非金属矿床.doc

非 金 屬 礦 床 （一）工業分類 1. 冶金工業原料螢石、菱鎂礦、耐火粘土、石灰岩等。 2. 化工及肥料工業原料磷灰石、黃鐵礦、鉀鹽等。 3. 製造業原料石墨、金剛石、雲母、滑石、石棉、重晶石、剛玉等。 4. 陶瓷及玻璃工業原料長石、石英等。 5. 壓電及光學原料壓電石英、冰晶石、光學螢石等。 6. 建材及水泥原料砂、浮石、白堊、石灰岩、石膏、花崗岩、珍珠岩等。 7. 工藝美術原料硬玉、軟玉、瑪瑙、水晶、薔薇輝石、綠松石、葉腊石、蛇紋石、孔雀石、琥珀等。 8. 鑄石材料輝綠岩。 9. 研磨材料石榴石、剛玉、金剛石等。 （二）重要工業原料和材料 1. 石棉Asbestos 石棉係指可形成纖維狀的一群礦物，在化學成分、強度、曲撓度及用途各自不同，一般分為兩類，即蛇紋石類，成分為Mg3[Si2O5]OH4和角閃石類，成分為Mg7[Si8O22]OH,F2。前者包含纖蛇紋石Chrysotile和硬蛇紋石Picrolite，後者包含直閃石Anthophyllite，青石棉Crocidolite，鐵石棉Amosite，透閃石Tremolite和陽起石Actinolite；另在一些蛇紋岩化的碳酸鹽岩（多為白雲岩）的地區，亦可發現棉狀水鎂石Brucite, MgOH2。 成礦母岩有橄欖岩和含輝橄欖岩兩種岩相，蛇紋石化作用也有兩種反應式 2Mg2SiO42H2OCO2H4Mg3Si2O9MgCO3 6Mg2SiO44H2O6CO22H4Mg3Si2O96MgCO32SiO2 上述反應，一般生成蛇紋石和菱鎂礦。由於第二期蛇紋石化作用是在構造應力特別強烈，高溫高壓、富水條件下進行的，因此，菱鎂礦被分解 MgCO3MgOCO2 分解的MgO在高溫高壓的環境中，由於地下熱水供應充分，因而形成水鎂石 MgOH2OMgOH2 分解的CO2則與蛇紋石化後游離出來的CaO及未全部形成水鎂石的MgO在上述同一環境中分別形成方解石和白雲石 CaOCO2CaCO3 MgOCaO2CO2MgCaCO32 這就是為什麼在棉脈中既含有水鎂石、方解石又含有白雲石的原因。 石棉以其纖維長度之差別有不同之價值，越長者越貴。蛇紋岩化超基性岩之石棉礦多為纖蛇紋石，主要產地為加拿大魁北克的鐵福－黑湖區Thetford-Black Lake，南非的巴伯頓Barberton，辛巴威的沙巴尼Shabani，烏拉山的巴尖諾伐Bajenova，以及賽浦路斯。蛇紋岩化碳酸鹽岩中的石棉礦，主要產地為美國阿里桑那州，南非的卡羅萊納Carolina, Transvaal，印度的馬德拉斯Madras，和俄羅斯的明奴辛斯克Minusinsk，以青石棉，鐵石棉和直閃石為主要礦物。 在中國，蛇紋岩化超基性岩型石棉礦床有青海茫崖（以斜纖蛇紋石Clinochrysotile為主）和四川石棉縣，蛇紋岩化碳酸鹽岩型有遼寧金州和河北淶源，後三者均以纖蛇紋石為主。 2. 滑石Talc 滑石以Mg3Si4O10OH2為其化學成分，為所有礦物中最柔軟者，工業上用作滑石粉。主要產狀為變質的白雲岩、片岩或片麻岩，另為蝕變的超基性岩，常呈凸鏡狀岩體，主要的礦床成因反應式為 4MgSiO3 4Mg2SiO4 2H2O 6CO22[Mg3Si4O10OH2] 6MgCO3 頑火輝石橄欖石滑石菱鎂礦 或Mg6Si4O10OH8 3CO2Mg3Si4O10OH2 3MgCO3 3H2O 蛇紋石滑石菱鎂礦 著名的產地有北美的阿帕拉契山和加拿大地盾、阿爾卑斯山和比里牛斯山的變質帶、義大利、俄羅斯地盾區、北歐、南非、印度和中國的東北，其中北美的產量約佔全球之半。 滑石之成因主要為低溫熱水蝕變，故常保留蝕變前之礦物形態，如透閃石、陽起石、頑火輝石、透輝石、綠泥石、綠簾石等外形。蝕變母岩常為超基性、基性火成岩或石灰岩。 中國滑石礦床的類型和實例如下  超基性岩蝕變 1超基性岩型自變質autometamorphism滑石礦床－福建蒲田的長基礦床 2超基性岩型岩漿熱液交代滑石礦床－廣西陸川的三胎頂礦床 ‚ 富鎂質碳酸鹽岩熱液交代 1區域變質熱液交代滑石礦床－遼寧海城的范家堡子礦床和廣西龍勝的三門礦床 2岩漿熱液交代滑石礦床－廣東龍川的紫市礦床 3古岩溶加溫滑石礦床－廣西上林的馬鞍山礦床 ƒ 沈積－成岩作用滑石礦床－四川重慶的子口礦床 3. 