山西省宁武县丁家沟矿区铝土矿找矿标志简述_翟校辉.pdf

0701）晋北硅镁层深断裂它以北东向一组最密集，继承了该区基底古构造的区域走向，规模巨大，为新生代断陷盆地的边缘断裂，并经历了不同的应力作用阶段。2）阳泉陵川岩石圈断裂在地表，南段主要显示为褶皱、断裂以及平顺陵川一带偏碱性的中性杂岩群分布；北段则见断裂分布，并有上新世玄武岩的溢出。该深断裂呈南北向展布，显示为明显的布格重力异常。3）离石岩石圈断裂它由南北向重力线状异常所显示，分布在吕梁山上地幔低值隆起区与河东上地幔坳陷区的过渡带，地表构造断裂也很发育。该深断裂不仅是现今陕北、山西黄土高原的分界线，而且控制了汾西古生代沉积岩相古地理和元古界地层及其基性中性火山岩的展布。4）太原、临汾、运城盆地内的深断裂它们主要构成盆地的边缘断裂或盆内凸起、凹陷的边缘断裂，由硅镁层断裂与硅铝层断裂组合而成，方向各异，南部多呈弧形，自北而南呈“多”字形排列。在地表大多经历左旋压扭、右旋张扭的不同应力阶段。深断裂多位于重磁正负异常的交界处，一般梯度带明显。该深断裂不仅控制着新生代断陷盆地的发育，而且控制了中生代的构造岩浆活动，如塔儿山二峰山地区。5）横河、安泽硅镁层深断裂它们在重力或重磁异常图上略有显示，地表为一枢纽断裂带，北西段为向北东倾斜的正断层；南东段为一向南西倾斜的逆冲断层。它们是在基底构造基础上发展起来的继承性断裂，最终形成于中生代。综上，山西的深断裂是在古断裂基础上活化或新生的，分属亚洲断裂体系、滨太平洋断裂体系、特提斯喜马拉雅断裂体系，彼此复合、交切，与莫霍面起伏相结合而构成了山西深部构造的复杂图案。它们的生成是印支运动以来太平洋和印度洋联合与亚洲大陆作用的结果。4 结论本文利用山西省重磁资料反演解释得到的山西省莫霍面和康腊面埋深起伏信息，将山西省深部构造划分为7个区，按其走向将深部断裂划分为5个组合，为山西省深部地质构造、地质找矿起到一定的指导作用。071参考文献：1 任纪舜.中国大地构造及其演化M.北京:科学出 版社,1983.2 赵善付,等.山西省区域矿产成矿规律J.山西地 质,1989(4):197-2343 周永娴,等.山西省区域重磁资料的初步研究J.山西地质,1989,4(2):111-1144 赵善付.山西省深部构造及其成矿关系初探J.山西地质,1988(3):255-2665 山西省地质矿产局.山西省区域地质志M.北京:地质出版社,1989.图2 主要深断裂分布图山西省宁武县丁家沟矿区铝土矿找矿标志简述摘要：丁家沟矿区位于宁武县西马坊乡前吴家沟村北东，经宁武县化北屯乡丁家沟至宁武县化北屯乡崔家沟村西南，距宁武县城南西直距约40 km。矿区交通便利，矿层稳定，构造简单。通过对该区域地层、构造、矿体规模和成因等方面的研究，总结了铝土矿的找矿规律和标志，为寻找铝土矿提供重要指导。关键词：铝土矿；矿体成因；找矿标志中图分类号：P618 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）02-71-3翟校辉（山西省第三地质工程勘察院有限公司，山西 晋中 030620）1 矿区概况矿区位于宁武静乐盆地中西部，属吕梁山系。地貌属剥蚀中山区，矿区内北东部高，西南部低，最高点海拔约2049 m，最低点海拔1490 m，相对高差559 m。工作区位于汾河上游西岸，沟谷纵横交错，切割强烈，东有汾河近南北向穿过，中部有西马坊河由西向东汇入汾河，均属汾河水系。