山西省原平市下马铺铝土矿区成矿规律与成矿预测

摘要 本文通过对山西省原平市下马铺铝土矿区地质普查工作的探究和地质特征的了解，分析该矿床的形成原因以及成矿的规律，对以后找矿方向作出了精准预测。

关键词 原平市下马铺；铝土矿；成矿规律与成矿预测

中图分类号P618 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）78-0047-02

1 概述

山西省原平市下马铺铝土矿区位于原平市北西320°方向直距34km处的段家堡乡西庄头～龙宫一带，矿区据208国道约2.00km，有简易公路相接，交通较为方便。本区地处云中山北端，地貌属断块剥蚀的低中山区，沟壑纵横，切割强烈。下马铺村一带史上无铝土矿矿权设置记载，但进行过小比例尺地质填图等区域性的基础性工作，地表现有零星铝土矿的出现，近年来，在露头出现附近有铝土矿民采活动，为地质工作提供了考察依据。1997年～1998年山西省地勘局区调队在本区进行了1：5万的区域地质调查，编制了1：5万轩岗幅、下大林幅地质图。2009年在该矿区范围内进行了普查工作，由于区内矿体不连续，厚度变化大，用第Ⅰ勘查类型控制不了矿体，对圈出具体靶区造成了难度。此次通过对矿区普查工作的详细摸底和对矿床地质特征的研究分析，初步明确了该矿床的成因及成矿规律，并对其下一步的找矿方向作出了预测[1]。

2 区域地质

1）地层本区区域地层出露较齐全，从老到新有太古界，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界三叠系及新生界第四系；

2）构造本区大地构造位置处于吕梁～太行断块的宁武～静乐块坳北缘，东邻五台山块隆，西接吕梁块隆。区域构造线以NE～SW向为主，横穿矿区中部的盘道梁向斜，褶曲构造及NE～SW向断裂是本区的构造主体；

3）区域矿产较丰富，主要以煤和铝土矿为主，石灰岩、粘土矿等亦有产出。其中铝土矿赋存于石炭系中统本溪组下部，是本区主要矿产之一。矿体呈层状、似层状、透镜状，规模大小不等，Al2O3>45%，A/S 2.6～7.0。下马铺矿区东南有石墙等中型铝土矿床，西南部有原平市长梁沟、南蚕食等大中型铝土矿床，北部有西红河、宽草坪等大中型铝土矿床。

3 矿区地质

1）地层区内出露地层有奥陶系中统，石炭系中统本溪组、上统太原组、山西组，二叠系下统下统下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组，三叠系下统刘家沟组，第四系中上更新统、全新统。全区基岩出露面积达75%以上。含矿段附近地层从老至新分述如下：

（1）奥陶系中统上马家沟组（O2s）主要为浅海相碳酸盐沉积。主要出露在矿区东南部。岩性为灰白色、肉红色、灰黄色，少量紫色微晶白云质灰岩、白云岩及角砾状泥灰岩。厚度大于200m；

（2）石炭系中统本溪组（C2b）本溪组与下伏奥陶系中统呈平行不整合接触关系。本组分为两段。一段（C2b1）：本段为铝土矿主要含矿层（含铝岩系）。底部由铁质粘土岩开始，向上依次为山西式铁矿、铁质粘土岩到中部的铝土矿，上部为硬质耐火粘土矿或粘土岩。依据其岩性组合和铝土矿成因关系，剖面上可分为三种组合类型，即铁铝质岩组合、铁泥质岩组合和泥质岩组合。区内这三种剖面类型相互渐变过度，形成了成矿带和无矿带相间出现。铝土矿为灰绿、灰、灰白色，碎屑状、半粗糙状和致密状结构，块状构造，矿层下界距奥陶系灰岩侵蚀面0.00m～3.69m，平均0.78m。各类岩（矿）石之间呈渐变关系，界线不大明显，呈层状、似层状产出。本段厚度1.28m～11.95m，平均4.77m。横向上厚度变化较大，纵向上变化相对较小。二段（C2b2）从下至上依次由生物碎屑灰岩或球粒状泥灰岩、细砂岩、粘土岩、黑色页岩夹不稳定的煤层或煤线组成。底部生物碎屑灰岩不稳定，呈灰色、灰黄色，透镜状层理。生物碎屑多为瓣鳃、腕足类和海百合茎碎片。其顶底通常有一层不稳定的煤层或煤线，煤层多相变为黑色碳质页岩或黑色页岩。该段在区内沉积厚度不稳定，变化范围由1.30m～15.80m，平均8.85m。

2）构造

矿区处于盘道梁区域主向斜的东南翼。主要构造线方向与区域构造方向一致，多呈NE～SW，NEE～SWW方向展部。地层产状2°～28°，一般14°左右。区内有14条小断层，断层延伸短，断距小，对矿体影响很小。

4 矿床地质特征

4.1 铝土矿的赋存层位

铝土矿赋存于石炭系中统本溪组一段中下部，奥陶系中统峰峰组灰岩侵蚀面之上，俗称“G层铝土矿”。矿层下界距奥陶系灰岩侵蚀面0.00m～3.70m，平均1.75m。

4.2 矿床规模及矿体形态产状

普查工作在矿床内部施工了21个钻孔及露头38个浅井，有8个钻孔和16个浅井为沉积无矿，沉积无矿天窗的存在使得矿体间断不连续，厚度变化较大，矿体厚度极值0.50m～3.89m，全区平均1.35m。根据见矿工程控制及矿体不连续孤立存在的特征，只在埋藏较浅有较少工程控制的地段圈定了四个小矿体，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿体，其中矿区中部Ⅱ、Ⅲ两矿体为本矿床的主要矿体，其余两个矿体零星出露，呈孤立的不规则状产出，单矿体沿走向长度不一，主矿体达950余米，小矿体320m～780m不等，沿倾向最大宽度950m左右，小矿体为100m～300m。矿体形态呈不规则的似层状、透镜状，产状与围岩一致，倾向320°左右，倾角12°～28°，一般在14°～20°之间。局部地段可达30°。矿体形态变化受后期风化剥蚀作用的改造，使其在地表出露形成不同形式的锯齿和港湾状。

