府谷沙川溝礦區(qū)高嶺土礦實(shí)物地質(zhì)資料開(kāi)發(fā)利用

宋煥霞，趙世煌，趙桂軍，韓淑琛

（國(guó)土資源實(shí)物地質(zhì)資料中心，河北 三河065201）

我國(guó)煤炭資源豐富，分布面廣，含煤建造厚度大，成煤時(shí)代齊全，主要聚煤期的煤系地層中，常常共生和伴生著多種具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的非金屬、金屬和稀散、放射性元素礦產(chǎn)資源，其中有許多是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)和短缺礦種，有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤炭。含煤區(qū)內(nèi)常常是蘊(yùn)藏有多種礦產(chǎn)的“寶庫(kù)”。煤系共伴生礦產(chǎn)資源多以煤層夾矸、頂板、底板或單獨(dú)成層的方式存在，在找煤過(guò)程中，對(duì)煤炭勘查鉆孔實(shí)物地質(zhì)資料進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，對(duì)共伴生礦產(chǎn)進(jìn)行綜合找礦，可以達(dá)到事半功倍的效果，將會(huì)大大提高地質(zhì)找礦的經(jīng)濟(jì)效益。

1 陜西府谷沙川溝高嶺土礦的找礦過(guò)程及煤炭勘查實(shí)物地質(zhì)資料二次開(kāi)發(fā)的作用

1．1 找礦過(guò)程

1986年陜西第八地質(zhì)隊(duì)在沙川溝礦區(qū)煤炭詳查工作中發(fā)現(xiàn)石炭、二疊紀(jì)煤系中的高嶺土礦。1989年利用煤的勘查地質(zhì)成果進(jìn)一步對(duì)高嶺土礦進(jìn)行了普查，主要是對(duì)大量煤炭勘查鉆孔進(jìn)行了系統(tǒng)的地質(zhì)編錄與樣品測(cè)試分析，確定了高嶺土礦層的賦存層位、厚度及礦石質(zhì)量，并按探煤工程網(wǎng)度劃分塊段、確定儲(chǔ)量級(jí)別，按陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局下達(dá)的不同用途的工業(yè)指標(biāo)計(jì)算的儲(chǔ)量。

1．2 煤炭勘查實(shí)物地質(zhì)資料二次開(kāi)發(fā)

通過(guò)對(duì)含煤地層煤炭勘查鉆孔資料二次開(kāi)發(fā)［3］，對(duì)照巖礦芯進(jìn)行100%的檢查和地質(zhì)編錄補(bǔ)充描述，對(duì)非含煤地層的鉆探地質(zhì)編錄作60%的檢查。利用小區(qū)內(nèi)煤的勘察鉆孔，通過(guò)采樣和測(cè)試分析。其中利用小區(qū)內(nèi)的施工鉆孔28個(gè)，工作量9421．68m，其中煤鉆孔21個(gè)，工作量7524．35m；水文兼探煤孔2個(gè)，652．11m。從煤炭勘查鉆孔中取樣測(cè)試：高嶺土化學(xué)樣135件、高嶺土礦X射線樣38件、高嶺土礦小體重樣42件［1］。

煤炭勘查鉆孔中高嶺土礦化學(xué)樣品的采集方法，是經(jīng)過(guò)對(duì)礦芯仔細(xì)觀察描述后劃分樣段、準(zhǔn)確丈量長(zhǎng)度后，采用二分之一礦芯劈開(kāi)法精細(xì)采取。其它樣品如X衍射樣、小體重樣均按有關(guān)規(guī)程要求進(jìn)行采取。

高嶺土礦樣品測(cè)試項(xiàng)目為：硅、鋁、鐵、鈦、鈣、鎂、鉀、鈉、硫、小體重及灼堿等。其主要測(cè)試方法為：二氧化硅采用氟硅酸鉀容量法；三氧化二鋁采用氟化鉀－EDTA容量法；全三氧化二鐵采用重絡(luò)酸鉀容量法；二氧化鈦采用過(guò)氧化氫比色法和二安替比林甲烷比色法；氧化鈣、氧化鎂采用EDTA容量法；氧化鉀、氧化鈉采用火焰光變法。

