山西沁源县私家山矿区铝土矿矿体地质特征

山西沁源县私家山矿区铝土矿矿体地质特征

高家山矿区位于山西省沁源县西北部的高家山村。它管理着山西省沁源县郭道市的事务。矿区位于太岳山东部，沁水盆地西缘，该区最高点位于矿区西北部太平窊山，海拔1739.2m；最低点位于矿区东南角下务头村附近，海拔1231.4m，最大相对高差507.8m，地面切割深度一般为10～100左右。区内地表多为第四系黄土覆盖，基岩主要出露于沟谷两侧和山腰处，属剥蚀侵蚀中山山地地貌。1地层地质特征区域地层由老到新依次为寒武系上统，奥陶系下、中统；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；第四系中、上更新统及全新统等分布本区域。区域所处大地构造位于吕梁—太行断块沁水块坳，郭道—安泽近南北向褶带与太岳山坳缘翘起带的接合部位，主要为近北西向、北北东向两组断层及开阔褶皱。地层总体产状倾向南东，倾角10°～15°，局部发育小型褶皱。矿区内构造简单，主要为近北西向、北东向两组断层及开阔褶皱。地层总体产状倾向东—南东，倾角5°～25°，呈单斜构造，局部发育小型褶皱，区内的断裂构造对矿体的破坏作用较小。1.1西—麻子岩正断层（F1)麻子岩北东约500m处见一走向近北西—南东正断层，延伸距离约700m，断层面产状68°∠23°，断距约70m左右，断层处见3～5m宽破碎带。1.2上武头村西沟坑正段k2上务头村西大沟内约1.5km处见一北东向正断层，延伸距离约500m，断层面产状146°∠68°，断距<10m。1.3性质未知扰动f3在上务头村西约300m处见一北西向断层，可见岩层有明显错动，但断距不大，由于覆盖严重，断层性质不明。2成矿的地质特征2.1．cb2底部石炭系中统本溪组平行不整合于奥陶系中统地层之上，是铝土矿和“山西式铁矿”的含矿层位，主要出露于高家山北侧大沟、上务头村西大沟、杭村河谷、尖峪沟奥陶系地层之上，出露呈断续状和零星状。该组分为自下而上两段。1）一段（C2b1）为山西式铁矿、铝土矿及硬质耐火黏土矿的赋存层位。底部由铁质黏土岩开始，向上依次为山西式铁矿、铁质黏土岩到中部的铝土矿，上部为硬质耐火黏土矿或黏土岩。其中，山西式铁矿为褐色和褐黄色，由赤铁矿和褐铁矿组成，致密状结构，块状及蜂窝状构造。矿体规模小，多呈小型透镜体窝子状产出，变化较大。铁质黏土岩呈黄褐色，致密状结构。铝土矿为灰、灰白和浅红色，碎屑状、粗糙状和致密状结构，块状构造。各种类型之间呈渐变关系，界线不明显，呈层状和似层状产出，局部夹有黏土岩及铁质黏土岩，与上部硬质耐火黏土矿、黏土岩和下部铁质黏土岩一般界线清楚，有时渐变。本段厚2.0～9.54m，平均厚度5.22m。2）二段（C2b2）底部以一层灰岩（半沟灰岩）与一段分界，向上依次为杂色黏土岩、砂质黏土岩、煤线和薄层细砂岩、黑色页岩。本段厚3.87～35.96m，平均23.75m。2.2铝土矿矿床的地质特征2.2.1无矿工程形态由于受后期地形切割及无矿工程的影响，使矿体被分割成2个矿体，即Ⅰ号矿体和Ⅱ号矿体。Ⅰ号矿体为主矿体，矿体长6000m，宽500～2500m，资源量估算面积7.91km2。从平面形态来看，为不规则长条形，矿体边缘多被剥蚀成港湾状，由于无矿工程的存在，使矿体内部出现天窗或大片无矿区深入矿体内部。Ⅱ号矿体分布于Ⅰ号矿体以北，面积较小，矿体长1700m，宽660m，面积0.74km2。2.2.2号矿体边缘其文设计1）Ⅰ号矿体呈似层状和层状产出，产状与围岩产状基本一致，总体呈单斜产出，矿体边缘地带一般顺坡产出。总体走向为北西—南东向，倾向南东140°左右，倾角5°～20°。2）Ⅱ号矿体总体走向北西—南东，倾向南东120°～160°左右，倾角13°～16°。矿层呈层状产出，平面形态为北西南东向长方形。2.2.3充填材料特征本矿区矿石类型以碎屑状（鲕状）铝土矿为主，粗糙状、致密状铝土矿分布位置不稳定。