山西省兴县郝家沟铝土矿床地质特征及其地质意义

杨 猛

（山西吕梁矿业有限公司，山西 吕梁 033000）

研究区位于兴县县城28°方向，直距约35km处郝家沟的一带，隶属于蔚汾镇管辖。矿区位于吕梁山系西北部边缘，水系属于黄河流域岚漪河水系，矿区内河谷常年干涸无水，只有在夏季洪水期有短暂性流水流入岚漪河，注入黄河。从1958年至今，兴县勘查先后发现区内上赋存数十处大型铝土矿床，近南北向展布有范家疃、庙子井、东磁窑沟、苏家吉、黄辉头、赵家焉、后发达、郝家沟、贺家圪台、关家崖、季家梁、奥家湾、孙家沟[1，3]。

本次工作通过对郝家沟地区内铝土矿进行勘查、采样分析，研究该矿体的地质特征为下一步勘查研究工作提供资料和依据。

1 矿区地质背景

1.1 地层

矿区大部分被第四系黄土和新近系红土覆盖，仅在沟谷中有少量基岩出露，赋存地层为奥陶系中统上马家沟组、峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组及新近系、第四系地层[3]，新近系、第四系地层约占勘查区面积的95.6%。

地层由老至新分述如：

1.1.1 奥陶系中统（O2）

上马家沟组（O2s）

该组为矿区内最老地层，主要出露在矿区沟谷中，出露厚度大于43m。主要为石灰岩、泥质白云岩、白云岩、豹皮状灰岩，石灰岩为灰、青灰色，致密块状、厚层，贝壳状断口，质地较纯，局部夹有方解石细脉和结晶质灰岩。

峰峰组（O2f）

该组连续沉积在上马家沟组之上，主要分布在庙子井-苏家吉-窑坪一线铝土矿边缘沟谷中，郝家沟周围矿体边缘也有出露,出露厚度大于10m。本组以黄绿色泥灰岩为主，夹数层白云质灰岩和角砾状灰岩，本组厚度70m～90m。

石炭系（C）

1.1.2 中统本溪组（C2b）

该组平行不整合于奥陶系中统峰峰组之上，是铝土矿和山西式铁矿的含矿层位，主要出露在庙子井、东磁窑沟、苏家吉、杨家山、郝家沟一带。该组分为两段，自下而上叙述如下：

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，俗称铁铝岩组。底部由铁质粘土岩（厚0～4.12m）开始，向上依次为山西式铁矿（厚0～2.44m）、粘土岩(厚0～2.71m)到中部的铝土矿（厚0～7.56m），上部为硬质耐火粘土矿（厚0～2.44m）或粘土岩（厚0～3.83m）。

图1 套盒关系与矿体三维分布特征图

二段（C2b2）

以底部细砂岩、砂质粘土岩与一段分界，向上依次为杂色粘土岩，砂质粘土岩，煤线，薄层细砂岩，黑色泥岩。中上部局部夹1～2层不稳定的生物碎屑灰岩。本组含有丰富的植物化石，本段厚2.57m～24.86m，平均11.15m。

上统太原组（C3t）

该组是本区的主要地层，由石英砂岩、泥（页）岩、煤层、粘土岩和砂质粘土岩组成。与下伏地层整合接触，主要为一套海陆交互相沉积的含煤建造。

本组含有丰富的Cordaites principalis带科达，Uncinunellina wangenheimi纹线长身贝，Lingula sp.舌形贝等化石。

1.1.3 新近系上新统保德组（N2b）

该统在矿区出露普遍，与下覆地层呈角度不整合接触，一般在冲沟和半坡出露，局部因黄土坍塌被掩盖。主要由多层砾石层和含多层钙质结核的棕红色粘土组成。砾石成分以石灰岩和砂岩为主，其次为铝土矿、山西式铁矿等。本统厚度0～113.82m。

1.1.4 第四系上更新统马兰组（Q3m）

浅黄色亚砂土，柱状节理发育，多形成梁峁，厚度0～102.46m。

1.1.5 第四系全新统（Q4）

主要为风化剥蚀残坡积及冲洪积物，其零星分布于河谷之中，厚度小于15m。

1.2 构造

本区大地构造位置为鄂尔多斯断块兴县-石楼褶带北端，区内基岩出露甚少，多被新近系和第四系地层掩盖，通过地质工程揭露情况来看可见矿体为一构造盆地，面积较小，面积为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组地层构成，矿体产状变化较大，地层倾角4°～27°。

