郭政斌，王浩乾，劉 安，王明明

(中國冶金地質(zhì)總局三局，山西 太原 030000)

1 區(qū)域地質(zhì)特征

山西省盂縣王子臺—南小坪鋁土礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于華北板塊(Ⅰ)山西塊隆(Ⅱ)塊沁水塊坳(Ⅲ)北緣盂縣塊坪東緣[1]。

區(qū)域內(nèi)出露地層有：古生界下寒武統(tǒng)張夏組(∈2z)、上寒武統(tǒng)崮山組(∈3g)；中奧陶統(tǒng)下馬家溝組(O2x)、上馬家溝組(O2s)、峰峰組(O2f )；中石炭統(tǒng)本溪組(C2b)、上石炭統(tǒng)太原組(C3t)；下二疊統(tǒng)山西組(P1s)、下石盒子組(P1x)、上二疊統(tǒng)上石盒子組(P2s)及新生界第四系地層[1]。

區(qū)域構(gòu)造簡單，區(qū)域構(gòu)造軸向多呈北東向開闊寬緩之褶皺，地層傾角約6～28°，斷層多為正斷層，逆斷層在本區(qū)不甚發(fā)育。區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層為中奧陶統(tǒng)峰峰組(O2f )、中石炭統(tǒng)本溪組(C2b)、上石炭統(tǒng)太原組(C3t)及新生界第四系上更新統(tǒng)馬蘭組(Q3m)，現(xiàn)由老到新分述如下。

2.1.1 中奧陶統(tǒng)峰峰組 (O2f )

主要分布于礦區(qū)中西部，主要巖性上部為青灰色中—厚層狀灰?guī)r，中部為灰—灰白色泥晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，下部為黃色泥質(zhì)白云巖。礦物成分以方解石為主。結(jié)構(gòu)以致密狀和假礫狀為主，塊狀構(gòu)造。厚度50～70m。

2.1.2 中石炭統(tǒng)本溪組 (C2b)

主要出露于礦區(qū)中部及西南部。本溪組上部為灰白色、灰黃色的泥巖、砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖，下部為灰色粘土巖、鋁土礦、鐵質(zhì)粘土巖和山西式鐵礦，該組厚度一般為13m，層位較穩(wěn)定，以硬質(zhì)粘土巖上部的石灰?guī)r或砂巖的底為界可將本組分為兩段。地層與下伏奧陶系石灰?guī)r為平行不整合接觸。

(1)下段(C2b1)：是本區(qū)鋁土礦賦存層位，主要由山西式鐵礦、含鐵粘土巖、鋁土礦、硬質(zhì)粘土巖及粘土巖等組成。巖層在顏色上由褐紅、褐黃色漸變?yōu)樯罨?、灰白色，厚度?m。本段厚度一般在3.3～10.1m，平均厚 5.98m。

(2)上段(C2b2)：由黑色頁巖、鈣質(zhì)頁巖、砂巖、砂質(zhì)頁巖等組成，厚度一般在0～42.3m，平均厚36.3m。

2.1.3 上石炭統(tǒng)太原組 (C3t)

僅礦區(qū)東南部見其少量出露，巖性主要由黑灰色頁巖、煤、砂巖及灰?guī)r組成，總厚約68.66m，與中石炭統(tǒng)本溪組地層整合接觸。

2.1.4 第四系上更新統(tǒng)馬蘭組(Q3m)

分布于礦區(qū)東部，主要為沖積、洪坡積黃土狀亞粘土和亞砂土，厚度0～11m。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，因受奧陶系古侵蝕面影響，石炭系及其以上地層呈舒緩波狀起伏，形成了開闊寬緩的褶皺構(gòu)造，褶皺軸總體走向為NE-SW向，傾角7～10°，礦區(qū)構(gòu)造類型屬于簡單。

礦區(qū)內(nèi)地層總體向東南緩傾，礦區(qū)東南部可見石炭系太原組地層出露，其地勢較低，北部見奧陶系峰峰組地層出露，其地勢較南部太原組地層高約50～100m。依據(jù)地層層面傾向及地形高低，推測該處存在一構(gòu)造斷層，該斷層作用使得北部較老的奧陶系峰峰組地勢高于南部的太原組地層。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

王子臺—南小坪鋁土礦礦體一般呈層狀、似層狀產(chǎn)出，結(jié)構(gòu)簡單，大部分礦體呈單層產(chǎn)出，局部地段有夾層，夾層巖性主要為粘土巖、鐵質(zhì)粘土巖[2]。根據(jù)礦體分布范圍及特征對其劃分為3個礦體，編號分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(表1)。

表1 王子臺—南小坪鋁土礦礦體特征

3.1.1 Ⅰ號礦體

Ⅰ號礦體位于礦區(qū)中西部，平面呈不規(guī)則形態(tài)。南北長約990m，東西長約285m，礦體面積約為0.16km2。該礦體主要由8條探槽工程控制，見礦厚度為0.50～4.80m，平均厚度1.87m，埋深2.0～5.0m，平均3.5m。礦體品位如下：Al2O362.80%～76.51%，平均67.49%；A/S 4.63 ～ 26.82，平均 7.50；Fe2O30.67% ～ 22.73%，平均 5.25%。為含鐵型品級Ⅲ級的鋁土礦。

