河南省渑池县耐火黏土矿矿床地质特征及找矿方向*

2022-10-14李敏

现代矿业 2022年9期

李敏

（1.河南省地质调查院；2.河南省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室）

河南省渑池县礼庄寨地区耐火黏土矿区位于渑池县北约10 km，区内矿产勘查工作始于20 世纪50年代中期，先后有河南省地质局科研所、河南省冶金地质勘探公司、河南省煤田地质勘探公司、山西省地质局216 队、河南省地矿局第二地质调查队、河南省地质调查院等在区内开展了区域地质调查和矿产地质勘查工作，勘查矿种主要为煤、铝土矿、铁矿、耐火黏土矿及石灰岩、白云岩等。本研究结合矿区最新地质勘查成果，对矿床地质特征、矿床成因、找矿方向进行分析，为该区后续工作提供参考。

1 区域地质特征

研究区位于河南省西部，处于熊耳山北部、太行山南端之间，大地构造位置属华北陆块南部的渑池—确山褶断束北端，隶属陕县—渑池—新安主要富铝（黏）土矿成矿带东段［1-2］。矿区南临陇海铁路、连霍高速路、310 国道，区内省级、县级、乡镇级、村级公路四通八达，交通便利。矿区总体地势北高南低。最高海拔820 m，为北部的红岭坡北一带，最低海拔440 m，位于东部的崤店一带。矿区为涧河谷地呈向东开口的箕状形态的北部区域，西部丘陵发育，属于邙岭西段，其东部为低山、丘陵，地势走向NWW，一般海拔450～650 m。区域矿产以沉积矿产为主，主要为煤、铝土矿、耐火黏土、赤铁矿、水泥灰岩、白云岩等。

区内岩浆岩不发育，岩浆岩以侵入岩为主，少量火山岩。侵入岩零散分布于渑池县西部和陕县东部的黄河南岸杨庄、坡池崖、草积山一带，其次在西南部也有零星的小岩体出露。侵入时期为燕山期早期，为浅成偏酸性的中性岩和酸性岩，以石英闪长玢岩最为发育，其次是花岗斑岩［3-6］。石英闪长玢岩的本岩体主要分布于陕县东部黄河南岸（北岸也有出露）的史家滩至中刘家山一带，有多处岩体出露，周围常被断层所切，各岩体之间的成分极为相似，并且都呈岩墙和岩床状侵入于二叠系山西组的砂岩、页岩和灰岩中，脉岩厚度由北往南变薄，沿黄河岸厚度为90～1 500 m，往南最薄处厚度为6～15 m。花岗斑岩主要分布于陕县与渑池县交界的杨庄、坡池崖等地，呈岩脉状侵入于上寒武统、二叠系与中上石炭统接触面中，与围岩接触线一般平整，多微斜切或插入沉积岩中，因此岩体呈岩墙产出，岩脉厚度为4～5 m。

2 矿床地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层特征如图1 所示。含矿地层为石炭—二叠系本溪组，与下伏马家沟组呈平行不整合接触，含铝岩系厚度1.18～26.06 m，平均厚度为8.65 m［7-8］。沉积基底和含矿层序自下向上为中奥陶统马家沟组二、三段灰质白云岩和白云岩，灰红色含铁、铁质泥岩及赤铁矿等铁质岩带，铝土质泥岩带，铝土矿带和含碳泥岩带［9-14］。

（1）下古生界。主要地层为寒武—奥陶系，为一套浅海相的碳酸盐岩组合。主要分布于矿区北部边缘零星出露，平行不整合于洛峪群三教堂组或崔庄组之上。

（2）上古生界。南堤屋至段村一带零星出露，为一套含煤岩系，自下而上划分为石炭—二叠系本溪组、太原组、山西组、石盒子组。本溪组（C2b）是本次工作的目的层，在矿区北部边缘下西岭—甘涧—红岭坡—向东南堤屋—段村一带有出露。南堤屋以西被第四系广泛覆盖，向深部含铝岩系稳定发育。含铝岩系地层发育相对完整，局部发育2个完整沉积旋回，厚度变化频繁。区内发育近SN 向断裂将含铝岩系分割为万寿—仰韶西段、仰韶西—天坛段及南堤屋—洪阳镇段。

2.2 矿体特征

矿区耐火黏土矿体赋存于渑池向斜北翼，呈似层状、透镜状单斜产出，矿体倾角平均27°，形态较简单，外形较规则、规模大。矿层内部结构简单，矿石工业类型单一，矿石质量较稳定，主要产出于铝土矿体上部，由ZK8005、ZK10008、ZK12424、ZK13224 等孔单孔控制，厚1.10～2.07 m，为铝土矿体直接顶板，矿体呈透镜状产出，产状与地层产状一致，顶板为含碳质黏土岩，底板为含铁铝土质泥岩。

（1）Ⅰ号矿体。该矿体位于发科岭村南，由ZK8005 单孔控制，埋深100～480 m，底板标高120～430 m，单斜南倾，倾角约26°，倾向约200°，厚1.90 m，w（Al2O3）为52.68%，w（Fe2O3）为1.80%，烧失量为12.28%，耐火度一般大于1 700 ℃。

（2）Ⅱ号矿体。该矿体位于水泥厂南，由ZK10008 孔与雷沟LGZK1008 孔控制，埋深140～550 m，底板标高50～340 m，单斜南倾，倾角约26°，倾向约210°，厚2.29 m，w（Al2O3）为50.28%，w（Fe2O3）为1.29%，烧失量为14.47%，耐火度一般大于1 760 ℃。