1．3 找礦成果

沙川溝高嶺土礦共有礦層4層，共求得D級(jí)、E級(jí)儲(chǔ)量7469．90萬(wàn)t，其中能利用儲(chǔ)量5849．5萬(wàn)t，暫不能利用儲(chǔ)量為1620．40萬(wàn)t，屬特大型硬質(zhì)高嶺土礦。其中Ka8－2礦層和部分Ka9－2礦層可用于造紙涂料級(jí)3836．30萬(wàn)t；Ka4、Ka9－2、Ka11礦層可用于陶瓷、橡膠原料，儲(chǔ)量3633．60萬(wàn)t。

對(duì)礦層不同品級(jí)礦石品位進(jìn)行算數(shù)平均計(jì)算，其結(jié)果為用于造紙涂料級(jí)：AI2O336．66%，SiO243．47%，TFe2O31．23%，燒失量15%；用于陶瓷、橡膠原料級(jí)：AI2O332．79%，SiO248．49%，TFe2O31．32%，SO30．34%燒失量14．10%。

2 成礦地質(zhì)特征

沙川溝區(qū)域構(gòu)造位置為鄂爾多斯盆地北部東緣，屬盆地次級(jí)構(gòu)造單元晉西撓褶帶北端，西鄰陜北斜坡。區(qū)域主體構(gòu)造為近南北向的墻頭－高石崖?lián)像迬В?］，以張性斷裂為主的斷裂組清水川地塹和孫家灣地塹以及寬緩的北東向向斜構(gòu)造。其石炭二疊紀(jì)煤礦區(qū)高嶺土礦出露地層有古生界、中生界和新生界。高嶺土礦層主要賦存于中晚石炭世及早二疊世煤系地層中，與煤礦層密切共生，且多數(shù)構(gòu)成煤層底板。

沙川溝礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為區(qū)域墻頭－高石崖?lián)像迬?。小區(qū)內(nèi)出露地層為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組－三疊系下統(tǒng)和尚溝組及新生界地層。

區(qū)內(nèi)的高嶺土礦一般以煤層底板賦存于含煤地層中，含礦地層包括：石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b），中部為1－3層高嶺土礦（Ka13號(hào)）；石炭系上統(tǒng)太原組（C3t），為小區(qū)內(nèi)最主要的含礦地層，全煤礦區(qū)可分為三個(gè)巖性段，中下段（C3t1＋2）中部和上部含兩層層高嶺土礦層（Ka11號(hào)）和（Ka9－2號(hào)）及煤層。中段（C3t3）在底部15．72m（ZK201）之上為高嶺土礦層（Ka8－2號(hào)），是小區(qū)8－2號(hào)煤層底板；二疊系下統(tǒng)山西組（P1s），發(fā)約有（Ka4號(hào)）高嶺土礦層。

3 高嶺土的礦層特征

區(qū)內(nèi)含煤地層中賦存的高嶺土礦層屬于沉積型硬質(zhì)高嶺土礦，有3～7層，其中可采層4層，一般為煤層底板，自上而下編號(hào)為 Ka4、Ka8－2、Ka9－2、Ka11號(hào)?，F(xiàn)將主要礦層特征概述如下。

1）Ka4礦層。賦存于山西組下部4號(hào)煤層之下，山西組底砂體之上。區(qū)內(nèi)11個(gè)鉆孔見(jiàn)可采層，礦層厚度平均1．41m，可采面積2．45km2；礦層厚度平均0．96m，礦層埋深15．70～862．27m，鉆孔控制礦層底板標(biāo)高最低為－15．64m（ZK604），最高為842．64m（ZK406）。

2）Ka8－2礦層。賦存于太原組上段8－2號(hào)煤層之上，太原組上段底砂體之上．礦層厚度平均1．95m，可 采 面 積 7．91km2。 礦 層 埋 深 185．50m ～300．50m，鉆 孔 控 制 底 板 高 程 最 低 598．88m（ZK5007），最高643．14m（ZK402）。

