山西省陵川县岭西一带铝土矿地质特征及开发利用

2016-02-23罗鹏波

西部探矿工程 2016年6期

关键词：粘土矿硬质铝土矿

罗鹏波

（山西省地质勘查局二一二地质队，山西长治046000）

山西省陵川县岭西一带铝土矿地质特征及开发利用

罗鹏波*

（山西省地质勘查局二一二地质队，山西长治046000）

通过采用地表和钻探工程等方法对陵川县岭西矿区含矿地层进行研究，岭西一带含矿地层为石炭系中统本溪组。铝土矿床赋存于奥陶系碳酸盐岩的古风化侵蚀面上，铝土矿形态受侵蚀面地貌形态控制，具有多源、多态、多相和多变的特征。矿石矿物成分主要为一水硬铝石。矿区内铝土矿资源量虽然不算太大，但上覆岩层厚度小，露采条件好，岭西一带铝土矿资源若能得到合理的勘查开发利用，岭西矿区将成为陵川县一个较为重要的铝土矿资源产地。

铝土矿；地质特征；成因分析；开发利用

1　基本概况

铝土矿是山西省的优势矿种之一，分布广泛，资源储量丰富，截止2007年底，山西省累计查明铝土矿资源储量111565.6×104t，占全国的40%，此外还有预测资源量50000.41×104t，山西省铝土矿资源具有以下特点：铝土矿资源分布范围广而集中：铝土矿主要集中分布在朔州—神池、宁武—原平、保德—兴县、临县—中阳、交口—孝义、娄烦、灵石、沁源、阳泉、平陆地区；铝土矿矿区规模以中、小型为主：铝土矿呈层状、似层状产出，矿体受下伏岩层奥陶系石灰岩侵蚀面的控制，矿体较薄，一般2m左右；铝土矿石品位中等：铝土矿以中等品位（A/S4-6）矿石为主，A/S大于7的富矿只占总资源储量的12.89%，矿石类型以一水硬铝石型铝土矿为主；开采技术条件好；矿区水文地质条件简单，无富水性强的含水层直接影响矿体的开采，大多可露天开采；共、伴生矿产较多：铝土矿常常与煤炭资源、耐火粘土、铁矾土、硫铁矿、山西式铁矿、灰岩伴生，在含矿段并伴生有稀有、稀土及稀散元素，可以综合开采、综合利用。铝土矿的开发利用是山西省支柱产业之一。因此，研究山西省铝土矿的地质特征和开发利用现状至关重要。

2　铝土矿赋存层位

铝土矿体赋存于奥陶系侵蚀面之上，石炭系中统本溪组中上部，俗称“G”层铝土矿。矿层底界距奥陶系石灰岩侵蚀面一般为3.50～5.95m。矿区含矿岩系为一套由粘土岩、硬质粘土、铝土矿、铁质粘土岩、山西式铁矿组成的铁铝质岩相建造。矿体直接顶板多为硬质粘土，底板多为铁质粘土、山西式铁矿，少数为硬质粘土及粘土岩。

3　矿体的形态、厚度及规模

陵川县岭西铝土矿一区赋存标高1032.88～1091.79m，二区赋存标高979.49～1047.78m，岭西预查区铝土矿连续性较差，呈透镜状和似层状产出，厚度变化较大，产状平缓，矿体内部结构简单。矿体呈单斜产出。矿体产状与围岩产状基本一致。倾角一般在3°～12°之间。铝土矿形态受侵蚀面地貌形态控制。

本矿区分为一区和二区。一区有1个矿体，为I号矿体。二区有5个矿体，分别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号矿体。主要矿体为I、Ⅱ、Ⅳ号3个矿体

一区I号矿体位于一区北部，其南北长约700m，东西宽100～300m，面积164166m2，由9个工程控制，在平面上为一东西向近“T”形图形，求得334？资源量类为70.90×104t，占总资源量的34.42%。

矿体厚度0.7～2.06m，平均厚度1.51m。Al2O3品位为53.74%～69.26%。Al2O3加权平均含量65.18%，A/S加权平均为4.45，平均厚度1.51m。

二区Ⅱ号矿体位于二区中部，其南北约长350m，东西宽200m，面积81751m2，由3个工程控制，在平面上为一呈南北向展布的近四边形图形，求得334？资源量类为35.99×104t，占总资源量的17.47%。

矿体厚度1.60～2.00m，平均厚度1.77m。Al2O3品位为55.84%～66.49%。Al2O3加权平均含量为59.49%，A/S加权平均为3.52，平均厚度为1.77m。

Ⅳ号矿体位于二区中部，其南北约长760m，东西宽约250m，面积200056m2，由4个工程控制，在平面上为一呈北东向展布的近长方形图形，求得334？资源量类为72.65×104t，占总资源量的35.27%。

