興縣后發達深部鋁土礦地質特征及勘查啟示

姜君文

山西省第三地質工程勘察院，山西 晉中 030620

興縣位于山西省呂梁市北端，黃河中游東岸，區內煤、鋁、鐵、石灰巖、白云巖等礦產資源豐富，是山西省重要的資源大縣。

后發達礦區位于興縣縣城周邊，區內發育含煤地層，鋁土礦埋藏較深，以前所做工作甚少，僅在河東煤田北部普查時對區內鋁土礦進行了簡要評價。但北部的賀家圪臺礦區及東鄰的奧家灣礦區勘查基本圈定了其各自礦體邊界，為本區深部尋找鋁土礦提供了重要依據。

1 礦床地質特征

礦區內主要被新生界上第三、第四系地層覆蓋，約占礦區面積的95%左右。出露地層主要有奧陶系中統峰峰組（O2f）和石炭系上統本溪組（C2b）、太原組（C2t），二疊系下統山西組（P1s）、下石盒子組（P1x），二疊系上統上石盒子組（P2s）、石千峰組（P2sh）。

1.1 鋁土礦的賦存層位

石炭系上統本溪組（C2b）是區域鋁土礦的賦存層位，以平行不整合于奧陶系中統峰峰組之上，該組分為兩段，自下而上分述如下：

一段（C2b1）

為山西式鐵礦、鋁土礦及硬質耐火粘土礦的賦存層位，俗稱含礦段。埋藏較淺處由下向上依次為山西式鐵礦、鐵質粘土巖到中部的鋁土礦，上部為青灰色硬質耐火粘土礦或雜色粘土巖。埋藏較深處底部為含團塊狀黃鐵礦的粘土巖，局部為山西式鐵礦菱鐵礦，或鐵質粘土巖。各種類型之間呈漸變關系，界線不太明顯，呈層狀、似層狀產出。本段厚度為2.30～15.79m平均8.0m。

二段（C2b2）

以底部細砂巖、砂質粘土巖、半溝灰巖與一段分界，向上依次為灰色粘土巖、粉砂巖、煤線、薄層細砂巖、生物碎屑灰巖1至3層、黑色泥巖，含黃鐵礦。本組含有豐富的植物化石。本段厚2.30m～17.10m，平均16.24m。

1.2 構造

礦區位于興縣～石樓南北向褶帶的北段東側，為一向北西傾斜的單斜構造，地層傾角7°～15°，向西逐漸變緩。區內未見斷層，總體構造簡單。

2 礦體規模、型態、產狀、內部結構與空間分布特征

礦區面積53.40km2，東南部奧陶系灰巖無礦區面積1.47km2，本溪組分布面積51.93km2，資源量估算面積39.90km2。礦區鋁土礦礦體呈層狀、似層狀產出，礦體產狀與圍巖產狀基本一致。礦體形態受基底奧陶系古侵蝕面的控制，礦體形態及厚度受其影響。據全區參加儲量計算的工程統計，礦體厚度極值在0.82m～4.52m之間，全區平均2.21m，變化系數為41.63%。

經以往探礦工程控制，由ZK104-24、 ZKN20-3、ZKN20-2三個沉積無礦鉆孔構成的無礦天窗把礦區內分成南北兩個礦體。

Ⅰ礦體：分布于縣城北東部程家溝村-劉家梁村一帶，面積16.24km2，是本次普查工作的主要礦體。礦體南北長約8800m，東西平均寬約2170m,礦體總體形態受一單斜控制，傾角10°左右，呈矩形狀，有兩個沉積無礦天窗，分布在ZK48-35、ZK68-31鉆孔附近，面積1.30km2，面含礦系數0.92，礦體規模屬大型。礦體呈層狀、似層狀，基本為單層。據參加儲量計算工程統計，礦體厚度0.82m～4.52m，平均2.33 m,變化系數38.20%。

Ⅱ礦體：分布于縣城南東部原家坪村、郭家圪臺村、郝家山村一帶，礦體南北沿走向平均長約2160m，沿傾向延伸約6900m，面積26.27km2，含礦面積26.27km2，平面上未發現無礦天窗，基本呈現矩形，傾向北西，傾角6°～10°左右。礦體呈層狀、似層狀，基本為單層。據參加儲量計算的工程統計，礦體厚度0.89m～3.90m，平均1.99 m，變化系數47.89%。