本区属暖温带大陆性季风气候。昼夜温差大，年平均气温10，1月份平均气温零下10，7月份平均气温21。矿区地层产状陡峭，植被覆盖少，大量采掘破坏了原始岩层的应力平衡以及堆积大量固体废弃物，采空煤层顶底板因采煤造成塌落。露天开采矿渣堆积区易发生泥石流。2 矿区地质特征2.1 矿区地层矿区出露地层主要有奥陶系中统上马家沟组；石炭系中统本溪组、上统太原组；二叠系下统山西组、下石盒子组；二叠系上统上石盒子组、石千峰组；第四系上更新统及全新统。奥陶系中统上马家沟组分布于矿区北部。岩性为浅黄色薄中厚层状泥灰岩，灰白灰黄色白云质灰岩、泥质灰岩和厚层状石灰岩。石炭系中统本溪组分上下两段。本溪组一段为主要含矿层：底部为褐红色铁质黏土岩、黏土岩和山西式铁矿，呈透镜状、窝子状或不规则形状，局部含少许绿泥岩，它们平行不整合覆盖在奥陶系中统上马家沟组灰岩之上。中部为灰白色铝土矿层。按照其结构可分成致密状铝土矿、碎屑状铝土矿、粗糙状铝土矿，它们之间呈逐渐过渡关系，没有明确界限。粗糙状铝土矿具有坚实质感，脆性较强，表面粗糙，吸收性也较强；而致密状的铝土矿多具贝壳状断口，表面较为光滑。上部由灰色和浅灰色的黏土岩和硬质黏土矿组成。本溪组二段底部为生物碎屑灰岩（畔沟灰岩），局部相变为细粒砂岩、含有粉沙质泥岩、泥岩和炭质泥岩，是划分本溪组上下段的主要依据。上层以灰色灰黑色泥岩为主，灰白色细粒砂岩，局部夹煤线，内含少量黄铁矿颗粒。太原组为海陆交互相的含煤地层，底层为灰白作者简介：翟校辉（1990），男，工程师，本科，毕业于河北地质大学，主要从事地质找矿工作。华北自然资源地质勘探2023.2翟校辉：山西省宁武县丁家沟矿区铝土矿找矿标志简述总第113期022023年图例岩石圈断裂硅镁层断裂硅铝层断裂072073Al O 含量40.11%78.28%，平均值57.88%，变23化系数17.84%；SiO 含量1.10%19.94%，平均值21 1.3 2%，变 化 系 数 5 3.5 2%；F e O 含 量230.96%31.29%，平均值11.79%，变化系数73.95%；TiO 含量1.56%5.35%，平均2.36%，变化系数220.80%；A/S为2.6143.82，平均6.66，变化系数81.77%。从上述数据统计来看，Al O 频率曲线呈双峰23状，集中区域范围主要在50%60%、65%75%之间，占总数的61.74%，说明Al O 含量高且较稳定；23SiO 频率曲线呈多峰状，集中区域范围宽，含量21%7%、9%13%、15%17%，占总数的78.26%，说明SiO 含量较低、变化较大，且相对较2稳定；A/S值频率曲线呈双峰状，频率变动范围宽，说明矿石A/S变化大，不稳定。据组合分析，分析结果为S含量0.06%1.03%，平均0.34%；P O 含量0.36%0.83%,平均250.61%；CaO含量0.16%1.52%，平均0.72%；MgO含量0.10%0.50%，平均0.36%；K O含量0.19%20.82%，平均0.47%；Na O含量0.028%0.084%，平2均0.045%。3.4 矿体围岩及夹石矿体顶板主要为黏土岩，少量硬质黏土矿和铁质黏土岩，其中黏土岩占75.01%。矿体底板为铁质黏土岩，少量黏土岩和奥陶系灰岩，极少数的山西式铁矿，比例分别为40.00%、25.72%、25.71%、8.57%。全区共有35个见矿工程，其中8个见有一层夹石，夹石岩性包括黏土岩、硬质黏土矿、少数为铁质粘土岩或铁矿。