山西省陵川縣嶺西一帶鋁土礦地質特征及開發(fā)利用

羅鵬波

（山西省地質勘查局二一二地質隊，山西長治046000）

山西省陵川縣嶺西一帶鋁土礦地質特征及開發(fā)利用

羅鵬波*

（山西省地質勘查局二一二地質隊，山西長治046000）

通過采用地表和鉆探工程等方法對陵川縣嶺西礦區(qū)含礦地層進行研究，嶺西一帶含礦地層為石炭系中統(tǒng)本溪組。鋁土礦床賦存于奧陶系碳酸鹽巖的古風化侵蝕面上，鋁土礦形態(tài)受侵蝕面地貌形態(tài)控制，具有多源、多態(tài)、多相和多變的特征。礦石礦物成分主要為一水硬鋁石。礦區(qū)內鋁土礦資源量雖然不算太大，但上覆巖層厚度小，露采條件好，嶺西一帶鋁土礦資源若能得到合理的勘查開發(fā)利用，嶺西礦區(qū)將成為陵川縣一個較為重要的鋁土礦資源產地。

鋁土礦；地質特征；成因分析；開發(fā)利用

1　基本概況

鋁土礦是山西省的優(yōu)勢礦種之一，分布廣泛，資源儲量豐富，截止2007年底，山西省累計查明鋁土礦資源儲量111565.6×104t，占全國的40%，此外還有預測資源量50000.41×104t，山西省鋁土礦資源具有以下特點：鋁土礦資源分布范圍廣而集中：鋁土礦主要集中分布在朔州—神池、寧武—原平、保德—興縣、臨縣—中陽、交口—孝義、婁煩、靈石、沁源、陽泉、平陸地區(qū)；鋁土礦礦區(qū)規(guī)模以中、小型為主：鋁土礦呈層狀、似層狀產出，礦體受下伏巖層奧陶系石灰?guī)r侵蝕面的控制，礦體較薄，一般2m左右；鋁土礦石品位中等：鋁土礦以中等品位（A/S4-6）礦石為主，A/S大于7的富礦只占總資源儲量的12.89%，礦石類型以一水硬鋁石型鋁土礦為主；開采技術條件好；礦區(qū)水文地質條件簡單，無富水性強的含水層直接影響礦體的開采，大多可露天開采；共、伴生礦產較多：鋁土礦常常與煤炭資源、耐火粘土、鐵礬土、硫鐵礦、山西式鐵礦、灰?guī)r伴生，在含礦段并伴生有稀有、稀土及稀散元素，可以綜合開采、綜合利用。鋁土礦的開發(fā)利用是山西省支柱產業(yè)之一。因此，研究山西省鋁土礦的地質特征和開發(fā)利用現(xiàn)狀至關重要。

2　鋁土礦賦存層位

鋁土礦體賦存于奧陶系侵蝕面之上，石炭系中統(tǒng)本溪組中上部，俗稱“G”層鋁土礦。礦層底界距奧陶系石灰?guī)r侵蝕面一般為3.50～5.95m。礦區(qū)含礦巖系為一套由粘土巖、硬質粘土、鋁土礦、鐵質粘土巖、山西式鐵礦組成的鐵鋁質巖相建造。礦體直接頂板多為硬質粘土，底板多為鐵質粘土、山西式鐵礦，少數(shù)為硬質粘土及粘土巖。

3　礦體的形態(tài)、厚度及規(guī)模

陵川縣嶺西鋁土礦一區(qū)賦存標高1032.88～1091.79m，二區(qū)賦存標高979.49～1047.78m，嶺西預查區(qū)鋁土礦連續(xù)性較差，呈透鏡狀和似層狀產出，厚度變化較大，產狀平緩，礦體內部結構簡單。礦體呈單斜產出。礦體產狀與圍巖產狀基本一致。傾角一般在3°～12°之間。鋁土礦形態(tài)受侵蝕面地貌形態(tài)控制。