4.3 矿体厚度变化规律

矿体严格受含矿岩系岩相分布控制，铁铝质岩相的发育程度决定了矿体的存在与否，制约着矿体的形态、厚度变化，铁铝岩相受奥陶系灰岩侵蚀面的古地形控制，使其形成为盆地充填沉积层序。铁铝岩相厚度越大，矿体越厚。而厚度小的地方常相变为泥质岩，矿体尖灭。

4.4 矿石物质组分变化规律

4.4.1 铅垂方向上

各矿种和矿石类型的变化及沉积顺序，从下至上基本是山西式铁矿——铁矾土——铁铝岩——铁质铝土矿——粗糙状铝土矿——致密状铝土矿——硬质耐火粘土矿：化学成分的变化一般是下部铁高、铝低，中部铝陡然增高，铁和硅低，而上部铝又有所降低，硅增高较为明显。

4.4.2 水平方向上

铝土矿各矿石类型沿走向一般变化不大，但由于受到古地貌凹凸不平的影响，有时出现厚度发育上的差异，个别地段甚至相变为铁铝岩形成沉积无矿天窗。沿倾向向西矿石质量及矿层厚度一般亦有变差趋势。

从整个空间上看，矿体的化学成分变化表现出一定的相关性，即Al2O3与SiO2呈反相关关系，而与TiO2呈正相关关系。

5 矿区成矿规律及成矿预测

5.1矿区成矿规律[2]

5.1.1 矿床成因

本区铝土矿与我省绝大多数铝土矿矿床一样形成于石炭纪本溪期。其层序与建造具有陆源铁、铝质建造沉积韵律的特征。它以古风化壳的奥陶系中统石灰岩类为基底，向上为铁质层—铁铝层—铝土矿层—铝硅（粘土岩）—碳酸盐岩层。矿体呈似层状、层状产出。界线多为渐变过渡关系。就物质成分及结构而论，在弱酸环境中溶解的铁质和古风化壳残积物，首先沉积形成铁质层，然后是铝硅物质的沉积，这是沉积环境水介质pH值发生变化的必然结果。而其结构为致密状和粗糙状（碎屑状），这些特征表明该铝土矿床为泄湖—浅海相碎屑及胶体化学沉积而成。

成矿物质来源要结合本区成矿地质条件分析，本区位于原平古岛北部边缘。这一特点与我国北方大部分铝土矿成矿地质条件大致相同。有理由认为本区铝土矿成矿物质来源主要是基底碳酸盐岩的古风化壳。另外有古陆、古岛、古老的结晶岩石风化产物的补充。

5.1.2 矿区成矿规律

区内铁铝质岩相为铝土矿成矿岩相，泥质岩相不含铝土矿。铝土矿矿体在矿体走向上和倾向上均随铁铝质岩相沉积而变化，往往呈不连续透镜状孤立存在。

矿体严格受含矿岩系岩相分布控制，铁铝质岩相的发育程度决定了矿体的存在与否，制约着矿体的形态、厚度变化，铁铝岩相受奥陶系灰岩侵蚀面的古地形控制，使其形成为盆地充填沉积层序。铁铝岩相厚度越大，矿体越厚。而厚度小的地方常相变为泥质岩，矿体尖灭。

5.2 矿区成矿预测[3]

普查工作用第Ⅰ勘查类型工程间距400m×400m无法控制矿体形态，矿体规模太小，只在埋藏较浅有较少工程控制的地段圈定了四个小矿体，找矿成果不太理想，本次通过对普查成果的综合研究发现本区还有扩大找矿成果的可能性，其找矿方向是：

1）改变勘查类型

下一步找矿工作建议按Ⅱ类矿床勘查类型布设勘查工程，区内岩相组合变化大，矿体厚度不稳定，工程间距太大容易漏矿，根据普查已施工的见矿钻孔，重点选含矿段及矿体厚度都较大的钻孔，在其周围附近布设新工程，符合从已知到未知的勘查原则。同时利用新工程进一步重点控制值得怀疑地段的无矿天窗的范围；

2）加大找矿深度

近年来，在很多勘查区内逐渐加大了探矿工程深度，特别是对大于300m～600m埋深的地段进行深部找矿并取得了很好的找矿效果，本矿区有两个钻孔深度均大于300m，其单工程矿体厚度超过1.5m，矿石质量较高。区内西北角本溪组埋藏较深，埋深在500m左右，普查阶段因经费限制，没有对该区域布设钻孔进行勘查，该区域紧邻已知见矿，有找矿远景；

3）煤铝兼探本区煤层较发育，对深部勘查时应做好综合勘查综合评价工作，煤铝兼探，会收到更好的找矿效果和经济意义；

4）加大对构造的研究区域上构造复杂，对本区肯定有影响，应进一步查明矿区内构造。

参考文献

[1]钟庄华，等.山西省原平市下马铺矿区铝土矿普查报告.

[2]烦永香，阳正熙，等.成矿规律与成矿预测.

[3]武爱明，等.山西省沉积型铝土矿成矿规律与成矿预测成果报告.