菊花石其“花”蕴育于几百万年以前,因地质运动而自然形成于岩石中,亦可称“取日月之精华,吸天地之灵气”。其花型酷似异彩纷呈的秋菊,花呈乳白色,且纹理清晰,界线分明,神态逼真,玉洁晶莹。因石头中蕴含的红柱石晶体酷似菊花而得名,又被称之为“会唱歌的石头”。
菊花石主要成分是红柱石,它的基本特性因此和红柱石非常接近,所以这里直接描述红柱石的基本特征:主要成分是Al2SiO5,斜方晶系,晶体常呈柱状,横断面接近正四边形。双晶少见,双晶面(101)。
一、概述
红柱石、蓝晶石和夕线石统称为蓝晶石族矿物,是同质多象变体。它们的物质成分相同,由于在地壳中成矿时经受温度和压力不同,遂形成不同的矿物晶体。一般而言,红柱石形成于较低的温度和压力;而蓝晶石形成于较高的压力,温度与红柱石相当或略高一点;夕线石在较低和较高的压力下均可形成,但其形成温度则较高。
二、矿物性质
红柱石属斜方晶系,晶体呈柱状,横切面近正方形。集合体呈放射状,形似菊花,俗称菊花石。灰白、褐或红色,玻璃光泽,硬度为7,密度为31~32g/cm3。蓝晶石属三斜晶系,晶体常见扁平柱状,蓝或蓝灰色,玻璃光泽,节理面呈珍珠光泽。在 {100} 晶面上,平行晶体延长方向的硬度为45,而垂直晶体延长方向的硬度则为65~7,差异显著,故有二硬石之称。密度为356~368g/cm3。夕线石属斜方晶系,晶体呈针状,通常呈放射状和纤维状集合体,灰、褐或灰绿色,玻璃光泽,硬度7,密度323~325g/cm3。
上述三种矿物的另一个共同特征是,当加热到一定温度时转变为富铝红柱石和氧化硅的混合物,并发生体积膨胀。如红柱石转化温度为1350~1450℃,体积膨胀率为5%左右;蓝晶石的转化温度为1100~1500℃,体积膨胀率为16%~18%;夕线石的转化温度为1500~1650℃,体积膨胀率为5%~8%。
红柱石、蓝晶石和夕线石的化学分子式均为 Al2SiO2,理论化学成分为 Al2O3 6292%,SiO2 3708%。实际产出的上述三种矿物的化学成分见表2-10-1。
表2-10-1 红柱石、蓝晶石和夕线石的化学成分(wB/%)
三、用途
1)制造高级耐火材料。红柱石、蓝晶石、夕线石可在不同的温度下分为高铝红柱石,富铝红柱石就是高级耐火材料,所以它们可以制成各种耐火砖、耐火球等用于各种窑业。
2)制造坩埚、电火花塞及高温计套管。
3)制造不定形耐火材料,如喷涂料、可塑料、捣打料及耐火胶泥等。
4)作为冶金原料可冶炼轻质合金,制成用于宇航服的陶瓷制件和宇宙飞船导向翼部件。
5)制造陶瓷器皿和面砖。
6)作焊接材料。
7)由夕线石形成的菊花石可制成工艺品。色美透明的红柱石和蓝晶石可作低档宝石。
8)三种矿物的尾矿可综合利用,用于水泥的铝质校正原料和生产加气砖。
四、地质特征
根据蓝晶石族矿床成矿作用类型,蓝晶石族矿床可分为五个成因类型,即区域变质、动力变质、热接触变质、热液蚀变和风化矿床。然后再根据变质相系,含矿建造类型,大地构造环境等因素,蓝晶石族矿床又可分为10个亚类(表2-10-2)。
在上述成因类型矿床中,以区域变质形成的红柱石、蓝晶石、夕线石矿床规模最大,质量最好,最具工业价值。
高级变质片麻-片岩型夕线石矿床,均赋存于活动的地槽内,含矿建造类型为高角闪-麻粒岩相片麻岩-石英片岩型夕线石、红柱石建造及高角闪-高绿片岩相片麻岩-片岩-大理岩型夕线石、红柱石建造。含矿地层均为古元古界。矿体形态一般为层状、似层状,少数为透镜状。含矿岩石主要为片岩类、片麻岩类。矿石类型以片岩型为主,次为片麻岩型,矿物成分为夕线石、石榴子石、石英、黑云母、斜长石、钾长石,次为白云母、石墨,副矿物为榍石、锆石、金红石、独居石。矿体与围岩呈渐变过渡关系,产状与围岩基本一致。成矿原岩为粘土质沉积岩。矿石品位为10%~60%。较典型的矿床为鸡西三道沟夕线石矿床、丹凤夕线石矿床。
表2-10-2 蓝晶石族矿床成因类型