本礦區(qū)分為一區(qū)和二區(qū)。一區(qū)有1個礦體，為I號礦體。二區(qū)有5個礦體，分別為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ號礦體。主要礦體為I、Ⅱ、Ⅳ號3個礦體

一區(qū)I號礦體位于一區(qū)北部，其南北長約700m，東西寬100～300m，面積164166m2，由9個工程控制，在平面上為一東西向近“T”形圖形，求得334？資源量類為70.90×104t，占總資源量的34.42%。

礦體厚度0.7～2.06m，平均厚度1.51m。Al2O3品位為53.74%～69.26%。Al2O3加權平均含量65.18%，A/S加權平均為4.45，平均厚度1.51m。

二區(qū)Ⅱ號礦體位于二區(qū)中部，其南北約長350m，東西寬200m，面積81751m2，由3個工程控制，在平面上為一呈南北向展布的近四邊形圖形，求得334？資源量類為35.99×104t，占總資源量的17.47%。

礦體厚度1.60～2.00m，平均厚度1.77m。Al2O3品位為55.84%～66.49%。Al2O3加權平均含量為59.49%，A/S加權平均為3.52，平均厚度為1.77m。

Ⅳ號礦體位于二區(qū)中部，其南北約長760m，東西寬約250m，面積200056m2，由4個工程控制，在平面上為一呈北東向展布的近長方形圖形，求得334？資源量類為72.65×104t，占總資源量的35.27%。

礦體厚度1.00～3.51m，平均厚度1.34m。Al2O3品位為58.78%～66.41%。Al2O3加權平均含量為58.88%，A/S加權平均為4.20，平均厚度為1.34m。

由上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明，陵川縣嶺西鋁土礦層厚度為0.70～1.77m，礦石質量一般。但礦區(qū)露采條件較好，礦體上覆巖層多為0～35m。大部分地段可露采。全區(qū)鋁土礦平均厚度為1.17m，Al2O3平均含量為64.11%。平均A/S為4.17。

4　礦石特征及結構構造

4.1礦石礦物成分

主要為一水硬鋁石，其次為粘土礦物、鐵質礦物及重礦物。一水硬鋁石在礦石中主要呈微晶狀及微粒狀；粘土礦物主要為高嶺石，極少量水云母。在礦石中多呈不規(guī)則脈狀及小團狀分布；鐵質礦物主要為褐鐵礦，少數(shù)赤鐵礦。

（1）一水硬鋁石：鋁土礦中主要的組成礦物，含量為52%～73%，淡黃色微晶為主，晶粒多在0.03mm以下，在差熱曲線上，一水硬鋁石的脫水溫度為600℃，X光衍射線上3.98A2.31A2.08A為一水硬鋁石和特征峰，峰值特別強，表明一水硬鋁石在原礦中占主要地位。

（2）粘土礦物：為次要礦物，也是主要的含硅礦物，含量7%～25%，礦物呈泥狀、泥晶狀，分布于填隙物及鮞粒中。

（3）氧化鐵質：一般在礦石中含量少于5%，褐紅色，礦物呈質點狀、條紋狀分布。

4.2礦石化學成分

據(jù)統(tǒng)計，礦石化學成分主要為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2。合量一般為84%左右。全區(qū)單樣統(tǒng)計品位：Al2O354.16%～74.60%，平均64.11%；SiO25.78%～22.26%，平均15.37%；Fe2O30.53%～10.85%，平均2.07%；TiO21.36%～3.35%；A/S平均為4.17。

全區(qū)鋁土礦資源量加權平均品位：Al2O361.24%、SiO214.85%、Fe2O31.94%、A/S平均為4.12。

4.3礦石類型及質量變化特征

本區(qū)礦石按結構分為碎屑狀、粗糙狀、半粗糙狀、致密狀、豆鮞狀及土狀等幾種自然類型，其中致密狀為主要礦石類型，分布于全區(qū)。其次為粗糙狀、致密狀、豆鮞狀。

