王鳳宇

西窯礦區(qū)位于平陸縣東部，該區(qū)地處中條山中部，南側(cè)緊臨黃河，屬構(gòu)造侵蝕低山區(qū)，地形總體北高南低，北部黃土覆蓋面積較大，南部溝谷發(fā)育，屬低山丘陵地貌。

1 區(qū)域地質(zhì)

該區(qū)位于豫皖斷塊，濟(jì)源—澠池塊坳之澠池?cái)喟贾?，區(qū)內(nèi)古生界海相及海陸交互相沉積巖系發(fā)育，石炭系本溪組鐵鋁巖系大面積分布，形成了較大規(guī)模的鋁土礦層;巖層呈平緩的波浪式褶皺，斷裂構(gòu)造發(fā)育。該區(qū)域出露地層由老至新為下元古界中條群，中元古界汝陽群，下古生界寒武系、奧陶系，上古生界石炭系、二疊系，新生界第三系、第四系。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，地層總體呈由北西向南東傾斜的單斜構(gòu)造，沿傾向多呈舒緩波狀。斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，受中條山東側(cè)大斷裂影響，區(qū)域斷裂多為北東—南西向，傾向北西，局部南東，傾角較大，一般大于70°，主要為正斷層，切割了整個(gè)古生界地層。本區(qū)巖漿活動較弱，巖漿巖分布不多，僅在區(qū)域中南部南頭嶺一帶沿溝谷出露有花崗斑巖體，呈巖株?duì)钋秩胗趭W陶系、石炭系和二疊系地層中，受其烘烤作用所致，石炭系煤層變質(zhì)為天然焦炭或無煙煤。本區(qū)域礦產(chǎn)較為豐富，以煤、鋁土礦、山西式鐵礦、耐火粘土礦為主，石膏、石灰?guī)r亦有產(chǎn)出，已不同程度地被開發(fā)利用。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)出露巖性主要為奧陶系厚層灰?guī)r;石炭系的本溪組和太原組，二疊系有下石盒子組的長石石英砂巖、泥巖，上石盒子組的長石石英砂巖、泥巖夾砂巖，第四系的黃土、殘坡積物等。本溪組沉積于奧陶系中統(tǒng)馬家溝組之上，與下伏馬家溝組地層呈平行不整合接觸，最大厚度為73.44m，最小厚度為13.66m，平均厚度為26.80m。本溪組為區(qū)內(nèi)含礦巖系，地層由下至上巖性依次為山西式鐵礦(硫鐵礦)，灰褐、灰黑色鐵質(zhì)粘土巖，硬質(zhì)粘土礦，碎屑狀鋁土礦或粗糙狀鋁土礦、灰 ～深灰色粘土巖(局部可達(dá)到粘土礦)、泥巖或煤線，頂部為生物碎屑灰?guī)r。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

本區(qū)自古生代以來，地殼基本固結(jié)而不再有強(qiáng)烈擠壓褶皺，本區(qū)位于豫皖斷塊，濟(jì)源—澠池塊坳之澠池?cái)喟贾?，地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，地層總體呈由北西向南東傾斜的單斜構(gòu)造，傾角 12°左右，沿傾向上多呈舒緩波狀。由于斷裂構(gòu)造較發(fā)育，斷距一般大于 40m，最大130m左右，對礦體的連續(xù)性破壞較大，斷裂特征如下:

F1斷裂:位于礦區(qū)南部，走向?yàn)楸睎|—南西，因被第四系覆蓋斷續(xù)出現(xiàn)，斜穿整個(gè)礦區(qū)，南西部延長至黃河，北東部即至礦區(qū)邊緣，長達(dá)1 450m，該斷層為一正斷層，總體傾向315°，傾角80°，斷距60m。F2斷裂:位于F1北側(cè)上盤，為一正斷層，因被第四系覆蓋，礦區(qū)內(nèi)斷續(xù)出露525m，斷距大于100m，傾向315°，傾角80°。

3 礦體、礦石特征

3.1 礦體特征

3.1.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)律

區(qū)內(nèi)鋁土礦層均被上覆地層覆蓋，在礦區(qū)以南沿黃河岸邊呈帶狀出露，礦體呈似層狀、透鏡狀、漏斗狀產(chǎn)出，其形態(tài)嚴(yán)格受奧陶系古風(fēng)化面控制。礦層厚度在 0.5 m～15.54m之間，平均2.52m，低凹處厚度大，且形成兩層礦體，連續(xù)性較好，且質(zhì)量相對較好，凸起處厚度薄或無礦，形成無礦“天窗”。鋁土礦層賦存于石炭系本溪組中上部含礦層位中，礦層產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，總體 120°～145°∠5°～15°，但局部受古風(fēng)化面控制而變化大。

3.1.2 礦體厚度及變化規(guī)律

本礦區(qū)鋁土礦受奧陶系古風(fēng)化面凹凸不平控制，厚度有明顯差異，礦體厚度與本溪組厚度正相關(guān)，礦體厚度沿走向和傾向呈波浪式起伏變化，經(jīng)全區(qū) 23個(gè)見礦孔統(tǒng)計(jì)，鋁土礦最大厚度為11.48m，最小厚度為 0.5 m，一般為 1 m～3 m，平均厚度為2.52m。礦體厚度變化系數(shù)1.05%，大于80%。據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，厚度頻率曲線為偏態(tài)，不對稱大(見表1)。所以，礦體厚度變化屬不穩(wěn)定范疇。