中级变质浅粒岩-片岩型夕线石矿床既可赋存于稳定的地台内,也可赋存于活动的地槽内,含矿建造类型为高角闪岩相夕线石石英浅粒岩型夕线石建造及中低角闪岩相白云母石英片岩-石英片岩型夕线石、红柱石建造。含矿地层为新太古界阜平群宋家口组、大别山群水竹河组及中新生代区域变质地层。矿体形态以层状、似层状为主,个别为透镜状、扁豆状。含矿岩石主要为片岩类、浅粒岩类。矿石类型以片岩型为主,次为浅粒岩型。矿物成分为石英、夕线石、白云母、钾长石、绢云母,还有黑云母、钛(磁)铁矿、高岭石、绿泥石等;副矿物有金红石、锆英石、榍石、磷灰石。矿体与围岩呈渐变过渡关系,产状与围岩基本一致,成矿原岩可能为富铝的泥砂质岩或铝土质粘土岩、富铝硅质沉积岩。矿石品位为10%~65%。较典型的矿床为河北平山罗圈夕线石矿床、安徽岳西回龙山夕线石矿床、福建莆田山柄-港里夕线石矿床。
中级变质刚玉型红柱石矿床,赋存于地壳较活动的地槽内,含矿建造类型为高角闪岩-高绿片岩相片麻岩、片岩大理岩型夕线石、红柱石建造。含矿地层为古元古界秦岭群双水磨组。含矿岩石为绢云母化红柱石岩、硬绿泥石红柱石岩、刚玉红柱石岩等。矿体形态以透镜状为主,矿体顶板围岩为石英岩,二者呈断层接触;底板为含炭绢云石英岩,二者呈整合接触,部分为断层接触。矿石类型以绢云母化红柱石岩型、刚玉红柱石岩型为主,矿物成分为红柱石、绢云母、刚玉、硬绿泥石,还有电气石、夕线石、金红石、蓝晶石等。原岩可能为氧化铝过饱和型的泥质沉积岩。矿石品位为45%~90%。典型矿床为眉县四沟红柱石矿床。
中级变质片岩型红柱石矿床,主要赋存于地壳较活动的地槽内,含矿建造类型为中高压绿片岩相石英岩型蓝晶石、红柱石建造。含矿岩石主要为片岩类。矿体形态为层状、似层状。矿石成分为红柱石、石英、黑云母、石榴子石、白云母、十字石,还有石墨及斜长石,副矿物为电气石、磷灰石、榍石等。矿体与围岩呈渐变过渡关系,产状与围岩基本一致。成矿原岩可能为沉积砂质粘土岩。矿石品位为10%~55%。典型矿床为西峡桑坪红柱石矿床。
低级变质片岩-石英岩型蓝晶石矿床,赋存于活动的地槽及地台褶皱带内。含矿建造类型为中高压绿片岩相石英岩型蓝晶石、红柱石建造。含矿地层为中新元古界海州群云台组及新元古界二郎坪群小寨组。矿体形态一般为层状、似层状,少数为透镜状。含矿岩石主要为石英岩类、片岩类。风化型红柱石砂矿床也是含红柱石片岩经风化搬运沉积而成。红柱石含量可高达50%。
五、矿床分布
蓝晶石矿床、夕线石矿床、红柱石矿床广泛分布于中国四川、云南、陕西、河南、河北、江苏、黑龙江、吉林、福建等15个省区。从其产出时代看,主要为元古宙、古生代、中新生代。其产出的大地构造环境,则为地壳活动地区及古老的结晶基质中。扬子地台与华北地台的过渡带,即秦岭地槽区,已发现的矿床(点)有陕西眉县四沟红柱石矿床、长里沟夕线石矿床、十里吊夕线石矿床、丹凤蔡凹碾子坪夕线石矿床、河南西峡桑坪红柱石矿床、桐柏大王庄蓝晶石矿床、南阳隐山蓝晶石矿床;吉黑地槽中已发现的矿床有黑龙江鸡西三道沟夕线石矿床、吉林盘石乱泥屯蓝晶石矿床、吉林蛟河柳树沟蓝晶石矿床;内蒙地槽中已发现的矿床有内蒙古土贵乌拉夕线石矿点,乌拉特中后联合旗点布寺庙蓝晶石矿床,山西右玉蓝晶石矿床,霍县夕线石矿点;华南地槽中已发现的矿床(点)有浙江瑞安红柱石矿床,福建莆田县山柄-港里夕线石矿床,广东郁南大王庄夕线石矿床等。在地台的结晶基底中,目前已发现的矿床为河北平山罗圈夕线石矿床、卫鲁蓝晶石矿床,山西繁峙蓝晶石矿床,安徽岳西回龙山夕线石矿床,辽宁凤城红柱石矿床,江苏沭阳韩山蓝晶石矿床,山东五莲小庄红柱石矿床等。
六、可供资源
随着中国冶金、建材工业的快速发展,对红柱石、蓝晶石、夕线石矿产资源的需求日益增大。一些大型矿山相继开工建设,如河南西峡羊奶沟红柱石矿床,甘肃漳县红柱石矿床等。
根据国土资源部《全国矿产资源储量通报》(2005)显示,全国已探明红柱石矿床13处,查明资源储量3031×104t;探明蓝晶石矿床5处,查明资源储量813×104t;探明夕线石矿床10处,查明资源储量1171×104t。详见表2-10-3,表2-10-4,表2-10-5。由表可见,中国红柱石、蓝晶石、夕线石资源量丰富,保障供应是不成问题的。
表2-10-3 红柱石矿床储量情况
(据国土资源部《全国矿产资源储量通报》,2005)
表2-10-4 蓝晶石矿床储量情况
(据国土资源部《全国矿产资源储量通报》,2005)
表2-10-5 夕线石矿床储量情况
(据国土资源部《全国矿产资源储量通报》,2005)
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