1. 引言
钾长石矿广泛用于陶瓷胚料、陶瓷釉料、玻璃、电瓷、研磨材料等行业，国内外的钾长石矿主要产于花岗伟晶岩脉和钾长花岗岩中，此类型钾长石矿床不需要选矿，但矿床规模相对较小 [1] - [12]。作者在工作中发现一种产于风化似斑状中粒二长花岗岩中的钾长石矿，可以通过简单的工艺选出钾长石斑晶，钾长石斑晶经过选矿后可以作为钾长石矿利用，开采成本低，经济效益较好，可以作为钾长石矿床的新类型进行利用，本文通过总结该类型钾长石矿床的特征，以期为今后该类型钾长石矿床的利用提供指示作用。
2. 区域地质背景
研究区I级(中国)大地构造单元属华北陆块(I)；II级构造单元位于豫皖古陆块(I-3)；III级构造单元位于太华–登封岩浆弧(1-3-1) [13]。
研究区地层区划属华北地层区和秦岭地层区，华北地层区出露主要地层为中元古界熊耳群、中元古界管道口群龙家园组、高山河组、中元古界汝阳群北大尖组、云梦山组、新元古界栾川群大红口组、煤窑沟组、南泥湖组、三川组，下古生界陶湾群秋木沟组、新生界第四系。秦岭地层区出露地层为新元古界宽坪岩群谢湾岩组(图1)。
研究区岩浆活动十分频繁，各个地质时期中几乎均见有不同程度的岩浆活动，其岩性由超基性–基性–中性–酸性–碱性岩都有出露，深成岩、浅成岩、喷发岩均很发育。与研究区钾长石矿关系密切的是燕山晚期侵入岩，岩石类型主要为似斑状中粒二长花岗岩、似斑状细粒二长花岗岩及细粒二长花岗岩，其中似斑状中粒二长花岗岩为区内钾长石矿主要成矿来源。
区域构造的基本构造格架表现为北西西向展布的强变形带(断裂带)，以及由它们分隔或被它们夹持的、变形强度相对较弱的弱变形域(构造岩片或岩块)的相间排列 [13] [14]。
1. 第四系，2. 秋木沟组，3. 大红口组，4. 煤窑沟组，5. 南泥湖组，6. 三川组，7. 谢湾岩组，8. 北大尖组，9. 云梦山组，10. 龙家园组，11. 高山河组，12. 熊耳群，13. 古元古代花岗质片麻岩，14. 正长花岗岩，15. 石英正长斑岩，16. 黑云母二长花岗岩，17. 黑云母石英二长闪长岩，18. 细粒二长花岗岩、似斑状二长花岗岩，19. 断层，20. 地质界线，21. 岩性界线，22. 研究区范围，23. 似斑状中粒二长花岗岩，24. 似斑状细粒二长花岗岩，25. 细粒二长花岗岩
Figure 1. Geological map of the study area [14]
图1. 研究区地质简图 [14]
3. 研究区地质特征
研究区出露地层为新生界全新统(图2)。主要沿山谷、河流分布，为残坡积物、冲洪积物。成分为黄土、砂砾石、砾石土、沙土、粉砂土及淤泥等。
研究区内未见断裂和褶皱构造出露。
研究区内大面积出露为燕山晚期的似斑状中粒二长花岗岩(图2)，岩石呈灰白色、肉红色，具似斑状结构，基质中粒花岗结构、交代结构，块状构造。成分主要为斜长石(20%~50%)、钾长石(25%~60%)、石英(20%~30%)、黑云母(少量~5%)及少量角闪石等，副矿物有磁铁矿、黄铁矿、榍石、磷灰石、锆石、褐帘石、金红石、磷钇矿等，零星分布。次生矿物有绿泥石、方解石及绿帘石。似斑晶为钾长石，含量10%~30%不等，呈板柱状，粒径一般为10~60 mm，主要集中在30 mm左右，内部包裹有斜长石、石英、黑云母及磷钇矿等。基质中斜长石：呈不规则粒状，为更长石，粒径一般为0.85~3.8 mm，具聚片双晶，解理发育，波状消光，常被钾长石交代呈港湾状。钾长石：呈不规则粒状，粒径一般为0.1~2.5 mm，具条纹结构及格子双晶，为条纹长石、微斜条纹长石，内部常包裹有斜长石，并交代斜长石，较均匀分布。石英：呈不规则粒状，粒径一般为0.1~3 mm，波状消光，有的具裂纹，有的呈锯齿状边缘，内部常包裹有斜长石，并交代斜长石，较均匀分布长石之间。黑云母：呈鳞片状，粒径一般为0.02 × 0.05~0.05 × 0.7 mm，黄绿色，有的退变向绿泥石变化，呈绿色，零散分布岩石中。角闪石：呈绿色，柱状，具多色性，解理发育，少见双晶，内部包裹有金红石及磁铁矿，粒径一般为0.15 × 0.2~1 × 1.7 mm，较均匀零散分布岩石中。副矿物磁铁矿呈立方体状及不规则粒状，黄铁矿呈立方体状，边部变为磁铁矿，榍石、磷灰石、锆石、褐帘石、金红石、磷钇矿等呈柱状或粒状，零星分布 [14]。
