山西省原平市下馬鋪鋁土礦區(qū)成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(cè)

張文旭

山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西晉中 030620

1 概述

山西省原平市下馬鋪鋁土礦區(qū)位于原平市北西320°方向直距34km處的段家堡鄉(xiāng)西莊頭～龍宮一帶，礦區(qū)據(jù)208國(guó)道約2.00km，有簡(jiǎn)易公路相接，交通較為方便。本區(qū)地處云中山北端，地貌屬斷塊剝蝕的低中山區(qū)，溝壑縱橫，切割強(qiáng)烈。下馬鋪村一帶史上無(wú)鋁土礦礦權(quán)設(shè)置記載，但進(jìn)行過(guò)小比例尺地質(zhì)填圖等區(qū)域性的基礎(chǔ)性工作，地表現(xiàn)有零星鋁土礦的出現(xiàn)，近年來(lái)，在露頭出現(xiàn)附近有鋁土礦民采活動(dòng)，為地質(zhì)工作提供了考察依據(jù)。1997年～1998年山西省地勘局區(qū)調(diào)隊(duì)在本區(qū)進(jìn)行了1∶5萬(wàn)的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，編制了1∶5萬(wàn)軒崗幅、下大林幅地質(zhì)圖。2009年在該礦區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行了普查工作，由于區(qū)內(nèi)礦體不連續(xù)，厚度變化大，用第Ⅰ勘查類型控制不了礦體，對(duì)圈出具體靶區(qū)造成了難度。此次通過(guò)對(duì)礦區(qū)普查工作的詳細(xì)摸底和對(duì)礦床地質(zhì)特征的研究分析，初步明確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)[1]。

2 區(qū)域地質(zhì)

1）地層本區(qū)區(qū)域地層出露較齊全，從老到新有太古界，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第四系；

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～靜樂塊坳北緣，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?，橫穿礦區(qū)中部的盤道梁向斜，褶曲構(gòu)造及NE～SW向斷裂是本區(qū)的構(gòu)造主體；

3）區(qū)域礦產(chǎn)較豐富，主要以煤和鋁土礦為主，石灰?guī)r、粘土礦等亦有產(chǎn)出。其中鋁土礦賦存于石炭系中統(tǒng)本溪組下部，是本區(qū)主要礦產(chǎn)之一。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，規(guī)模大小不等，Al2O3＞45%，A/S 2.6～7.0。下馬鋪礦區(qū)東南有石墻等中型鋁土礦床，西南部有原平市長(zhǎng)梁溝、南蠶食等大中型鋁土礦床，北部有西紅河、寬草坪等大中型鋁土礦床。

3 礦區(qū)地質(zhì)

1）地層區(qū)內(nèi)出露地層有奧陶系中統(tǒng)，石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組、山西組，二疊系下統(tǒng)下統(tǒng)下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組，三疊系下統(tǒng)劉家溝組，第四系中上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)。全區(qū)基巖出露面積達(dá)75%以上。含礦段附近地層從老至新分述如下：

（1）奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組（O2s）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。厚度大于200m；

（2）石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）本溪組與下伏奧陶系中統(tǒng)呈平行不整合接觸關(guān)系。本組分為兩段。一段（C2b1）：本段為鋁土礦主要含礦層（含鋁巖系）。底部由鐵質(zhì)粘土巖開始，向上依次為山西式鐵礦、鐵質(zhì)粘土巖到中部的鋁土礦，上部為硬質(zhì)耐火粘土礦或粘土巖。依據(jù)其巖性組合和鋁土礦成因關(guān)系，剖面上可分為三種組合類型，即鐵鋁質(zhì)巖組合、鐵泥質(zhì)巖組合和泥質(zhì)巖組合。區(qū)內(nèi)這三種剖面類型相互漸變過(guò)度，形成了成礦帶和無(wú)礦帶相間出現(xiàn)。鋁土礦為灰綠、灰、灰白色，碎屑狀、半粗糙狀和致密狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦層下界距奧陶系灰?guī)r侵蝕面0.00m～3.69m，平均0.78m。各類巖(礦)石之間呈漸變關(guān)系，界線不大明顯，呈層狀、似層狀產(chǎn)出。本段厚度1.28m～11.95m，平均4.77m。橫向上厚度變化較大，縱向上變化相對(duì)較小。二段（C2b2）從下至上依次由生物碎屑灰?guī)r或球粒狀泥灰?guī)r、細(xì)砂巖、粘土巖、黑色頁(yè)巖夾不穩(wěn)定的煤層或煤線組成。底部生物碎屑灰?guī)r不穩(wěn)定，呈灰色、灰黃色，透鏡狀層理。生物碎屑多為瓣鰓、腕足類和海百合莖碎片。其頂?shù)淄ǔＳ幸粚硬环€(wěn)定的煤層或煤線，煤層多相變?yōu)楹谏假|(zhì)頁(yè)巖或黑色頁(yè)巖。該段在區(qū)內(nèi)沉積厚度不穩(wěn)定，變化范圍由1.30m～15.80m，平均8.85m。

