興縣后發(fā)達(dá)深部鋁土礦地質(zhì)特征及勘查啟示

姜君文

山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西 晉中 030620

興縣位于山西省呂梁市北端，黃河中游東岸，區(qū)內(nèi)煤、鋁、鐵、石灰?guī)r、白云巖等礦產(chǎn)資源豐富，是山西省重要的資源大縣。

后發(fā)達(dá)礦區(qū)位于興縣縣城周邊，區(qū)內(nèi)發(fā)育含煤地層，鋁土礦埋藏較深，以前所做工作甚少，僅在河?xùn)|煤田北部普查時(shí)對(duì)區(qū)內(nèi)鋁土礦進(jìn)行了簡要評(píng)價(jià)。但北部的賀家圪臺(tái)礦區(qū)及東鄰的奧家灣礦區(qū)勘查基本圈定了其各自礦體邊界，為本區(qū)深部尋找鋁土礦提供了重要依據(jù)。

1 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)主要被新生界上第三、第四系地層覆蓋，約占礦區(qū)面積的95%左右。出露地層主要有奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f）和石炭系上統(tǒng)本溪組（C2b）、太原組（C2t），二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、下石盒子組（P1x），二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）、石千峰組（P2sh）。

1.1 鋁土礦的賦存層位

石炭系上統(tǒng)本溪組（C2b）是區(qū)域鋁土礦的賦存層位，以平行不整合于奧陶系中統(tǒng)峰峰組之上，該組分為兩段，自下而上分述如下：

一段（C2b1）

為山西式鐵礦、鋁土礦及硬質(zhì)耐火粘土礦的賦存層位，俗稱含礦段。埋藏較淺處由下向上依次為山西式鐵礦、鐵質(zhì)粘土巖到中部的鋁土礦，上部為青灰色硬質(zhì)耐火粘土礦或雜色粘土巖。埋藏較深處底部為含團(tuán)塊狀黃鐵礦的粘土巖，局部為山西式鐵礦菱鐵礦，或鐵質(zhì)粘土巖。各種類型之間呈漸變關(guān)系，界線不太明顯，呈層狀、似層狀產(chǎn)出。本段厚度為2.30～15.79m平均8.0m。

二段（C2b2）

以底部細(xì)砂巖、砂質(zhì)粘土巖、半溝灰?guī)r與一段分界，向上依次為灰色粘土巖、粉砂巖、煤線、薄層細(xì)砂巖、生物碎屑灰?guī)r1至3層、黑色泥巖，含黃鐵礦。本組含有豐富的植物化石。本段厚2.30m～17.10m，平均16.24m。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于興縣～石樓南北向褶帶的北段東側(cè)，為一向北西傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角7°～15°，向西逐漸變緩。區(qū)內(nèi)未見斷層，總體構(gòu)造簡單。

2 礦體規(guī)模、型態(tài)、產(chǎn)狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與空間分布特征

礦區(qū)面積53.40km2，東南部奧陶系灰?guī)r無礦區(qū)面積1.47km2，本溪組分布面積51.93km2，資源量估算面積39.90km2。礦區(qū)鋁土礦礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致。礦體形態(tài)受基底奧陶系古侵蝕面的控制，礦體形態(tài)及厚度受其影響。據(jù)全區(qū)參加儲(chǔ)量計(jì)算的工程統(tǒng)計(jì)，礦體厚度極值在0.82m～4.52m之間，全區(qū)平均2.21m，變化系數(shù)為41.63%。

經(jīng)以往探礦工程控制，由ZK104-24、 ZKN20-3、ZKN20-2三個(gè)沉積無礦鉆孔構(gòu)成的無礦天窗把礦區(qū)內(nèi)分成南北兩個(gè)礦體。

Ⅰ礦體：分布于縣城北東部程家溝村-劉家梁村一帶，面積16.24km2，是本次普查工作的主要礦體。礦體南北長約8800m，東西平均寬約2170m,礦體總體形態(tài)受一單斜控制，傾角10°左右，呈矩形狀，有兩個(gè)沉積無礦天窗，分布在ZK48-35、ZK68-31鉆孔附近，面積1.30km2，面含礦系數(shù)0.92，礦體規(guī)模屬大型。礦體呈層狀、似層狀，基本為單層。據(jù)參加儲(chǔ)量計(jì)算工程統(tǒng)計(jì)，礦體厚度0.82m～4.52m，平均2.33 m,變化系數(shù)38.20%。

Ⅱ礦體：分布于縣城南東部原家坪村、郭家圪臺(tái)村、郝家山村一帶，礦體南北沿走向平均長約2160m，沿傾向延伸約6900m，面積26.27km2，含礦面積26.27km2，平面上未發(fā)現(xiàn)無礦天窗，基本呈現(xiàn)矩形，傾向北西，傾角6°～10°左右。礦體呈層狀、似層狀，基本為單層。據(jù)參加儲(chǔ)量計(jì)算的工程統(tǒng)計(jì)，礦體厚度0.89m～3.90m，平均1.99 m，變化系數(shù)47.89%。

