山西省寧武縣下白泉鋁土礦區(qū)成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(cè)

張國(guó)輝

山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西 晉中 030620

1 概述

山西省寧武縣下白泉村一帶歷史上無(wú)礦權(quán)設(shè)置，也只進(jìn)行過(guò)小比例尺的地質(zhì)填圖等基礎(chǔ)性的工作，地表有零星鋁土礦的露頭，為地質(zhì)工作提供了有限的依據(jù)。2008年在該礦區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行了普查工作并提交了普查地質(zhì)報(bào)告，由于區(qū)內(nèi)構(gòu)造較復(fù)雜且礦體厚度變化較大，對(duì)進(jìn)一步進(jìn)行詳查造成了較大的困難。本次通過(guò)對(duì)其礦區(qū)內(nèi)進(jìn)行的地質(zhì)工作的詳細(xì)了解和其礦床地質(zhì)特征的研究，分析了該礦床的成因及成礦規(guī)律，并對(duì)其下一步的找礦方向作出了預(yù)測(cè)。

山西省寧武縣下白泉鋁土礦區(qū)于寧武縣城北東45°方向直距約27km的薛家洼鄉(xiāng)下白泉村一帶，距北同蒲鐵路陽(yáng)方口火車站17km，有簡(jiǎn)易公路通過(guò),交通條件較為便利。礦區(qū)屬于中低山，區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，侵蝕沖刷劇烈，地勢(shì)南高北低。1968年～1969年本區(qū)過(guò)進(jìn)行1:20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，出版了1:20萬(wàn)原平幅地質(zhì)圖、礦產(chǎn)圖及其說(shuō)明書，為在本區(qū)開展普查找礦打下了基礎(chǔ)。礦區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源主要有鋁土礦和硬質(zhì)耐火粘土礦兩大礦種。礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)無(wú)礦權(quán)設(shè)置。

2 區(qū)域地質(zhì)

2.1 地層

本區(qū)域內(nèi)出露地層自老而新為太古界五臺(tái)群，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三疊系及新生界上第三系和第四系。

2.2 構(gòu)造

本區(qū)大地構(gòu)造位置處于呂梁-太行斷塊的寧武-靜樂(lè)塊坳之北緣，東鄰五臺(tái)山塊隆，西接呂梁塊隆。區(qū)域構(gòu)造線以NE～SW向?yàn)橹鳎瑱M穿礦區(qū)中部的盤道梁向斜（從盤道梁南向西橫亙數(shù)十里）褶曲構(gòu)造及NE～SW向斷裂是本區(qū)的構(gòu)造主體。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層有奧陶系中統(tǒng)峰峰組，石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組，第四系中上更新統(tǒng)。全區(qū)大面積為黃土所覆蓋。地層從老至新分述如下：

1）奧陶系中統(tǒng)峰峰組

主要為淺海相碳酸鹽沉積。主要出露在礦區(qū)東南部。巖性為灰白色，肉紅色，灰黃色，少量紫色微晶白云質(zhì)灰?guī)r，白云巖及角礫狀泥灰?guī)r。本組厚約30m～50m。

2）石炭系中統(tǒng)本溪組

本溪組與下伏奧陶系中統(tǒng)峰峰組白云質(zhì)泥灰?guī)r呈平行不整合接觸。分上下兩段，平均厚度8.79m。

一段：即鋁土礦含礦層位，底部由山西式鐵礦、鐵質(zhì)粘土巖、鐵鋁巖組成，中部為鋁土礦、鋁土巖、硬質(zhì)粘土礦，上部為粘土巖或鐵質(zhì)粘土巖組成。出露厚度0.80m～16.09m，平均4.66m，本溪組在區(qū)內(nèi)分布總體表現(xiàn)為北東部厚，南西部薄。