雲母Mica 雲母有成片狀的以及傳熱度和導電度低特性，常作為絕緣體。雲母常生長在偉晶岩和偉晶花崗岩中，形成礦物包括白雲母、金雲母、黑雲母、鋰雲母Lepidolite、鋰鐵雲母Zinnwaldite、釩雲母Roscoelite、鉻雲母Fushsite。雲母類的化學通式為X2Y4-6Z8O20OH,F4，其中X以K為主，可有Na, Ca, Ba, Rb; Y以Al, Mg, Fe為主，可有Mn, Cr, V, Ti, Li; Z主要為Si及Al。 雲母是常見的造岩礦物，具有經濟價值的白雲母（及含鋰之雲母）僅見於酸性偉晶岩中，多數與花崗岩之侵入有關；反之金雲母則產於基性之偉晶岩（如加拿大及馬達加斯加）；而黑雲母大部份來自變質的黑雲母片岩。加拿大安大略的伊奧克雷爾Eau Claire曾發現一個雲母的單晶，長2公尺，寬2.8公尺，重達7公噸。 4. 重晶石Barite 重晶石BaSO4及碳鋇礦Witherite, BaCO3，又稱毒重石常用作淺色塗料，特別是立索龐漆（lithopone paint，成分為BaSO4 70 ZnS 30），這兩種礦物也是鋇元素的主要來源。主要產狀有1 列隙充填，2 角礫岩充填，3 層狀礦床，4 殘積礦床。此外重晶石也常是許多礦化帶的礦石礦物。著名產地為美國內華達州莫尼特谷Monitor Valley, Nevada，屬熱液來源之形式；在美國密蘇里和喬治亞州有殘積型重晶石。德國的突里根瓦Thuringenwald和哈玆山脈Harz Mountains以及英國的愛爾希爾Ayrshire, Scotland有大型脈狀重晶石和碳鋇礦。 中國重晶石主要產地有湖南新晃和衡陽，福建永安，廣西來賓和武宣－象州，河南汲縣。 5. 螢石Fluoride 螢石是一種常見礦物，密度為3.18g/cm3，熔點1360℃，化學分子式為CaF2（Ca 51.3，F 48.7），惟天然螢石常含有各種雜質，例如Cl常置換F，而Y和REE可取代Ca，其他元素如Fe及U亦為常見的雜質成分。自50年代以來，隨著工業的發展，螢石漸漸變為一種重要的非金屬原料，適用於冶金、化學、玻璃及水泥工業，故可分為化學螢石（或稱酸螢石，需含CaF2 98以上，用以製造氫氟酸）、冶金螢石（熔劑螢石，含CaF2 85以上）、琺瑯螢石（陶瓷螢石）和光學螢石。 控制螢石成礦作用主要的因素是岩石類型和構造（為成礦溶液提供通道和有利的容礦空間）。全球螢石儲量約，較富的國家有美國、墨西哥、義大利、法國、中國和西班牙，但最大的生產國為墨西哥，約佔世界總產量的1/4以上。美國主要的產地在伊利諾州，以羅西克拉爾Rosiclare脈狀礦床與石中洞Cave in Rock層狀礦床最有名。法國的華爾Var、普地多姆Puy-de-Dome和沙歐及羅伊Sane-et-Loire等地，高純度的螢石以裂隙礦脈的產狀與玉髓、重晶石和石英共存。 中國之酸性－中酸性岩漿岩分佈極廣，與之有關的螢石礦床佔全國儲量的50以上，主要實例為河南信陽的尖山和浙江德清的庾村螢石礦。另有產於火山岩和潛伏火山岩中者，如浙江武義的楊家螢石礦；有產於碳酸鹽岩或其他（火山）沈積岩中者，如內蒙古四子王旗的蘇莫查干敖包螢石礦（熱水沈積式礦床，為一特大型螢石礦床）以及貴州晴隆的大廠輝銻－黃鐵－螢石礦與河北平泉的雙洞子螢石礦（交代充填式礦床）。 6. 金剛石Diamond 金剛石為極高壓下之產物，全世界以澳洲、薩伊及南非為最大的出產國。含有這種礦物的岩漿岩有金伯利岩（Kimberlite，又稱角礫雲母橄欖岩），橄欖岩、鉀鎂煌斑岩（Lamproite，又稱金雲火山岩）、榴輝岩、輝綠岩（澳洲新南威爾斯）和鐵橄欖岩（隕石）等。其中金伯利岩型、鉀鎂煌斑岩型和橄欖石型是三個主要的含礦類型，但目前只有金伯利岩型和鉀鎂煌斑岩型（西澳為主）具有經濟價值，在中國具有工業意義的是金伯利岩型。此等岩石常以爆破岩筒的方式產出，估計上升速度30-70 km/hr；除含有金剛石之外，亦常發現捕獲上部地函的石榴子石橄欖岩。 金伯利岩是一種偏鹼性的超基性岩，超淺成相，主要由橄欖石、金雲母等鐵鎂礦物組成。