山西省興縣郝家溝鋁土礦床地質特征及其地質意義

楊 猛

（山西呂梁礦業有限公司，山西 呂梁 033000）

研究區位于興縣縣城28°方向，直距約35km處郝家溝的一帶，隸屬于蔚汾鎮管轄。礦區位于呂梁山系西北部邊緣，水系屬于黃河流域嵐漪河水系，礦區內河谷常年干涸無水，只有在夏季洪水期有短暫性流水流入嵐漪河，注入黃河。從1958年至今，興縣勘查先后發現區內上賦存數十處大型鋁土礦床，近南北向展布有范家疃、廟子井、東磁窯溝、蘇家吉、黃輝頭、趙家焉、后發達、郝家溝、賀家圪臺、關家崖、季家梁、奧家灣、孫家溝[1，3]。

本次工作通過對郝家溝地區內鋁土礦進行勘查、采樣分析，研究該礦體的地質特征為下一步勘查研究工作提供資料和依據。

1 礦區地質背景

1.1 地層

礦區大部分被第四系黃土和新近系紅土覆蓋，僅在溝谷中有少量基巖出露，賦存地層為奧陶系中統上馬家溝組、峰峰組，石炭系中統本溪組、上統太原組及新近系、第四系地層[3]，新近系、第四系地層約占勘查區面積的95.6%。

地層由老至新分述如：

1.1.1 奧陶系中統（O2）

上馬家溝組（O2s）

該組為礦區內最老地層，主要出露在礦區溝谷中，出露厚度大于43m。主要為石灰巖、泥質白云巖、白云巖、豹皮狀灰巖，石灰巖為灰、青灰色，致密塊狀、厚層，貝殼狀斷口，質地較純，局部夾有方解石細脈和結晶質灰巖。

峰峰組（O2f）

該組連續沉積在上馬家溝組之上，主要分布在廟子井-蘇家吉-窯坪一線鋁土礦邊緣溝谷中，郝家溝周圍礦體邊緣也有出露,出露厚度大于10m。本組以黃綠色泥灰巖為主，夾數層白云質灰巖和角礫狀灰巖，本組厚度70m～90m。

石炭系（C）

1.1.2 中統本溪組（C2b）

該組平行不整合于奧陶系中統峰峰組之上，是鋁土礦和山西式鐵礦的含礦層位，主要出露在廟子井、東磁窯溝、蘇家吉、楊家山、郝家溝一帶。該組分為兩段，自下而上敘述如下：

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，俗稱鐵鋁巖組。底部由鐵質粘土巖（厚0～4.12m）開始，向上依次為山西式鐵礦（厚0～2.44m）、粘土巖(厚0～2.71m)到中部的鋁土礦（厚0～7.56m），上部為硬質耐火粘土礦（厚0～2.44m）或粘土巖（厚0～3.83m）。

圖1 套盒關系與礦體三維分布特征圖

二段（C2b2）

以底部細砂巖、砂質粘土巖與一段分界，向上依次為雜色粘土巖，砂質粘土巖，煤線，薄層細砂巖，黑色泥巖。中上部局部夾1～2層不穩定的生物碎屑灰巖。本組含有豐富的植物化石，本段厚2.57m～24.86m，平均11.15m。

上統太原組（C3t）

該組是本區的主要地層，由石英砂巖、泥（頁）巖、煤層、粘土巖和砂質粘土巖組成。與下伏地層整合接觸，主要為一套海陸交互相沉積的含煤建造。

本組含有豐富的Cordaites principalis帶科達，Uncinunellina wangenheimi紋線長身貝，Lingula sp.舌形貝等化石。

1.1.3 新近系上新統保德組（N2b）

該統在礦區出露普遍，與下覆地層呈角度不整合接觸，一般在沖溝和半坡出露，局部因黃土坍塌被掩蓋。主要由多層礫石層和含多層鈣質結核的棕紅色粘土組成。礫石成分以石灰巖和砂巖為主，其次為鋁土礦、山西式鐵礦等。本統厚度0～113.82m。

1.1.4 第四系上更新統馬蘭組（Q3m）

淺黃色亞砂土，柱狀節理發育，多形成梁峁，厚度0～102.46m。

1.1.5 第四系全新統（Q4）

主要為風化剝蝕殘坡積及沖洪積物，其零星分布于河谷之中，厚度小于15m。

1.2 構造

本區大地構造位置為鄂爾多斯斷塊興縣-石樓褶帶北端，區內基巖出露甚少，多被新近系和第四系地層掩蓋，通過地質工程揭露情況來看可見礦體為一構造盆地，面積較小，面積為1.19km2,盆地中心位于ZKA4-0附近及ZKA4-11附近，盆地中心由石炭系太原組地層構成，礦體產狀變化較大，地層傾角4°～27°。