Figure 2. Geological map of the study area
图2. 研究区地质图
4. 研究区风化带和矿体地质特征
研究区内似斑状中粒二长花岗岩地表风化强烈，垂直分带明显，自上而下分为全风化带、强风化带、中风化带、微风化带。研究区内钾长石矿体主要赋存于全风化带和强风化带中。
全风化带岩石呈灰黄色，岩石呈砂土状，中间夹杂钾长石斑晶，岩石结构已全部破坏，呈松散状结构，呈松散砂状构造，长石、云母大部分转变为粘土矿物。
强风化带岩石呈灰白色、浅肉红色，岩石呈松散状–半松散状，似斑状结构，呈松散砂状构造，钾长石斑晶未风化或弱风化，基质呈弱风化，矿物颗粒变化不大，长石、云母部分转化为粘土矿物。
中风化带岩石呈浅肉红色、灰白色，似斑状二长花岗岩，岩石呈碎块状，半松散状、似斑状结构，呈块状构造。
微风化带岩石呈浅肉红色、灰白色，似斑状结构，块状构造，岩石结构完整。
5. 矿床地质特征
5.1. 矿体地质特征
研究区内钾长石矿体产于似斑状中粒二长花岗岩风化带中，主要赋存于强风化层和少量全风化层内，在矿区范围内共圈定二个钾长石矿体，矿床类型属风化花岗岩型钾长石矿床，局部地段矿体裸露于地表，呈面状分布，矿体在山脊较厚，两侧厚度变小，低洼处有少量残坡积物覆盖，主矿体特征如下：
主矿体整体呈层状、平面形态为港湾状展布，边界较规则，矿体长约2050 m，宽度约1210 m，矿体风化深度3 m~42.81 m不等，平均20.14 m，矿体厚度(风化深度)变化较稳定；钾长石斑晶含量16.33%~41.82%，平均含量29.47%，钾长石斑晶含量变化均匀；钾长石斑晶中K2O含量8.48%~10.85%，平均9.58%，Na2O含量2.40%~3.27%，平均2.75%，K2O + Na2O含量11.06%~13.61%，SiO2含量66.24%~69.82%，平均67.92%，Fe2O3含量0.65%~1.46%，平均1.05%；Al2O3含量15.44%~17.77%，平均16.62%，有用组分均匀。
5.2. 矿石特征
5.2.1. 物质组成与结构构造
研究区矿石类型为风化花岗岩型钾长石矿，矿石中主要成分为钾长石斑晶，含量10%~30%，其它为巨斑状正长微条纹长石和含钠长石微条纹长石(2%~15%)、斜长石(15%~50%)、黑云母(1%~5%)、石英(10%~30%)及少量榍石、风化粘土矿物高岭土、绢云母等。
矿石中有用组分为钾长石斑晶，钾长石斑晶呈自形、半自形粒状，钾长石斑晶粒径一般10~50 mm不等，岩石风化后，钾长石斑晶可通过8 × 8 mm网筛筛分直接获得，通过野外对样品筛分获得钾长石斑晶直接称重，获得钾长石的重量百分比，区内钾长石斑晶的含量最高为41.82%，最低为16.11%，平均为29.42%。
矿石结构主要为似斑状中粗粒花岗结构，次为斑状结构、交代巨斑(似斑状)结构，局部二长结构，微条纹结构等。矿石构造主要为松散砂状构造，局部见钾长石斑晶呈定向排列，形成似脉状构造。
5.2.2. 矿石化学成分
似斑状中粒二长花岗岩主要化学成分含量为：SiO2平均69.91%、Al2O3平均15.38%，Fe2O3平均2.43%，K2O平均4.38%、Na2O平均3.37%，详见表1。
Table 1. Analysis results of porphyritic K-feldspar granite
表1. 似斑状中粒二长花岗岩分析结果表
矿石中主要有用组分为经过筛选后的钾长石斑晶，钾长石斑晶的化学成分主要为SiO2、K2O、Na2O、Al2O3、TiO2、Fe2O3、FeO、MnO、CaO、P2O5、MgO、SO3、H2O-、LOI等，钾长石斑晶化学全分析含量平均值为：SiO2 67.35%、K2O 9.54%、Na2O 3%、Al2O3 17.07%、TiO2 0.127%、Fe2O3 0.78%、FeO 0.347%、MnO 0.053%、CaO 0.75%、P2O5 0.072%、MgO 0.24%、SO3 0.010%、H2O 0.14%、烧失量0.72，总量99.97。详见表2。
