壹、概述
凹凸棒石又名坡縷石或坡縷縞石，是壹種層鏈狀結構的含水富鎂鋁矽酸鹽粘土礦物。1862年薩夫欽科發現於俄羅斯烏拉爾，1913年費父斯曼根據所發現的礦區把它命名為Palygorskite。後來在美國佐治亞州的Attapulgus地區和法國的莫爾摩隆地區的漂白土中也發現了該種礦物，1935年采用Attapulgite之名。1976年，中國學者許冀泉根據凹凸堡之音同時兼顧該礦的晶體結構特征，譯成“凹凸棒石”。凹凸棒石粘土常含有蒙脫石、高嶺石、水雲母、海泡石、石英、蛋白石、碳酸鹽礦物等。
二、礦物性質
凹凸棒石是壹種層鏈狀結構的含水富鎂鋁矽酸鹽粘土礦物。主要成分為矽（Si）和鎂（Mg），其理想分子式為：（Mg，Al，Fe）5Si8O20（OH）2（OH2）4·4H2O，理論化學成分為：SiO2 56.96%、（Mg，Al，Fe）O 23.83%、H2O 19.21%。凹凸棒石為單斜晶系，其晶體結構屬2∶1 型粘土礦物，即兩層矽氧四面體夾壹層鎂（鋁）氧八面體，其四面體與八面體的排列方式既類似於角閃石的雙鏈狀結構，又類似雲母、滑石、高嶺石類礦物的層狀結構。在每個2∶1層中，四面體片角頂隔壹定距離方向顛倒，形成層鏈狀結合特征。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道。通道截面積半徑為3.7×10-8cm、6.4×10-8cm，通道中被水分子所充填。這些水分子的排列，壹部分是平行於纖維軸的沸石水，另壹部分是與水鎂石片中鎂離子配位的結晶水。其結晶結構為針狀，和角閃石系石棉十分相似，由細長的中空管所組成。
凹凸棒石晶體為棒狀、纖維狀，其晶體橫斷面呈菱形；集合體為土狀或致密塊狀構造，顏色為灰白、青灰、微黃或淺綠色，油脂光澤，密度2.0～2.3g/cm3，摩氏硬度2～3g/cm3。潮濕時呈黏性和可塑性，基本不膨脹，幹燥收縮小，且不產生龜裂，吸水性強，可達到150%以上，pH＝8.5左右。由於內部多孔道，比表面積大，壹般為400～500 m2/g，大部分陽離子、水分子和壹定大小的有機分子均可直接被吸附進孔道中，而它的電化學性能穩定，不易被電解質所絮凝。脫色率：4%HCl處理壹般大於150。吸藍量：小於24 g/100 g；膨脹容度：4～6 cm2/g。
三、用途
凹凸棒石粘土由於具有特殊的物理化學性質和工藝性能，在石油、化工、建材、造紙、醫藥、農業等方面得到廣泛應用。
1）建材工業方面的應用。凹凸棒石可用作塗料和油漆的填充劑、流平劑、觸變劑、增稠劑和穩定劑；可用於生產礦棉吸音板、天花板、墻壁板，具有很好的隔熱保暖和吸聲作用；作為防水、防火、保溫材料，適用於生產巖棉、礦棉和復合矽酸鹽材料；可作為改性瀝青的填充劑、增稠劑、抗老化劑等；用於地下工程防滲漏。
2）在輕工業方面的應用。凹凸棒石代替蘇打揉革，降低成本；作為紙張填料和塗料，可用於凹版印刷或膠印、顏料生產和塗布紙、塗布紙板工藝；用作油墨填充劑，具有提高油墨質量、降低成本、便於印刷等功效。
3）農業和畜牧業。凹凸棒粘土粉作為混合飼料的添加劑，可提高飼料轉化率。作為復合肥黏結劑，保肥時間長，能提高生產能力。作為農藥的懸浮劑和載體，廣泛地應用於殺蟲劑、殺真菌劑、除草劑等。作種子包衣材料，具有強度好、造粒光滑等特點，肥料和農藥可***同加入使用，提高種子的出芽率，有利於防病、生長。
4）紡織工業。作為染料的懸浮劑填料，具有不掉色、著色力強、耐擦洗、色彩鮮艷和生產成本低等優點，還可作紡織行業的塗布刮漿漿紗。
