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山西省灵石县姚家山铁矾土矿区地质特征及找矿标志浅析
1 区域地质特征
灵石县姚家山铁矾土矿区位于山西块隆的中部，霍西向斜的西北部，灵石富家滩复背斜的西翼。构造以宽缓次级褶皱为主，断裂构造在盆地边部及东部较发育，但规模较小。区域内出露地层由老至新有：太古界吕梁山群、太岳山群；上元古界长城系；古生界寒武系凤山组、长山组、崮山组、张夏组、徐庄组、毛庄组，奥陶系下统亮甲山组、冶里组，中统上下马家沟组和峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组；中生界三叠系下统刘家沟组；新生界新近系上新统和第四系中、上更新统和全新统。
2 矿区地质特征
矿区出露地层由老到新有：奥陶系中统峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组，第四系中上更新统及全新统。
2.1 含矿地层地质特征 区内石炭系中统本溪组为一套铁铝质建造，赋存山西式铁矿、铁质粘土岩、铝土矿、硬质粘土矿、铁矾土矿及粘土岩；奥陶系中统峰峰组含少量铁矿；石炭系上统太原组和二叠系下统山西组含少量煤。按照地层由老到新叙述如下： 1）奥陶系中统峰峰组（O 2f) 峰峰组为矿区含矿岩系的基底岩层，为一套浅海相碳酸盐岩建造，主要出露于矿区东部、西南部沟谷、南部汾河河沟两侧及其支沟中。岩性主要为青灰色中厚层状石灰岩及少量泥灰岩，厚度大于100m。其顶部灰岩裂隙中有少量山西式铁矿分布。 2）石炭系中统本溪组（C 2b) 本溪组地层平行不整合于奥陶系中统峰峰组地层之上，为一套滨海相的铁铝质沉积建造，呈环带状出露于沟谷两侧，为山西式铁矿、铝土矿、铁矾土矿赋存层位；向上为砂质泥岩、泥岩、碳质泥岩及灰岩。本组厚1 4.0 0-30.00m，平均22.00m。 a.本溪组一段（C2 b1）：该段与下伏的奥陶系峰峰组呈平行不整合接触关系，按岩性组合可分为下部铁质岩带和上部铝质岩带2个岩带，受沉积环境影响局部相变为黑灰色泥岩或油页岩。铁质岩带由黄色、褐红色和灰色铁质粘（铝）土岩夹硫铁矿和山西式铁矿组成，近地表为山西式铁矿的含矿层位、深部为区内硫铁矿的主要含矿层位。铝质岩带主要由铁矾土矿、铝土岩（矿）和粘土岩组成，本段受下伏奥陶系峰峰组灰岩侵蚀面起伏和上覆地层沉积前的剥蚀影响，厚度变化较大，厚0.87-11.31m，平均5.67m。该段为区内铁矾土矿含矿层位。 b.本溪组二段（C2 b2）：底部以含生物碎屑灰岩或中、细砂岩与一段分界，其上为粘土岩，局部为泥岩。本段厚13.13-18.69m，平均16.33m 3）石炭系上统太原组（C 3t) 区内沟谷两侧大面积出露，连续沉积于本溪组之上，为一套海陆交互相含煤建造。由灰黑色泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩、粉砂岩及灰色中细砂岩和3-4层石灰岩及8-9层煤层组成，其中9号和10(10+11）号2层煤层可采，底部以一层灰白色硅质胶结的石英中砂岩（K 1）与本溪组分界，本组厚45.36-88.10m，平均65.46m。以稳定的K 2灰岩和K 4灰岩为标志层分为3段。 4）二叠系下统山西组（P 1s) 岩性主要为灰色、灰黄色泥岩和黑灰色炭质泥岩及6号煤层（线），地层厚3.20-29.43m，平均15.09m。 2.2 矿区构造 矿区总体为一倾向北西的单斜构造，倾角3-10°，局部发育有舒缓波状背、向斜构造。矿区东部燕家园之西，南部梁家疙瘩北等地发育少量的断裂构造，构造类型为简单。 2.3 铁矾土矿体特征 铁矾土矿赋存于石炭系中统本溪组一段中上部，上覆于铝土矿层之上，厚0.40-5.50m。矿区发育5个铁矾土矿体：Ⅰ号矿体，形态规则，长710m，宽590m，厚2.28m，埋藏深度1-60m；Ⅱ号矿体，形态不规则状，长200m，宽170m，厚0.90m，埋藏深度1-10m；Ⅲ号矿体，形态不规则状，长2080m，宽1610m，厚2.33m，埋藏深度1-75m；Ⅳ号矿体，形态不规则状，长2765m，宽2000m，厚2.28m，埋藏深度1-175m；Ⅴ号矿体，形态不规则状，长400m，宽350m，厚2.10m，埋藏深度1-70m。 3 矿石质量
矿区铁矾土矿石自然类型主要为碎屑状铁矾土矿，灰色、灰红色，碎屑状结构，块状构造，节理发育，吸水性差，易风化。主要化学成分Al 2O 3:35.18%-59.98%，平均43.22%;Fe 2O 3:0.88%-18.34%，平均5.43。
区内见矿工程单样Al 2O 3：最高59.98%，最低35.18%，平均43.22%，品位统计直方图见图1。从图1中可看出Al2 O3含量频率主要集中在35%-55%,Al 2O 3含量变异系数14.03%，说明铁矾土矿中Al 2O 3含量稳定。 区内见矿工程单样Fe2 O 3：最高18.34%，最低0.88%，平均5.43%。品位统计直方图见图2。从图中可看出Fe2 O3含量多小于15%,Fe2 O 3含量变异系数75.79%，说明铁矾土矿中Fe 2O 3含量不稳定。 根据铁矾土矿床地质勘查一般工业指标划分，该矿区铁矾土矿多数达到Al 2 O3≥45%,Fe2 O3≤15%的Ⅱ级标准，甚至少数能达到Al 2O 3≥50%,Fe 2O 3≤10%的Ⅰ级标准。 4 找矿标志
铁矾土即为含铁高（Fe 2O 3>7%-17%）的硬质粘土和含铁高的铝土矿（铝硅比小于2.6的铝土矿）。区内铁矾土含矿层位为石炭系中统本溪组下段为铁铝岩建造，其底部为覆于奥陶系灰岩古侵蚀面之上的华北中石炭系底部的G层铝土矿，因此，可以根据层位判断铁矾土矿的赋存，即赋存于奥陶系中统灰岩古侵蚀面之上，石炭系中统本溪组一段上部，严格受层位控制；此外，铁铝岩段岩性组合有明显规律，底部为山西式铁矿或铁质粘（铝）土岩，下部为铝土矿，铁矾土矿上覆于铝土矿，因此岩性组合也可作为找矿标志；地层组合可以作为间接找矿标志，石炭系中统本溪组下段为铁铝岩建造，上段为碳酸盐岩、砂岩—泥质建造，太原组、山西组为海陆交替相的含煤建造，因此，煤层及标志层可作为寻找铝土矿的间接标志。
综上，掌握铁矾土矿的层位标志、含矿岩系岩性组合标志和地层组合标志有助于铁矾土矿的勘查。
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