2 礦床特征

2.1 礦體平面形態特征

礦體分布在礦區郝家溝村周圍,含礦面積為0.55km2，沉積無礦面積0.64km2，面含礦系數為0.46,經探礦工程控制，有5處沉積無礦天窗。從平面形態上看，礦體較規則，礦體平面形態邊界彎曲，邊界模數為0.70。礦體南北長約650m，寬約220m～835m，礦體厚度平均為2.67m，礦體規模為中型，詳見表1。

表1 沉積無礦分布位置

2.2 礦體空間形態特征

由于受地形切割，礦體露頭多沿灰巖頂部繞溝谷呈帶狀分布，呈形態各異的不規則港灣狀。礦體剖面上呈層狀、似層狀產出，平面形態為不規則狀，礦體沿走向及傾向均有尖滅再現現象。從圖中奧陶系基底立體侵蝕面中（圖1），可以非常直觀的看出本礦體為一構造盆地，面積較小為1.19km2,盆地中心位于ZKA4-0附近及ZKA4-11附近，盆地中心由石炭系太原組地層構成，礦體產狀變化較大，地層傾角4°～27°。

從奧陶系平面侵蝕面（實線為奧陶系侵蝕面等高線）和鋁土礦頂板平面等高線圖（虛線為鋁土礦頂板等高線）的套盒關系圖中，可以看出兩者等高線彎曲形態相似，部分邊界形態由于受到上覆鋁土礦以及風化殼沉積物影響而發生了改變，這表明礦體賦存形態主要受基底灰巖侵蝕面控制，其喀斯特地貌不發育，雖經鐵質粘土巖、山西式鐵礦等補償填平作用，但仍是控制鋁土礦體形態及厚度變化的主要因素[4，5]。本區礦體呈層狀、似層狀基本為單層,由于奧陶系古侵蝕面凹凸不平，因而礦體厚度在局部地段仍有較大的變化，在基巖侵蝕面凹陷地段礦體變厚，在凸起部位礦體變薄[6]。從鉆孔巖層剖面上看，隨著礦體的變薄，含礦層厚度也迅速變薄，甚至相變為粘土巖。

2.3 礦體品位及變化特征

礦石結構以碎屑狀、致密狀為主，塊狀構造。據全區112個鋁土礦化學分析樣統計，礦石品位Al2O3：45.24%～74.27%，平均59.82%，變化系數為11.27%。頻率直方圖呈單峰狀，頻率集中，說明本區礦石品位Al2O3的含量較高且穩定。SiO2：2.9%～17.81%，平均8.42%，變化系數為34.44%，頻率曲線呈單峰狀，頻率變動域較寬，說明礦石中SiO2含量中等且較穩定。Fe2O3：0.93%～28.77%，平均12.97%，變化系數為62.98%，頻率直方圖呈單峰狀，頻率變動域較寬，說明礦石中Fe2O3含量中等且較穩定。A/S：2.60～66.75，平均7.38，變化系數為135.15%，頻率直方圖呈單峰狀，頻率變動域寬，說明礦石中A/S值中等且不穩定。礦體平均品位Al2O3：61.32%，SiO2：8.62%，Fe2O3：11.33%，A/S值：7.11。

3 結語

（1）從平面特征上看，該礦體較規則，礦體平面形態邊界彎曲，邊界模數為0.70。

（2）從奧陶系平面侵蝕面和鋁土礦頂板平面等高線圖的套盒關系，分析可得出該礦體形態及厚度變化，主要受奧陶系古侵蝕面控制。從礦體三維形態圖中，可得知礦體是賦存于古構造盆地之中。

（3）從樣品化學分析結果可知，該鋁土礦體平均品位Al2O3：61.32%，SiO2：8.62%，Fe2O3：11.33%，A/S值：7.11。

[1]王慶飛,鄧軍,劉學飛,等.鋁土礦地質與成因研究進展[J].地質與勘探,2012,48(3):430-448.

[2]董挨管,張尚清,鐘莊華,等.晉西北興縣地區鋁土礦層準沉積期古氣候及其沉積環境研究[J].河北地質大學學報,2017,40(5):1-6.

[3]趙軍,張尚清,鐘莊華,等.山西省興縣趙家焉鋁土礦硫分布特征及成礦環境研究[J].地質調查與研究,2016,39(4):279-284.

[4]鐘莊華,張尚清,張文旭,等.山西省云義隱伏鋁土礦綜合勘查技術應用[J].地質調查與研究,2017,40(2):134-140.

[5]溫同想.河南石炭紀鋁土礦地質特征[J].華北地質礦產雜志,1996(4):491-579.

[6]郭有錄.山西鋁土礦分布情況與開發利用中存在的問題及建議[J].華北國土資源,2005(4):10-15.