通常含有一、二種或多種高壓特徵礦物，如金剛石、含鉻鎂鋁榴石、鉻透輝石、鉻尖晶石、鎂鈦鐵礦、鈣鈦礦Perovskite, CaTiO3、銳鈦礦Anatase, TiO2、金紅石、碳矽石Moissanite, 、鈮鐵礦等。鈮鉭及稀土元素含量高於一般超基性岩數倍乃至數十倍。呈岩管（筒）、岩脈、岩牆、岩床產出，具塊狀、碎屑狀、角礫狀構造、斑狀結構。 中國已發現的金伯利岩岩脈共400餘條，其中遼寧百餘條，山東43條，貴州330餘條，大多數含有金剛石，但可供開採的僅有少數，集中在山東蒙陰、遼寧复縣、貴州鎮遠和施秉；風化而富集者為山東郯城的金剛石砂礦床。 7. 剛玉Corundum 剛玉（以Al2O3為其成分）有三種型式寶石（紅寶石 Ruby和藍寶石 Sapphire），剛玉，和剛玉砂（Emery，是一種由剛玉、磁鐵礦、赤鐵礦和尖晶石組成的天然混合物），因硬度大，可作研磨材料。 剛玉的產狀有1不含石英之火成岩中（如正長岩）的結晶分離物segregation。2偉晶岩脈侵入基性火成岩時，岩脈受去矽作用desilication晶出剛玉，特別是產於南非者。3 鹼性玄武岩中的偉晶，常與鋯石、磁鐵礦偉晶共生，主要在澳洲及中南半島。4 漂砂礦床，以印度所產者為代表。 主要產地如加拿大克雷蒙特Craigmont, Ontario，產於霞石正長岩中。南非是世界剛玉最重要的產地，以棕色和紅色生長於偉晶岩脈的邊緣。澳洲東部的新南威爾斯省及泰國的倉塔布里Chanthaburi則以寶石級的藍寶石及紅寶石聞名。印度漂砂型式的剛玉，原岩也是正長岩，內含大量紅、藍寶石。 8. 石榴子石Garnet 石榴子石中以鐵鋁榴石Almandine最普遍，亦廣泛被用作研磨材料，主要來自火成岩和變質岩中的片岩及鈣質岩石受接觸變質之產物（以鈣鋁榴石，Grossular為主）。石榴子石雖然普遍，但能成為有商業價值的礦床者很少，全球90以上產自美國，世界最大已開採的礦床在紐約州的巴頓Barton和第十三湖Thirteenth Lake，其他則在新罕布什爾州的北偉莫North Wilmot、北卡羅來納州的修格洛夫山Sugar Loaf Mountain和愛達荷州的芬梧Fernwood等地。更小規模者在西班牙的阿買拉Almeira，印度的馬德拉斯Madras，德干Deccan和麥索爾Mysore，加拿大安大略的列諾斯Lennox和阿丁頓Addington郡和印度洋上的馬達加斯加。 Refrative Index, Specific Gravity and Chemical Data on the Garnet End Members Species N D a Composition Geologic Environment Pyrope 1.714 3.582 11.459 Mg3Al2Si3O12 Eclogite--deep-seated igneous origin Almandine 1.830 4.318 11.526 Fe3Al2Si3O12 Mica schist and gneisses--metamorphic origin Spessartite 1.800 4.190 11.621 Mn3Al2Si3O12 Granitic rocks and pegmatites Grossular 1.734 3.594 11.851 Ca3Al2Si3O12 Contact-metasomatic impure limestone Andradite 1.887 3.859 12.048 Ca3Fe,Ti2Si3O12 Contact-metasomatic impure limestone Uvarovite 1.86 3.848 12.00 Ca3Cr2Si3O12 Serpentinite 9. 石英砂（玻璃砂） 砂中含SiO2達95至99.8，但其雜質影響玻璃工業用途甚鉅，Al2O3含量無影響，但需＜4；FeO導致玻璃呈綠色或黃色，只有琥珀玻璃容許FeO達1；鈣、鎂、鈉、鉀無礙。砂之粒度一般應在20至100篩目之間。 各種玻璃產品如下 派萊克斯Pyrex玻璃SiO2 80, B2O3 12, Na2O 8。 燧石flint玻璃含氧化鉛，可呈各種色彩。 