山西省興縣郝家溝鋁土礦床地質(zhì)特征及其地質(zhì)意義

楊 猛

（山西呂梁礦業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

研究區(qū)位于興縣縣城28°方向，直距約35km處郝家溝的一帶，隸屬于蔚汾鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)位于呂梁山系西北部邊緣，水系屬于黃河流域嵐漪河水系，礦區(qū)內(nèi)河谷常年干涸無水，只有在夏季洪水期有短暫性流水流入嵐漪河，注入黃河。從1958年至今，興縣勘查先后發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)上賦存數(shù)十處大型鋁土礦床，近南北向展布有范家疃、廟子井、東磁窯溝、蘇家吉、黃輝頭、趙家焉、后發(fā)達(dá)、郝家溝、賀家圪臺、關(guān)家崖、季家梁、奧家灣、孫家溝[1，3]。

本次工作通過對郝家溝地區(qū)內(nèi)鋁土礦進(jìn)行勘查、采樣分析，研究該礦體的地質(zhì)特征為下一步勘查研究工作提供資料和依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

1.1 地層

礦區(qū)大部分被第四系黃土和新近系紅土覆蓋，僅在溝谷中有少量基巖出露，賦存地層為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組、峰峰組，石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組及新近系、第四系地層[3]，新近系、第四系地層約占勘查區(qū)面積的95.6%。

地層由老至新分述如：

1.1.1 奧陶系中統(tǒng)（O2）

上馬家溝組（O2s）

該組為礦區(qū)內(nèi)最老地層，主要出露在礦區(qū)溝谷中，出露厚度大于43m。主要為石灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、白云巖、豹皮狀灰?guī)r，石灰?guī)r為灰、青灰色，致密塊狀、厚層，貝殼狀斷口，質(zhì)地較純，局部夾有方解石細(xì)脈和結(jié)晶質(zhì)灰?guī)r。

峰峰組（O2f）

該組連續(xù)沉積在上馬家溝組之上，主要分布在廟子井-蘇家吉-窯坪一線鋁土礦邊緣溝谷中，郝家溝周圍礦體邊緣也有出露,出露厚度大于10m。本組以黃綠色泥灰?guī)r為主，夾數(shù)層白云質(zhì)灰?guī)r和角礫狀灰?guī)r，本組厚度70m～90m。

石炭系（C）

1.1.2 中統(tǒng)本溪組（C2b）

該組平行不整合于奧陶系中統(tǒng)峰峰組之上，是鋁土礦和山西式鐵礦的含礦層位，主要出露在廟子井、東磁窯溝、蘇家吉、楊家山、郝家溝一帶。該組分為兩段，自下而上敘述如下：

一段（C2b1）

為山西式鐵礦、鋁土礦及硬質(zhì)耐火粘土礦的賦存層位，俗稱鐵鋁巖組。底部由鐵質(zhì)粘土巖（厚0～4.12m）開始，向上依次為山西式鐵礦（厚0～2.44m）、粘土巖(厚0～2.71m)到中部的鋁土礦（厚0～7.56m），上部為硬質(zhì)耐火粘土礦（厚0～2.44m）或粘土巖（厚0～3.83m）。

圖1 套盒關(guān)系與礦體三維分布特征圖

二段（C2b2）

以底部細(xì)砂巖、砂質(zhì)粘土巖與一段分界，向上依次為雜色粘土巖，砂質(zhì)粘土巖，煤線，薄層細(xì)砂巖，黑色泥巖。中上部局部夾1～2層不穩(wěn)定的生物碎屑灰?guī)r。本組含有豐富的植物化石，本段厚2.57m～24.86m，平均11.15m。

上統(tǒng)太原組（C3t）

該組是本區(qū)的主要地層，由石英砂巖、泥（頁）巖、煤層、粘土巖和砂質(zhì)粘土巖組成。與下伏地層整合接觸，主要為一套海陸交互相沉積的含煤建造。

本組含有豐富的Cordaites principalis帶科達(dá)，Uncinunellina wangenheimi紋線長身貝，Lingula sp.舌形貝等化石。

1.1.3 新近系上新統(tǒng)保德組（N2b）

該統(tǒng)在礦區(qū)出露普遍，與下覆地層呈角度不整合接觸，一般在沖溝和半坡出露，局部因黃土坍塌被掩蓋。主要由多層礫石層和含多層鈣質(zhì)結(jié)核的棕紅色粘土組成。礫石成分以石灰?guī)r和砂巖為主，其次為鋁土礦、山西式鐵礦等。本統(tǒng)厚度0～113.82m。

1.1.4 第四系上更新統(tǒng)馬蘭組（Q3m）

淺黃色亞砂土，柱狀節(jié)理發(fā)育，多形成梁峁，厚度0～102.46m。

1.1.5 第四系全新統(tǒng)（Q4）

主要為風(fēng)化剝蝕殘坡積及沖洪積物，其零星分布于河谷之中，厚度小于15m。

1.2 構(gòu)造

本區(qū)大地構(gòu)造位置為鄂爾多斯斷塊興縣-石樓褶帶北端，區(qū)內(nèi)基巖出露甚少，多被新近系和第四系地層掩蓋，通過地質(zhì)工程揭露情況來看可見礦體為一構(gòu)造盆地，面積較小，面積為1.19km2,盆地中心位于ZKA4-0附近及ZKA4-11附近，盆地中心由石炭系太原組地層構(gòu)成，礦體產(chǎn)狀變化較大，地層傾角4°～27°。