3 礦石質(zhì)量特征

3.1 礦物成分

礦石礦物成分主要為一水硬鋁石、高嶺石，副礦物有赤鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦，微量礦物有伊利石、綠泥石、方解石，重礦物有銳鈦礦、金紅石、電氣石、鋯石等。

3.2 礦石品位及其變化規(guī)律

據(jù)全區(qū)鋁土礦化學(xué)分析樣統(tǒng)計(jì)Al2O3：40.91%～75.66%，平均63.48%，變化系數(shù)13.74%。

SiO2：0.90%～20.34%，平均9.15%，變化系數(shù)52.68%。

A/S值：2.71～81.16，平均6.94，變化系數(shù)173.92%。

S含量區(qū)間0.06%～9.05%，算術(shù)平均值1.27%，品位變化系數(shù)125.98%。其中低硫（S＜0.3）的樣品數(shù)占26.41%，中硫（S0.3～0.8）的樣品數(shù)占26.41%，高硫（S＞0.8）的樣品數(shù)占47.18%。表明本區(qū)礦石中硫含量確實(shí)偏高。

3.3 自然類型

本礦區(qū)礦石自然類型根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為碎屑狀鋁土礦、粗糙狀鋁土礦、致密狀鋁土礦及半粗糙狀鋁土礦。其中以碎屑狀、粗糙狀、致密狀為主，其次為半粗糙狀。

3.4 礦體圍巖及夾石

礦區(qū)鋁土礦層頂板巖性主要為粘土巖、硬質(zhì)耐火粘土礦、泥巖。底板巖性主要為鐵質(zhì)粘土巖，其次為粘土巖，少數(shù)為山西式鐵礦、白云質(zhì)泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。夾石巖性主要為粘土巖。

4 礦區(qū)深部鋁土礦勘查的啟示

礦區(qū)深部是可以找到大型乃至特大型鋁土礦床的。深部鋁土礦自身的一些特點(diǎn)在找礦勘查時(shí)應(yīng)引起充分的注意。

4.1 勘查難度大、投入成本高

深部鋁土礦勘查不同于淺部露頭區(qū)域，沒有礦的直觀反應(yīng)，鋁土礦的成礦地質(zhì)特點(diǎn)也決定了深部勘查的難度遠(yuǎn)大于淺部。因而要充分研究區(qū)域成礦地質(zhì)特點(diǎn)，收集、對(duì)比周邊淺部鋁土礦區(qū)資料，在此基礎(chǔ)上推斷估計(jì)深部礦化情況，才能取得勘查成功。

后發(fā)達(dá)礦區(qū)深部隱伏鋁土礦含礦層位是已探明的奧家灣大型鋁土礦床含礦層位向深部的自然延伸。然而，在整個(gè)含礦巖系中，在礦體內(nèi)部或礦體之間無論走向或傾向，都可能有無礦天窗或無礦間斷存在，這些也將大大增加找礦勘查過程中的決策難度。

4.2 深部鋁土礦礦石特征更為復(fù)雜

一般而言，隨深度增加，礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)與礦石質(zhì)量特點(diǎn)較淺部更為復(fù)雜，礦石A/S下降且變化系數(shù)增大、S平均含量升高且分布不均、鐵含量變化較大，礦體內(nèi)部天窗、夾層增多、邊界更為復(fù)雜。

將后發(fā)達(dá)礦體與淺部奧家灣礦體對(duì)比，可以看出淺部鋁土礦床礦石品位高（A/S 2.60～131.67）、含硫低（0.007%～0.600%）而深部后發(fā)達(dá)鋁土礦體礦石品位較低（A/S2.71～81.16）、含硫高（0.06%～9.05%）。

后發(fā)達(dá)礦區(qū)深部鋁土礦與淺部的奧家灣礦區(qū)鋁土礦對(duì)比

4.3 深部鋁土礦地下開采技術(shù)條件更為復(fù)雜

鋁土礦體下部本溪組巖層厚度薄（甚至缺失），不足以成為地下水的有效隔擋層，而且鋁土礦埋深大，煤層開采及其積水等因素亦會(huì)對(duì)下部鋁土礦的開采造成不利的影響。

5 結(jié)論

深部鋁土礦在礦體品位、礦床開采技術(shù)條件等方面不及淺部，但目前山西省鋁土礦勘查已進(jìn)入由淺到深階段，找深礦、找盲礦成為大勢(shì)所趨。后發(fā)達(dá)礦區(qū)鋁土礦勘查不僅是山西省深部鋁土礦找礦的突破，也對(duì)山西省深部鋁土礦找礦勘查具有一定的示范意義。

[1]張文旭，等.山西省興縣奧家灣礦區(qū)鋁土礦勘探地質(zhì)報(bào)告.

[2]鐘莊華，等.山西省興縣后發(fā)達(dá)鋁土礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)查地質(zhì)報(bào)告.