2 矿床特征

2.1 矿体平面形态特征

矿体分布在矿区郝家沟村周围,含矿面积为0.55km2，沉积无矿面积0.64km2，面含矿系数为0.46,经探矿工程控制，有5处沉积无矿天窗。从平面形态上看，矿体较规则，矿体平面形态边界弯曲，边界模数为0.70。矿体南北长约650m，宽约220m～835m，矿体厚度平均为2.67m，矿体规模为中型，详见表1。

表1 沉积无矿分布位置

2.2 矿体空间形态特征

由于受地形切割，矿体露头多沿灰岩顶部绕沟谷呈带状分布，呈形态各异的不规则港湾状。矿体剖面上呈层状、似层状产出，平面形态为不规则状，矿体沿走向及倾向均有尖灭再现现象。从图中奥陶系基底立体侵蚀面中（图1），可以非常直观的看出本矿体为一构造盆地，面积较小为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组地层构成，矿体产状变化较大，地层倾角4°～27°。

从奥陶系平面侵蚀面（实线为奥陶系侵蚀面等高线）和铝土矿顶板平面等高线图（虚线为铝土矿顶板等高线）的套盒关系图中，可以看出两者等高线弯曲形态相似，部分边界形态由于受到上覆铝土矿以及风化壳沉积物影响而发生了改变，这表明矿体赋存形态主要受基底灰岩侵蚀面控制，其喀斯特地貌不发育，虽经铁质粘土岩、山西式铁矿等补偿填平作用，但仍是控制铝土矿体形态及厚度变化的主要因素[4，5]。本区矿体呈层状、似层状基本为单层,由于奥陶系古侵蚀面凹凸不平，因而矿体厚度在局部地段仍有较大的变化，在基岩侵蚀面凹陷地段矿体变厚，在凸起部位矿体变薄[6]。从钻孔岩层剖面上看，随着矿体的变薄，含矿层厚度也迅速变薄，甚至相变为粘土岩。

2.3 矿体品位及变化特征

矿石结构以碎屑状、致密状为主，块状构造。据全区112个铝土矿化学分析样统计，矿石品位Al2O3：45.24%～74.27%，平均59.82%，变化系数为11.27%。频率直方图呈单峰状，频率集中，说明本区矿石品位Al2O3的含量较高且稳定。SiO2：2.9%～17.81%，平均8.42%，变化系数为34.44%，频率曲线呈单峰状，频率变动域较宽，说明矿石中SiO2含量中等且较稳定。Fe2O3：0.93%～28.77%，平均12.97%，变化系数为62.98%，频率直方图呈单峰状，频率变动域较宽，说明矿石中Fe2O3含量中等且较稳定。A/S：2.60～66.75，平均7.38，变化系数为135.15%，频率直方图呈单峰状，频率变动域宽，说明矿石中A/S值中等且不稳定。矿体平均品位Al2O3：61.32%，SiO2：8.62%，Fe2O3：11.33%，A/S值：7.11。

3 结语

（1）从平面特征上看，该矿体较规则，矿体平面形态边界弯曲，边界模数为0.70。

（2）从奥陶系平面侵蚀面和铝土矿顶板平面等高线图的套盒关系，分析可得出该矿体形态及厚度变化，主要受奥陶系古侵蚀面控制。从矿体三维形态图中，可得知矿体是赋存于古构造盆地之中。

（3）从样品化学分析结果可知，该铝土矿体平均品位Al2O3：61.32%，SiO2：8.62%，Fe2O3：11.33%，A/S值：7.11。

[1]王庆飞,邓军,刘学飞,等.铝土矿地质与成因研究进展[J].地质与勘探,2012,48(3):430-448.

[2]董挨管,张尚清,钟庄华,等.晋西北兴县地区铝土矿层准沉积期古气候及其沉积环境研究[J].河北地质大学学报,2017,40(5):1-6.

[3]赵军,张尚清,钟庄华,等.山西省兴县赵家焉铝土矿硫分布特征及成矿环境研究[J].地质调查与研究,2016,39(4):279-284.

[4]钟庄华,张尚清,张文旭,等.山西省云义隐伏铝土矿综合勘查技术应用[J].地质调查与研究,2017,40(2):134-140.

[5]温同想.河南石炭纪铝土矿地质特征[J].华北地质矿产杂志,1996(4):491-579.

[6]郭有录.山西铝土矿分布情况与开发利用中存在的问题及建议[J].华北国土资源,2005(4):10-15.