4 矿体成因矿区属华北石炭系中统本溪组一段的G层铝土矿。其含矿岩层自上而下为黏土岩硬质黏土矿铝土矿铁质黏土岩山西式铁矿，其建造受古地理位置构造和奥陶系灰岩基底所控制，该区铝土矿成因为属碳酸盐岩古风化壳钙红土化的沉积矿床。在晚石炭世早期，钙红土风化壳在海侵作用影响下遭受破坏。风化壳中不易风化的陆源碎屑物及其铝铁质矿物在海侵作用下被河流及海水作用搬运到近海或湖沼等低凹地区沉积。由于风化壳的垂直分带性，其顶部氧化最为严重，成分以铁质氧化物为主；中部氧化程度次之，成分为以三水铝石为主的铝土质矿物；底部氧化程度最弱，物质成分以硅质为主。在海侵作用下顶部的铁质氧化物首先被破坏、搬运、再沉积，其次为风化壳中部的铝土质矿物被破坏，最后为高岭质矿物。因此，在风化壳被破坏，物质搬运，再沉积的过程中，最先沉积的为山西式铁矿或铁质黏土岩，对奥陶系灰岩侵蚀面起到填平补齐的作用，故山西式铁矿一般厚度变化较大，分布不均匀，呈窝子状产出；中部为铝土矿，最上部为硬质黏土矿或黏土岩，从而形成了自下而上Fe-Al-Si的纵向沉积系列。5 找矿标志1）矿体露头。最明显的找矿标志为矿体露头，是寻找矿体最直接的依据。2）层位标志。山西省的铝土矿属华北石炭系中统本溪组一段的沉积型铝土矿床，故本溪组段层位是最重要的找矿标志。3）地层组合标志。根据对矿区地层的论述可知，在石炭系地层中，本溪组下段为含矿段，上段的浅海湖泊相沉积造成底部为碳酸盐岩和砂岩，太原组为海陆交替的含煤岩系地层。因此，本溪组上下段分界标志层畔沟灰岩及本溪组与太原组分界标志层晋祠砂岩可以成为寻找铝土矿的间接指示。4）岩石共生组合类型标志。矿区内石炭系本溪组下段为含矿段，含矿段内的铝土矿共生矿产主要有铝土矿下部的山西式铁矿和上部的硬质黏土矿，其间夹有铁质黏土岩和黏土岩。故其伴生矿产山西式铁矿、硬质黏土矿或黏土岩与铝土矿存在密切联系，可作为寻找铝土矿的间接标志。色粗粒石英砂岩（晋祠砂岩），向上依次为砂质泥岩、泥岩和9号煤层。上接灰白色石英砂岩，砂质泥岩、泥岩、8号煤层及煤线，黑色泥岩。向上为薄层砂质泥岩过渡到细粒砂岩，粉砂岩、砂质泥岩、黑色泥岩夹不可采煤层，岩屑砂岩，石英砂岩，泥岩夹7号煤层。7号煤层上部为灰白色粗粒石英砂岩至细粒石英砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩，6号煤层。上接灰、灰黑、深灰色泥岩，其上为灰色细粒杂砂岩夹灰黑色薄层状砂质泥岩；中部以黄褐色厚层粗粒石英砂岩为主；上部以黑灰色泥岩和砂质泥岩互层为主，夹有浅灰色薄层状石英细粒砂岩，局部可见薄层煤或煤线，顶部发育有4号煤层。二叠系下统山西组在矿区中部出露，为陆相沉积建造。岩层一般以灰白或灰黄色中粗粒石英砂岩和黑色泥岩为主，夹灰黑色砂质泥岩。底部为灰白色中粗粒石英砂岩或中粒石英砂岩与下覆太原组呈整合接触。发育有23层煤层，可采煤层位于中下部的2号煤层。二叠系下统下石盒子组在矿区中部出露，呈南西北东向不连续出露，为陆相沉积建造。岩石一般以灰黄色、灰绿色和紫红色泥岩、砂质泥岩为主。二叠系上统上石盒子组主要出露于矿区南部沟谷，与下伏下石盒子组整合接触，为陆相沉积建造。紫红色泥岩由下至上逐渐增多。中部以灰绿色、灰黄色粗粒砂岩为主，含砾石。上部为黄绿、紫红色砂岩及紫红色泥岩。二叠系上统石千峰组与下伏上石盒子组整合接触，以紫红色泥岩和灰黄色粗粒长石石英砂岩为主。未见顶。