山西省克俄铝土矿矿物成分特征及变化规律

068地质勘探
DI ZHI KAN TAN
克俄铝土矿矿床位于山西省铝土矿主要产区的霍西赋矿盆地，地层产状总体倾向南东，倾角5-20°，局部有小型背、向斜构造，矿层亦随之起伏变化，该盆地内工作和研究程度都较高，在山西省已查明的铝土矿矿床中具有广泛的代表性，因此对克俄铝土矿床作为典型矿床进行系统地总结研究，对山西省的铝土矿资源预测评价有一定的参考意义。

1 含矿岩系特征
克俄铝土矿矿床含矿岩系自下而上由赤、褐铁矿（即山西式铁矿）、铁铝岩、铝土矿、硬质耐火粘土矿、粘土岩、粘土页岩等组成，厚6.28-21.18m。

铁质岩：山西式铁矿直接覆盖于奥陶系灰岩侵蚀面之上，呈透镜状、窝子状或似层状产出，厚0.2-10.12m，平均2.00m左右，但不连续，局部缺失。

山西式铁矿石呈红、紫红、桔红等色，粉状、蜂窝状、致密状结构，团块状构造。

矿物成分主要为赤、褐铁矿，次要矿物有方解石、高岭石等。

铝质岩：包括铝土矿、铝土岩及硬质耐火粘土矿。

铝土矿呈灰—深灰及淡黄色，具鲕状、碎屑状、粗糙状结构，块状构造。

厚0.50-9.40m，平均3.50m，是含矿岩系的主体部分。

硬质耐火粘土矿位于铝土矿之上，层位稳定，产状与铝土矿一致。

灰、灰白色，致密隐晶结构，局部具稀疏鲕状结构，块状构造，厚0.70-8.83m，一般1-5m。

铝土岩指含Al O＞40％,含Fe O＞3％,A／S＜2.6的铝质岩石，其结2323
构、构造特征与铝土矿类似，多呈致密块状或稀疏鲕状。

常以铝土矿夹层出现，或横向上与铝土矿互相过渡。

泥质岩：包括粘土岩、粘土页岩、铝土页岩、黑色页岩等，位于硬质耐火粘土矿之上，岩性及厚度变化较大，厚度0.15-9.96m，一般1-7m。

从纵向上看，含矿岩系具有底部铁高、铝、硅相对较
低，中、上部铝高、硅、铁低，顶部硅高铁低、铝相对较低的普遍规律。

铁质层、铝质层、粘土层平均化学成分见表1。

含矿岩系剖面化学成分变化规律如图1。

横向上，铝土矿主要化学成分均显波状起伏变化如图2。

2 矿体特征
克俄铝土矿赋存于本溪组底部，矿体规模为基本连续的大矿体，平面形态总体为哑铃形，南北长约4700m，东西宽约4000m，呈似层状、透镜状，局部沉积或因后期剥蚀出现无矿天窗，含矿率42.34%。

矿体厚度变化在0.5-11.67m，总趋势为北、中部厚，一般3-7m，南部薄，一般为1-2m，厚度变化系数23%-68%。

3 矿石自然类型、物质组分及变化规律
3.1 矿石自然类型
1）致密状铝土矿：以高岭石为主，次为一水硬铝石组成，化学成分含Al O 40%-50%，SiO 20%-35%，Fe O在3.5%
23223
以下，局部达铝土矿贫矿。

2）鲕状铝土矿：鲕状结构，鲕粒分布均匀，但大小
不一。

主要由一水硬铝石组成，含Al O 50%-60%，SiO
232 20%-25%。

3）豆状铝土矿：豆状结构，底部有蜂窝状构造，豆粒分布不均，粒径在0.7-4mm左右，偶达15mm的砾状。

由一水硬铝
石组成，含Al O 50%-67%，SiO10%-18%，铝硅比在5以上。

23 2
4）碎屑状铝土矿：赋存于矿层的下部或上部，以砾屑、砂屑为主，并充填有粉屑和铝土质泥晶，块状构造，碎屑形态不一，呈次滚圆至次棱角状，少数呈棱角状或浑圆状。

碎屑粒度一般1-3mm，大者可达10mm以上，以一水硬
山西省克俄铝土矿矿物成分特征及变化规律
1234
武爱明，孔令玉，武彦彪，李亚先
（1.2.3.山西省第三地质工程勘察院，山西 晋中 030620；4.山西地质博物馆，山西 太原 030024）摘要：克俄铝土矿矿床属典型的古风化壳沉积类型铝土矿矿床。

