宁夏中卫市油井山陶瓷粘土矿地质特征及其成因探讨

2018-11-21罗小平张玲燕刘国云左健扬房正荣李小琼

西部探矿工程 2018年12期

关键词：粘土矿石炭矿段

罗小平，张玲燕，刘国云，左健扬，房正荣，李小琼，张芬

（宁夏回族自治区国土资源调查监测院，宁夏银川750002）

1 区域地质背景

矿区大地构造位置处于柴达木—华北板块，阿拉善微板块，腾格里早古生代增生楔，卫宁北山—香山晚古生代前陆—上叠盆地之香山褶皱带。经历了燕山及喜马拉雅多期次、多种性质的地壳运动，致使区内构造变形强烈，发育一系列线状褶皱及次级推覆岩席。

1.1 地层

矿区出露地层有陆缘型奥陶系（香山群）、石炭系、二叠系、古近系和第四系。主要地层为：石炭—二叠系太原组（C2P1t），分布于矿区中部，岩性为深灰—灰黑色页岩、泥岩夹灰—灰白色砂岩及灰黄色生物灰岩透镜体。根据地层岩性组合特征，自下而上分为2个岩性段：（1）第一岩性段（C2P1t1）：为炭质页岩、泥岩与粉砂岩互层夹细砂岩，页岩中见灰岩、薄煤线夹层；（2）第二岩性段（C2P1t2）：为中细粒砂岩夹泥岩、粉砂岩泥岩，夹灰白、灰绿和青灰色粘土岩。二叠系下统大黄沟组（P1d），分布于矿区东南部，岩性为一套灰绿、灰白、黄绿色砂岩、页岩组合夹紫红色砂岩，与下伏石炭—二叠系太原组呈平行不整合接触。详见图1。

1.2 构造

矿区地质构造较简单，整体位于油井子沟向斜西翼，岩层呈近单斜层状产出。矿区中部发育小型向斜及背斜褶皱构造，轴向呈北东南西向，轴长约0.6km，倾向南东；断裂构造有2组，主要为北东南西向断裂，次为北西南东向断裂，倾角30°～65°，断层对含矿地层有控制、破坏作用。

（1）北东南西向断裂（F1、F2）。区内最主要的一组断裂，是强烈活动的断裂构造带。F1正断层，为矿区内发育规模最大的断层，贯穿于整个矿区，断面倾向南东，倾角30°～65°，断层上盘为石炭—二叠系太原组，下盘为奥陶系磨盘井组，于矿区北东部隐伏于寺口子组之下，区内延伸长约3.3km。F2逆断层，位于矿区南部，断面倾向南东，倾角45°，上盘为石炭—二叠系太原组，下盘为二叠系大黄沟组，矿区内延伸约0.95km。该组断裂具有明显控矿作用。

（2）北西南东向断裂（F4）。F4逆断层，位于矿区南部，断面倾向南西，倾角40°，上盘为石炭—二叠系太原组，下盘为二叠系大黄沟组，矿区内延伸约0.27km。该断层对矿层有破坏作用，在走向上切断了矿层展布。

（3）褶皱。矿区中部发育有小型向斜及背斜褶皱构造，轴向呈北东南西向。倾向南东，向斜轴长约0.6km，其中北西翼倾角约29°，南东翼倾角约41°，核部地层为二叠系大黄沟组，两翼地层为石炭—二叠系太原组。背斜轴长约0.5km，其中北西翼倾角约41°，南东翼倾角约35°，背斜轴向东扬起，形态不完整，核部地层为石炭—二叠系太原组，两翼地层为二叠系大黄沟组。

1.3 侵入岩

矿区内不发育。

2 矿床地质特征

2.1 矿层特征及类型

陶瓷粘土矿层赋存于石炭—二叠系太原组，岩性为灰白、灰绿和青灰色粘土岩，地表矿层因风化淋滤作用影响，呈现杂色，矿层底板为中细粒砂岩夹泥岩、粉砂岩泥岩，顶板为石英砂岩。矿区内产出矿层1层，厚约1.02～4.06m，呈层状、似层状产出，倾向南东，倾角25°～58°，矿层沿走向延展稳定，除中部小褶曲外，产状变化不大。矿层南北长约3.25km，东西宽约0.45km，延展面积约1.18km2，局部受断层影响，被切割为2段。矿层不含夹层、无蚀变现象、矿石成分单一、颜色相近、厚度较稳定。见图2。

