兴县后发达深部铝土矿地质特征及勘查启示

姜君文

山西省第三地质工程勘察院，山西 晋中 030620

兴县位于山西省吕梁市北端，黄河中游东岸，区内煤、铝、铁、石灰岩、白云岩等矿产资源丰富，是山西省重要的资源大县。

后发达矿区位于兴县县城周边，区内发育含煤地层，铝土矿埋藏较深，以前所做工作甚少，仅在河东煤田北部普查时对区内铝土矿进行了简要评价。但北部的贺家圪台矿区及东邻的奥家湾矿区勘查基本圈定了其各自矿体边界，为本区深部寻找铝土矿提供了重要依据。

1 矿床地质特征

矿区内主要被新生界上第三、第四系地层覆盖，约占矿区面积的95%左右。出露地层主要有奥陶系中统峰峰组（O2f）和石炭系上统本溪组（C2b）、太原组（C2t），二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x），二叠系上统上石盒子组（P2s）、石千峰组（P2sh）。

1.1 铝土矿的赋存层位

石炭系上统本溪组（C2b）是区域铝土矿的赋存层位，以平行不整合于奥陶系中统峰峰组之上，该组分为两段，自下而上分述如下：

一段（C2b1）

为山西式铁矿、铝土矿及硬质耐火粘土矿的赋存层位，俗称含矿段。埋藏较浅处由下向上依次为山西式铁矿、铁质粘土岩到中部的铝土矿，上部为青灰色硬质耐火粘土矿或杂色粘土岩。埋藏较深处底部为含团块状黄铁矿的粘土岩，局部为山西式铁矿菱铁矿，或铁质粘土岩。各种类型之间呈渐变关系，界线不太明显，呈层状、似层状产出。本段厚度为2.30～15.79m平均8.0m。

二段（C2b2）

以底部细砂岩、砂质粘土岩、半沟灰岩与一段分界，向上依次为灰色粘土岩、粉砂岩、煤线、薄层细砂岩、生物碎屑灰岩1至3层、黑色泥岩，含黄铁矿。本组含有丰富的植物化石。本段厚2.30m～17.10m，平均16.24m。

1.2 构造

矿区位于兴县～石楼南北向褶带的北段东侧，为一向北西倾斜的单斜构造，地层倾角7°～15°，向西逐渐变缓。区内未见断层，总体构造简单。

2 矿体规模、型态、产状、内部结构与空间分布特征

矿区面积53.40km2，东南部奥陶系灰岩无矿区面积1.47km2，本溪组分布面积51.93km2，资源量估算面积39.90km2。矿区铝土矿矿体呈层状、似层状产出，矿体产状与围岩产状基本一致。矿体形态受基底奥陶系古侵蚀面的控制，矿体形态及厚度受其影响。据全区参加储量计算的工程统计，矿体厚度极值在0.82m～4.52m之间，全区平均2.21m，变化系数为41.63%。

经以往探矿工程控制，由ZK104-24、 ZKN20-3、ZKN20-2三个沉积无矿钻孔构成的无矿天窗把矿区内分成南北两个矿体。

Ⅰ矿体：分布于县城北东部程家沟村-刘家梁村一带，面积16.24km2，是本次普查工作的主要矿体。矿体南北长约8800m，东西平均宽约2170m,矿体总体形态受一单斜控制，倾角10°左右，呈矩形状，有两个沉积无矿天窗，分布在ZK48-35、ZK68-31钻孔附近，面积1.30km2，面含矿系数0.92，矿体规模属大型。矿体呈层状、似层状，基本为单层。据参加储量计算工程统计，矿体厚度0.82m～4.52m，平均2.33 m,变化系数38.20%。

Ⅱ矿体：分布于县城南东部原家坪村、郭家圪台村、郝家山村一带，矿体南北沿走向平均长约2160m，沿倾向延伸约6900m，面积26.27km2，含矿面积26.27km2，平面上未发现无矿天窗，基本呈现矩形，倾向北西，倾角6°～10°左右。矿体呈层状、似层状，基本为单层。据参加储量计算的工程统计，矿体厚度0.89m～3.90m，平均1.99 m，变化系数47.89%。