二段：以底部的生物碎屑灰?guī)r（畔溝灰?guī)r）與一段分界，向上依次為煤線，粘土巖，薄層細(xì)砂巖，黑色頁(yè)巖及煤線，局部夾2-3層灰?guī)r透鏡體，為本區(qū)良好的標(biāo)志層。本段厚度0.4m～13.85m，平均4.07m。

3）石炭系上統(tǒng)太原組

主要為一套海陸交互相沉積的含煤建造。本組地層在礦區(qū)內(nèi)出露不全，本組地層厚度0.0m～64.77m，平均30.80m。底部為灰白色粗粒石英雜砂巖（晉祠砂巖），依次向上為粉砂巖、頁(yè)巖、煤線或薄煤層、黑色頁(yè)巖。

4）第四系

主要分布上更新統(tǒng)為馬蘭組黃色亞砂土，全新統(tǒng)為風(fēng)化剝蝕殘積物及洪積物。

3.2 構(gòu)造

礦區(qū)主要構(gòu)造線方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，總體上為一向北西傾斜的單斜構(gòu)造，傾角25°左右；褶皺軸向主要呈NEE～SWW，NE～SW，少量N～S向分布。地層基本沿其構(gòu)造線垂向上呈舒緩坡狀產(chǎn)出，斷裂構(gòu)造僅在局部地段發(fā)育，礦體內(nèi)共發(fā)現(xiàn)6條斷層，使礦體的連續(xù)性受到一定影響和破壞。

4 礦石特征

4.1 礦石自然類型

礦石可劃分為2種自然類型：

1）致密狀鋁土礦：是礦區(qū)的主要礦石類型之一。呈灰～深灰色，致密狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石主要成分一水硬鋁石含量50%～80%，高嶺石含量15%～40%。

主要化學(xué)成分含量Al2O341.64%～75.08%，平均56.53%；SiO24.12%～19.14%，平均 11.17%；A/S 2.63～18.22，平均 5.90。為一分布廣泛，質(zhì)量較差的礦石類型；

2）鮞狀鋁土礦：是礦區(qū)的次要礦石類型。呈灰、淺灰及深灰色，鮞狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。鮞粒含量50%左右，最高可達(dá)70%。鮞粒主要為內(nèi)碎屑，呈棱角狀、次棱角狀、次圓狀和渾圓狀等形態(tài)。

主要礦物成分一水硬鋁石含量50%～90%，高嶺石5%～40%。主要化學(xué)成分含量Al2O356.09%；SiO218.42%；A/S為3.05。為一分布較少的礦石類型。

4.2 礦石礦物成分

組成礦石的礦物主要為一水硬鋁石，次要為高嶺石、伊利石,少量及微量礦物有赤鐵礦、金紅石、銳鈦礦、電氣石、綠泥石等，褐鐵礦等。

4.2.1 水硬鋁石

它是礦石的主要組成礦物，含量為50%～95%，結(jié)晶程度較差，晶粒多在0.001mm以下，呈顯微粒狀互相緊密鑲嵌。礦石中一水硬鋁石含量為55%～90%。

4.2.2 高嶺石

它是鋁土礦中的次要礦物，也是主要的含硅礦物，含量為1%～40%。礦物呈集合體團(tuán)粒狀分布于礦石中，少量和一水硬鋁石一起組成碎屑的同心層或核部。高嶺石多呈片狀或鱗片狀集合體。

4.2.3 伊利石

含量較小，是鋁土礦中次要的含硅礦物。晶體呈鱗片狀，部分呈扇狀或蠕蟲狀集合體。

5 找礦方向探討

5.1 礦床成因及成礦物質(zhì)來(lái)源

首先通過(guò)巖相對(duì)礦床成因進(jìn)行分析，本區(qū)含礦地層為鐵鋁巖建造，按含礦地層的礦物組合特征自下而上可劃分為：

1）鐵質(zhì)巖相：本層與下伏的奧陶系中統(tǒng)峰峰組為平行不整合的接觸關(guān)系，由于受到古巖溶地貌的影響，其層位不是很連續(xù)，呈透鏡狀或似層狀產(chǎn)出，局部可見有坡積或殘積的特征?？杉?xì)分為古風(fēng)化殘留相、深水殘留相和褐鐵礦相；

