寧夏中衛(wèi)市油井山陶瓷粘土礦地質(zhì)特征及其成因探討

羅小平，張玲燕，劉國(guó)云，左健揚(yáng)，房正榮，李小瓊，張 芬

（寧夏回族自治區(qū)國(guó)土資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院，寧夏銀川750002）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于柴達(dá)木—華北板塊，阿拉善微板塊，騰格里早古生代增生楔，衛(wèi)寧北山—香山晚古生代前陸—上疊盆地之香山褶皺帶。經(jīng)歷了燕山及喜馬拉雅多期次、多種性質(zhì)的地殼運(yùn)動(dòng)，致使區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，發(fā)育一系列線狀褶皺及次級(jí)推覆巖席。

1.1 地層

礦區(qū)出露地層有陸緣型奧陶系（香山群）、石炭系、二疊系、古近系和第四系。主要地層為：石炭—二疊系太原組（C2P1t），分布于礦區(qū)中部，巖性為深灰—灰黑色頁(yè)巖、泥巖夾灰—灰白色砂巖及灰黃色生物灰?guī)r透鏡體。根據(jù)地層巖性組合特征，自下而上分為2個(gè)巖性段：（1）第一巖性段（C2P1t1）：為炭質(zhì)頁(yè)巖、泥巖與粉砂巖互層夾細(xì)砂巖，頁(yè)巖中見(jiàn)灰?guī)r、薄煤線夾層；（2）第二巖性段（C2P1t2）：為中細(xì)粒砂巖夾泥巖、粉砂巖泥巖，夾灰白、灰綠和青灰色粘土巖。二疊系下統(tǒng)大黃溝組（P1d），分布于礦區(qū)東南部，巖性為一套灰綠、灰白、黃綠色砂巖、頁(yè)巖組合夾紫紅色砂巖，與下伏石炭—二疊系太原組呈平行不整合接觸。詳見(jiàn)圖1。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，整體位于油井子溝向斜西翼，巖層呈近單斜層狀產(chǎn)出。礦區(qū)中部發(fā)育小型向斜及背斜褶皺構(gòu)造，軸向呈北東南西向，軸長(zhǎng)約0.6km，傾向南東；斷裂構(gòu)造有2組，主要為北東南西向斷裂，次為北西南東向斷裂，傾角30°～65°，斷層對(duì)含礦地層有控制、破壞作用。

（1）北東南西向斷裂（F1、F2）。區(qū)內(nèi)最主要的一組斷裂，是強(qiáng)烈活動(dòng)的斷裂構(gòu)造帶。F1正斷層，為礦區(qū)內(nèi)發(fā)育規(guī)模最大的斷層，貫穿于整個(gè)礦區(qū)，斷面傾向南東，傾角30°～65°，斷層上盤(pán)為石炭—二疊系太原組，下盤(pán)為奧陶系磨盤(pán)井組，于礦區(qū)北東部隱伏于寺口子組之下，區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)約3.3km。F2逆斷層，位于礦區(qū)南部，斷面傾向南東，傾角45°，上盤(pán)為石炭—二疊系太原組，下盤(pán)為二疊系大黃溝組，礦區(qū)內(nèi)延伸約0.95km。該組斷裂具有明顯控礦作用。

（2）北西南東向斷裂（F4）。F4逆斷層，位于礦區(qū)南部，斷面傾向南西，傾角40°，上盤(pán)為石炭—二疊系太原組，下盤(pán)為二疊系大黃溝組，礦區(qū)內(nèi)延伸約0.27km。該斷層對(duì)礦層有破壞作用，在走向上切斷了礦層展布。

（3）褶皺。礦區(qū)中部發(fā)育有小型向斜及背斜褶皺構(gòu)造，軸向呈北東南西向。傾向南東，向斜軸長(zhǎng)約0.6km，其中北西翼傾角約29°，南東翼傾角約41°，核部地層為二疊系大黃溝組，兩翼地層為石炭—二疊系太原組。背斜軸長(zhǎng)約0.5km，其中北西翼傾角約41°，南東翼傾角約35°，背斜軸向東揚(yáng)起，形態(tài)不完整，核部地層為石炭—二疊系太原組，兩翼地層為二疊系大黃溝組。

1.3 侵入巖

礦區(qū)內(nèi)不發(fā)育。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦層特征及類型

陶瓷粘土礦層賦存于石炭—二疊系太原組，巖性為灰白、灰綠和青灰色粘土巖，地表礦層因風(fēng)化淋濾作用影響，呈現(xiàn)雜色，礦層底板為中細(xì)粒砂巖夾泥巖、粉砂巖泥巖，頂板為石英砂巖。礦區(qū)內(nèi)產(chǎn)出礦層1層，厚約1.02～4.06m，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，傾向南東，傾角25°～58°，礦層沿走向延展穩(wěn)定，除中部小褶曲外，產(chǎn)狀變化不大。礦層南北長(zhǎng)約3.25km，東西寬約0.45km，延展面積約1.18km2，局部受斷層影響，被切割為2段。礦層不含夾層、無(wú)蝕變現(xiàn)象、礦石成分單一、顏色相近、厚度較穩(wěn)定。見(jiàn)圖2。