石英玻璃作坩堝、管、器皿、石英燈。 光學玻璃為玻璃中最高品質者，可作光學儀器。 水晶玻璃鉀、鉛玻璃，含K2O約7.8。 有色玻璃金元素產生金色；硒，紅色；鉻和銅，綠色；鈷，藍色；鎘和鈉，黃色；錳，紫色；鐵，棕色；加氟化鈣和氧化錫可造成蛋白玻璃。 中國主要的石英砂礦床計有 1. 安徽鳳陽的老青山石英岩，屬沈積變質礦床。 2. 遼寧本溪的小平頂山石英砂岩和雲南昆明的白眉村石英砂岩，屬濱海沈積弱變質石英砂岩礦床。 3. 廣東陽江的溪頭石英砂和福建東山的梧龍石英砂，屬濱海沈積石英砂礦床。 4. 江蘇蘇州－胥口的清明山石英砂岩，屬濱海海陸交互相沈積石英砂岩礦床。 5. 江蘇宿遷的白馬澗石英砂岩，屬陸相沈積河流沖積型石英砂礦床。 6. 廣西南寧的茅橋石英砂岩，屬湖積型石英砂礦床。 7. 湖南醴陵的栗山埧粉石英層，屬風化殘積型粉石英礦床。 8. 湖北蘄春的靈虯山石英層，屬岩漿熱液脈石英礦床。 9. 新疆尾埡的白山脈石英，屬偉晶岩石英塊體礦床。 台灣的上福基砂岩層（晚中新世）所含的白砂岩亦曾作為玻璃原料。 （三）磷礦 1. 礦床概況 磷是很重要的化工及肥料工業原料，可用於冶金、照像、醫藥、飲料、食品防腐、陶瓷、火柴、煙幕、爆竹等製品。天然的磷常呈磷酸鹽類的形式，有經濟價值者最重要的來源是海洋條件下形成的磷灰岩（亦稱磷鈣土，phosphorite），這種大型的沈積磷酸鹽層從前寒武紀到更新世都有，且規模常都很具大。一般相信其形成需有特殊還原及成岩的海洋環境，不利碳酸鹽但有利於磷酸鹽的存在。這種形式著名的產地為北非（包括阿爾及利亞、突尼西亞、摩洛哥和埃及）、北美東南（愛達荷、蒙坦拿、懷俄明和猷他等州）、蘇聯烏拉山之西部以及中國。值得注意的是，海洋沈積的磷酸岩層常富含鈾（可達0.03）。 2. 主要含磷礦物及其化學成分 磷灰石ApatiteCa5PO43OH,F 氟磷灰石FluorapatiteCa5PO43F 碳磷灰石CarbapatiteCa5PO4,CO33 碳氟磷灰石Carbonate-FluorapatiteCa5PO4,CO33F 膠磷礦Collophane細粒塊狀的磷灰石族礦物集合體 銀星石WavelliteAl3PO42OH,F35H2O 磷鋁石VarisciteAlPO42H2O 磷鐵礦BarringeriteFe,Ni2P 3. 礦床類型 1 內生磷灰石礦床 此類礦床與地函源的岩漿活動密切相關，主要岩體為鹼性岩－火成碳酸岩雜岩體以及含釩、鈦、鐵之基性－超基性岩體，基本上含P2O5高，在岩漿中形成較多磷灰石。這類礦床目前發現不多，河北礬山磁鐵礦磷灰石礦床是一例，雜岩體形成於三疊紀220-210 Ma，由環形岩帶組成，分為第一期層狀偏鹼性超鎂鐵質岩系列，第二期輝石岩－正長岩系列，第三期似粗面岩－似斑狀輝石正長岩系列，和第四期正長岩脈，其中第一期岩石系列有幾層磷灰石岩（富含磷灰石、磁鐵礦和黑雲母），即為主要的磷礦體，礦區磷灰石P2O5的含量一般為1045。 2 沈積磷礦床 海相沈積磷礦主要是以磷塊岩Phosphorudite的形式出現，在中國是最重要的磷礦石，佔其全國儲量約80，主要分佈在長江流域的震旦紀和寒武系地層中。震旦紀以粘土岩－磷塊岩－白雲岩的序列出現，是揚子古板塊內的一個老的沈積盆地產物。礦石礦物均屬碳氟磷灰石類系列，分為非晶質、隱晶質、層纖狀和柱粒狀四類，其中以非晶質者為磷塊岩的主要組成物。寒武紀所形成的磷塊岩，由於成磷環境的差異，其礦物含量各地不同，但主要礦石礦物為膠磷礦，少量碳氟磷灰石，微量磷鐵礦等。 世界上其他著名的磷酸鹽岩礦床是埃及西部沙漠的阿布塔圖爾高原Abu Tartur Plateau於1961年所發現的岩層，時代為白堊紀，厚度從17至57公尺，儲量估計1000106噸。 3 變質磷礦床 這是岩漿作用、沈積作用和變質作用的產物，在中國主要為太古代和元古代變質岩中的礦床，分佈限於華北（中朝）地塊，並分為兩大成因類型綠岩帶型（太古代）和沈積變質型（早元古代），主要礦石礦物為氟磷灰石。 4 次生磷礦床 是指原存的含磷層，經物理、化學風化淋濾作用後，所含磷質就地殘積、異地遷移或再沈積所形成的磷礦床。此型礦床之礦石礦物主要為膠磷礦、碳磷灰石、細晶磷灰石，其次為銀星石、磷鋁石及氟磷灰石。 