3 礦石質量特征

3.1 礦物成分

礦石礦物成分主要為一水硬鋁石、高嶺石，副礦物有赤鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦，微量礦物有伊利石、綠泥石、方解石，重礦物有銳鈦礦、金紅石、電氣石、鋯石等。

3.2 礦石品位及其變化規律

據全區鋁土礦化學分析樣統計Al2O3：40.91%～75.66%，平均63.48%，變化系數13.74%。

SiO2：0.90%～20.34%，平均9.15%，變化系數52.68%。

A/S值：2.71～81.16，平均6.94，變化系數173.92%。

S含量區間0.06%～9.05%，算術平均值1.27%，品位變化系數125.98%。其中低硫（S＜0.3）的樣品數占26.41%，中硫（S0.3～0.8）的樣品數占26.41%，高硫（S＞0.8）的樣品數占47.18%。表明本區礦石中硫含量確實偏高。

3.3 自然類型

本礦區礦石自然類型根據結構可分為碎屑狀鋁土礦、粗糙狀鋁土礦、致密狀鋁土礦及半粗糙狀鋁土礦。其中以碎屑狀、粗糙狀、致密狀為主，其次為半粗糙狀。

3.4 礦體圍巖及夾石

礦區鋁土礦層頂板巖性主要為粘土巖、硬質耐火粘土礦、泥巖。底板巖性主要為鐵質粘土巖，其次為粘土巖，少數為山西式鐵礦、白云質泥灰巖、白云質灰巖。夾石巖性主要為粘土巖。

4 礦區深部鋁土礦勘查的啟示

礦區深部是可以找到大型乃至特大型鋁土礦床的。深部鋁土礦自身的一些特點在找礦勘查時應引起充分的注意。

4.1 勘查難度大、投入成本高

深部鋁土礦勘查不同于淺部露頭區域，沒有礦的直觀反應，鋁土礦的成礦地質特點也決定了深部勘查的難度遠大于淺部。因而要充分研究區域成礦地質特點，收集、對比周邊淺部鋁土礦區資料，在此基礎上推斷估計深部礦化情況，才能取得勘查成功。

后發達礦區深部隱伏鋁土礦含礦層位是已探明的奧家灣大型鋁土礦床含礦層位向深部的自然延伸。然而，在整個含礦巖系中，在礦體內部或礦體之間無論走向或傾向，都可能有無礦天窗或無礦間斷存在，這些也將大大增加找礦勘查過程中的決策難度。

4.2 深部鋁土礦礦石特征更為復雜

一般而言，隨深度增加，礦體內部結構與礦石質量特點較淺部更為復雜，礦石A/S下降且變化系數增大、S平均含量升高且分布不均、鐵含量變化較大，礦體內部天窗、夾層增多、邊界更為復雜。

將后發達礦體與淺部奧家灣礦體對比，可以看出淺部鋁土礦床礦石品位高（A/S 2.60～131.67）、含硫低（0.007%～0.600%）而深部后發達鋁土礦體礦石品位較低（A/S2.71～81.16）、含硫高（0.06%～9.05%）。

后發達礦區深部鋁土礦與淺部的奧家灣礦區鋁土礦對比

4.3 深部鋁土礦地下開采技術條件更為復雜

鋁土礦體下部本溪組巖層厚度薄（甚至缺失），不足以成為地下水的有效隔擋層，而且鋁土礦埋深大，煤層開采及其積水等因素亦會對下部鋁土礦的開采造成不利的影響。

5 結論

深部鋁土礦在礦體品位、礦床開采技術條件等方面不及淺部，但目前山西省鋁土礦勘查已進入由淺到深階段，找深礦、找盲礦成為大勢所趨。后發達礦區鋁土礦勘查不僅是山西省深部鋁土礦找礦的突破，也對山西省深部鋁土礦找礦勘查具有一定的示范意義。

[1]張文旭，等.山西省興縣奧家灣礦區鋁土礦勘探地質報告.

[2]鐘莊華，等.山西省興縣后發達鋁土礦遠景區預查地質報告.