经过收集资料、实地调查、资料汇总、计算机成图，在综合研究成果的基础上，对克俄铝土矿矿床的矿物成分及变化规律作出全面的总结评价，对山西省的铝土矿资源预测评价有一定的参考意义。

关键词：克俄铝土矿；矿物成分特征；变化规律
中图分类号：P618.45 文献标识码：A
文章编号：1672-7487（2019）02-68-5
作者简介：武爱明（1962—），男，山西文水人，高级工程师，本科，毕业于河北地质学院地质矿产调查专业，现主要从事矿产勘查工作。

（邮箱）
23790@
069
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华北自然资源表1 含矿岩系分层化学成分平均值
图1 含矿岩系主要化学成分纵向变化规律图
1.砂岩
2.灰岩
3.硬质耐火粘土
4.煤线
5.粘土岩
6.碎屑状铝土矿
7.鲕状铝土矿
8.粗糙状铝土矿 9.铝土岩 10.铁质粘土岩 11
.山西式铁矿
图2 西河底矿床第8勘探线铝土矿主要化学成分变化曲线
层 位
化学成分（%）
A12O 3/SiO 2
A12O 3
SiO 2 Fe 2O 3 TiO 2 粘土层 35.91 41.61 4.1 1.96 0.86 铝质层 63.58 12.80 4.79 2.76 4.97 铁质层
20.25
16.55
43.80
1.04
1.22
化学成分（%）
070地质勘探
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铝石为主，次为高岭石。

5）粗糙状铝土矿：微粒至细粒状，具有粗糙感，参差状断口，矿物成分主要由微细一水硬铝石组成（0.01-0.03mm）,分布均匀，次有粘土、微量金红石等矿物。

矿石风化后，多成孔隙，具褐铁矿染现象，含Al O 60%-80%，
23
SiO 5%-10%，Fe O在2%以下，为高品位矿石，铝硅比在7-12 223
以上。

3.2 矿石物质组分
3.2.1 矿物成分
1）矿物组合：铝土矿主要成分为一水硬铝石和高岭石，分类属一水硬铝石型铝土矿。

据镜下观察及X光分析，矿石中含少量三水铝石。

据美国铝业公司技术中心分析，矿石中三水铝石含量约5%左右。

不同矿石类型主要矿物及铝土矿中少见和稀散矿物见表2。

2）矿物特征
一水硬铝石：无色或蓝色。

其结晶程度不一。

自形—半自形，晶体多呈柱状、板状、片状、鳞片状。

柱体大小一般在10×3-20×8μ。

它形晶呈粒状结合体，粒度在4μ左右，隐晶质的胶状体，由极细微的颗粒组成。

在扫描电镜下可见到粗大结晶完整的一水硬铝石及片状勃姆矿晶体，存在于矿石的孔隙中。

高岭石：无色、灰白色至淡黄白色，呈片状、鳞片状细小晶体及隐晶质凝胶状，有时鳞片互相叠置弯曲成蠕虫状，细小鳞片状的高岭石和一水硬铝石晶体均匀混杂，构成碎屑状、鲕状矿石的基质。

赤铁矿：钢灰至铁黑色，呈隐晶致密状，晶形完好的少见，在铝土矿中呈细分散状或聚集成不规则粒状。

针铁矿：黄至橙黄色，土状，结晶完好时可平行C轴呈纤维针状，常以碎屑状、豆鲕状铝土矿的基质出现。

锐钛矿：蓝、蓝灰至深灰色，尖角状双锥，少数呈板状，长0.012-0.05mm，透明—半透明。

金红石：红色、红褐色、它形粒状或针状晶体。

其它稀散矿物：
锆石：浅红棕色，晶形为正方柱与正方双锥，晶棱明显，多数透明，少数半透明至不透明，晶体长0.05-0.28mm，宽0.05-0.14mm。

电气石：茶色，多为复三方柱与复三方双锥组成之聚形，细长柱状，绝大多数透明，长0.27mm，宽0.08mm。

3.2.2 化学成分特征
1）矿石化学成分
铝土矿化学成分，具有高铝、高硅、含铁、低硫的基本特征。

组成矿石的4项主要成分：Al O、SiO、Fe O、TiO总和
232232
约为84％左右，不同类型的矿石，其主要化学成分含量有所不同，矿石化学全分析及光谱分析结果见表3。

