府谷沙川溝礦區高嶺土礦實物地質資料開發利用

宋煥霞，趙世煌，趙桂軍，韓淑琛

（國土資源實物地質資料中心，河北 三河065201）

我國煤炭資源豐富，分布面廣，含煤建造厚度大，成煤時代齊全，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開采價值的非金屬、金屬和稀散、放射性元素礦產資源，其中有許多是我國的優勢和短缺礦種，有的經濟價值遠遠高于煤炭。含煤區內常常是蘊藏有多種礦產的“寶庫”。煤系共伴生礦產資源多以煤層夾矸、頂板、底板或單獨成層的方式存在，在找煤過程中，對煤炭勘查鉆孔實物地質資料進行開發利用，對共伴生礦產進行綜合找礦，可以達到事半功倍的效果，將會大大提高地質找礦的經濟效益。

1 陜西府谷沙川溝高嶺土礦的找礦過程及煤炭勘查實物地質資料二次開發的作用

1．1 找礦過程

1986年陜西第八地質隊在沙川溝礦區煤炭詳查工作中發現石炭、二疊紀煤系中的高嶺土礦。1989年利用煤的勘查地質成果進一步對高嶺土礦進行了普查，主要是對大量煤炭勘查鉆孔進行了系統的地質編錄與樣品測試分析，確定了高嶺土礦層的賦存層位、厚度及礦石質量，并按探煤工程網度劃分塊段、確定儲量級別，按陜西省地質礦產勘查開發局下達的不同用途的工業指標計算的儲量。

1．2 煤炭勘查實物地質資料二次開發

通過對含煤地層煤炭勘查鉆孔資料二次開發［3］，對照巖礦芯進行100%的檢查和地質編錄補充描述，對非含煤地層的鉆探地質編錄作60%的檢查。利用小區內煤的勘察鉆孔，通過采樣和測試分析。其中利用小區內的施工鉆孔28個，工作量9421．68m，其中煤鉆孔21個，工作量7524．35m；水文兼探煤孔2個，652．11m。從煤炭勘查鉆孔中取樣測試：高嶺土化學樣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樣品的采集方法，是經過對礦芯仔細觀察描述后劃分樣段、準確丈量長度后，采用二分之一礦芯劈開法精細采取。其它樣品如X衍射樣、小體重樣均按有關規程要求進行采取。

高嶺土礦樣品測試項目為：硅、鋁、鐵、鈦、鈣、鎂、鉀、鈉、硫、小體重及灼堿等。其主要測試方法為：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酸鉀容量法；二氧化鈦采用過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、E級儲量7469．90萬t，其中能利用儲量5849．5萬t，暫不能利用儲量為1620．40萬t，屬特大型硬質高嶺土礦。其中Ka8－2礦層和部分Ka9－2礦層可用于造紙涂料級3836．30萬t；Ka4、Ka9－2、Ka11礦層可用于陶瓷、橡膠原料，儲量3633．60萬t。

對礦層不同品級礦石品位進行算數平均計算，其結果為用于造紙涂料級：AI2O336．66%，SiO243．47%，TFe2O31．23%，燒失量15%；用于陶瓷、橡膠原料級：AI2O332．79%，SiO248．49%，TFe2O31．32%，SO30．34%燒失量14．10%。

2 成礦地質特征

沙川溝區域構造位置為鄂爾多斯盆地北部東緣，屬盆地次級構造單元晉西撓褶帶北端，西鄰陜北斜坡。區域主體構造為近南北向的墻頭－高石崖撓褶帶［2］，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造。其石炭二疊紀煤礦區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，且多數構成煤層底板。

沙川溝礦區內構造主要為區域墻頭－高石崖撓褶帶。小區內出露地層為奧陶系中統馬家溝組－三疊系下統和尚溝組及新生界地層。

區內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：石炭系中統本溪組（C2b），中部為1－3層高嶺土礦（Ka13號）；石炭系上統太原組（C3t），為小區內最主要的含礦地層，全煤礦區可分為三個巖性段，中下段（C3t1＋2）中部和上部含兩層層高嶺土礦層（Ka11號）和（Ka9－2號）及煤層。中段（C3t3）在底部15．72m（ZK201）之上為高嶺土礦層（Ka8－2號），是小區8－2號煤層底板；二疊系下統山西組（P1s），發約有（Ka4號）高嶺土礦層。