2 礦床特征

2.1 礦體平面形態(tài)特征

礦體分布在礦區(qū)郝家溝村周圍,含礦面積為0.55km2，沉積無礦面積0.64km2，面含礦系數(shù)為0.46,經(jīng)探礦工程控制，有5處沉積無礦天窗。從平面形態(tài)上看，礦體較規(guī)則，礦體平面形態(tài)邊界彎曲，邊界模數(shù)為0.70。礦體南北長約650m，寬約220m～835m，礦體厚度平均為2.67m，礦體規(guī)模為中型，詳見表1。

表1 沉積無礦分布位置

2.2 礦體空間形態(tài)特征

由于受地形切割，礦體露頭多沿灰?guī)r頂部繞溝谷呈帶狀分布，呈形態(tài)各異的不規(guī)則港灣狀。礦體剖面上呈層狀、似層狀產(chǎn)出，平面形態(tài)為不規(guī)則狀，礦體沿走向及傾向均有尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。從圖中奧陶系基底立體侵蝕面中（圖1），可以非常直觀的看出本礦體為一構(gòu)造盆地，面積較小為1.19km2,盆地中心位于ZKA4-0附近及ZKA4-11附近，盆地中心由石炭系太原組地層構(gòu)成，礦體產(chǎn)狀變化較大，地層傾角4°～27°。

從奧陶系平面侵蝕面（實(shí)線為奧陶系侵蝕面等高線）和鋁土礦頂板平面等高線圖（虛線為鋁土礦頂板等高線）的套盒關(guān)系圖中，可以看出兩者等高線彎曲形態(tài)相似，部分邊界形態(tài)由于受到上覆鋁土礦以及風(fēng)化殼沉積物影響而發(fā)生了改變，這表明礦體賦存形態(tài)主要受基底灰?guī)r侵蝕面控制，其喀斯特地貌不發(fā)育，雖經(jīng)鐵質(zhì)粘土巖、山西式鐵礦等補(bǔ)償填平作用，但仍是控制鋁土礦體形態(tài)及厚度變化的主要因素[4，5]。本區(qū)礦體呈層狀、似層狀基本為單層,由于奧陶系古侵蝕面凹凸不平，因而礦體厚度在局部地段仍有較大的變化，在基巖侵蝕面凹陷地段礦體變厚，在凸起部位礦體變薄[6]。從鉆孔巖層剖面上看，隨著礦體的變薄，含礦層厚度也迅速變薄，甚至相變?yōu)檎惩翈r。

2.3 礦體品位及變化特征

礦石結(jié)構(gòu)以碎屑狀、致密狀為主，塊狀構(gòu)造。據(jù)全區(qū)112個(gè)鋁土礦化學(xué)分析樣統(tǒng)計(jì)，礦石品位Al2O3：45.24%～74.27%，平均59.82%，變化系數(shù)為11.27%。頻率直方圖呈單峰狀，頻率集中，說明本區(qū)礦石品位Al2O3的含量較高且穩(wěn)定。SiO2：2.9%～17.81%，平均8.42%，變化系數(shù)為34.44%，頻率曲線呈單峰狀，頻率變動(dòng)域較寬，說明礦石中SiO2含量中等且較穩(wěn)定。Fe2O3：0.93%～28.77%，平均12.97%，變化系數(shù)為62.98%，頻率直方圖呈單峰狀，頻率變動(dòng)域較寬，說明礦石中Fe2O3含量中等且較穩(wěn)定。A/S：2.60～66.75，平均7.38，變化系數(shù)為135.15%，頻率直方圖呈單峰狀，頻率變動(dòng)域?qū)挘f明礦石中A/S值中等且不穩(wěn)定。礦體平均品位Al2O3：61.32%，SiO2：8.62%，F(xiàn)e2O3：11.33%，A/S值：7.11。

3 結(jié)語

（1）從平面特征上看，該礦體較規(guī)則，礦體平面形態(tài)邊界彎曲，邊界模數(shù)為0.70。

（2）從奧陶系平面侵蝕面和鋁土礦頂板平面等高線圖的套盒關(guān)系，分析可得出該礦體形態(tài)及厚度變化，主要受奧陶系古侵蝕面控制。從礦體三維形態(tài)圖中，可得知礦體是賦存于古構(gòu)造盆地之中。

（3）從樣品化學(xué)分析結(jié)果可知，該鋁土礦體平均品位Al2O3：61.32%，SiO2：8.62%，F(xiàn)e2O3：11.33%，A/S值：7.11。

[1]王慶飛,鄧軍,劉學(xué)飛,等.鋁土礦地質(zhì)與成因研究進(jìn)展[J].地質(zhì)與勘探,2012,48(3):430-448.

[2]董挨管,張尚清,鐘莊華,等.晉西北興縣地區(qū)鋁土礦層準(zhǔn)沉積期古氣候及其沉積環(huán)境研究[J].河北地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,40(5):1-6.

[3]趙軍,張尚清,鐘莊華,等.山西省興縣趙家焉鋁土礦硫分布特征及成礦環(huán)境研究[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2016,39(4):279-284.

[4]鐘莊華,張尚清,張文旭,等.山西省云義隱伏鋁土礦綜合勘查技術(shù)應(yīng)用[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2017,40(2):134-140.

[5]溫同想.河南石炭紀(jì)鋁土礦地質(zhì)特征[J].華北地質(zhì)礦產(chǎn)雜志,1996(4):491-579.

[6]郭有錄.山西鋁土礦分布情況與開發(fā)利用中存在的問題及建議[J].華北國土資源,2005(4):10-15.