皖地区外，其他地区凹凸棒石粘土工业开发规模不大。因此，我国凹凸棒石粘土工业实际上是以苏皖地区凹凸棒石粘土为代表。

我国海泡石矿产分布较广，矿产地多。热液型海泡石矿产分布除安徽全椒外，主要集中分布在东秦岭地区。此外贵州、云南武定、河北张家口、湖北广济、四川石棉县等地也发现有海泡石。沉积型海泡石矿产主要产于二叠系碳酸盐岩地层中，少量赋存于下白垩系中。主要分布在湖南浏阳、湘潭、宁乡、望城、湘乡、石门 ，江西乐平，陕西宁强，河北唐山等地，其中湖南浏阳永和、湘潭石潭、宁乡道林为大型矿床。

据有关资料统计，海泡石用途多达130多种，成为当今世界用途最广的矿物原料之一 ，主要产在河北一带。

应用：

应用领域 主要 用途

油脂石油精练吸附剂、脱色剂、过滤剂

酿造、化工分子筛、用于化工、制糖、酿酒

医药离子交换剂、净化剂、发亮剂

陶瓷珐琅质原料

环保颗粒去污剂和吸附剂

铸造型砂粘结剂

硅酸盐 高镁耐火材料的特殊耐高温涂层的优质原料

塑料发泡灵、脱色剂

建筑隔音、隔热材料、涂料

橡胶特殊充填剂

电焊条焊药配料

轻纺和化工　催化剂、悬浮剂、增稠剂和触变剂

制烟　香烟滤嘴原料

特种用纸催化载体和吸附剂

国防现代科学原子能、火箭、卫星诸方面的特殊陶瓷部件

农业杀虫剂、土壤消毒的载体原料、配制特殊原料、配制动物药剂、　家畜垫圈

工艺品雕刻工艺品、装饰物及生活用品

烟斗 海泡石质轻，散热性好，而且由于石质细腻、柔软，故能在外壁雕刻出十分精巧细致的浮雕图案（一般取材自古希腊、古罗马的神话故事，也有动植物、人物等造型），具有很高的艺术价值。这也是其优于石楠根的地方之一。海泡石烟斗用久了，在烟油和手汗的内外共同作用下，会散发出自然、深邃和高贵的棕金色（石楠根亦具相似特点，但由于海泡石本身呈乳白色，所以变色比前者更明显）。最优质的海泡石，产自土尔其中部的Eskishehir。另外，东非的坦桑尼亚亦有出产。烟嘴一般用天然/ 合成的琥珀，或者动物的角、骨制造。海泡石因其特殊性质，较适合作为造烟斗的材料；另一方面，亦由于质地脆弱、易碎，所以只适合资深烟斗客考虑。

钻井抗盐、抗高温的特殊泥浆

海泡石绒用于摩擦材料主要技术指标

1．纤维长度：4－8mm；2、密度：1g/cm3； 3、海泡石成分：>85%；4、水分：<3%；5、沉降值：930－950

化学成分与性能：

SiO2 52%--65% MgO 15%--25% 水分 〈10% PH 8--85

粒度：可生产320目以下产品，包括320目，200目，100目的粉体及各种颗粒状产品。

根据客户需要，提供相应用途的物理性能。

海泡石粉用于摩擦材料主要技术指标

1．海泡石成分：>80%；2、粒度：200目(可按需生产任何粒度)3、沉降值：800-850； 4、水分：<15%

海相沉积成因的海泡石粘土矿的矿物成分主要是海泡石、滑石、石英、方解石，表8-4列出了湖南省四个矿床的矿物成分[3]。其中海泡石含量一般在25%左右，比起西班牙巴列卡斯矿床（海泡石含量大于60%～95%）要低很多。按海泡石粘土中的海泡石含量可将海泡石粘土分为高、中、低品位及其间的过渡品位，低品位含海泡石小于30%，中品位含海泡石小于70%，高品位含海泡石在70%以上。低品位和中－低品位的海泡石粘土一般不能直接用于工业。海泡石含量在80%以上的海泡石粘土在工业上用途很广，如下所列。

表8-1 泡石的各种化学式

表8-2 内外海泡石粘土矿床矿石化学成分　（%）

表8-3 南海泡石粘土矿矿石的微量元素含量

1）广泛用作地热、海洋及陆地含盐（或卤水）地层的钻井泥浆；

2）石油工业脱色剂和净化剂；制糖、酿酒工业的发酵剂、脱色剂及净化剂；

3）医药的离子交换剂、净化剂和脱色剂；

4）制陶工业用作珐琅和粘结剂；

5）在建筑等方面是优质的型砂粘结剂和涂料；

6）精细化工的填充剂；

7）宠物垫料。

表8-4 南海泡石粘土的矿物成分

在上面所举的用途中，以作钻井泥浆用量最大。钻井泥浆是以海泡石粘土为主要原料，经工艺加工制定的白色粉末，使用时按要求加水配成浆液，其商品名称美国称Geo-Gel，日本称Thermogel。评价钻井泥浆材料的主要指标是造浆率，海泡石粘土钻井泥浆的造浆率随海泡石含量的增加而增加，随CaO含量的增高而降低（表8-5）。湖南的海泡石粘土除少量品位较高，江汉油田通过含盐地层用作钻井泥浆配料外，大都不能作钻井泥浆。

表8-5 泡石粘土钻井泥浆的造浆率与海泡石CaO含量的关系

25%左右的低品位海泡石粘土用途有限，到目前为止，用作电焊条涂层的配料是可行的，并有成熟的制造工艺，但其用量不大。因此，湖南的海泡石粘土矿基本上没有被开发利用而成为“呆矿”。

海泡石粘土有关农业的用途已有的研究不多，按湖南省科学技术信息研究所的查新资料，MH威尼斯的“尿素制粒流程和应用该流程获得尿素颗粒”一文中提到“海泡石用于尿素生产中，可提高尿素的晶出率”；他在另一篇论文“制造尿素颗粒和颗粒的获得”中得出“海泡石用于尿素生产中，有利于尿素的快速晶出和确保尿素晶体的流出”。此外尚有报道“海泡石用悬浮式液态肥的生产中，可增加悬浮液的黏稠性”。显然这些用途都要求海泡石粘土的海泡石含量高，如用于尿素生产要求近于纯海泡石，悬浮式液态肥则与钻井泥浆有相同的要求。至于低品位海泡石粘土在农业上的用途，据湖南省信息研究所1999年7月30日的查新报告，本项研究用作肥料尚属首创。