2）鋁質(zhì)巖相：本礦區(qū)鋁質(zhì)巖相與其上覆、下伏巖相均為漸變的過(guò)度關(guān)系。為主要的含礦層，按礦物組構(gòu)可細(xì)分為：

（1）水下泥石流沉積相：分布在礦體底部，其下部為逆粒序?qū)永?，向上逐漸過(guò)度為塊狀層理。碎屑大小混雜，無(wú)分選性，具有多期沉積特點(diǎn)；

（2）淺濱海沉積相：分布在礦體的中下部，其下部為弱逆粒序?qū)永?，碎屑大小混雜，具有弱方向性，無(wú)分選性，向上逐漸演變?yōu)樯八樾紶畛练e塊體，為漸變過(guò)度。本結(jié)構(gòu)單元呈似層狀產(chǎn)出，具有水下沉積特點(diǎn)；

（3）風(fēng)暴巖相：分布在礦體的中上部，為塊狀層理、遞變層理或兩者各自組成的韻律層理。呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，碎屑大小混雜，分選性差；

（4）泥質(zhì)巖相：位于整個(gè)含礦地層的上部，層位穩(wěn)定，可細(xì)分為泥坪潮坪相、沼澤瀉湖泥巖相和泥炭沼澤相。

上述沉積相序列完整，具有明顯的鐵質(zhì)-鋁質(zhì)-泥質(zhì)特征，縱相上為漸變過(guò)度，橫向上可以相互遞變，該沉積系列反映了本區(qū)內(nèi)的鋁土礦床成礦時(shí)期為海進(jìn)-海退交互期，成礦環(huán)境為淺濱海環(huán)境。

成礦物質(zhì)來(lái)源主要是早古生代碳酸鹽巖及其過(guò)渡巖中富含鋁質(zhì)的物質(zhì)在海侵過(guò)程中以膠體的方式，搬運(yùn)到盆地或斜坡地段沉積形成的。

早期的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)使區(qū)域內(nèi)的早古生代碳酸鹽巖及其過(guò)渡巖發(fā)生了紅土化并形成了大面積的風(fēng)化殼，成為鋁土礦成礦的主要物質(zhì)來(lái)源，后期的海進(jìn)-海退交互期又為成礦物質(zhì)的搬運(yùn)、沉積提供了方便，逐漸形成了鐵質(zhì)-鋁質(zhì)-泥質(zhì)的成礦沉積序列。

原始的含礦物質(zhì)經(jīng)過(guò)沉積期后又在長(zhǎng)期的地質(zhì)作用下進(jìn)行了富集、改造，最后成礦。本區(qū)礦石Al2O3與SiO2、Fe2O3呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

總之，本區(qū)鋁土礦屬沉積型鋁土礦礦床。含礦物質(zhì)來(lái)源以早古生代碳酸鹽巖及其過(guò)渡巖為主。

5.2 找礦方向

該區(qū)的找礦方向應(yīng)是：

1）在區(qū)域上：寧武盆地的巖溶洼地為鋁土礦的沉積、堆積提供了有利的場(chǎng)所，是形成鋁土礦最適宜的地理環(huán)境，本區(qū)內(nèi)眾多大型的鋁土礦礦床均產(chǎn)出于巖溶洼地

2）在靶區(qū)范圍內(nèi)：向斜等構(gòu)造適宜含礦物質(zhì)的沉積，為鋁土礦的富集提供了有利的條件，找礦時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮，同時(shí)應(yīng)盡量回避褶皺的上部邊緣和背斜及斷層等不利于沉積成礦的區(qū)域。

[1]陳平，等.山西鋁土礦巖石礦物學(xué)研究.太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社.

[2]范永香，陽(yáng)正熙.成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(cè).徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.