5）石油勘探業。膠體級凹土經進壹步的物理化學加工，可增加其造漿率，適用於地質鉆探，作為泥漿材料，具有分散性好、造漿率高、封閉性好、抗鹽堿、耐高溫性能穩定、防止井塌、保護井壁、減少廢井率等優點。
6）環保工業。作為絮凝劑和吸附劑廣泛用於汙水、工業廢棄物和核廢料的處理，垃圾場、核廢料填埋場的隔離襯墊。吸附廢氣中的硫化氫、氨、二氧化硫等有害物質。
7）化工工業。①替代合成洗衣粉及洗發精中的主要助洗劑三聚磷酸鈉（STPP）。②合成分子篩，選用鈉、矽、鋁含量比在壹定範圍內制得，其粒經2～10mm，含水量1.5%，堆積密度0.68g/cm3以下，抗壓強度大於0.5MPa。③沈澱白炭黑，作為鞋類、高檔轎車輪胎等的填充劑。④經精加工制得的幹燥劑，具有蜂窩狀的無數孔隙，其表面積相當大。⑤凹凸棒石粘土在化工催化劑方面具有較廣泛的應用，如用凹凸棒石作催化劑以制造二氨基苯甲烷、多甲基多苯胺劑聚物及二氯乙烷，重油加氫和已二氰的磷酸鹽催化劑的載體也是凹凸棒石，用於產品的凈化。
8）化妝品工業。經精選後的凹土作為化妝品的原料，具有優良的平滑性、密合性和通氣性。
9）塑料橡膠工業。經提純精加工改性後的凹土，主要用作塑料橡膠的填料，具有防打滑、防粘等作用。
10）制藥工業及生物工程。凹凸棒石粘土由於無毒和強的吸附性能，可用於藥物。凹凸棒石在萃取性激素方面也超過其他粘土。
11）冶金工業。作為鑄造型砂黏結劑、鐵礦球團黏結劑、鑄造塗料等。
12）航空航天微波吸收納米材料。用於飛機、艦船的電磁波屏蔽、隱形等。
四、地質特征
從凹凸棒石在自然界產出的特征及其與有關礦物的相互關系分析，它是壹種低溫礦物，是堿性溶液中SiO2和Mg結合晶出的化學沈積物，或固—液的均衡相變礦物。凹凸棒石粘土礦床是以凹凸棒石粘土礦物為主要成分的粘土礦。按照成礦地質背景和成礦作用方式，凹凸棒石粘土礦床劃分為淋濾-熱液型和沈積型兩大類。
（壹）淋濾-熱液型礦床
呈厚度不大的脈狀、細脈狀、網脈狀產於白雲質大理巖、白雲巖、蛇紋巖或正長巖、花崗巖等的裂隙中。凹凸棒石結晶度高，纖維長，形似石棉，柔軟，有彈性。這類礦礦化範圍有時達數平方千米至數十平方千米，但礦床的規模很小，體積含礦率不高，工業開采價值不大。如安徽全椒的凹凸棒石礦床即屬該類淋濾-熱液型礦床。
安徽全椒凹凸棒石粘土礦床位於安徽省全椒縣馬廠北東4.3km，淮陽山字型構造前弧東翼，郯廬深斷裂東側，滁縣玉屏山復式向斜西南端北西翼。礦區出露地層為震旦系陡山沱組上段和燈影組下段，北東向褶皺斷裂發育，燕山早期有石英二長巖、閃長玢巖等侵入。礦脈產於內外接觸帶及陡山沱組上段大理巖、千枚狀頁巖的破裂帶中。礦體呈脈狀、細脈狀、網脈狀，NW 和 NNE 向分布，產狀 SW∠60°～85°、SE∠65°～85°。主要礦脈有5條，長25～100 m，厚0.2～1 m。主要礦石類型為纖維狀礦石，纖維長，目測品位90%以上，其次為細脈充填交代型網脈狀、角礫狀礦石，品位較低。礦石化學成分為：SiO2 62.74%、Al2O3 11.06%、Fe2O3 1.15%、FeO 0.11%、MnO 0.03%、CaO 0.14%、MgO 11.68%、K2O 0.18%、Na2O 0.05%、TiO2 0.08%、P2O5 0.033%、CO2 0.12%、H2O＋ 11.85%、H2O-8.96%。
（二）沈積型礦床