2.2 礦石特征

陶瓷粘土礦礦物組成為粘土礦物、石英、赤鐵礦和石膏，為斑點(diǎn)狀泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，含鐵質(zhì)鮞粒者為含球粒泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。部分礦石中有不均勻呈星點(diǎn)狀分布的小孔，孔徑一般在0.05mm以下。礦石質(zhì)軟，可塑性較強(qiáng)，手摸具滑感，手能掰碎，平均密度約2.10g/cm3，礦石塑性指數(shù)范圍為10.3～13.5。

依據(jù)國(guó)土資源部西北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心出具的X射線衍射分析測(cè)試結(jié)果，礦區(qū)礦石中粘土礦物（伊蒙混層、伊利石和高嶺石）含量約82.0%～99.5%，其中：高嶺石約占50.0%～94.0%；伊利石和蒙脫石約占5.0%～30%；石英約占5%，最高含量可達(dá)8.7%～12.7%，粒徑在0.011～0.028mm之間；鐵質(zhì)占1%～2%左右，呈扁球粒狀，粒徑在2～0.03mm之間，邊緣多具褐鐵礦化；石膏呈自生晶粒或次生石膏細(xì)脈，最高含量可達(dá)10%～15%。礦石自然類型為粘土巖。

依據(jù)寧夏地礦實(shí)驗(yàn)室出具的礦石基本化學(xué)分析樣測(cè)試結(jié)果，礦石樣品Al2O3為18.55%～36.96%，F(xiàn)e2O3為0.77%～3.48%。

2.3 礦段劃分

依據(jù)礦層產(chǎn)出及與構(gòu)造特征，陶瓷粘土礦層被F2逆斷層自然分割為2個(gè)礦段，編號(hào)為Ⅰ礦段和Ⅱ礦段。

（1）Ⅰ礦段。為主要礦段，位于礦區(qū)東部，F(xiàn)2逆斷層以東，礦層呈單斜層狀產(chǎn)出，以北東—南西向展布于礦區(qū)，總體傾向南東，傾角25°～58°。根據(jù)探礦工程顯示，礦層厚度為1.05～3.02m，平均厚度為1.78m，沿傾向最大延深為0.25km。礦層南北長(zhǎng)約0.68km，東西寬約0.20km。礦層厚度變化系數(shù)為38.80%，屬于厚度穩(wěn)定礦層。

（2）Ⅱ礦段。位于礦區(qū)西南部，F(xiàn)2逆斷層以西，礦層展布受F2逆斷層控制。礦層呈單斜層狀產(chǎn)出，走向北東—南西向，傾向南東，傾角27°～36°。根據(jù)探礦工程顯示，礦層厚度為1.16～2.76m，平均厚度1.74m，礦層南北長(zhǎng)約0.68km，東西寬約0.20km。礦層厚度變化系數(shù)為42.24%，屬于厚度較穩(wěn)定礦層。

依據(jù)《找礦勘探地質(zhì)學(xué)》（侯德義，1983）礦石品位變化系數(shù)確定有益有害組份分布均勻程度類型，Ⅰ礦段 Al2O3（Vc）為 15.39%，F(xiàn)e2O3（Vc）為 42.05%，礦石Al2O3品位分布很均勻，F(xiàn)e2O3品位分布不均勻。Ⅱ礦段Al2O3（Vc）為17.32%，F(xiàn)e2O3（Vc）為15.21%，礦石品位分布很均勻。

3 礦床類型及成因分析

礦區(qū)內(nèi)石炭紀(jì)—三疊紀(jì)時(shí)以新克拉通盆地相沉積為主，下部充填物以海陸交互相碳酸鹽巖—碎屑巖含煤沉積為特征（石炭系）；上部充填物以河流相沉積為主，偶夾薄煤層（二疊紀(jì)）。晚石炭—早二疊世完成由陸表海盆向陸相盆地的轉(zhuǎn)換過(guò)渡，在海陸交互地帶及河—湖—沼澤地帶沉積了分布范圍廣、厚度大的粘土礦。二疊—三疊紀(jì)持續(xù)為陸相盆地形成期。期后本區(qū)經(jīng)過(guò)一系列沉積疊加和構(gòu)造變形，逐漸演化為坳陷盆地。

礦層賦存于石炭—二疊系太原組上部，與上覆蓋層二疊系大黃溝組呈平行不整合接觸。礦石呈灰白、灰綠和青灰色，鐵染后呈黃褐色或黃紅色，以高嶺石、石英礦物為主，石英顆粒磨圓度低，分選性差，水平層理或交錯(cuò)層理發(fā)育，說(shuō)明本區(qū)處于穩(wěn)定沉積環(huán)境與水動(dòng)力強(qiáng)烈活動(dòng)交替環(huán)境。此外礦石中常見(jiàn)長(zhǎng)石風(fēng)化顆粒，反映原生長(zhǎng)石風(fēng)化為高嶺石等粘土礦物。根據(jù)本地區(qū)沉積特征及巖石特征，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，油井山陶瓷粘土礦床成因?qū)俸酉喑练e型礦床。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上分析，區(qū)內(nèi)勘查陶瓷粘土礦勘查可以參考以下規(guī)律：（1）礦體產(chǎn)出于石炭—二疊系太原組頂部巖層中，地層賦礦標(biāo)志明顯；（2）本地構(gòu)造發(fā)育，礦層局部裸露，可沿控礦斷裂方向開(kāi)展勘查工作。