河南寶雨山礦區(qū)共生高嶺土資源評(píng)價(jià)

李俊志

摘 要：文章闡述了河南寶雨山礦區(qū)煤系高嶺土的地質(zhì)特征和賦存條件，指出了該區(qū)域高品質(zhì)高嶺土礦層分布規(guī)律，并通過對(duì)該區(qū)高嶺土的宏觀特征描述、化學(xué)成分分析、掃描電鏡等各種測(cè)試結(jié)果的分析指出，二疊系下石盒子組底部大紫泥巖中的高嶺土比較穩(wěn)定且品位較優(yōu)。寶雨山礦區(qū)煤系高嶺土資源儲(chǔ)量豐富、品質(zhì)優(yōu)良，有極大的開發(fā)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤系高嶺土；資源評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)： X37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）06-74-2

1 概述

在伊川何莊煤礦和寶雨山煤礦進(jìn)行了煤田補(bǔ)充勘探中，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)下石盒子組底部大紫泥巖中具一層伴生的煤系高嶺土礦層，對(duì)鉆孔內(nèi)勘探到的煤系伴生礦物進(jìn)行了記錄與分析。在第一期補(bǔ)充勘探中現(xiàn)場(chǎng)采取了5個(gè)代表性的高嶺土礦樣進(jìn)行化學(xué)分析，對(duì)全井田的高嶺土資源情況有了初步了解。

2 自然地理概況與區(qū)域地質(zhì)背景

2.1 自然地理情況

寶雨山煤礦位于半坡鄉(xiāng)，距伊川縣城36千米，該鄉(xiāng)北連江左鄉(xiāng)，西接白沙鄉(xiāng)，東與登封毗鄰，南與臨汝接壤，號(hào)稱伊川“東大門”，全鄉(xiāng)總面積47.3平方千米。馬鈴山、黑龍山橫臥鄉(xiāng)境，將全鄉(xiāng)分為南北兩半。土地瘠薄，但礦產(chǎn)資源豐富。

2.2 地形、地貌

寶雨山礦區(qū)位于箕山西端。地勢(shì)南北高，中部低。主要山脈呈近東西向展布。地面標(biāo)高一般為400～700米，本區(qū)基本屬于低山丘陵區(qū)。南部由寒武系底層組成一級(jí)分水嶺，地面標(biāo)高500～675米。北部由二疊系砂巖和三疊系金斗山砂巖組成二級(jí)分水嶺，地面標(biāo)高470～785米。分水嶺的展布山脈走向基本一致。溝谷一般呈“V”字型切割。山脈具南坡較陡，北部較緩的地貌特征。在中部低洼區(qū)，由暫時(shí)性流水形成堆地貌，地面高差相對(duì)較小。本區(qū)內(nèi)地形切割劇烈，溝壑發(fā)育，地面坡度較大，有利于大氣降水的排泄。

3 地質(zhì)概況

石炭系（C）下統(tǒng)缺失，中統(tǒng)平行不整合于寒武系之上。

中統(tǒng)—本溪組（C2b）下部為淺灰色，間或夾淺黃、淺紫色鋁土質(zhì)泥巖，偶夾古占煤。上部為深灰色鮞粒狀鋁土巖。

上統(tǒng)——太原組（C2t）為一套海陸交替相的含煤地層。由碳酸巖、碎屑巖及薄煤層組成。

二疊系（P）上部為較粗碎屑巖（頂部夾有碳酸巖），為距海不遠(yuǎn)的河湖相沉積。中下部為煤系地層。

下統(tǒng)：①山西組（P1S）主要為灰至深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖，中細(xì)粒石英砂巖夾粉砂巖及煤層。②下石盒子組（P1x）下部為紫斑發(fā)育且具鮞粒的灰綠～紫紅色泥巖，俗稱大紫泥巖。與下伏山西組整合接觸。中上部為淺灰、灰黃及淺紫色相間的泥巖夾粉砂巖。