第四系上更新统为浅黄色褐黄色亚砂土，厚度045 m不等。第四系全新统为冲、洪积层，主要分布于冲沟底部。2.2 矿区构造矿区地处大地构造华北板块山西地块静乐宁武块坳的中部，静乐宁武向斜西部，向斜两翼岩层倾角较陡，地层呈单斜产出，走向南西北东向，倾向南东130140，倾角60左右。在矿区内未发现大型断裂和褶皱构造。3 矿体地质3.1 赋存层位本区铝土矿层赋存于奥陶系侵蚀面之上、石炭系中统本溪组下部含矿段，铝土矿底板距侵蚀面距离04.24 m。自下而上一般发育有山西式铁矿、铁质黏土岩、铝土矿、硬质黏土矿、黏土岩。3.2 矿体规模矿区矿体单工程矿厚达不到最低可采厚度影响，分为2个矿体。矿体：位于矿区中部，为主矿体。矿体呈似层状产出，局部为透镜状。矿体平面形状不规则。长约6200 m,宽93650 m。矿体产状，倾向130140，倾角5570。据矿体出露及工程控制情况来看，矿厚为0.356.32 m，平均厚度2.09 m。厚度沿走向变化较大，沿倾向变化也大。主要表现为深部工程矿体厚度低于最低可采厚度。铝土矿体埋深0650 m，赋存标高9441853 m。深部工程ZK8708、ZK7108、ZK5508矿体厚度低于最低可采厚度，ZK0008钻孔为沉积无矿。铝土矿体埋深0650 m，赋存标高9441853 m。平均品位：Al O 2358.75%，SiO 10.94%，Fe O 10.91%，A/S 5.4。223矿体：主要分布在32勘探线至40勘探线之间。矿体呈似层状产出，矿体沿走向长约900 m，倾向长0450 m。矿体产状，倾向130140，倾角5570。据矿体出露及工程控制情况来看，除TCA6为无矿工程外，其余均达到可采厚度，矿厚为0.971.91 m，平均厚度1.43 m。铝土矿体埋深0450 m，赋存标高13581835 m。平均品位：Al O 53.42%，SiO 12.91%，Fe O 16.38%，23223A/S 4.1。3.3 矿石矿物矿石的自然类型主要以碎屑状铝土矿为主，其次为致密状、粗糙状。以灰灰白色粗糙状铝土矿质量为最好，其次为灰黄、灰绿色铝土矿。矿石主要化学成分为Al O、SiO、Fe O、TiO 2322324项。据全区35个见矿单工程115个铝土矿样统计，矿石品位如下：参考文献：1 DZ/T0202-2020,矿山地质勘查规范铝土矿S.2 张爱国,李建业,余铜山,翟校辉,等.山西省宁武 县丁家沟矿区铝土矿普查地质报告R.2013.华北自然资源地质勘探2023.2总第113期022023年翟校辉：山西省宁武县丁家沟矿区铝土矿找矿标志简述072073Al O 含量40.11%78.28%，平均值57.88%，变23化系数17.84%；SiO 含量1.10%19.94%，平均值21 1.3 2%，变 化 系 数 5 3.5 2%；F e O 含 量230.96%31.29%，平均值11.79%，变化系数73.95%；TiO 含量1.56%5.35%，平均2.36%，变化系数220.80%；A/S为2.6143.82，平均6.66，变化系数81.77%。从上述数据统计来看，Al O 频率曲线呈双峰23状，集中区域范围主要在50%60%、65%75%之间，占总数的61.74%，说明Al O 含量高且较稳定；23SiO 频率曲线呈多峰状，集中区域范围宽，含量21%7%、9%13%、15%17%，占总数的78.26%，说明SiO 含量较低、变化较大，且相对较2稳定；A/S值频率曲线呈双峰状，频率变动范围宽，说明矿石A/S变化大，不稳定。