2）構(gòu)造

礦區(qū)處于盤道梁區(qū)域主向斜的東南翼。主要構(gòu)造線方向與區(qū)域構(gòu)造方向一致，多呈NE～SW，NEE～SWW方向展部。地層產(chǎn)狀2°～28°，一般14°左右。區(qū)內(nèi)有14條小斷層，斷層延伸短，斷距小，對(duì)礦體影響很小。

4 礦床地質(zhì)特征

4.1 鋁土礦的賦存層位

鋁土礦賦存于石炭系中統(tǒng)本溪組一段中下部，奧陶系中統(tǒng)峰峰組灰?guī)r侵蝕面之上，俗稱“G層鋁土礦”。礦層下界距奧陶系灰?guī)r侵蝕面0.00m～3.70m，平均1.75m。

4.2 礦床規(guī)模及礦體形態(tài)產(chǎn)狀

普查工作在礦床內(nèi)部施工了21個(gè)鉆孔及露頭38個(gè)淺井，有8個(gè)鉆孔和16個(gè)淺井為沉積無(wú)礦，沉積無(wú)礦天窗的存在使得礦體間斷不連續(xù)，厚度變化較大，礦體厚度極值0.50m～3.89m，全區(qū)平均1.35m。根據(jù)見礦工程控制及礦體不連續(xù)孤立存在的特征，只在埋藏較淺有較少工程控制的地段圈定了四個(gè)小礦體，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ礦體，其中礦區(qū)中部Ⅱ、Ⅲ兩礦體為本礦床的主要礦體，其余兩個(gè)礦體零星出露，呈孤立的不規(guī)則狀產(chǎn)出，單礦體沿走向長(zhǎng)度不一，主礦體達(dá)950余米，小礦體320m～780m不等，沿傾向最大寬度950m左右，小礦體為100m～300m。礦體形態(tài)呈不規(guī)則的似層狀、透鏡狀，產(chǎn)狀與圍巖一致，傾向320°左右，傾角12°～28°，一般在14°～20°之間。局部地段可達(dá)30°。礦體形態(tài)變化受后期風(fēng)化剝蝕作用的改造，使其在地表出露形成不同形式的鋸齒和港灣狀。

4.3 礦體厚度變化規(guī)律

礦體嚴(yán)格受含礦巖系巖相分布控制，鐵鋁質(zhì)巖相的發(fā)育程度決定了礦體的存在與否，制約著礦體的形態(tài)、厚度變化，鐵鋁巖相受奧陶系灰?guī)r侵蝕面的古地形控制，使其形成為盆地充填沉積層序。鐵鋁巖相厚度越大，礦體越厚。而厚度小的地方常相變?yōu)槟噘|(zhì)巖，礦體尖滅。

4.4 礦石物質(zhì)組分變化規(guī)律

4.4.1 鉛垂方向上

各礦種和礦石類型的變化及沉積順序，從下至上基本是山西式鐵礦——鐵礬土——鐵鋁巖——鐵質(zhì)鋁土礦——粗糙狀鋁土礦——致密狀鋁土礦——硬質(zhì)耐火粘土礦：化學(xué)成分的變化一般是下部鐵高、鋁低，中部鋁陡然增高，鐵和硅低，而上部鋁又有所降低，硅增高較為明顯。

4.4.2 水平方向上

鋁土礦各礦石類型沿走向一般變化不大，但由于受到古地貌凹凸不平的影響，有時(shí)出現(xiàn)厚度發(fā)育上的差異，個(gè)別地段甚至相變?yōu)殍F鋁巖形成沉積無(wú)礦天窗。沿傾向向西礦石質(zhì)量及礦層厚度一般亦有變差趨勢(shì)。

從整個(gè)空間上看，礦體的化學(xué)成分變化表現(xiàn)出一定的相關(guān)性，即Al2O3與SiO2呈反相關(guān)關(guān)系，而與TiO2呈正相關(guān)關(guān)系。

5 礦區(qū)成礦規(guī)律及成礦預(yù)測(cè)

5.1 礦區(qū)成礦規(guī)律[2]