3.1.2 Ⅱ號礦體

Ⅱ礦體位于礦區(qū)中西部，平面呈不規(guī)則形態(tài)，東西長約1 060m，南北長約515m，礦體面積約為0.19km2。該礦體主要由7條探槽工程控制，見礦厚度 1.00 ～ 5.70m，平均 3.15m，埋深 1.8 ～ 5.4m，平均3.6m。礦體品位如下：Al2O360.56%～72.61%，平 均 64.92%；A/S 3.76 ～ 8.80， 平 均 5.42；Fe2O30.70%～12.34%，平均3.13%。為含鐵型品級Ⅳ級的鋁土礦。

3.1.3 Ⅲ號礦體

Ⅲ號礦體位于礦區(qū)南部，平面呈不規(guī)則形態(tài)，東西長約355m，南北長約545m，礦體面積約為0.08km2。該礦體主要由3條探槽工程控制，見礦厚度 1.80～ 4.60m，平均 3.18m，埋深1.8～ 4.4m，平均 3.0m。礦體品位如下：Al2O369.95% ～ 78.39%， 平 均 73.79%；A/S 6.21 ～36.46，平均 11.79；Fe2O30.846% ～ 2.63%，平均1.72%。為低鐵型品級Ⅱ級的鋁土礦。

3.1.4 礦體工業(yè)指標(biāo)

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體的平均工業(yè)指標(biāo)見表3，參照DZ/T0202-2002《鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質(zhì)勘查規(guī)范》中的鋁土礦礦床一般工業(yè)指標(biāo)[3]，礦區(qū)鋁土礦Al2O3平均67.82%，A/S平均6.84，達(dá)到一水硬鋁石型鋁土礦標(biāo)準(zhǔn)。

表3 王子臺—南小坪鋁土礦礦體平均工業(yè)指標(biāo)

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)以鮞粒狀為主，次為豆鮞狀、碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

3.2.2 礦石成分

礦石的主要礦物成分為一水硬鋁石，次為粘土礦物，少量氧化鐵質(zhì)。礦石主要化學(xué)成分為Al2O3、SiO2、TiO2、Fe2O3，占礦石化學(xué)成分總量的84%以上。

3.3 礦石類型及品級

本區(qū)鋁土礦石工業(yè)類型屬于一水硬鋁石型低硫含鐵型鋁土礦[3]，礦石品級為Ⅳ級。

3.4 圍巖及夾石

鋁土礦致密堅硬，穩(wěn)固性好，其頂板多為硬質(zhì)粘土礦，穩(wěn)定性較差。其底板多為鐵質(zhì)粘土巖及山西式鐵礦，穩(wěn)固性較差。夾石為硬質(zhì)粘土巖、粘土巖。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

本區(qū)鋁土礦成礦物質(zhì)主要來源于基底碳酸鹽巖的古風(fēng)化殼[4-6]。另外還有古陸、古島古老的結(jié)晶巖石風(fēng)化產(chǎn)物的補(bǔ)充。

加里東運動使整個華北地區(qū)抬升，經(jīng)受長期風(fēng)化剝蝕形成準(zhǔn)平原化地形，奧陶系碳酸鹽巖經(jīng)受長期的風(fēng)化作用形成鈣紅土型風(fēng)化殼，到本溪期地殼開始緩慢下降，發(fā)生海侵，此時風(fēng)化殼大多數(shù)遭到破壞，僅少數(shù)地段(地形較平緩、低凹的地帶)有部分風(fēng)化殼殘留形成風(fēng)化殼型鋁土礦[7]。

隨著海侵逐漸向前推進(jìn)，古風(fēng)化殼由近及遠(yuǎn)地遭到破壞，位于海侵邊部的古風(fēng)化殼以鐵質(zhì)為主的上部物質(zhì)首先被地表水及潮水呈機(jī)械狀態(tài)(或部分被溶解)近距離搬運到近海盆地中接受沉積，形成了山西式鐵礦或鐵質(zhì)粘土巖，表現(xiàn)出巖石物質(zhì)成分不均勻、呈團(tuán)塊狀、無層理、厚度變化大的特點。然后是風(fēng)化殼內(nèi)以鋁質(zhì)為主的物質(zhì)被碎解、搬運、再沉積，形成鋁土礦(位于C2b1中下部，即舊稱之為G層鋁土礦)。最后是風(fēng)化殼中的硅質(zhì)的碎解、搬運、再沉積，形成粘土巖及硬質(zhì)耐火粘土礦，從而形成了由下到上的Fe-Al-Si垂直層序。

當(dāng)沉積盆地中有上述物質(zhì)再次補(bǔ)給時，會有上述垂直層序的重復(fù)變化出現(xiàn)，因而鋁土礦上部有時可見到鐵質(zhì)粘土巖的現(xiàn)象或重復(fù)出現(xiàn)鋁土礦層。綜上，本區(qū)鋁土礦屬瀉湖—淺海相沉積型鋁土礦床。

4.2 找礦標(biāo)志

(1)鋁土礦為沉積型礦床，其層位位于底部，石炭系本溪組地層是找礦的地層標(biāo)志。

(2)鋁土礦一般為灰、灰白及灰黃色，呈豆鮞狀或粗糙狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)硬，性脆，比重大，外觀易于鑒別，又因其抵抗風(fēng)化能力強(qiáng)，受地表剝蝕在地貌上易形成陡坎，是尋找鋁土礦的地貌標(biāo)志。

(3)古侵蝕面相對低凹處的鋁土礦、粘土礦含礦層厚，且質(zhì)量好，而反之則厚度小，品質(zhì)差。

(4)鋁土礦礦床受古地貌的影響較明顯，在古侵蝕面相對低凹，本溪組厚度大且分布范圍較大的地段，有望找到大型礦床[8-10]。