据组合分析，分析结果为S含量0.06%1.03%，平均0.34%；P O 含量0.36%0.83%,平均250.61%；CaO含量0.16%1.52%，平均0.72%；MgO含量0.10%0.50%，平均0.36%；K O含量0.19%20.82%，平均0.47%；Na O含量0.028%0.084%，平2均0.045%。3.4 矿体围岩及夹石矿体顶板主要为黏土岩，少量硬质黏土矿和铁质黏土岩，其中黏土岩占75.01%。矿体底板为铁质黏土岩，少量黏土岩和奥陶系灰岩，极少数的山西式铁矿，比例分别为40.00%、25.72%、25.71%、8.57%。全区共有35个见矿工程，其中8个见有一层夹石，夹石岩性包括黏土岩、硬质黏土矿、少数为铁质粘土岩或铁矿。4 矿体成因矿区属华北石炭系中统本溪组一段的G层铝土矿。其含矿岩层自上而下为黏土岩硬质黏土矿铝土矿铁质黏土岩山西式铁矿，其建造受古地理位置构造和奥陶系灰岩基底所控制，该区铝土矿成因为属碳酸盐岩古风化壳钙红土化的沉积矿床。在晚石炭世早期，钙红土风化壳在海侵作用影响下遭受破坏。风化壳中不易风化的陆源碎屑物及其铝铁质矿物在海侵作用下被河流及海水作用搬运到近海或湖沼等低凹地区沉积。由于风化壳的垂直分带性，其顶部氧化最为严重，成分以铁质氧化物为主；中部氧化程度次之，成分为以三水铝石为主的铝土质矿物；底部氧化程度最弱，物质成分以硅质为主。在海侵作用下顶部的铁质氧化物首先被破坏、搬运、再沉积，其次为风化壳中部的铝土质矿物被破坏，最后为高岭质矿物。因此，在风化壳被破坏，物质搬运，再沉积的过程中，最先沉积的为山西式铁矿或铁质黏土岩，对奥陶系灰岩侵蚀面起到填平补齐的作用，故山西式铁矿一般厚度变化较大，分布不均匀，呈窝子状产出；中部为铝土矿，最上部为硬质黏土矿或黏土岩，从而形成了自下而上Fe-Al-Si的纵向沉积系列。5 找矿标志1）矿体露头。最明显的找矿标志为矿体露头，是寻找矿体最直接的依据。2）层位标志。山西省的铝土矿属华北石炭系中统本溪组一段的沉积型铝土矿床，故本溪组段层位是最重要的找矿标志。3）地层组合标志。根据对矿区地层的论述可知，在石炭系地层中，本溪组下段为含矿段，上段的浅海湖泊相沉积造成底部为碳酸盐岩和砂岩，太原组为海陆交替的含煤岩系地层。因此，本溪组上下段分界标志层畔沟灰岩及本溪组与太原组分界标志层晋祠砂岩可以成为寻找铝土矿的间接指示。4）岩石共生组合类型标志。矿区内石炭系本溪组下段为含矿段，含矿段内的铝土矿共生矿产主要有铝土矿下部的山西式铁矿和上部的硬质黏土矿，其间夹有铁质黏土岩和黏土岩。故其伴生矿产山西式铁矿、硬质黏土矿或黏土岩与铝土矿存在密切联系，可作为寻找铝土矿的间接标志。色粗粒石英砂岩（晋祠砂岩），向上依次为砂质泥岩、泥岩和9号煤层。上接灰白色石英砂岩，砂质泥岩、泥岩、8号煤层及煤线，黑色泥岩。向上为薄层砂质泥岩过渡到细粒砂岩，粉砂岩、砂质泥岩、黑色泥岩夹不可采煤层，岩屑砂岩，石英砂岩，泥岩夹7号煤层。7号煤层上部为灰白色粗粒石英砂岩至细粒石英砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩，6号煤层。上接灰、灰黑、深灰色泥岩，其上为灰色细粒杂砂岩夹灰黑色薄层状砂质泥岩；中部以黄褐色厚层粗粒石英砂岩为主；上部以黑灰色泥岩和砂质泥岩互层为主，夹有浅灰色薄层状石英细粒砂岩，局部可见薄层煤或煤线，顶部发育有4号煤层。