上統(tǒng)：①上石盒子組（P2s）系四底砂巖（Ss）到平頂山砂巖（Sp）底界間的一套煤系地層。主要由灰、深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖、灰至灰白色砂巖及煤層或煤線組成。②石千峰組（P2sh） 依據(jù)巖性及其組合特征分為兩段：平頂山砂巖段、土門段。與下伏平頂山砂巖呈整合接觸。

三疊系（T）區(qū)內(nèi)僅發(fā)育下統(tǒng)劉家溝組（T1l）。主要為紫紅、暗紫色砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及厚層狀中細(xì)粒砂巖互層。其中，下部金斗山砂巖，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，巖性單一，并含較均一的豆?fàn)铊F質(zhì)斑點(diǎn)，交錯(cuò)層理發(fā)育，局部可見對(duì)稱狀波痕。

上第三系（N）洛陽組（NL），為淺灰及乳白色的泥灰?guī)r。頂部含菱鐵質(zhì)結(jié)核。大營組（Nd）地表裸露極其零星，為基性火山巖夾火山碎屑巖及正常沉積巖。其頂部為一層較厚的灰色鈣質(zhì)玄武巖質(zhì)礫巖。

第四系（Q）井田內(nèi)第四系堆積比較發(fā)育，按成因類型劃分，主要為殘坡積及沖洪積；按時(shí)代則隸屬于Q3-4。一般層序是：頂部為腐植層及耕植土，其下為粘土、亞粘土層及殘坡積層，底部乃是時(shí)代較早的沖洪積礫石層。所有第四系均以角度不整合伏于其前地層之上。

3.2 構(gòu)造

寶雨山煤礦位于箕山背斜之北翼，屬昆侖～秦嶺緯向構(gòu)造帶的北支系。東、西分別以大郭溝斷層、紙坊斷層為界?？傮w為一走向北東，傾向北西，傾角一般17～22°的單斜構(gòu)造。區(qū)域內(nèi)主要構(gòu)造形跡為燕山運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。斷裂為主，褶曲較少，且為主要為斷裂的派生構(gòu)造。本區(qū)域中斷層頗多，有正斷層、逆斷層、繼承復(fù)活斷層及隱伏于地下的伴生小斷層等。

4 高嶺土資源評(píng)估

4.1 礦床地質(zhì)背景

該區(qū)域內(nèi)煤系高嶺土礦區(qū)處于華北地臺(tái)南緣嵩箕臺(tái)隆中箕山隆褶區(qū)和大金店凹陷之間。區(qū)域地層屬華北地層區(qū)、豫西分區(qū)之澠確小區(qū)。區(qū)內(nèi)新太古代登封群和古元古代嵩山群組成結(jié)晶基底，缺失中元古界熊耳群火山巖系，中元古界汝陽群直接不整合于結(jié)晶基底之上，其上依次為厚度不大、層序完整的新元古界洛峪群、震旦系，古生界寒武系、石炭—二疊系和中生界三疊系。石炭—二疊系煤系地層平行不整合于寒武系之上，缺失奧陶系地層。受南北向地應(yīng)力的作用，區(qū)域上形成東西向的北部嵩山、南部箕山兩大背斜和中部的大金店向斜。含礦地層位于箕山背斜的北翼，地層產(chǎn)狀平緩，傾向北，傾角10～20°，主要斷裂有NNE、NNW兩組，但位移不大，地層出露基本完整。

4.2 礦床地質(zhì)特征

4.2.1 賦礦地層特征

寶雨山礦區(qū)高嶺土礦賦礦地層層位為二疊系下石盒子組底部，自下而上的巖性特征為：①砂鍋窯砂巖：上部為青灰色細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖，下部為灰白色厚層狀粗粒石英砂巖，底部含礫，具大型楔狀交錯(cuò)層理，厚9.57m。②紫紅色、灰白色泥巖，砂質(zhì)泥巖過渡層，夾薄層粉砂巖，局部相變?yōu)楦邘X土礦透鏡體。平面上距礦層底板8～10m，厚2～3m。③高嶺土礦層：一般厚2～3m，最大厚度達(dá)7m，平均3.2m。據(jù)鉆孔統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，高嶺土礦層下部為灰綠色、蛋青色高嶺石粘土巖，上部為灰黑色高嶺石粘土巖，局部地區(qū)高嶺土礦層含有菱鐵質(zhì)鮞粒，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔巖性統(tǒng)計(jì)，礦層由西南向東北鐵質(zhì)鮞粒含量增高。礦石中高嶺石含量通常在95%以上。④大紫泥巖：紫紅色，灰綠、杏黃、雜色泥巖，夾粉砂巖，局部為黃褐色泥質(zhì)粉砂巖，具鐵質(zhì)斑點(diǎn)狀豆鮞結(jié)構(gòu)，厚18～20m。