沈積型礦床按形成時的古地理環境分為陸相沈積礦床和海相沈積礦床兩個亞類。沈積礦床壹般產於構造穩定地區幹旱或半幹旱氣候帶的內陸堿湖、鹽湖盆地、堿性玄武巖盆地、淺海碳酸鹽臺地、潮汐帶等地區。礦化作用可貫穿在同生、成巖和表生三個階段。凹凸棒石礦物既可以由蒸發作用下直接從溶液中晶出，也可由伊利石、綠泥石、蒙脫石、高嶺石、海泡石等轉化而來。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產出，產狀與圍巖壹致。區域性礦化，面積數平方千米至數百平方千米。礦石為土狀、致密塊狀、碎屑狀、結核狀，凹凸棒石礦物含量40%～85%，個別達90%以上。伴生礦物有蒙脫石、方解石、石英、蛋白石、燧石、高嶺石、海泡石等。我國目前發現的均為陸相沈積型礦床，如江蘇盱眙、六合及安徽嘉山等凹凸棒石粘土礦床均為該類礦床。下面以江蘇盱眙凹凸棒石粘土礦床為例說明其地質特征。
江蘇省盱眙凹凸棒石粘土礦床位於江蘇省盱眙縣境內，礦體賦存於新近系上新統下草灣組陸相火山-湖泊相沈積建造中，含礦巖系為橄欖玄武巖、橄欖粗玄巖夾粘土層和粉砂質泥巖、粉砂巖層，厚度20～90 m。凹凸棒石粘土主要分布在上部的粘土層中，厚度2～5 m，延長數百米至千余米。礦石呈灰白、淺灰色，質輕，密度2g/cm3，吸水性強，有滑感。具纖維狀變晶結構，土狀、塊狀、角礫狀構造，礦物組成除凹凸棒石外，還有蒙脫石、石英、水雲母等，偶見海泡石。飽和鹽水造漿率8～19 m3/t，經4%HCl處理脫色力大於150。盱眙龍王山凹凸棒石粘土礦礦石化學成分為：SiO2 58.88%、Al2O3 9.50%、Fe2O3 5.20%、MnO 0.05%、CaO 0.40%、MgO 12.10%、K2O 1.24%、Na2O 0.10%、TiO2 0.56%、Cr2O3 0.04%。
五、礦床分布
凹凸棒石粘土主要產於新近系、古近系火山巖系，白堊系陸相地層，奧陶系、二疊系灰巖地層，寒武系、震旦系白雲質灰巖等地層中，其中以新近系、古近系、白堊系火山巖對成礦較為有利。如江蘇盱眙等地的凹土就產於新近系的玄武巖中。
我國凹凸棒石粘土資源大部分分布在江蘇盱眙—六合、金壇和安徽明光—澗溪壹帶。
在內蒙古、四川、山東、貴州、甘肅、新疆、湖南等地也相繼發現了凹凸棒石粘土，主要產於新近系和古近系火山巖系，白堊系陸相地層，奧陶系、二疊系灰巖地層，寒武系、震旦系白雲質灰巖等地層中，尤以新近系、古近系、白堊系玄武巖分布區對成礦最為有利。除了蘇皖地區外，其他地區凹凸棒石粘土工業開發規模都不大。因此，我國凹凸棒石粘土工業實際上是以蘇皖地區凹凸棒石粘土為代表的。
六、可供資源
我國已知的凹凸棒石粘土礦床，多為陸相火山沈積型，主要分布在火山巖盆地中，含礦層位主要為白堊系—新近系，如江蘇盱眙、六合和安徽嘉山凹凸棒石粘土礦床。20世紀70年代末以來先後在四川、山東、甘肅、山西、貴州、內蒙古、湖北、河北等地發現了壹批礦床（點），我國凹凸棒石粘土礦產資源前景可觀。目前，凹凸棒石粘土礦床（點）十余處，其中江蘇、安徽為主要集中地（表2-43-1）。
多年來的地質工作表明，盱眙凹凸棒石粘土等有用粘土總量達11.7×108t，其中優質凹凸棒石粘土查明資源儲量超過6000×104t，但有些資源量未在國家儲量表中顯示。
表2-43-1 中國主要凹凸棒石粘土礦床查明資源儲量的情況
（據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》，2005）