Table 2. Total chemical analysis results of phenocrysts of potassium feldspar
表2. 钾长石斑晶化学全分析结果表
5.2.3. 矿石类型和品级
自然类型：研究区钾长石矿主要是风化花岗岩型钾长石矿中的钾长石斑晶，矿石自然类型属风化花岗岩型钾长石。
工业类型：本区钾长石矿工业类型属陶瓷用钾长石。
钾长石斑晶经选矿处理后可以达到陶瓷用长石一等品的标准。
5.3. 矿床共(伴)生矿产综合评价
结合研究区实际生产现状，在筛选钾长石斑晶之后的残留物，经过清洗后满足建筑用砂一般工业指标，可以作为建筑用砂综合利用。
6. 矿石加工技术性能
研究区可供工业利用的矿石，属于风化矿石，矿石属需选钾长石矿石，通过向研究区生产矿山调查了解，矿山生产过程为：开采矿石通过传送带运输至两层震动筛，振动筛上部为钾长石斑晶直接作为钾长石矿利用，震动筛下部以砂和土为主，经过洗砂轮清洗，脱水后即为砂产品(图3)。
根据化验分析结果，研究区钾长石斑晶中有害元素铁含量超标，平均1.06%。河南省航空物探遥感中心在河南省方城县油坊庄铅锌矿勘查过程中，针对该类型钾长石矿专门做了选矿试验工作。选矿试验原样为钾长石斑晶，化学成分主要为AI2O3 18%，K2O + Na2O含量13.6%，Fe2O3 0.94%、TiO2 0.073%，其选矿程序即钾长石斑晶–棒磨–湿式弱磁选–过滤–烘干–进口式强磁选–二次进口式强磁选–钾长石精矿，最后可得钾长石精粉。
经过选矿处理，斑晶样品取得的精矿Fe2O3含量0.14%，TiO2含量0.016%，K2O含量10.66%~10.70%，是非常优质的钾长石产品，可以达到平板玻璃用长石一等品的标准，其市场优势应该考虑玻璃行业。在玻璃中用作A12O3和K2O的原料，K2O可以使玻璃更光亮，不易霉变，因此优质钾长石更受高档玻璃制品的欢迎。斑晶样品取得的精矿也可以达到日用陶瓷用长石一等品的标准，钾长石具有熔点低，熔融时间长，熔融体粘度高等特点，与其他长石一样，具有助熔性，在陶瓷坯、釉中作为熔刺物质 [15] [16]。
Figure 3. Mine production process diagram
图3. 矿山生产流程简图
7. 讨论
以往钾长石矿一般产于各类伟晶岩内，不需选矿处理，可以直接作为钾长石矿开采利用，受伟晶岩出露规模影响，产于伟晶岩中的钾长石矿一般相对规模较小 [3] - [11]。研究区钾长石矿产于风化似斑状中粒二长花岗岩中，因其风化程度较高，可以不需要爆破作业即可开采，加上钾长石斑晶和基质颗粒大小的显著区别，可以通过简单的筛选分离出钾长石斑晶，钾长石斑晶中K2O + Na2O的含量相对较高，有害物质Fe2O3可以通过选矿去除，最终获得优质的钾长石矿。与以往钾长石矿对比，研究区钾长石矿具有含矿母岩为似斑状中粒二长花岗岩、含矿岩石风化强烈、含矿岩石内钾长石斑晶颗粒粒度较大等显著特点。
筛选钾长石斑晶后的筛下物可作为建筑用砂综合利用，大大增加了该类矿床的经济效益。
矿山开采过程中，地表腐殖土进行统一收集，可以后期环境恢复治理与复垦使用，有助于矿山环境恢复。
综上所述，该类钾长石矿床开采经济效益较好，可以作为新的钾长石矿床类型开采利用。
8. 结论
1) 风化花岗岩型钾长石矿产于似斑状中粒二长花岗岩内。似斑状中粒二长花岗岩自上而下分为全风化带、强风化带、中风化带、微风化带，钾长石矿体主要赋存于全风化带和强风化带中，可以通过简单的筛选分离出钾长石斑晶，钾长石斑晶可作为较好的钾长石矿利用。
2) 风化花岗岩型钾长石矿矿石结构主要为似斑状中粗粒花岗结构，矿石构造主要为松散砂状构造，该类钾长石矿具有规模大、易于开采等特点。
3) 风化似斑状中粒二长花岗岩型钾长石矿开采经济效益较好，可以作为新的钾长石矿床类型开采利用。