3）Ka9－2礦層。賦存于太原組中下段9－2號(hào)煤層底板及其相當(dāng)?shù)膶游?。礦層厚度平均0．79m，可采面積2．05km2。礦層埋深195．50～310．02m。鉆孔控制底板標(biāo)高最低606．24m（ZK002），最高631．74m（ZK402）。

4）Ka11礦層。賦存于太原組中下段相當(dāng)于11號(hào)煤層的底板層位。礦層厚度平均1．72m，可采面積6．67km2。埋深85．40～323．30m。鉆孔控制底板標(biāo)高最低 582．07m（ZK007），最 高 821．71m（ZK402）。

4 高嶺土礦的礦石特征

Ka4礦層：礦石為淺灰色、淺灰褐色，具泥質(zhì)、似膠質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，質(zhì)硬，參差狀—似貝殼狀斷口，弱蠟狀光澤。礦石中礦物成分含量高：高嶺石87%～97%，石英2%～5%，伊利石1%～5%，少量鐵質(zhì)及其它雜質(zhì)。

Ka8－2礦層：礦石為灰褐色、深灰褐色，具泥質(zhì)、膠質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，致密堅(jiān)硬、性脆，貝殼狀斷口，蠟狀光澤。礦石中礦物成分含量：高嶺石87%～98%，石英1%～2%，伊利石1%～2%，少量勃姆石和其他雜質(zhì)。

Ka9－2礦層：礦石為灰色、灰褐色，具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、含粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)、似膠狀結(jié)構(gòu)，致密堅(jiān)硬，含少量黃鐵礦晶體。礦石中礦物成分含量：高嶺石90%～96%，石英2%～7%，伊利石1%～2%，少量鐵、蒙脫石及其他雜質(zhì)。

Ka11礦層：礦石為淺灰色、灰褐色，具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、含粉砂結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，致密堅(jiān)硬，含少量黃鐵礦晶體和結(jié)核。礦石中礦物成分含量：高嶺石86%～94%，石英1%～10%，伊利石0～20%，鐵0～7．00%及少量其它雜質(zhì)。

5 高嶺土礦的礦石質(zhì)量

礦石中的有用礦物主要為高嶺石，其次為水云母和多水高嶺石，主要有害礦物為含鐵礦物、含鈦礦物和炭質(zhì)。

高嶺石以隱晶質(zhì)為主，次為粗鱗片狀。隱晶質(zhì)約占高嶺石總量的95%左右，片徑一般小于0．001mm。高嶺石結(jié)晶度較好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬于有序型。石英一般呈機(jī)械混入物，粒徑0．01～0．1mm。

鐵礦物主要為黃鐵礦，呈細(xì)網(wǎng)狀和粒狀，粒徑0．03～0．05mm，次為褐鐵礦，呈它形粒狀，粒徑0．006～0．05mm：鈦礦物主要為金紅石，多為短柱狀和不規(guī)則粒狀，粒徑一般0．005～0．035mm。

利用礦區(qū)礦石進(jìn)行的紙張涂布試驗(yàn)、制瓷試驗(yàn)和4A沸石試驗(yàn)均獲成功。Ka8－2礦層，高嶺石含量高，鐵、鈦含量低，可以用作紙張涂布原料。Ka4礦層 、Ka9－2礦層、Ka11礦層，高嶺石含量偏低，鐵含量較高，可以用作橡膠、陶瓷原料。

6 結(jié) 語(yǔ)