4.2.2 礦體形態(tài)及規(guī)模

礦體呈層狀產(chǎn)出，層位較穩(wěn)定，走向近東西，傾向北，傾角12°～18°。三維地震勘探解譯資料及礦區(qū)地質(zhì)資料顯示：該區(qū)域內(nèi)斷層褶皺構(gòu)造復(fù)雜，斷層多達(dá)20條；區(qū)內(nèi)正斷層、逆斷層交錯(cuò)分布，且斷距較大，大郭溝逆斷層斷距達(dá)170m。井田內(nèi)有大寺溝斷層和寶雨山斷層規(guī)模較大，延伸距離較長(zhǎng)。另有十多條斷層稀疏的分布在井田中，落差都在30米左右，延伸距離不等。通過收集采坑揭露該區(qū)域高嶺土礦層資料并結(jié)合以施工鉆孔數(shù)據(jù)，礦層產(chǎn)出多有斷層落差?？傮w概述，礦層?xùn)|西延長(zhǎng)約4.5km左右，厚度一般3.2m左右，局部最厚達(dá)7m，礦層總體自東南向西北變薄，且礦石品質(zhì)漸差。初步確定該礦床規(guī)模已達(dá)中型礦床（>200萬噸）。

4.3 礦石特征

①礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦物成分。伊川寶雨山礦區(qū)煤系高嶺土一般為淺灰色、褐灰色，具滑膩感，貝殼狀斷口，土狀光澤，具可塑性。礦石多具粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，部分為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)或粉砂—細(xì)砂結(jié)構(gòu)。構(gòu)造多呈塊狀構(gòu)造及土狀構(gòu)造，部分礦石由于含有機(jī)碳而呈現(xiàn)模糊的水平層理。礦石主要礦物成分為高嶺石（多水高嶺石），高嶺石含量90%以上，少量蒙脫石、伊利石、石英和長(zhǎng)石等。②礦石化學(xué)成分。通過對(duì)礦區(qū)代表樣品取樣化驗(yàn)，得出高嶺巖化學(xué)成分如下數(shù)據(jù)（表4-1）。

綜上分析，化學(xué)成分接近高嶺石的理論值，高嶺石的含量一般大于90%，確定該礦區(qū)高嶺土礦床為優(yōu)質(zhì)高嶺土礦床。

5 開發(fā)利用建議

寶雨山礦區(qū)煤系高嶺土儲(chǔ)量豐富、品質(zhì)優(yōu)良、層位穩(wěn)定，具有極大的開發(fā)價(jià)值。由于煤系高嶺巖深加工產(chǎn)品的工藝技術(shù)具有依賴性、共存性和連續(xù)性。所以在開采煤炭資源的同時(shí)，開發(fā)這一共生的有益的礦產(chǎn)并結(jié)合產(chǎn)品的性質(zhì)、用途、市場(chǎng)和生產(chǎn)技術(shù)等因素，設(shè)計(jì)一個(gè)煤系高嶺巖深加工的綜合工廠，從總體上把握投資效益，是煤礦企業(yè)綜合開發(fā)副產(chǎn)品的方向。煤系高嶺巖深加工系列項(xiàng)目中建議優(yōu)先選擇煤系高嶺巖生產(chǎn)煅燒高嶺土項(xiàng)目。其次，隨著本區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，可考慮沸石分子篩項(xiàng)目和高嶺深加工項(xiàng)目，開發(fā)利用前景非常廣闊。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 寶雨山井田精查地質(zhì)報(bào)告[K].河南省煤田地質(zhì)勘探公司地質(zhì)二隊(duì)，1982.5.