二叠系下统山西组在矿区中部出露，为陆相沉积建造。岩层一般以灰白或灰黄色中粗粒石英砂岩和黑色泥岩为主，夹灰黑色砂质泥岩。底部为灰白色中粗粒石英砂岩或中粒石英砂岩与下覆太原组呈整合接触。发育有23层煤层，可采煤层位于中下部的2号煤层。二叠系下统下石盒子组在矿区中部出露，呈南西北东向不连续出露，为陆相沉积建造。岩石一般以灰黄色、灰绿色和紫红色泥岩、砂质泥岩为主。二叠系上统上石盒子组主要出露于矿区南部沟谷，与下伏下石盒子组整合接触，为陆相沉积建造。紫红色泥岩由下至上逐渐增多。中部以灰绿色、灰黄色粗粒砂岩为主，含砾石。上部为黄绿、紫红色砂岩及紫红色泥岩。二叠系上统石千峰组与下伏上石盒子组整合接触，以紫红色泥岩和灰黄色粗粒长石石英砂岩为主。未见顶。第四系上更新统为浅黄色褐黄色亚砂土，厚度045 m不等。第四系全新统为冲、洪积层，主要分布于冲沟底部。2.2 矿区构造矿区地处大地构造华北板块山西地块静乐宁武块坳的中部，静乐宁武向斜西部，向斜两翼岩层倾角较陡，地层呈单斜产出，走向南西北东向，倾向南东130140，倾角60左右。在矿区内未发现大型断裂和褶皱构造。3 矿体地质3.1 赋存层位本区铝土矿层赋存于奥陶系侵蚀面之上、石炭系中统本溪组下部含矿段，铝土矿底板距侵蚀面距离04.24 m。自下而上一般发育有山西式铁矿、铁质黏土岩、铝土矿、硬质黏土矿、黏土岩。3.2 矿体规模矿区矿体单工程矿厚达不到最低可采厚度影响，分为2个矿体。矿体：位于矿区中部，为主矿体。矿体呈似层状产出，局部为透镜状。矿体平面形状不规则。长约6200 m,宽93650 m。矿体产状，倾向130140，倾角5570。据矿体出露及工程控制情况来看，矿厚为0.356.32 m，平均厚度2.09 m。厚度沿走向变化较大，沿倾向变化也大。主要表现为深部工程矿体厚度低于最低可采厚度。铝土矿体埋深0650 m，赋存标高9441853 m。深部工程ZK8708、ZK7108、ZK5508矿体厚度低于最低可采厚度，ZK0008钻孔为沉积无矿。铝土矿体埋深0650 m，赋存标高9441853 m。平均品位：Al O 2358.75%，SiO 10.94%，Fe O 10.91%，A/S 5.4。223矿体：主要分布在32勘探线至40勘探线之间。矿体呈似层状产出，矿体沿走向长约900 m，倾向长0450 m。矿体产状，倾向130140，倾角5570。据矿体出露及工程控制情况来看，除TCA6为无矿工程外，其余均达到可采厚度，矿厚为0.971.91 m，平均厚度1.43 m。铝土矿体埋深0450 m，赋存标高13581835 m。平均品位：Al O 53.42%，SiO 12.91%，Fe O 16.38%，23223A/S 4.1。3.3 矿石矿物矿石的自然类型主要以碎屑状铝土矿为主，其次为致密状、粗糙状。以灰灰白色粗糙状铝土矿质量为最好，其次为灰黄、灰绿色铝土矿。矿石主要化学成分为Al O、SiO、Fe O、TiO 2322324项。据全区35个见矿单工程115个铝土矿样统计，矿石品位如下：参考文献：1 DZ/T0202-2020,矿山地质勘查规范铝土矿S.2 张爱国,李建业,余铜山,翟校辉,等.山西省宁武 县丁家沟矿区铝土矿普查地质报告R.2013.华北自然资源地质勘探2023.2总第113期022023年翟校辉：山西省宁武县丁家沟矿区铝土矿找矿标志简述