各种矿石在横向上呈现出纵横交错、互相穿插的特点。纵向上，一般来说，矿层中部一水硬铝石的质量分数较高，多为粗糙状铝土矿，其上、下常为碎屑状或致密状铝土矿。自上而下总体表现为致密状铝土矿（碎屑状铝土矿）、粗糙状铝土矿（半粗糙状）、碎屑状铝土矿（鲕状铝土矿）和致密状铝土矿的沉积特征。1）碎屑状铝土矿：该矿呈灰、灰白色，碎屑状结构，块状构造，碎屑的质量分数为50%左右，最高可达75%，碎屑粗细不均，分选较差。碎屑形态多样，类型复杂，有的呈定向分布，有的分布杂乱。碎屑具有棱角状、次棱角状、次圆状、浑圆状、条带状，有的呈脉状，成分比较简单，主要有由一水硬铝石组成的铝土矿矿屑和少量黏土质岩屑和铁质岩屑，胶结物有隐晶和微晶状一水硬铝石、隐晶和鳞片状高岭石及细片状伊利石等。2）半粗糙状铝土矿：该矿呈灰白、灰、浅灰色，半粗糙状结构，块状构造。镜下为隐晶—微晶结构、内碎屑结构；矿物成分以一水硬铝石为主，其次矿物为高岭石，具内碎屑结构，碎屑粒度为0.1～0.5mm，碎屑成分为一水硬铝石、次高岭石、少量伊利石及褐铁矿等，胶结物与碎屑成分相当，主要为隐晶状和微晶状、水硬铝石和片状高岭石，也有少量伊利石和褐铁矿等。3）粗糙状铝土矿：该矿呈灰白、浅灰、灰色，粗糙状结构，块状构造，矿物成分以一水硬铝石为主，高岭石次之。岩性坚硬，具吸水性，其裂隙面和风化面常罩一层紫红色铁质薄膜。在显微镜下观察，常呈现微晶状和隐晶状结构，以隐晶状结构常见，微晶状、胶结状结构较少。表面十分粗糙的矿石中，含有肉眼不易辨认的内碎屑，颗粒大小0.1～1mm，分布不均，形态不规则，常为棱角状，碎屑成分主要为水铝石，有时可见高岭石，其胶结物由隐晶状、微晶状高岭石及水铝石混合组成。4）致密状铝土矿：该矿呈灰、灰白色，致密状结构，块状构造。镜下多为微晶状结构，内碎屑结构。矿物成分主要为一水硬铝石，其次为高岭石，伊利石及褐铁矿等。具内碎屑结构，碎屑分布较均匀，颗粒细小，主要呈浑圆状，少量为伸长的条片状和不规则状，由微晶状水铝石组成。胶结物为隐晶状水铝石、高岭石、绿泥石及伊利石等。2.2.4矿物学特性分析1）矿物成分：以一水硬铝石为主，其次矿物为高岭石、伊利石及褐铁矿等。具内碎屑结构，碎屑粒度0.1～0.5mm，碎屑成分为一水硬铝石，次高岭石、少量伊利石及褐铁矿等，胶结物与碎屑成分相当，主要为隐晶状、微晶状、水硬铝石和片状高岭石，也伴有少量伊利石、褐铁矿等。2）化学成分：矿石主要化学成分的质量分数为Al2O3:48.95%～78.34%，平均63.94%；SiO2：.98%～22.54%，平均13.62%；Fe2O3:0.89%～18.29%，平均3.16%；TiO2:1.69%～4.60%，平均2.77%；A/S值2.8～35.6，平均4.7。Al2O3,SiO2,Fe2O3三者之和较为稳定，其中Al2O3,SiO2呈明显负相关变化，矿体下部一般Fe2O3的质量分数相对较高，而Al2O3相对较低。3资源潜力评价3.1铝土矿成矿地质条件本区铝土矿属华北石炭系中统底部的“G”层铝土矿，覆盖于奥陶系灰岩侵蚀面之上。其矿物是由风化作用形成的铝土矿物、黏土矿物、含铁矿物及少量钛矿物组合。含矿建造本身严格受侵蚀基底构造、古地理位置所控制，整个铁铝沉积相具有中—偏碱性、弱还原—弱氧化、温暖气候环境的近海湖沼沉积相等特征。本区铝土矿成因为碳酸盐岩古风化壳钙红土化—沉积矿床。其物质来源主要来自基底碳酸盐岩经长期风化，在温暖潮湿的气候条件下和准平原的背景上，普遍产生了钙红土化，正是这种钙红土成为成矿的主要母源。其特征为：一是本区铝土矿主要受沉积环境和构造的影响。区域上的向斜构造有利于铝土矿含矿岩系的沉积和保存，矿区奥陶系侵蚀面凹地的发育程度决定矿体的形态、规模和厚度。二是铝土矿赋存于石炭系中统本溪组一段中下部，严格受层位控制；含矿岩系自下而上有Fe,Al,Si的沉积层序规律，呈现递变的趋势，即底部为铁矿、中部为铝土矿、上部为铝土质黏土岩类。3.2地质块