礦石呈灰—淺灰—灰白色，致密狀結構、塊狀構造。以微晶狀一水硬鋁石鋁土礦為主，其次為碎屑狀一水硬鋁石鋁土礦。含高嶺石、褐鐵礦等其它礦物。

本預查區(qū)礦石特征為Al2O3含量較高，SiO2含量變化較大，致密狀鋁土礦變化較大，質量較差。

4.4結構構造

全區(qū)共施工38個工程，其中有24個工程見鋁土礦，10個鉆孔單獨見硬質耐火粘土，其余4個工程為剝蝕無礦工程。見礦比例為89%。見礦工程中沒有夾層的工程，含夾層率0%。礦體無夾層，沒無礦天窗。

5　共伴生礦產

硬質耐火粘土礦主要位于鋁土礦上部，在局部地段，鋁土礦下部也有硬質耐火粘土礦。硬質耐火粘土礦呈層狀、似層狀、透鏡狀，連續(xù)性較好。通過本次勘查見本溪組地層38個工程，26個均見硬質耐火粘土。硬質耐火粘土礦呈灰、深灰、灰白色，具致密塊狀、碎屑狀構造，節(jié)理發(fā)育，貝殼狀斷口，鏡下礦石具泥質結構，含少量碎屑和鮞粒。礦物成分以高嶺石為主，含少量硬水鋁石，鐵質礦物等。

礦石成分（熟料）：Al2O340.76%～66.37%，平均52.10%；Fe2O30.7%～3.43%，平均1.20%；LOI 12.8%～14.95%，平均13.89%；耐火度1758℃～1869℃，平均1802℃。

硬質粘土礦層厚度為0.50～4.70m，Al2O3平均含量為38.85%～65.11%，F(xiàn)e2O3平均含量0.70%～3.08%，礦石質量一般。區(qū)內硬質耐火粘土礦礦體呈層狀、似層狀及透鏡狀，劃分為4個礦體，共求得硬質耐火粘土資源量120×104t。

6　成因分析

鋁土礦的成礦除物源、搬運及補給方式外，主要取決于成礦古地理及環(huán)境。本區(qū)自中奧陶世至下石炭世，沒有劇烈的造山運動，地殼整體緩慢上升。長期的剝蝕夷平和準平原化，造就了地形起伏不大而平緩的地質條件，為面型風化殼的形成、發(fā)展及物質的聚集創(chuàng)造了條件。在漫長的地質歷史條件下，基底碳酸鹽巖的鈣紅土化持久不斷的延深，所提供的成礦物質極其豐富，從而形成區(qū)內比較可觀的鋁土礦和粘土礦。

7　開發(fā)利用

嶺西礦區(qū)礦體上覆蓋層較薄，多在0～30m之間，平均8.4m，全區(qū)剝離比極值19.7，平均4.8，絕大部分地段可露采。

由于嶺西礦區(qū)鋁土礦品位變化較大，建議開采時，可按其成分含量、鋁硅比值高低分別開采利用。

針對硅含量較高的底品位鋁土礦，引進設備，采用深加工脫硅工藝，經深加工后形成高鋁粉，提高經濟效益。

對其共伴生礦產煤炭、山西式鐵礦、耐火粘土及鎵、鍺和稀有稀土元素進行綜合勘查、綜合評價、綜合開發(fā)、綜合利用，根據(jù)各氧化鋁企業(yè)所處的位置和鋁土礦資源集中區(qū)域，就近就地規(guī)劃其鋁土礦開發(fā)礦區(qū)。

［1］柴東浩，甄秉錢.山西巖溶鋁土礦地質的幾個問題探討［J］.山西地質，1988，3（1）.

［2］山西省鋁土礦、耐火粘土、硫鐵礦資源圖集［E］.山西省國土資源廳，2008.

［3］劉長齡，中國鋁土礦成因類型［J］.中國科學：B輯，1987（5）：535-544.

［4］陳成章.世界和中國鋁土礦資源的開發(fā)和利用［M］.貴陽：貴州科技出版社，2001：81.

P631

A

1004-5716（2016）06-0134-03

2015-06-19

2015-06-25

羅鵬波（1985-），男（漢族），山西長子人，助理工程師，現(xiàn)從事地質勘查工作。