河南省偃龙煤田深部铝土矿地质特征及其找矿标志
1、矿区地质概况
研究区大地构造位置属于华北陆块南部,位于河南省西部洛阳盆地的东南侧,受秦岭构造带和中国东部构造带明显影响。属于嵩箕断隆上嵩山背斜北翼,地层属华北地层区豫西地层分区嵩山地层小区,属于偃(师)巩(县)荥(阳)IV级铝土矿成区。研究区南部有少量寒武系馒头组、张夏组、崮山组、炒米店组、三山子组灰岩、白云岩出露,东部出露二叠系和三叠系地层,西部新近系中新统洛阳组零星出露,奥陶系、石炭系地层区内无出露,大面积被第四系坡积物、Ⅱ级阶地冲洪积物覆盖。 另外,区内地层受嵩山背斜控制,总体为一向北倾斜的舒缓单斜构造,构造线近东西向展布,地层产状倾向350°~20°,倾角12°~23°,在岩溶漏斗中,本溪组下部地层倾角可达30°~50°。构造表现形式以断裂作用为主,褶皱作用次之。区内岩浆活动较弱,局部有岩脉侵入。区内铝土矿和煤炭资源丰富。 该区铝土矿矿体连续性较好,厚度大、品位高,是河南省主要的富铝土矿成矿带之一。 2、矿床地质特征 2.1含铝岩系地质特征
据钻孔资料分析:区内含铝岩系形态大体上为层状,局部呈似层状或连续的透镜状,与下伏古岩溶侵蚀面有密切关系,往往
在古岩溶坑凹处形成厚度较大的透镜体,而古岩溶坑凹中心向外逐渐变薄,含本溪组矿岩系分层结构明显,,为一套铁铝岩层,铝土矿赋存于含矿岩系的中上部,其上下均为粘土岩,含铁岩石位于下部,与下伏奥陶系平行不整合接触,与上覆太原组整合接触,厚0. 5~60m ,平均厚约15.18m,由下而上分为5层:(1)铁质粘土岩夹山西式铁矿层:为褐红色铁质粘土岩、含铁绿泥石及褐、赤铁矿组成。有时有黄铁矿,深部含黄铁矿较多。铁矿分两层:上层为透镜状、似层状铁矿,有时呈豆鲕状结构;下层为鸡窝状铁矿,中部被铁质粘土岩隔开。厚0.12~19.57m。(2)杂色页岩、粘土岩:上部为含铁粘土岩、铁质粘土岩、局部夹铁矾土矿,下部常有不厚的灰色粘土岩、底部有时有炭质页岩,厚0.24m~26.75m。(3)浅灰色薄层状铝土岩:泥状结构,微具页理构造,为粘土矿的主要层位,厚0.30m~17.92m。(4)灰色深灰色厚层状铝土矿:具豆鲕状、碎屑状结构、有时为微粒结构、凝聚结构、块状构造,靠近地表风化带为土状构造、多孔状构造和蜂窝状构造。多孔体中曾见生长有板钛矿晶体。为主矿层。大部为1层矿。有时有薄的夹层,分为2~3层,在剖面上各种矿石类型对应性不强。厚0.10m~44.86m。(5)深灰色薄层状粘土岩(或铝土岩)及含铁粘土岩:为粘土矿主要层位之一,局部可达铝土矿的工业品位,厚0.15m~13.08m。 2.2铝土矿矿体特征
2.2.1矿体形态、产状和规模
本区铝土矿成因类型为沉积型,铝土矿赋存于本溪组的中上部。全区初步圈出铝土矿矿体9个。其中贾庄坡-焦村-府店矿段Ⅰ、Ⅱ号铝土矿体规模较大,品位较高。(表1)。 表1铝土矿矿体特征一览表
矿体编号 分布位置 赋存标高 规模(m) 产状(°) 品位 (m) 长度 宽度 厚度 Al2O3(%) A/S
Ⅵ 191~167线 -341~51 3000 500 3.59 350∠19 53.99 3.7 Ⅶ 135线~119线 215~236 1200 380 2.34 2∠19 51.92 3.0 Ⅷ 83~75线 -189~67 830 500 3.14 18∠17 54.34 3.2 Ⅰ 63~08线 217~513 8800 700 2.94 0∠19 60.57 5.5 Ⅱ 12~92线 -595~410 7500 600 3.39 0∠20 62.30 3.8 Ⅲ 100~112线 -91~3 700 600 2.80 0∠18 61.04 5.5 Ⅳ 120~140线 -158~240 2000 600 1.84 0∠19 61.43 4.8 Ⅴ 152~176线 -132~120 1050 300 3.94 0∠19 58.20 3.6 矿体呈层状、似层状,局部为透镜状、溶斗状、鸡窝状及不规则状。