3 矿石质量特征

3.1 矿物成分

矿石矿物成分主要为一水硬铝石、高岭石，副矿物有赤铁矿、褐铁矿、针铁矿，微量矿物有伊利石、绿泥石、方解石，重矿物有锐钛矿、金红石、电气石、锆石等。

3.2 矿石品位及其变化规律

据全区铝土矿化学分析样统计Al2O3：40.91%～75.66%，平均63.48%，变化系数13.74%。

SiO2：0.90%～20.34%，平均9.15%，变化系数52.68%。

A/S值：2.71～81.16，平均6.94，变化系数173.92%。

S含量区间0.06%～9.05%，算术平均值1.27%，品位变化系数125.98%。其中低硫（S＜0.3）的样品数占26.41%，中硫（S0.3～0.8）的样品数占26.41%，高硫（S＞0.8）的样品数占47.18%。表明本区矿石中硫含量确实偏高。

3.3 自然类型

本矿区矿石自然类型根据结构可分为碎屑状铝土矿、粗糙状铝土矿、致密状铝土矿及半粗糙状铝土矿。其中以碎屑状、粗糙状、致密状为主，其次为半粗糙状。

3.4 矿体围岩及夹石

矿区铝土矿层顶板岩性主要为粘土岩、硬质耐火粘土矿、泥岩。底板岩性主要为铁质粘土岩，其次为粘土岩，少数为山西式铁矿、白云质泥灰岩、白云质灰岩。夹石岩性主要为粘土岩。

4 矿区深部铝土矿勘查的启示

矿区深部是可以找到大型乃至特大型铝土矿床的。深部铝土矿自身的一些特点在找矿勘查时应引起充分的注意。

4.1 勘查难度大、投入成本高

深部铝土矿勘查不同于浅部露头区域，没有矿的直观反应，铝土矿的成矿地质特点也决定了深部勘查的难度远大于浅部。因而要充分研究区域成矿地质特点，收集、对比周边浅部铝土矿区资料，在此基础上推断估计深部矿化情况，才能取得勘查成功。

后发达矿区深部隐伏铝土矿含矿层位是已探明的奥家湾大型铝土矿床含矿层位向深部的自然延伸。然而，在整个含矿岩系中，在矿体内部或矿体之间无论走向或倾向，都可能有无矿天窗或无矿间断存在，这些也将大大增加找矿勘查过程中的决策难度。

4.2 深部铝土矿矿石特征更为复杂

一般而言，随深度增加，矿体内部结构与矿石质量特点较浅部更为复杂，矿石A/S下降且变化系数增大、S平均含量升高且分布不均、铁含量变化较大，矿体内部天窗、夹层增多、边界更为复杂。

将后发达矿体与浅部奥家湾矿体对比，可以看出浅部铝土矿床矿石品位高（A/S 2.60～131.67）、含硫低（0.007%～0.600%）而深部后发达铝土矿体矿石品位较低（A/S2.71～81.16）、含硫高（0.06%～9.05%）。

后发达矿区深部铝土矿与浅部的奥家湾矿区铝土矿对比

4.3 深部铝土矿地下开采技术条件更为复杂

铝土矿体下部本溪组岩层厚度薄（甚至缺失），不足以成为地下水的有效隔挡层，而且铝土矿埋深大，煤层开采及其积水等因素亦会对下部铝土矿的开采造成不利的影响。

5 结论

深部铝土矿在矿体品位、矿床开采技术条件等方面不及浅部，但目前山西省铝土矿勘查已进入由浅到深阶段，找深矿、找盲矿成为大势所趋。后发达矿区铝土矿勘查不仅是山西省深部铝土矿找矿的突破，也对山西省深部铝土矿找矿勘查具有一定的示范意义。

[1]张文旭，等.山西省兴县奥家湾矿区铝土矿勘探地质报告.

[2]钟庄华，等.山西省兴县后发达铝土矿远景区预查地质报告.