2.2 矿石特征

陶瓷粘土矿矿物组成为粘土矿物、石英、赤铁矿和石膏，为斑点状泥质结构，块状构造，含铁质鲕粒者为含球粒泥质结构。部分矿石中有不均匀呈星点状分布的小孔，孔径一般在0.05mm以下。矿石质软，可塑性较强，手摸具滑感，手能掰碎，平均密度约2.10g/cm3，矿石塑性指数范围为10.3～13.5。

依据国土资源部西北矿产资源监督检测中心出具的X射线衍射分析测试结果，矿区矿石中粘土矿物（伊蒙混层、伊利石和高岭石）含量约82.0%～99.5%，其中：高岭石约占50.0%～94.0%；伊利石和蒙脱石约占5.0%～30%；石英约占5%，最高含量可达8.7%～12.7%，粒径在0.011～0.028mm之间；铁质占1%～2%左右，呈扁球粒状，粒径在2～0.03mm之间，边缘多具褐铁矿化；石膏呈自生晶粒或次生石膏细脉，最高含量可达10%～15%。矿石自然类型为粘土岩。

依据宁夏地矿实验室出具的矿石基本化学分析样测试结果，矿石样品Al2O3为18.55%～36.96%，Fe2O3为0.77%～3.48%。

2.3 矿段划分

依据矿层产出及与构造特征，陶瓷粘土矿层被F2逆断层自然分割为2个矿段，编号为Ⅰ矿段和Ⅱ矿段。

（1）Ⅰ矿段。为主要矿段，位于矿区东部，F2逆断层以东，矿层呈单斜层状产出，以北东—南西向展布于矿区，总体倾向南东，倾角25°～58°。根据探矿工程显示，矿层厚度为1.05～3.02m，平均厚度为1.78m，沿倾向最大延深为0.25km。矿层南北长约0.68km，东西宽约0.20km。矿层厚度变化系数为38.80%，属于厚度稳定矿层。

（2）Ⅱ矿段。位于矿区西南部，F2逆断层以西，矿层展布受F2逆断层控制。矿层呈单斜层状产出，走向北东—南西向，倾向南东，倾角27°～36°。根据探矿工程显示，矿层厚度为1.16～2.76m，平均厚度1.74m，矿层南北长约0.68km，东西宽约0.20km。矿层厚度变化系数为42.24%，属于厚度较稳定矿层。

依据《找矿勘探地质学》（侯德义，1983）矿石品位变化系数确定有益有害组份分布均匀程度类型，Ⅰ矿段 Al2O3（Vc）为 15.39%，Fe2O3（Vc）为 42.05%，矿石Al2O3品位分布很均匀，Fe2O3品位分布不均匀。Ⅱ矿段Al2O3（Vc）为17.32%，Fe2O3（Vc）为15.21%，矿石品位分布很均匀。

3 矿床类型及成因分析

矿区内石炭纪—三叠纪时以新克拉通盆地相沉积为主，下部充填物以海陆交互相碳酸盐岩—碎屑岩含煤沉积为特征（石炭系）；上部充填物以河流相沉积为主，偶夹薄煤层（二叠纪）。晚石炭—早二叠世完成由陆表海盆向陆相盆地的转换过渡，在海陆交互地带及河—湖—沼泽地带沉积了分布范围广、厚度大的粘土矿。二叠—三叠纪持续为陆相盆地形成期。期后本区经过一系列沉积叠加和构造变形，逐渐演化为坳陷盆地。

矿层赋存于石炭—二叠系太原组上部，与上覆盖层二叠系大黄沟组呈平行不整合接触。矿石呈灰白、灰绿和青灰色，铁染后呈黄褐色或黄红色，以高岭石、石英矿物为主，石英颗粒磨圆度低，分选性差，水平层理或交错层理发育，说明本区处于稳定沉积环境与水动力强烈活动交替环境。此外矿石中常见长石风化颗粒，反映原生长石风化为高岭石等粘土矿物。根据本地区沉积特征及岩石特征，结合区域地质资料综合分析，油井山陶瓷粘土矿床成因属湖沼相沉积型矿床。