新发现的Sinandede高岭土矿床（土耳其西北部巴勒克埃西尔省）的矿物学、地球化学特征及其成因：潜在的应用价值

《Geobios》：Mineralogy, geochemistry and Genesis of newly discovered Sinandede Kaolin deposit (Balikesir, NW Türkiye): Potential applications

高岭土矿床Sinandede kaolin deposit（SKD）的矿物学、地球化学及同位素特征分析表明，该矿床由 Lower Miocene 火山质凝灰岩（dacitic-rhyodacitic tuffs）经水热蚀变形成，含主要矿物高岭石、迪克石、伊利石等，Al?O?显著富集，稀土元素配分显示轻稀土富集型特征，δ1?O和δ2H同位素分析证实存在 meteoric water 贡献，热力学测试显示其适合陶瓷工业应用。

　　

Fazl? ?oban | ?enel ?zdamar | Oral Sar?kaya | G?khan Büyükkahraman | Zeynep D?ner | Na?ide Merve Süt?ü

巴勒克埃西尔大学地质工程系，巴勒克埃西尔，10145，土耳其

摘要

本文首次对Sinandede高岭土矿床（SKD）进行了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）分析、全岩地球化学分析、同位素（O-H-C）分析以及差热分析-热重分析（DTA-TG），并进行了物理和热性能测试。该矿床由下中新世英安岩-流纹英安岩凝灰岩的热液蚀变形成。矿物学分析表明，SKD主要由高岭石组成，同时还含有迪基石（dickite）、伊利石（illite）、蒙脱石-绿泥石（smectite-chlorite）、钙蒙脱石（Ca-montmorillonite）、明矾石（alunite）、卤石（halloysite）、长石（feldspar）、石英（quartz）、蛋白石（opal CT）、赤铁矿（hematite）和无水石膏（anhydrite）。从地球化学角度来看，Al₂O₃、H₂O、Sr、S和Zr的含量显著增加，而Rb、Cs、U、Y和Ba的含量则相对于母岩有所降低。经过陨石标准化处理的稀土元素（REE）分析结果显示：轻稀土元素（LREE）富集（La/Sm）_CN = 1.96–10.96 和 (La/Yb)_CN = 20.51–37.08；重稀土元素（HREE）贫化（Gd/Yb）_CN = 1.37–5.62；存在轻微的Eu异常（Eu/Eu* < 1）以及正的Gd异常（Gd/Gd* = 平均值1.06）。样品的δ¹⁸O值介于+0.48‰至?4.96‰之间，δD值介于?81.05‰至?89.97‰之间；另一方面，高岭土样品中的δ¹³C（VPDB）值介于?25.70‰至?28.83‰之间，这与含有C3植物的降水混合后的热液水的δ¹³C（VPDB）值相符，表明了降水的贡献。微弱的Ce和Gd异常进一步证实了降水的存在。SKD的形成是由于温度高于100°C的热液活动，并受到了深成和表生条件的共同影响。技术测试表明，该高岭土可用于陶瓷行业的墙砖和地砖生产。

引言

高岭石粘土是重要的原材料，是釉面或无釉瓷砖产品的主要成分（参考文献：?oban等人，2002年；Das等人，2005年；Yan?k等人，2010年；Dill，2016年）。高岭石中高岭石的含量超过50%，因其独特的性质而被广泛应用于陶瓷、造纸和涂料等行业。高岭石化作用分为初级和次级两种类型（Dill，2016年）。高岭石主要形成于近地表的大陆环境中（Dill，2016年；Ekinci ?ans等人，2025年）。然而，也有学者认为高岭土矿床可能形成于富含有机物的沼泽环境中（Spears和Kanaris-Sotiriou，1979年；?oban等人，2012年）。

多位研究者报告了土耳其境内可经济开发的热液型和风化型高岭土矿床（参考文献：Yan?k等人，2018年；La?in等人，2021年；?elik Karakaya等人，2021年；ünal Ercan等人，2022年；Kadir等人，2022年）。西安纳托利亚地区存在新生代火山产物，其成分介于玄武岩和流纹岩之间，具有钙碱性特征。由于这些火山产物的热液蚀变，该地区形成了具有经济价值的高岭土矿床（Say?n，2007年；Ece等人，2013年；?oban，2015年）。

上述研究者为理解西安纳托利亚地区由热液蚀变形成的高岭土矿床做出了重要贡献。Sinandede高岭土矿床由下中新世流纹英安岩-英安岩（偶尔为粗面英安岩）凝灰岩的热液蚀变形成，位于Sinandede村西南部（S?nd?rg?-Bal?kesir），在1:25,000比例尺的Bal?kesir J20-d1地形图上有所标注。该矿床尚未进行过陶瓷应用或学术研究。本研究首次对其矿物学、地球化学特性和技术性能进行了分析，以揭示其成因及潜在的陶瓷应用前景。

材料与方法

采用X射线衍射（XRD）分析样品的矿物组成；光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）研究岩石学特征；对粘土和基岩进行主量元素、微量元素及稀土元素分析；通过稳定同位素（δD、δ¹⁸O和δ¹³C）研究样品的成因；利用热重分析-差热分析（DTA-TG）研究样品的热性能，并对与高岭土形成相关的火山岩进行了系统采样。

地质与岩石学

土耳其位于阿尔卑斯-喜马拉雅造山带，介于安纳托利亚板块与欧亚板块和阿拉伯板块之间。土耳其的新构造运动表现为欧亚板块与阿拉伯板块之间的碰撞，导致西安纳托利亚地区地壳增厚和收缩（Dewey，1988年）。因此，安纳托利亚板块沿北安纳托利亚断层（右旋断层）和东安纳托利亚断层（左旋断层）向西移动（McKenzie，1972年）。

XRD分析

通过对从Sinandede高岭土矿床采集的样品进行XRD分析，确定了全岩及粘土的矿物组成。主要粘土矿物包括高岭石、明矾石、卤石、迪基石、伊利石、蒙脱石-绿泥石和钙蒙脱石。非粘土矿物包括长石、石英、蛋白石、赤铁矿和无水石膏。尽管高岭石、迪基石和卤石的X射线衍射图谱相似，但可通过特定特征加以区分。

讨论

Sinandede高岭土矿床上部的矿物组合主要为高岭石+石英±长石。在矿床的北-东北部区域（尤其是20至25米深度范围内），典型矿物组合为高岭石+石英+明矾石±赤铁矿。在矿床的南-西南部区域（定义为硅化的粘土层，深度3至15米），矿物组合为石英+高岭石+

结论

根据从Sinandede高岭土矿床采集的样品的矿物学、热学、物理和地球化学性质，得出以下结论：

1. Sinandede高岭土矿床是由下中新世英安岩-流纹英安岩凝灰岩的热液蚀变形成的。

矿物学研究表明，Sinandede高岭土矿床中含有高岭石、迪基石、伊利石、蒙脱石-绿泥石、钙蒙脱石、明矾石、卤石、长石、石英、蛋白石、赤铁矿和无水石膏。

3.

作者贡献声明

Fazl? ?oban：撰写初稿，数据整理。?enel ?zdamar：撰写、审稿与编辑，撰写初稿，验证，数据整理，概念构思。Oral Sar?kaya：软件操作，数据整理。G?khan Büyükkahraman：撰写初稿，调查，数据整理。Zeynep D?ner：撰写、审稿与编辑。Na?ide Merve Süt?ü：撰写、审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。