铝土矿主要化学成分Al O、SiO、Fe O三者互为消长，
23223
Al O与S i O之间呈现明显的负相关关系，其单相关系数为232
-0.78，即随着Al O含量的增高，SiO含量直线下降反之亦
232
然。

Al O和Fe O间也大致呈负相关关系，其单相关系数为2323
-0.57。

但当铝土矿中Al O含量达到60％以上时，Fe O相对
2323
稳定，不再随Al O增高而明显下降。

23
T i O：随A l O含量增高而增高，其单相关系数为223
0.51，但变化幅度不大，当Al O含量在70％以上时，TiO含
232量一般高于2.5％。

铝土矿中的次要化学成分和伴生微量元素，用化学全分析和光谱定量方法共查出30多种。

其中Mn、P、Ba、Co、Cr、Cu、Ni及Cd、Zn、Sr等低于或接近克拉克值。

其它元素高于克拉克值数倍至数十倍，值得注意的是Ga在铝土矿和硬质耐火粘土矿中普遍存在。

表2
铝土矿矿物成分表
测试方法
矿石类型矿物成分镜下观察差热分析X光分析红外光谱电镜
用多种方法分析鉴定
的次要和微量矿物
致密状
高岭石
一水硬铝石
（少量）
高岭石
一水硬铝石
（少量）
高岭石为主
少量
一水硬铝石
高岭石
一水硬铝石
高岭石
为主
常见的：伊利石、赤铁矿、针铁
矿、镜铁矿、金红石、锆英石、
叶腊石、地开石、方解石
少见的或偶尔见的：石英、长石、
蛋白石、黄铁矿、钛铁矿、磷铁
矿、电气石、云母、磷灰石、榍
石、黄铜矿白钛石、自然铅、方
铅矿、透闪石绿帘石、角闪石、
绿泥石
豆鲕状矿石一水硬铝石
高岭石
一水硬铝石
高岭石
（少量）
一水硬铝石
为主
一水硬铝石
高岭石
一水硬
铝石
碎屑状矿石一水硬铝石
高岭石
一水硬铝石
高岭石
（少量）
一水硬铝石
为主
少量高岭石
高岭石
一水硬铝石
一水硬
铝石
高岭石
粗糙状矿石一水硬铝石
高岭石
（少量）
一水硬铝石
高岭石
（少量）
一水硬铝石
为主
一水硬铝石
高岭石
一水硬
铝石
071
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华北自然资源2）铝土矿化学成分纵横变化
在矿层内，铝土矿化学成分的变化，表现为A1O 、SiO 及Fe O 三者的消长，实质上是矿石类型的变化，23223当A1O ／SiO <2.6时，则成为铝土岩或铝土页岩，形成夹层232或出现无矿天窗。

在矿层底部，由于Fe O 的增减，所谓高23铁铝土矿向下变为铁铝岩或山西式铁矿，向上过渡为含铁较低的豆鲕状或碎屑状铝土矿。

3）矿层顶底板
矿层顶、底板与铝土矿层是连续沉积，一般界线清楚，
局部呈渐变过渡关系。

顶板为铝土质粘土岩类，而底板为铁质岩类。

顶板岩性以硬质耐火粘土矿为主，其次为铝土岩、粘土岩。

据西河底矿床统计，顶板平均化学成分A1O ：43.05％，SiO ：36.07％，Fe O ：1.91％。

据克俄矿23223床矿层之上第一个耐火粘土矿样品分析结果统计，其化学成分A1O ：30%-50％，SiO ：25%-40％，Fe O ：1%-232232％，TiO ：1.5%-3％。