5 鳥糞磷礦床Guano Phosphorite Deposits 鳥糞磷礦床的形成首先要具備熱帶海洋條件，其次是島嶼條件，兩者提供植被和海鳥存活環境，進而控制鳥糞磷礦的發育。此外成土作用也是重要因素，主要的表現是磷質的淋濾、澱積與富集。在高溫多雨條件下，鳥糞迅速分解釋放出大量磷酸鹽，而枯枝落葉產生腐殖酸，一起向下淋濾，在岩石粒間孔隙中沈澱，再膠結成岩；其上新鳥糞淋溶下來的磷酸鹽以膠磷礦形式再膠結，提高了固結度成為塊狀鳥糞磷礦，如此一再循環，形成品位高的磷礦床，西沙群島即為此類礦床的典型。 （四）粘土礦床 粘土是極細微含水礦物和膠體物質的集合體，常是一般造岩礦物風化後的產物，由於組成分物太細小，需以Ｘ光繞射儀和電子顯微鏡來檢測及鑑定。 在溫暖潮溼的氣候條件下，鋁矽酸鹽岩石alumino-silicate rocks與水、二氧化碳和生物的作用，可分解出鹼金屬和鹼土金屬，它們多以各種碳酸鹽的形式溶於水中被帶走。在此同時，從岩石中分解出來的SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物在水中易於變成膠體物質溶液，而溶液SiO2nH2O帶負電荷，溶膠Al2O3mH2O和Fe2O3pH2O帶正電荷，此外還生成一種由SiO2和Al2O3混合組成的溶液－膠體粘土，也帶負電荷。正負電荷膠體相互作用而發生電性中和，彼此凝聚，結果便產生SiO2、Al2O3和Fe2O3的凝膠混合物。由於沈澱的凝膠SiO2和Al2O3的比例變異很大，於是便形成各種不同的含水矽酸鹽礦物，如高嶺石、多水高嶺石、微晶高嶺石、絹雲母等，它們與一些鐵的氫氧化物和未分解的礦物（石英、鋯石、金紅石等）以及母岩碎塊相混合而成為粘土礦床。形成這類粘土礦床的作用，通常稱為粘土化作用。在殘餘粘土礦床中，最重要的是高嶺土礦床和微晶高嶺土礦床。殘餘型高嶺土礦床主要產在中酸性的鋁矽酸鹽岩石的風化殼中。當這類岩石的分解產物在酸性介質中和有細菌的參與下，即可形成高嶺石，其過程如下式所示 K2OAl2O36SiO2 mH2O CO2 Al2O32SiO22H2O K2CO3 4SiO2nH2O （正長石）（高嶺石） 任何有工業價值的高嶺土，含鐵量必須很小，Fe2O3一般不超過0.7-1.0。因此，母岩的含鐵量低和地表水中含有豐富的腐植質，有利於溶膠Fe2O3pH2O不發生凝聚以及鹼金屬和鹼土金屬的排除。殘餘高嶺土礦床的底部界線常不規則，礦體成透鏡狀或漏斗狀，向深處逐漸與母岩過渡。 粘土礦物之分類如下 1 高嶺石群 1. 高嶺石Kaolinite 2. 狄克石Dickite 3. 珍珠石Nacrite 4. 富矽高嶺石Anauxite 5. 埃洛石Halloysite 6. 安德石Endellite 2 蒙脫石群 1. 蒙脫石Montmorillonite 2. 鐵膨潤石Nontronite 3. 鎂膨潤石Saponite 4. 鋁膨潤石Beidellite 5. 鋰膨潤石Hectorite 3 水白雲母（伊利石Illite） 4 其他 1. 坡縷石Palygoskite 2. 海泡石Sepiolite 3. 鋁英石AllophaneAl2O3SiO2H2O 粘土類中最主要的雜質礦物為水白雲母（亦即伊來石），在許多情況下可視為極細粒的雲母。 1. 高嶺土Kaolin 高級的高嶺土亦稱瓷土china clays，幾乎純由高嶺石群組成，是最昂貴的粘土，可作紙張之表層和填料及橡膠、耐火和陶瓷工業用。世界主要產地為英國、捷克、德國、法國和中國。英國的康沃爾Cornwall和迪逢Devon，由於其純度高，品質佳且運輸容易，成為世界最著名的瓷土產地。捷克之產地為齊特里玆Zettlitz和皮爾森Pilsen，德國為沙克索尼省Saxony的墜斯登Dresden，哈里Halle和金里玆Kemmlitz等地以及巴伐利亞省的佘林吉亞Thuringia。 中國高嶺土礦床類型及實例如下 1 風化殘積型－湖南衡陽的界牌和福建龍岩的東宮下高嶺石礦床 2 風化淋積型－四川敘水埃洛石礦床 3 熱液蝕變型－江蘇蘇州的觀山高嶺土礦床 4 現代熱泉蝕變型－雲南騰沖地熱區高嶺土礦床 5 沈積和沈積風化型－廣東茂名高嶺土礦床 6 含煤地層粘土岩型－山西大同高嶺土礦床 2. 