矿体厚度1.00～3.51m，平均厚度1.34m。Al2O3品位为58.78%～66.41%。Al2O3加权平均含量为58.88%，A/S加权平均为4.20，平均厚度为1.34m。

由上述统计数据说明，陵川县岭西铝土矿层厚度为0.70～1.77m，矿石质量一般。但矿区露采条件较好，矿体上覆岩层多为0～35m。大部分地段可露采。全区铝土矿平均厚度为1.17m，Al2O3平均含量为64.11%。平均A/S为4.17。

4　矿石特征及结构构造

4.1矿石矿物成分

主要为一水硬铝石，其次为粘土矿物、铁质矿物及重矿物。一水硬铝石在矿石中主要呈微晶状及微粒状；粘土矿物主要为高岭石，极少量水云母。在矿石中多呈不规则脉状及小团状分布；铁质矿物主要为褐铁矿，少数赤铁矿。

（1）一水硬铝石：铝土矿中主要的组成矿物，含量为52%～73%，淡黄色微晶为主，晶粒多在0.03mm以下，在差热曲线上，一水硬铝石的脱水温度为600℃，X光衍射线上3.98A2.31A2.08A为一水硬铝石和特征峰，峰值特别强，表明一水硬铝石在原矿中占主要地位。

（2）粘土矿物：为次要矿物，也是主要的含硅矿物，含量7%～25%，矿物呈泥状、泥晶状，分布于填隙物及鲕粒中。

（3）氧化铁质：一般在矿石中含量少于5%，褐红色，矿物呈质点状、条纹状分布。

4.2矿石化学成分

据统计，矿石化学成分主要为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2。合量一般为84%左右。全区单样统计品位：Al2O354.16%～74.60%，平均64.11%；SiO25.78%～22.26%，平均15.37%；Fe2O30.53%～10.85%，平均2.07%；TiO21.36%～3.35%；A/S平均为4.17。

全区铝土矿资源量加权平均品位：Al2O361.24%、SiO214.85%、Fe2O31.94%、A/S平均为4.12。

4.3矿石类型及质量变化特征

本区矿石按结构分为碎屑状、粗糙状、半粗糙状、致密状、豆鲕状及土状等几种自然类型，其中致密状为主要矿石类型，分布于全区。其次为粗糙状、致密状、豆鲕状。

矿石呈灰—浅灰—灰白色，致密状结构、块状构造。以微晶状一水硬铝石铝土矿为主，其次为碎屑状一水硬铝石铝土矿。含高岭石、褐铁矿等其它矿物。

本预查区矿石特征为Al2O3含量较高，SiO2含量变化较大，致密状铝土矿变化较大，质量较差。

4.4结构构造

全区共施工38个工程，其中有24个工程见铝土矿，10个钻孔单独见硬质耐火粘土，其余4个工程为剥蚀无矿工程。见矿比例为89%。见矿工程中没有夹层的工程，含夹层率0%。矿体无夹层，没无矿天窗。

5　共伴生矿产

硬质耐火粘土矿主要位于铝土矿上部，在局部地段，铝土矿下部也有硬质耐火粘土矿。硬质耐火粘土矿呈层状、似层状、透镜状，连续性较好。通过本次勘查见本溪组地层38个工程，26个均见硬质耐火粘土。硬质耐火粘土矿呈灰、深灰、灰白色，具致密块状、碎屑状构造，节理发育，贝壳状断口，镜下矿石具泥质结构，含少量碎屑和鲕粒。矿物成分以高岭石为主，含少量硬水铝石，铁质矿物等。

矿石成分（熟料）：Al2O340.76%～66.37%，平均52.10%；Fe2O30.7%～3.43%，平均1.20%；LOI 12.8%～14.95%，平均13.89%；耐火度1758℃～1869℃，平均1802℃。

硬质粘土矿层厚度为0.50～4.70m，Al2O3平均含量为38.85%～65.11%，Fe2O3平均含量0.70%～3.08%，矿石质量一般。区内硬质耐火粘土矿矿体呈层状、似层状及透镜状，划分为4个矿体，共求得硬质耐火粘土资源量120×104t。

6　成因分析

铝土矿的成矿除物源、搬运及补给方式外，主要取决于成矿古地理及环境。本区自中奥陶世至下石炭世，没有剧烈的造山运动，地壳整体缓慢上升。长期的剥蚀夷平和准平原化，造就了地形起伏不大而平缓的地质条件，为面型风化壳的形成、发展及物质的聚集创造了条件。在漫长的地质历史条件下，基底碳酸盐岩的钙红土化持久不断的延深，所提供的成矿物质极其丰富，从而形成区内比较可观的铝土矿和粘土矿。