凝灰岩的简介及应用.docx

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1、凝灰岩简介及其开发利用凝灰岩是一种分布最广泛、最常见的细粒火山碎屑岩。碎屑主要表现为岩屑、晶屑、玻屑和火山灰，其碎屑粒径一般小于2.0mm。它是由火山爆发而抛入空中的火山物质经长距离的搬运，散落于盆地，再经压结和水化学胶结固结成岩。目前，凝灰岩的研究还比较薄弱，凝灰岩的开发应用在我国尚未引起重视，迄今还未形成产业。丰富的凝灰岩资源如能得到开发应用，它将成为一种新型和重要的非金属矿产资源，不但在国民经济中发挥重要的作用，而且还大大有利于非金属矿产资源的可持续开发与利用。1、地质简况我国凝灰岩主要分布于中国东部，尤其是东南沿海地区的中生代火山岩带中，为环太平洋火山带的一部分，主

2、要产于上侏罗统南园组、磨石山群,中白垩统帽石山群；华北板块北缘中生代凝灰岩分布也较为广泛，岩层主要产于上侏罗统后城组、张家口组和下白垩统义县组。我国凝灰岩以酸性凝灰岩为典型，以流纹质和流纹英安质为主，属钙碱性系列火山岩。2、凝炭岩物相及化学成分特征凝灰岩具有凝灰或沉凝灰等结构。岩石主要由晶屑、玻屑、岩屑、角砾和火山灰等火山物质组成，晶玻屑常具多种形态，如火焰状、鸡骨状、撕裂状和弧面状等。据计算,我国东南沿海含叶蜡石凝灰岩建造的CIPW标准矿物含量，主要由石英(Q)、钾长石(or)和钠长石(ab)等矿物组成，其含量(%)分别为38.55、27.39、22.63，三者之和一般大

3、于90%，另外还含有少量钙长石，平均3.56%；其它矿物，尤其是铁镁矿物含量很少。此外，凝灰岩常不同程度地伴生有沸石、蒙脱石、伊利石或高岭石、埃洛石等蚀变矿物。由表1可知我国酸性凝灰岩化学成分主要为SiO2、Al2O3、K2O和Na2O，次要成分为CaO、MgO、SiO2、FeO和Fe2O3等。酸性凝灰岩一般SiO2>70%、Al2O3>13%；通常K2O+Na2O>5%，且一般K2O>Na2O；一般Fe2O3>0.7%、FeO>0.9%，且通常FeO>Fe2O3，二者之和一般<3.80%；其它成分均很低。由此可知酸性凝灰岩化学成分具有高硅、富铝、丰碱和贫铁等特征，属钙碱系

4、列、铝过饱和岩石。3、凝灰岩物理化学性质认识凝灰岩的物理化学性质是开发利用凝灰岩的前提条件，笔者等人专题研究和综合前人的研究成果，认为我国凝灰岩具有下列的一些物理化学特性：（1）化学成分特性如前所述，凝灰岩具有高硅(一般>70%)、富铝(>13%)、丰碱(钾、钠一般>5%)和低铁(全铁一般<3.8%)等，此外它还具有多种有益的微量元素和稀土元素，如对水稻增产有利的Mo、Zn、B等，矿物饲料添加剂的有益元素Cu、Mg、Zn等。（2）化学活性与火山灰质材料、粉煤灰等的化学活性相类似。将凝灰岩磨细成粉，与石灰或石灰与石膏混合后，在常温下发生化学作用，生成具有凝胶性的水化物。具化学

5、活性的混合材料，往往是在低温和压力骤然释放条件下形成的固体非晶态物质。在常温下这些非晶态物质不稳定，极易向熵增加的方向转化，而显示出化学活性。凝灰岩正是在这种条件下形成的，其物相包括了大量的非晶态的火山玻璃，从而显示出异常高的化学活性。(3)多孔性凝灰岩的孔隙度主要由粒内和粒间两类孔隙组成。前者主要取决于火山碎屑自身的性质、颗粒形状、大小及其堆积方式、粒径均一度、岩石的压结和蚀变程度等因素，在承受一定压力的自然状态下，颗粒的刚性程度越高、形状越复杂、粒度宽度越窄、粒径越均一、堆积越松散、压结程度越低,粒间孔隙度就越大；而后者主要有两种成因，一种为火山气孔，属原生孔隙，而另一

6、种为淋滤孔，属后生孔隙。原生火山气孔形态较为规则，多呈空心球状、椭球状、弧面状、盘状及圆窝状等结构形态；而受淋滤作用形成的孔隙，以不规则柱状和颗粒表面的蜂窝状、网格状孔隙居多，部分为侵蚀凹坑。凝灰岩孔隙的大小、分布特征、比表面积以及其孔隙率、吸水率、导热系数是当前亟待研究的问题。(4)膨胀性与珍珠岩相似，酸性的凝灰岩玻璃质在高温瞬时灼烧下体积膨胀数倍至几十倍。其膨胀主要是由于玻璃质中的结合水，在高温时汽化，使玻璃质膨胀所致。决定膨胀倍数K(V2/V1)的因素主要是有效含水量和适宜的加工粒度。参考珍珠岩实验研究结果，最佳膨胀效果的有效含水量一般为2%~4%,加工粒度待工业用途

7、所需膨胀倍数而定，一般为-4目到+100为宜。由于不同酸性凝灰岩具有不同的结合水和玻璃质含量，故开发应用其膨胀特性时，应选择好适宜的原料，方能获得最佳效果。(5)复矿性在自然界中，由于凝灰岩的不稳定性，使其容易发生蚀变，在水介质中，经水解脱玻，向沸石类、蒙脱石类矿物或高岭土、埃洛石类矿物转化而发生矿化。部分蚀变的凝灰岩往往包含有一种或几种这类蚀变矿物；如果岩层发生整体蚀变则会形成具工业意义的矿产，如我国东南沿海的含叶蜡石凝灰岩建造，华北板块北缘及东南沿海的含膨润土凝灰岩建造等；一些凝灰岩在沉积成岩过程中伴生一些外来