（3）Ⅲ号矿体。该矿体位于小徐庄村东南，由ZK12424 孔控制，埋深340～640 m，底板标高0～170 m，单斜南倾，倾角约27°，倾向约210°，厚1.39 m，w（Al2O3）为49.82%，w（Fe2O3）为2.25%，烧失量为13.58%，耐火度一般大于1 760 ℃。

（4）Ⅳ号矿体。该矿体位于小徐庄村东南，由ZK13224 孔控制，埋深350～600 m，底板标高-20～160 m，单斜南倾，倾角约27°，倾向约210°，厚1.39 m，w（Al2O3）为为49.82%，w（Fe2O3）为2.14%，烧失量为14.68%，耐火度一般大于1 760 ℃。

2.3 矿石质量

2.3.1 矿石矿物成分

区内耐火黏土矿的矿石矿物成分主要为高岭石和一水硬铝石，菱铁矿、金红石、伊利石、锆石、电气石、自生石英、长石、白云母、褐铁矿、黄铁矿、赤铁矿等少量。高岭石，显微镜下可见多呈显微鳞片状或隐晶质，长轴定向排列；一水硬铝石，白、灰色，在薄片中呈无色，多呈薄片状、板状，部分呈隐微晶—泥晶，常见鲕状或豆状集合体，也可见与高岭石、少量白云母、电气石一起不均匀散布。菱铁矿，多呈鲕状，自形粒状，零散分布；微晶石英、黄铁矿、赤铁矿多聚集成条带状及不规则团块状分布；其他微粒矿物不均匀散布。

2.3.2 矿石化学成分

耐火黏土矿化学成分主要为Al2O3、SiO2，其次为Fe2O3、TiO2、CaO、K2O、Na2O、MgO 等组分。按矿体统计，w（Al2O3）一般为49.82%～52.68%，最低49.82%（Ⅲ、Ⅳ号矿体），最高52.68%（Ⅰ号矿体）；w（Fe2O3）一般为49.82%～52.68%。

2.3.3 矿石结构构造

研究区耐火黏土矿石的结构有粒屑泥状结构、砂屑泥状结构、（含）鲕粒（砾屑）泥状结构、泥晶泥状结构、不等晶泥状结构等。矿石构造主要为块状构造，部分为微层状、条带状构造、渗流构造等。

（1）粒屑泥状结构。粒屑主要由鲕（豆）粒、内碎屑组成，长轴大致定向排列。内碎屑，次棱角—棱角状，由泥晶一水硬水铝石组成。鲕（豆）粒，次圆状、扁平状，主要由薄皮豆粒组成，粒径为0.5～5 mm，内核为泥质团块。粒屑之间由泥晶硬水铝石与黏土矿物充填，形成粒屑泥状结构，为耐火黏土矿石常见的结构类型。

（2）砂屑泥状结构。主要由黏土矿物及内碎屑砂屑组成，砂屑呈棱角状，由微泥晶一水硬铝石或菱铁矿组成，零散分布在大量定向分布的黏土矿物中，形成砂屑泥状结构。

（3）鲕粒（含）砾屑泥状结构。粒屑主要由砂屑—砾屑及鲕粒组成。鲕粒，次圆—扁平状，主要由微晶硬水铝石组成，部分岩石中为鲕状菱铁矿，长轴大致定向分布在黏土矿物中。砂—砾屑，次圆—次棱角状，粒径为0.2～4 mm，零散分布于泥状黏土矿物基体中，与鲕粒一起构成（含）鲕粒（砾屑）泥状结构。

（4）泥晶泥状结构。硬水铝石多呈泥晶状，粒径小于0.004 mm，聚集形成不规则质点状，多数呈团块—条带状相对聚集，与黏土矿物条带相间，断续定向分布，部分泥晶硬水铝石在相对松软部位呈渗流状沉积，形成渗流构造，为耐火黏土矿石常见的结构类型（图2）。

2.4 矿石类型和品级

根据矿石的化学成分、物理性能，矿区矿石类型主要为硬质黏土，矿石品质可以满足耐火黏土矿原料工业指标的质量要求。按照耐火黏土矿地质勘查的相关规范，硬质黏土矿可划分为3 个品级，对于此矿床，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体为硬质黏土Ⅰ级，Ⅳ矿体为硬质黏土Ⅱ级。

3 找矿方向

3.1 矿床成因

沉积间断是形成耐火黏土矿的先决条件，耐火黏土矿产在碳酸盐岩风化侵蚀面之上的一套铁铝岩系中，严格受沉积间断面控制［16-17］。矿区处于低纬度地区，大致属亚热带的古气候环境［9，18］，受加里东运动影响，自中奥陶世末上升为陆地，经历了晚奥陶世、志留纪、泥盆纪及早石炭世，沉积间断约1.4 亿a。长期隆起的基底碳酸盐岩及近古陆的硅酸盐岩，在适宜气候条件下，遭受了漫长的强烈风化剥蚀，原生矿物被破坏分解，所形成的风化物质在沉积分异作用下，与造矿元素Al 相伴的Si、Ca、Mg、K、Na 杂质元素为黏土矿的生成提供了丰富铝硅酸盐碎屑及成矿元素，为成矿提供了极好的条件［10，19-21］。