表1 鋁土礦厚度頻率統(tǒng)計(jì)表

3.2 礦石特征

3.2.1 結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

本區(qū)鋁土礦礦石結(jié)構(gòu)主要有碎屑狀、鮞狀、粗糙狀、致密狀等。礦石構(gòu)造有塊狀、孔穴狀、薄層狀等，以塊狀為主。

3.2.2 礦物成分

鋁土礦礦石的礦物成分主要為鋁礦物、硅礦物和鐵礦物，三者占礦石礦物含量 95%以上，其余為少量鈦礦物和微量礦物。該礦區(qū)鋁土礦礦石的礦物成分以一水硬鋁石為主，含量占礦石總量的50%～95%，一般大于85%，偶見三水鋁石，次為高嶺石，含量占礦石總量的5%～43%，一般在12%左右，與一水硬鋁石含量成反相關(guān)關(guān)系。礦石中還含有少量的水云母、蒙脫石、赤鐵礦、黃鐵礦、綠泥石及微量有機(jī)質(zhì)。

3.3 礦石類型

該區(qū)為沉積型鋁土礦礦床，依據(jù)礦石結(jié)構(gòu)，構(gòu)造大致可劃分出豆鮞—鮞狀、碎屑狀、粗糙狀三種自然類型，碎屑狀和粗糙狀為主要類型。

4 礦床成因、成礦控制因素及成礦規(guī)律

4.1 礦床成因

本區(qū)鋁土礦的形成是與加里東運(yùn)動分不開的，本區(qū)位于中條塊隆的南部邊緣。當(dāng)奧陶系沉積成巖之后，由于加里東運(yùn)動影響，整個(gè)華北地臺上升為陸，本區(qū)也隨著陸臺的升起，遭受長約1.5億年的風(fēng)化剝蝕，直到上石炭初期才逐漸下沉，接受沉積。在長期風(fēng)化剝蝕過程中，由于氣候炎熱潮濕，礦區(qū)北部的中條凸起及南部秦嶺古陸巖系，特別是鋁硅酸鹽巖石得到充分風(fēng)化、剝蝕和分解，其中活潑組分(如K，Na，Ca，Mg等)淋濾流失，而相對穩(wěn)定的組分(如Al，F(xiàn)e，Ti，Si等)則殘留下來。中石炭世早期，地殼下降，海水入浸。古風(fēng)化殼上殘留的鐵鋁紅土，在水動力作用下，以碎屑懸浮物形式從風(fēng)化物中帶出，運(yùn)移至海中，并按照各自不同的化學(xué)行為分別沉淀，當(dāng)運(yùn)移到海灣凹地之后，起初由于pH值低，海水中含有較多的SiO2，因此先沉積高嶺石質(zhì)鋁土泥巖和二價(jià)鐵，形成鐵的富集。以后由于海水pH值的改變，SiO2的含量逐漸減少，在海水中的中性鹽類作用下，使保護(hù)氧化鋁的腐植化合物受到破壞，而使鋁發(fā)生凝集沉積而生成鋁土礦床。

4.2 成礦控制因素

該區(qū)鋁土礦的生成是受基底巖石古地形和沉積環(huán)境的控制。由于中奧陶統(tǒng)上部泥質(zhì)灰?guī)r，經(jīng)長期的風(fēng)化、淋濾、剝蝕，形成了凹凸不平的準(zhǔn)平原，故古地形低凹部位先接受鋁的沉積，得到較充分的沉積富集，故礦體厚。凸起的部位在低凹處沉積夷平后，才接受沉積，但由于沉積環(huán)境的改變，很快就結(jié)束了成礦作用，因此形成凸起地段礦體薄或無礦。

從全區(qū)來看，礦體中主要化學(xué)成分相對穩(wěn)定，變化不大，但古地形低凹部位，隨著礦體厚度的變大，礦石中 Al2O3含量增大，SiO2含量降低，礦石質(zhì)量提高。在古地形凸起部位則反之，所以古地形條件和沉積環(huán)境決定了本區(qū)鋁土礦的基本特征。

4.3 成礦規(guī)律

鋁土礦層賦存于石炭系本溪組中上部含礦層位中。

平陸縣東部、夏縣南部的 120余平方千米范圍內(nèi)鋁土礦成礦地質(zhì)條件主要受古地貌環(huán)境和后期的構(gòu)造風(fēng)化剝蝕作用控制，根據(jù)區(qū)域內(nèi)已有的地質(zhì)資料分析，奧陶系古風(fēng)化面在海浸前，應(yīng)是起伏不平的溝槽狀地貌，溝槽的展布方向應(yīng)大多為北西向或北北西向。其深淺不一，分布不均，以至形成鋁土礦層后，在斷面其形態(tài)表現(xiàn)為漏斗狀或扁豆?fàn)?，在古地貌低凹處形成厚大礦體，礦石質(zhì)量好;在古地貌凸起處礦層變薄或沉積無礦。

[1] 山西省地球物理化學(xué)勘查院.山西省平陸縣西窯礦區(qū)鋁土礦詳查報(bào)告[R].2005-2007.

[2] 曾永孚.沉積巖石學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社，2007.

[3] 袁見齊，朱上慶，翟裕生.礦床學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社，2000.