2矿层底板岩性变化较大，有铁矾土、铁矿、铁质粘土岩
表3 矿石化学全分析结果表
(下转第74页)
矿石类型 化验项目 分析结果（%）
致密状矿石 粗糙状矿石 豆鲕状矿石 碎屑状矿石 备注
A12
O 3
1 41.83 78.0
2 66.32 62.88 1.克俄矿石 2.西河底矿石
2 40.74 78.34 56.80 66.22 SiO 2
1
40.41 2.46 14.48 17.64 2 41.42 1.78 24.46 16.81 Fe 2O 3
1
0.54 1.24 0.42 1.21 2 0.60 0.74 0.72 2.89 TiO 2
1
1.86
2.91
3.15 2.70 2 2.14 2.78 2.28 2.36 K 2O
1
0.30 0.14 0.02 0.065 2 0.10 0.16 0.30 0.37 Na 2O
1
0.09 0.04 0.05 0.065 2 0.04 0.06 0.04 0.07 CaO
1
0.18 0.23 0.18 0.18 2 0.51 0.28 0.47 0.25 MgO
1
0.09 0.04 0.09 0.09 2 0.09 0.10 0.28 0.15 S
1
0.010 0.015 0.012 0.022 2 0.01 0.02 0.01 0.10 P 2O 5
1
0.085 0.150 0.104 0.115 2 0.01 MnO
1
2 0.01 0.01 0.01 0.065 H 2O +
1
13.56 11.28 14.20 13.89
2 13.88 14.30 13.52 13.82 H 2O -
1
1.05 0.24 0.25 0.49 2 1.29 0.12 0.59 LoI
1
13.79 14.02 14.31 14.28 2
14.30
14.95
14.32
13.49
074
地质环境
DI ZHI HUAN JING
5 滑坡发展趋势预测及影响范围划定
根据野外调查，在滑体和后缘陡壁之间的黄土平台，目前还未形成后缘反倾平台或积水洼地，前缘坡脚处发现醉汉林分布。

滑坡体受损房屋中，部分院落内的石砌台阶前倾错动明显，前缘坡脚下即公路对面峪道川河流阶地上的院落则未出现鼓胀裂缝或鼓丘等。

综合滑坡整体发展趋势判断认为：该滑坡体还处于滑坡初期的蠕动变形阶段。

再经滑坡稳定性和推力计算（见表1，表2），该滑坡体目前处于不稳定状态，在不利条件下（如汛期降雨、地震等），可能继续发生滑动，由蠕动变形逐步发展到整体滑动破坏。

除了对坡体上部房屋继续造成破坏外，滑坡前缘受到挤压也会对公路对面的院落造成破坏，危害陈家社村全体村民（＜500人）。

6 滑坡防治措施
滑坡防治措施一般以工程治理和搬迁避让为主，具体应考虑工程造价、环境保护、土地利用、建设规划、政策扶持等因素。

搬迁避让既可以保护村民的生命财产安全，节约国家治理经费，也可对当地生产生活环境的改善起到良好效应。

结合近年来当地政府积极扶持地灾搬迁，并提供经费
支持，建议进行整村搬迁避让，彻底消除地质灾害隐患。

7
结论
通过外业地质环境调查和滑坡勘查，结合内业分析与理论计算，查明了陈家社村滑坡的成因和结构特征，预测了滑坡的发展趋势，划定了影响范围，提出了切合实际、经济可行的防治措施。

参考文献：
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计算剖面 工况条件 稳定性系数 稳定状态 滑坡蠕动变形方向 剖面
天然状态 0.992 不稳定 暴雨饱和状态
0.863 不稳定 地震
0.665
不稳定
表1 滑坡稳定性计算成果汇总表
表2 滑坡推力计算成果汇总表
及铁铝岩等，据西河底矿床统计，矿层底板平均化学成分A1O ：33.33％；SiO ：19.28％；Fe O ：21.56％；据克俄23223矿床矿层之下第一个样品分析结果统计其化学成分A 1O ：30%-50％；S i O ：20%-35％；F e O 最高可达2322372.34％，一般变化在5%-35％；TiO ：l%-2.5％。

24 结语
通过对山西省克俄铝土矿矿物成分研究，总结出了矿物成分特征及变化规律。

铝土矿主要化学成分为A1O 、SiO 、Fe O ，三者互为消长，A1O3与SiO 之间呈现明2322322显的负相关关系，实质上是矿石类型的变化。

当A1O ／SiO <2.6时，则成为铝土岩或铝土页岩，形成夹层或232出现无矿天窗。

在矿层底部，由于Fe O 的增减，所谓高铁23铝土矿向下变为铁铝岩或山西式铁矿，向上过渡为含铁较低的豆鲕状或碎屑状铝土矿。

参考文献：
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(上接第71页)
计算剖面 工况条件 安全系数 剩余下滑推力（kN/m）
滑坡蠕动变形方向 剖面
天然状态 1.25 276.32 暴雨饱和状态
1.15 368.58 地震
1.05
327.14。