耐火粘土Fire Clays 這類粘土指耐火度大於1580 C者，主要化學成分為Al2O3，SiO2和H2O，可分為4種1 塑性粘土，為結晶度差之高嶺石加雜質，2 半燧石粘土semiflint clay，由結晶度佳之高嶺石及雜質組成，3 燧石粘土，為結晶度佳之高嶺石，4 塊狀燧石粘土nodularflint clay，由結晶度佳之高嶺石及硬水鋁石或軟水鋁石diaspor or boemite組成。 耐火粘土主為沈積來源且常賦存於煤層之下，主要產地為美國（賓西凡尼亞、馬里蘭、俄亥俄等州）、歐洲中部和日本。中國主要產地為山西陽泉的太湖石（高鋁粘土）、河北古冶的鼓樓庄（硬質粘土）、吉林舒蘭的水曲柳（軟質粘土）。 3. 膨潤土Bentonite 膨潤土是火山灰或凝灰岩經去玻作用devitrification所造成的，大部分以蒙脫石為主，因具有特殊之物理性質而廣泛被使用於鑽井，其中之懷俄明型“Wyoming“ type膨潤土有可被置換的鈉離子，加水後體積可膨脹15至20倍。另在煉油工業上也被用作催化劑。 膨潤土主要之產地為美國的懷俄明、密西西比和德克薩斯等州。中國主要之產地為浙江臨安的平山及余杭的仇山、甘肅金昌的紅泉和新疆托克遜的柯爾等膨潤土礦床。 4. 綠坡縷土Attapulgite 亦稱漂白土Fullers earth，常在pH值高7-11，Si4和Mg2活性強而Al3活性弱的沈積條件下形成的，多數由坡縷石（Palygorskite，又稱山軟木石）、蒙脫石或膨潤石組成，常用在石化工業中作脫色劑，或肥料、農藥中的填充物。綠坡縷石即以美國喬治亞州之阿塔波格斯Attapulgus為主要產地，故以其地命名之，中國大陸之譯名為“凹凸棒土”，主要產於江蘇六合的小盤山和盱眙的龍王山，均屬含有玄武岩風化物的湖相沈積礦床。 5. 白粘土Pryan 白粘土或所謂的白土就是海泡石粘土或海泡石－滑石粘土。海泡石和坡縷石一樣，都是具層鏈狀結構的粘土礦物，常呈纖維狀產出。海泡石層間孔隙寬為，可容納更多的沸石水，故比坡縷石更有用。一般的顏色為白色或乳白色，中國著名的瓷都景德鎮，一直採用樂平、浮梁等縣所產的白土製造高級瓷器。 海泡石在自然界比較罕見，不易大量聚積成礦。在中國，根據成因和產狀分為 1 熱液型細脈狀海泡石礦床如河南鎮平、內鄉一帶。 2 海相沈積－風化改造型海泡石礦床如江西樂平的牛牯嶺、湖南瀏陽的永和礦床等。 6. 陶土Ball Clays 陶土是品質佳、具可塑性的耐火粘土，主要含高嶺石、伊來石、蒙脫石和石英，燒結性質良好，適於製作陶器。其化學成分與高嶺土相比，Al2O3含量較低，SiO2和Fe2O3含量較高，粒度也較粗，常呈紫色、淺灰色或黃色。陶土多屬沈積成因，主要產地有英國、德國和美國（肯塔基、田納西和密西西比等州），中國最著名的產地是江蘇宜興的丁山。 （五﹚蒸發沈積礦 一、蒸發沈積礦物及礦床 蒸發沈積礦床亦稱鹽類礦床，是指載水盆地中某些溶解度較大的無機鹽類，通過蒸發作用產生各種有用鹽類礦物的沈澱、富集而形成的礦床。主要礦物是鉀、鈉、鎂、鈣的氯化物，碳酸鹽，硫酸鹽，重碳酸鹽及其複鹽，有時也有硼酸鹽，硝酸鹽等。 1. 氯化物類石鹽Halite, NaCl，鉀石鹽Sylvite, KCl，水氯鎂石Bischofite, MgCl26H2O，光鹵石Carnallite, KClMgCl26H2O。 2. 硫酸鹽類硬石膏Anhydrite, CaSO4，石膏Gypsum, CaSO42H2O，無水芒硝Thenardite, Na2SO4，芒硝Mirabilite, Na2SO410H2O，瀉利鹽Epsomite, MgSO47H2O。 3. 氯化物和硫酸鹽的複鹽類鉀鹽鎂礬Kainite, KClMgSO43H2O，鈣芒硝Glauberite, Na2SO4CaSO4，鉀芒硝Aphthitalite, 3K2SO4Na2SO4，雜鹵石Polyhalite, 2CaSO4K2SO4MgSO42H2O，無水鉀鎂礬Langbeinite, K2SO4MgSO4，鉀鎂礬Leonite, K2SO4MgSO44H2O，軟鉀鎂礬Picromerite, K2SO4MgSO46H2O，白鈉鎂礬Bloedite, MgSO4Na2SO44H2O。 