矿体形态严格受基底古岩溶地形的控制,古地形平坦处,矿体呈似层状;古地形低洼或溶斗时,矿体为透镜状或溶斗状。矿体长一般 700~8800 m,夹沟矿段厚大的熔斗状和透镜状矿体之间由薄矿体相连,构成大型综合矿体,长度可达 8800m,厚 0.5~57.95m,一般1~10m。产状平缓,一般倾角 10°~20°。但由于古岩溶地形的控制,不同的矿体产状有所差异, 同一矿体的不同部位产状也不一致。在岩溶漏斗中,矿体由四周向中间
倾斜, 本溪组下部地层倾角可达 30°~50°。总的规律是矿体底板产状变化较大,顶板比较稳定。矿体直接底板为粘土矿、粘土岩、铁质粘土岩,间接底板为中奥陶统马家沟组灰岩。矿体直接顶板多为粘土矿、粘土岩、炭质页岩或薄煤层。
区内铝(粘)土矿在垂向上也具有明显的三层结构(图1)。下部为灰黑色致密状铝土质泥岩,手感细腻,块状构造,见有不规则的纹层,上部见有与纹层平行排列的碎屑层,碎屑呈棱角状,一般在1cm以下,成分单一,含有较多的团块状、星点状和条带状黄铁矿,局部见有>3cm的黄铁矿团块,该层的厚度不一,最薄处只有数厘米或缺失,厚者达数米,向上与中部豆鲕(碎屑)状铝土矿层多呈截然的接触关系。
中部主要为灰色豆鲕状和碎屑状铝土矿,豆粒和鲕粒多为圆状和椭圆状,粒径一般在2-4cm之间,鲕粒粒径小于2mm,多数豆鲕粒圈层构造明显,该层中黄铁矿化较为强烈,尤其是下部,黄铁矿局部交代豆鲕和碎屑,与下部铝土质泥岩呈截然接触关系,向上与上部铝土质泥岩往往呈逐渐过渡关系。该层厚度变化较大,有时完全缺失,有时厚度可达数十米,基本的规律是本溪组厚度大,该层厚度也大。
图1偃龙地区ZK4704钻孔本溪组柱状图 2.2.2矿石质量特征
区铝土矿矿石呈灰黑色、深灰色,以豆鲕状和致密状结构为主,次为砾屑状结构,以块状构造和致密状构造为主,次为层理
构造。
矿石的矿物成分
铝土矿石中所见主要矿物大致分为铝矿物、粘土矿物和钛矿物三类,中部豆鲕(碎屑)状铝(粘)土矿较有代表性。 主要矿物为一水硬铝石,含量45%~95%;其次为水云母、叶腊石(含量5%~25%)、高岭石(5%~25%),蒙脱石(少量)、绿泥石(0~30%)、褐铁矿(5%~25%)等,有时见石英、方解石、钠长石、赤铁矿、黄铁矿、蛭石;微量矿物有金红石、电气石、锐钛矿、板钛矿、白钛矿、磁铁矿、磷灰石、锆石、榍石、绿帘石、三水铝石及炭质等。 矿石的化学成分
矿石的化学组分主要有Al2O3 、SiO2 ,Fe2O3 ,TiO2 ,次为GaO,M gO,K2 O,Na2O,S,P2O5以及伴生有意组分Ga和Li等。
Al2O3为衡量矿石质量的重要指标。全区矿石单样35.00% ~76.13% ,284个铝土矿样品平均含量(质量分数)为59.77% ,Al2O3主要来自一水硬铝石,其次来自高岭石等粘土矿物,其含量与矿体厚度、矿石类型关系密切。矿体厚度越大,铝含量越高,反之,则低;单样分布情况Al2O3>50%占85% 。。 SiO2 是主要影响矿石的有害组分。主要来自高岭石和少量的水云母等,单样含量为1.45% ~41.51%,284个铝土矿算术平均含量为13.33%,与Al2O3呈消涨关系。
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