3 高嶺土的礦層特征

區內含煤地層中賦存的高嶺土礦層屬于沉積型硬質高嶺土礦，有3～7層，其中可采層4層，一般為煤層底板，自上而下編號為 Ka4、Ka8－2、Ka9－2、Ka11號。現將主要礦層特征概述如下。

1）Ka4礦層。賦存于山西組下部4號煤層之下，山西組底砂體之上。區內11個鉆孔見可采層，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號煤層底板及其相當的層位。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于11號煤層的底板層位。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、似膠質結構，塊狀構造，質硬，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%，少量鐵質及其它雜質。

Ka8－2礦層：礦石為灰褐色、深灰褐色，具泥質、膠質結構，塊狀構造，致密堅硬、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。

Ka9－2礦層：礦石為灰色、灰褐色，具泥質結構、含粉砂質結構、似膠狀結構，致密堅硬，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。

Ka11礦層：礦石為淺灰色、灰褐色，具泥質結構、含粉砂結構、膠狀結構，塊狀構造，致密堅硬，含少量黃鐵礦晶體和結核。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。

5 高嶺土礦的礦石質量

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。

高嶺石以隱晶質為主，次為粗鱗片狀。隱晶質約占高嶺石總量的95%左右，片徑一般小于0．001mm。高嶺石結晶度較好，內部結構屬于有序型。石英一般呈機械混入物，粒徑0．01～0．1mm。

鐵礦物主要為黃鐵礦，呈細網狀和粒狀，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，多為短柱狀和不規則粒狀，粒徑一般0．005～0．035mm。

利用礦區礦石進行的紙張涂布試驗、制瓷試驗和4A沸石試驗均獲成功。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 語

沙川溝礦區找礦成功的實例證明，對以往煤炭勘查實物地質資料的二次開發［4］利用，充分利用以往煤炭的勘查實物地質資料信息資源，是實現煤系共伴生礦產找礦突破的有效途徑。由于地質歷史發展過程中認識階段性和技術條件的限制等原因，相當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，大部分已經勘查或開發的煤炭資源在找礦階段或建礦時，均有普查、詳查、精查地質報告，對伴生共生礦產資源有簡要的說明和評價。可充分利用這些現有的以往勘探地質資料成果，尤其是對鉆孔實物地質資料或井下開掘巷道揭露的實物地質資料，通過再認識進行綜合找礦研究，充分開展實物地質資料實驗測試分析，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開發利用提供條件。

煤系共生、伴生礦產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。它們大多易于開采，很多礦可露天作業，與采煤無矛盾，可并行開采。這些礦用途廣，往往經濟價值高于煤炭本身的幾倍至幾十倍，對這些礦產的開發利用，不僅利國利民，也是搞活煤礦企業，開展多種經營的重要途徑。

應組織有關部門撥出專項資金，對煤系有用礦產的開發利用現狀進行全面調研。組織專家班子，開展以往煤田地質勘探工作中產生的煤系共、伴生礦產進行礦產資源綜合勘查和評價工作，對現有煤礦建礦時普查、勘探、精查的地質成果報告及實物地質資料保存現狀，進行調查分析研究，分類篩選，對現有生產礦井開采中見到的伴生礦產進行技術鑒定，是否有開采價值，開展綜合匯總分析研究，開展我國煤系地層中可開發利用的共伴生礦產資源調查研究，摸清煤炭勘查與開采工作中產生的實物地質資料保存狀況。對那些共伴生礦產資源質量好、品位高、有發展前途的礦區優先開發，并盡快納入國家規劃。對綜合開發、綜合回收、綜合利用的技術可行性和經濟合理性進行綜合研究，盡快提出可行性研究報告，為綜合開發開發利用提供可靠的資料依據，供相關管理部門決策。

［1］ 陜西地質礦產局第八地質隊．陜西省陜北石炭二疊紀煤田府谷礦區沙川溝井田勘探報告［R］．1989．

［2］ 陜西省地礦局西安地質礦產勘查開發院．陜西省陜北石炭二疊紀煤田府谷礦區堯峁井田詳查報告［R］．2011．

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

［4］ 王芳．地質資料的二次開發應用［J］．山西檔案，2011（zk）：24．