5.1.1 礦床成因

本區(qū)鋁土礦與我省絕大多數(shù)鋁土礦礦床一樣形成于石炭紀(jì)本溪期。其層序與建造具有陸源鐵、鋁質(zhì)建造沉積韻律的特征。它以古風(fēng)化殼的奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r類為基底，向上為鐵質(zhì)層—鐵鋁層—鋁土礦層—鋁硅（粘土巖）—碳酸鹽巖層。礦體呈似層狀、層狀產(chǎn)出。界線多為漸變過(guò)渡關(guān)系。就物質(zhì)成分及結(jié)構(gòu)而論，在弱酸環(huán)境中溶解的鐵質(zhì)和古風(fēng)化殼殘積物，首先沉積形成鐵質(zhì)層，然后是鋁硅物質(zhì)的沉積，這是沉積環(huán)境水介質(zhì)pH值發(fā)生變化的必然結(jié)果。而其結(jié)構(gòu)為致密狀和粗糙狀（碎屑狀），這些特征表明該鋁土礦床為泄湖—淺海相碎屑及膠體化學(xué)沉積而成。

成礦物質(zhì)來(lái)源要結(jié)合本區(qū)成礦地質(zhì)條件分析，本區(qū)位于原平古島北部邊緣。這一特點(diǎn)與我國(guó)北方大部分鋁土礦成礦地質(zhì)條件大致相同。有理由認(rèn)為本區(qū)鋁土礦成礦物質(zhì)來(lái)源主要是基底碳酸鹽巖的古風(fēng)化殼。另外有古陸、古島、古老的結(jié)晶巖石風(fēng)化產(chǎn)物的補(bǔ)充。

5.1.2 礦區(qū)成礦規(guī)律

區(qū)內(nèi)鐵鋁質(zhì)巖相為鋁土礦成礦巖相，泥質(zhì)巖相不含鋁土礦。鋁土礦礦體在礦體走向上和傾向上均隨鐵鋁質(zhì)巖相沉積而變化，往往呈不連續(xù)透鏡狀孤立存在。

礦體嚴(yán)格受含礦巖系巖相分布控制，鐵鋁質(zhì)巖相的發(fā)育程度決定了礦體的存在與否，制約著礦體的形態(tài)、厚度變化，鐵鋁巖相受奧陶系灰?guī)r侵蝕面的古地形控制，使其形成為盆地充填沉積層序。鐵鋁巖相厚度越大，礦體越厚。而厚度小的地方常相變?yōu)槟噘|(zhì)巖，礦體尖滅。

5.2 礦區(qū)成礦預(yù)測(cè)[3]

普查工作用第Ⅰ勘查類型工程間距400m×400m無(wú)法控制礦體形態(tài)，礦體規(guī)模太小，只在埋藏較淺有較少工程控制的地段圈定了四個(gè)小礦體，找礦成果不太理想，本次通過(guò)對(duì)普查成果的綜合研究發(fā)現(xiàn)本區(qū)還有擴(kuò)大找礦成果的可能性，其找礦方向是：

1）改變勘查類型

下一步找礦工作建議按Ⅱ類礦床勘查類型布設(shè)勘查工程，區(qū)內(nèi)巖相組合變化大，礦體厚度不穩(wěn)定，工程間距太大容易漏礦，根據(jù)普查已施工的見礦鉆孔，重點(diǎn)選含礦段及礦體厚度都較大的鉆孔，在其周圍附近布設(shè)新工程，符合從已知到未知的勘查原則。同時(shí)利用新工程進(jìn)一步重點(diǎn)控制值得懷疑地段的無(wú)礦天窗的范圍；

2）加大找礦深度

近年來(lái)，在很多勘查區(qū)內(nèi)逐漸加大了探礦工程深度，特別是對(duì)大于300m～600m埋深的地段進(jìn)行深部找礦并取得了很好的找礦效果，本礦區(qū)有兩個(gè)鉆孔深度均大于300m，其單工程礦體厚度超過(guò)1.5m，礦石質(zhì)量較高。區(qū)內(nèi)西北角本溪組埋藏較深，埋深在500m左右，普查階段因經(jīng)費(fèi)限制，沒有對(duì)該區(qū)域布設(shè)鉆孔進(jìn)行勘查，該區(qū)域緊鄰已知見礦，有找礦遠(yuǎn)景；

3）煤鋁兼探本區(qū)煤層較發(fā)育，對(duì)深部勘查時(shí)應(yīng)做好綜合勘查綜合評(píng)價(jià)工作，煤鋁兼探，會(huì)收到更好的找礦效果和經(jīng)濟(jì)意義；

4）加大對(duì)構(gòu)造的研究區(qū)域上構(gòu)造復(fù)雜，對(duì)本區(qū)肯定有影響，應(yīng)進(jìn)一步查明礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造。

[1]鐘莊華，等.山西省原平市下馬鋪礦區(qū)鋁土礦普查報(bào)告.

[2]煩永香，陽(yáng)正熙，等.成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(cè).

[3]武愛明，等.山西省沉積型鋁土礦成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(cè)成果報(bào)告.