4. 碳酸鹽類水鹼Thermonatrite, Na2CO310H2O，天然鹼Trona, Na2CO3NaHCO3。 5. 硝酸鹽類智利硝石Nitronatrite, NaNO3，鉀硝石Niter, KNO3。 6. 硼酸鹽類硼砂Borax, Na2B4O710H2O，鈉硼解石Ulexite, NaCaB5O98H2O，硬硼鈣石Colemanite, Ca2B6O1115H2O，柱硼鎂石Pinnoite, MgB2O43H2O。 鹽類礦物一般為無色或白色，呈現顏色者，多為雜質染色，比重小於3，硬度在4以下，易溶於於水，有味感鹹NaCl、微甜CaSO42H2O、苦MgCl2、辣KCl、澀Na2CO3，這些是很重要的簡易鑑定特徵。 由於鹽類礦物的溶解度不同，當它們所在的載水盆地被蒸發減縮時，溶解度較小的鹽類總是先沈澱下來。碳酸鹽類溶解度最小，所以碳酸鈣和白雲石首先沈澱；其次為鈣、鈉的硫酸鹽和它們的複鹽（如石膏、硬石膏、芒硝、無水芒硝和鈣芒硝）；再其次是大量的石鹽；最後是鉀、鎂的硫酸鹽、氯化物和它們的複鹽（如鉀石鹽、光鹵石、水氯鎂石和鉀鹽鎂礬等）。所以這類礦床具有如下特點 1 多產於紅色碎屑岩系和蒸發碳酸鹽相（白雲岩、石灰岩）中，鹽層與石灰岩、白雲岩或鹽層與粘土岩互層，構成一套含鹽岩系。反映了當時的乾燥炎熱的氣候條件，其形成環境可在內陸湖中，或在海洋盆地中。 2 礦體成層狀、凸鏡體狀，亦有呈液態存在的鹵水層者。由於鹽類礦層具有很大的可塑性，在後期構造運動影響下，可產生複雜的變形，甚至可形成鹽丘構造。 3 具明顯的沈積韻律，即從碳酸鹽、石膏或硬石膏、石鹽到鉀鹽的沈積韻律。鉀鹽之上又依次沈積了石鹽和硬石膏，這才結束了一個旋回。在許多礦床中還可以清楚地看到更小的沈積韻律，表現為粘土層和各種岩層的互層；在鉀鹽層中常可見到石鹽和鉀鹽的互層。 二、蒸發沈積礦床類型 1. 海相碳酸鹽岩系 由於海盆中的鹽類礦物沈澱階段不同，有 石膏－硬石膏礦床，這類礦床比較普遍，它只有碳酸鹽和硫酸鹽沈積階段的發育，石鹽尚未沈澱或很少沈澱。如目前已知的華北中奧陶統石膏－硬石膏礦床；‚ 石膏－硬石膏－石鹽礦床，這類礦床還是常見的，但石鹽分佈範圍比石膏的分布要小得多；ƒ 石膏－硬石膏－石鹽－鉀鎂鹽礦床，這類礦床很少見。鉀鹽是鹵水蒸發晚期沈澱的，一般它在剖面上位於鹽層的上部。 礦床實例一加拿大薩斯卡丘溫Saskatchewan鉀鹽礦床 發現於1943年，五十年代找到了埋深一千米以內的可採礦層，因採礦技術問題，直到六十年代初才大規模生產。近年來已開始用水溶法開採，較深的礦層才能利用。已探明儲量達數百億噸，是世界上最大的鉀岩礦床。 礦床位於加拿大地盾西面的地台區。這裡構造穩定，在前寒武系基底上沈積有中、上寒武統，奧陶系，志留系，泥盆系，石炭系，二疊系，白堊系和第三系沈積。泥盆系較厚，含鹽層賦存於中泥盆統中。 中泥盆統沈積時，鹽盆地範圍南起美國的北達科他州，向西北延伸經曼尼托巴Manitoba、薩斯卡丘溫到阿爾伯塔Alberta而與大洋相通，盆地長1500 km，寬300 km。這個大盆地又分為三個小盆地。 薩斯卡丘溫盆地中蒸發岩層厚0-230m，主要是鉀鹽、石鹽、硬石膏和少量白雲岩。鉀鹽位於鹽層上部，與不含鉀鹽或含鉀鹽很少的石鹽成互層，一般厚0.8-4.6m。從下而上，第一層為光鹵石層，盆地中心為鉀石鹽。第二、三兩層主要為鉀石鹽；盆地邊緣為光鹵石。第四、五兩層很薄沒有經濟價值。個別鑽孔中還見有雜鹵石和硫鎂礬。礦石中鉀鹽礦物和石鹽共生，石鹽含量的多少決定了礦石品位。第二、三層鉀石鹽礦石，一般含K2O 15-25，現在開採的富礦石含K2O 25-35。光鹵石礦石較貧。 礦床實例二西歐上二疊統鉀鹽礦床 它是世界上最大的成鹽盆地，東起波蘭，西至英國中部，包括東德和西德的絕大部分，波蘭和丹麥的一部分，以及波羅的海和北海的南部。盆地之南為海西褶皺帶，北與大洋相通。盆地內上二疊統含鹽岩系厚達一千多米，底部自下而上為礫岩、含銅頁岩和白雲岩。鹽類沈積有四個旋回，每一旋回都是完整地從粘土岩、硬石膏、石鹽、鉀鹽至上覆石鹽、硬石膏。 