沙川溝礦區(qū)找礦成功的實(shí)例證明，對(duì)以往煤炭勘查實(shí)物地質(zhì)資料的二次開(kāi)發(fā)［4］利用，充分利用以往煤炭的勘查實(shí)物地質(zhì)資料信息資源，是實(shí)現(xiàn)煤系共伴生礦產(chǎn)找礦突破的有效途徑。由于地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中認(rèn)識(shí)階段性和技術(shù)條件的限制等原因，相當(dāng)一部分礦床的研究尚不夠充分，有很多伴生與共生有益成分未能全面查明，大部分已經(jīng)勘查或開(kāi)發(fā)的煤炭資源在找礦階段或建礦時(shí)，均有普查、詳查、精查地質(zhì)報(bào)告，對(duì)伴生共生礦產(chǎn)資源有簡(jiǎn)要的說(shuō)明和評(píng)價(jià)?？沙浞掷眠@些現(xiàn)有的以往勘探地質(zhì)資料成果，尤其是對(duì)鉆孔實(shí)物地質(zhì)資料或井下開(kāi)掘巷道揭露的實(shí)物地質(zhì)資料，通過(guò)再認(rèn)識(shí)進(jìn)行綜合找礦研究，充分開(kāi)展實(shí)物地質(zhì)資料實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析，即可大大減少新的更多的工作量投入，又為研究煤炭共生伴生礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用提供條件。

煤系共生、伴生礦產(chǎn)賦存層位有兩種情況：一是層位在煤層的頂、底板或夾矸層中；二是共生伴生礦物賦存在煤田的淺部和剝蝕區(qū)。它們大多易于開(kāi)采，很多礦可露天作業(yè)，與采煤無(wú)矛盾，可并行開(kāi)采。這些礦用途廣，往往經(jīng)濟(jì)價(jià)值高于煤炭本身的幾倍至幾十倍，對(duì)這些礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)利用，不僅利國(guó)利民，也是搞活煤礦企業(yè)，開(kāi)展多種經(jīng)營(yíng)的重要途徑。

應(yīng)組織有關(guān)部門(mén)撥出專項(xiàng)資金，對(duì)煤系有用礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀進(jìn)行全面調(diào)研。組織專家班子，開(kāi)展以往煤田地質(zhì)勘探工作中產(chǎn)生的煤系共、伴生礦產(chǎn)進(jìn)行礦產(chǎn)資源綜合勘查和評(píng)價(jià)工作，對(duì)現(xiàn)有煤礦建礦時(shí)普查、勘探、精查的地質(zhì)成果報(bào)告及實(shí)物地質(zhì)資料保存現(xiàn)狀，進(jìn)行調(diào)查分析研究，分類篩選，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)礦井開(kāi)采中見(jiàn)到的伴生礦產(chǎn)進(jìn)行技術(shù)鑒定，是否有開(kāi)采價(jià)值，開(kāi)展綜合匯總分析研究，開(kāi)展我國(guó)煤系地層中可開(kāi)發(fā)利用的共伴生礦產(chǎn)資源調(diào)查研究，摸清煤炭勘查與開(kāi)采工作中產(chǎn)生的實(shí)物地質(zhì)資料保存狀況。對(duì)那些共伴生礦產(chǎn)資源質(zhì)量好、品位高、有發(fā)展前途的礦區(qū)優(yōu)先開(kāi)發(fā)，并盡快納入國(guó)家規(guī)劃。對(duì)綜合開(kāi)發(fā)、綜合回收、綜合利用的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行綜合研究，盡快提出可行性研究報(bào)告，為綜合開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)利用提供可靠的資料依據(jù)，供相關(guān)管理部門(mén)決策。

［1］ 陜西地質(zhì)礦產(chǎn)局第八地質(zhì)隊(duì)．陜西省陜北石炭二疊紀(jì)煤田府谷礦區(qū)沙川溝井田勘探報(bào)告［R］．1989．

［2］ 陜西省地礦局西安地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院．陜西省陜北石炭二疊紀(jì)煤田府谷礦區(qū)堯峁井田詳查報(bào)告［R］．2011．

［3］ 鄧吉牛．地質(zhì)資料二次開(kāi)發(fā)在礦山找礦中的作用［J］．有色金屬礦產(chǎn)與勘查，1999，8（6）：632－626．

［4］ 王芳．地質(zhì)資料的二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用［J］．山西檔案，2011（zk）：24．