礦體都呈層狀，厚度一般為數米，較厚者在10m以上，最厚達40m。礦石有硬鹽（含少量硫鎂礬的鉀石鹽）和光鹵石兩種。該礦床是世界上發現最早，規模最大，研究程度最高，是正常海水蒸發沈積形成的。 礦床實例三山西石膏－硬石膏礦床 在山西汾河地塹以西山區，中奧陶統地層出露地區，廣泛分布有石膏礦床。太原西山和靈石等地開採歷史悠久，為中國最重要的石膏產地。地表礦石含石膏70-90，硬石膏0-3，主要雜質為CaMgCO32，其次為SiO2和Al2O3等。 風化礦石具明顯的交代結構，石膏或硬石膏交代碳酸鹽是很明顯的，特別是疊層藻stromatolite礁丘被石膏交代形成凸鏡狀或扁豆狀礦體。其交代反應式如下CaCO3 SO42- CaSO4 CO32- 疊層藻灰岩和鮞灰岩的高孔隙率和強滲透性，為含膏鹵水的儲存和遷移提供了良好條件，徹底石膏化，形成了緻密塊狀型石膏礦石；未完全石膏化者有條帶狀石膏礦石、疊層石型石膏礦石和鮞狀石膏礦石。 2. 碎屑岩系中的鹽類礦床 這類礦床有海相和陸相兩種碎屑岩系，根據礦物組合可以分為 石膏－硬石膏礦床；‚ 天然鹼礦床；ƒ 石鹽礦床；„ 鉀岩礦床； 芒硝－鈣芒硝礦床；† 硼礦床。 礦床實例一蘇聯東喀爾巴阡鉀鹽礦床 喀爾巴阡Carpathian山前坳陷的內帶分布著第三系含鹽岩系。這裡的下中新統和中中新統都是含鹽的碎屑岩系。礦床的含礦岩系主要為灰色含鹽粘土、粘土角礫岩、泥岩、砂岩夾粉砂岩和石鹽、鉀鹽成互層。鉀鹽礦體都成凸鏡狀，大的凸鏡體厚達200m，斯捷布尼克是這裡的最大礦床。 礦石種類複雜，主要鉀礦物為鉀石鹽、鉀鹽鎂礬、無水鉀鎂礬，其次為雜鹵石、光鹵石、瀉利鹽、硫鎂礬、軟鉀鎂礬和硬石膏。各主礦體內礦物組份很不一致，有的是鉀鹽鎂礬，無水鉀鎂礬或鉀石鹽的單礦物礦石；有的是十分複雜的各種礦物的混合礦石。雜鹵石常見於礦體的底部和頂部。礦石含泥質很高，常達15，有時超過30，K2O含量一般不超過20。 礦床實例二青海察爾汗鹽湖鉀鹽礦床 柴達木盆地，東西長約700 km，南北寬100-200 km，面積約12104 km2。盆地匯水面積約17104 km2。海拔2670-3000m。年平均溫度0-1.4℃，日溫差一般在18℃以上，年平均降水量約70mm，年平均蒸發量約2000mm。 柴達木盆地中分布著為數眾多、大小不等、成分不同的鹽湖。如察爾汗－達布遜鉀鎂鹽湖，以及硼鹽湖和鉀鹽湖等。這個盆地的西部分布著上新統含鹽沈積。第四紀早期，盆地西部是一個面積寬廣的大湖。由於氣候乾旱，水量逐漸減少，新構造運動又把盆地西部抬起，盆地內也形成了一系列的局部隆起，湖水東遷，湖泊解體。到上更新世，基本上形成了現在鹽湖的分布情況。察爾汗鹽湖是盆地中最大的，也是最低窪的一個鹽湖，但已大部分成為乾鹽灘，在邊緣部分還殘留著幾個鹵水湖，達布遜是其中最大的一個。 察爾汗鹽湖湖面積5856 km2，固體鉀鹽礦層主要產於乾鹽灘的石鹽層上部，約佔總儲量的1/3，鹵水礦床主要為晶間鹵水，約佔總儲量的2/3。 乾鹽灘石鹽沈積厚度一般20-40m。底部石膏層不發育。石鹽中有三層碎屑（含泥砂層）沈積把石鹽分成四組。鉀鹽層位於最上層的石鹽中，按其層位可以分為三層。鉀鹽層與石鹽之間無明顯界線，其品位和規模也極不一致。最上層品位較高，層理比較清楚。礦石主要為光鹵石－石鹽組合，有時有鉀石鹽和石膏，鹽湖西部和南部的局部地區見有軟鉀鎂礬，雜鹵石以及芒硝、瀉利鹽、水氯鎂石等。 在達布遜湖北岸及東北岸的湖水邊緣，正在沈積光鹵石層，每年沈積厚度可達20-30cm，有明顯的石鹽－光鹵石韻律結構。 達布遜湖以南的東、西格爾木河水（源於崑崙山雪水）注入達布遜湖，所以湖的南部鹵水濃度小，沈積石膏和泥砂。崑崙山分布著大面積鉀長石花崗岩，從周邊水補給鉀的總量每年約達6.5 t，這是鉀的來源之一。 礦床實例三青海大柴旦鹽湖硼礦床 大柴旦鹽湖硼礦床是一個大型的內陸鹽湖硼礦床。它位於柴達木盆地北緣山間盆地內。鹽湖面積約240 km2，除其北部及東部40 km2仍為湖水覆蓋外，其餘均為乾鹽灘。 湖相沈積剖面，由下而上為 1 上更新統碎屑－粘土沈積以礫石、砂及砂質粘土為主，含少量鹽類礦物，同時零星出現少量硼酸鹽類礦物。 2 上更新統鹽類沈積石鹽分布於中部，向邊緣逐漸過渡