山西省铝土矿分布规律及找矿前景预测

山西省铝土矿分布规律及找矿前景预测――勘查方法概论二○○六年二月目录一、铝土矿分布、环境及古地理 (1)1.概况、铝土矿的勘查研究程度 (1)2.石炭系、本溪组铁铝岩段沉积的构造古地理及环境 (2)3.含矿岩系的典型剖面序列、类型 (3)1) A序列 (4)2) B序列 (4)3) C序列 (4)二、铝土矿的成矿及富集规律 (5)1.成矿于古陆、古岛边缘的成矿盆地 (5)2.盆地的封闭性越好越有利于铝土矿成矿 (5)3.成矿盆地的斜坡越开缓越有利于铝土矿的形成 (6)4.成矿盆地旁侧的古陆规模越大越有利成矿 (7)5.铝土矿的富集规律 (7)三、铝土矿分布区划及远景 (8)1.河东成矿盆地 (8)1)保德—兴县铝土矿集中区（Ⅰ区） (9)2) 临县—中阳铝土矿集中区（Ⅱ区） (9)2.霍西成矿盆地 (10)1) 孝义—交口铝土矿集中区(Ⅲ区) (11)2) 灵石—霍州铝土矿集中区（Ⅳ区） (12)3.阳泉成矿盆地 (12)阳泉铝土矿集中区(Ⅴ区) (13)4.宁武—静乐成矿盆地 (13)1) 朔州铝土矿集中区（Ⅵ区） (14)2) 宁武—原平铝土矿集中区（Ⅶ区） (14)3) 娄烦铝土矿集中区（Ⅷ区） (14)5.五台天和成矿盆地 (15)五台铝土矿集中区（Ⅸ区） (15)6.晋城成矿盆地 (15)晋城铝土矿集中区(Ⅹ区) (15)7.豫西成矿盆地 (16)平陆铝土矿集中区(Ⅺ区) (16)8.沁源成矿盆地 (17)沁源铝土矿集中区（Ⅻ区） (17)四、山西铝土矿床的勘查方法探讨 (17)1.铝土矿的产出特征 (17)1)矿体平面分布的连片性 (17)2)矿体厚度变化的双重性 (18)3)矿体空间位置变化的双重性 (18)4)矿体隐伏剥蚀边界的难预测性 (19)5)矿石自然类型平面分布的杂乱性 (19)2.铝土矿体产出的形态分类 (22)1)依据矿体埋藏情况可分为3种 (22)2)依据矿体剖面形态和平面分布可分为5种 (22)3)依据故体剥蚀程度可分为2种 (23)4)依据矿体构造特征可分为3种 (23)3.铝土矿床的勘查方法 (24)1)勘查手段选择 (24)2)勘查方法组合 (24)3)勘查工作程序 (27)4)矿床的合理控制 (28)4.无效工程及其产因 (34)1)无效工程种类 (34)2)无效工程增高的原因 (35)五、结论 (37)1.关于铝土矿形成的构造古地理环境 (38)2.关于沉积基底及不同铝土矿石矿床的时空分布 (39)3.关于铝土矿沉积的地质时代及成因 (40)4.关于成矿过程和成矿模式 (40)5.关于古风化壳型稀有稀土矿 (41)6.关于山西铝土矿勘查研究的经验教训 (42)7.铝土矿资源破坏严重，采富弃贫危急矿 (44)8.高铝矾土行业发展对铝工业的危害 (44)9.勘查程度偏低要加大勘查力度 (45)10.加强资源保护政策的落实 (45)一、铝土矿分布、环境及古地理1.概况、铝土矿的勘查研究程度工作区从北部的大同到南部的平陆，从西部的离石至东部的阳泉。

工作范围包括了山西省境内石炭系本溪组下部的铝（粘）土矿含矿岩系分布区，面积约6000km2，地理座标:北纬34°48′～40°00′,东经110°30′～114°00′。

山西铝土矿含矿岩系，主要赋存于山西六大煤田、四个煤产地之中。

建国后数十年来，在六大煤田、四大煤产地针对煤资源开展地质调查，其工作程度较高，探明储量约占全国的1/4。

将山西铝土矿作为工业矿床勘查评价开始于20世纪50年代末叶，1958年孝义铝土矿的发现拉开了山西铝土矿勘查评价的序幕。

至2000年底已勘查评价铝土矿床129处，其中上表矿床74处，累计探明资源量达10.4亿吨，可以说取得了丰硕成果。

20世纪80年代中期，为配合山西铝厂建设，原中国有色金属工业总公司所属长沙矿冶研究院、郑州轻金属研究所、总公司矿产地质研究院、沈阳铝镁设计研究院等科研院所，曾先后开展了对山西孝义铝土矿矿物组成和矿石结构构造特征研究，铝土矿矿石的工艺矿物学研究及赤泥物质成分和矿石物质成分研究等。

但研究范围局限，只限于山西铝厂的生产矿山——孝义铝矿周围的四个铝土矿区——克俄、西河底、石公和卜家峪。

1994年山西省地质矿产局在完成对山西铝土矿系统总结的基础上，充分利用20世纪90年代的新理论、新技术、新方法，开展了对铝土矿较系统的研究，先后由陈平、柴东浩、芦静文（长院教授）等完成了《山西铝土矿岩石矿物研究》、《山西地块石炭纪铝土矿沉积地球化学研究》、《山西铝土矿成因和模式研究》以及《山西铝土矿地质学研究》专著等，体现了20世纪山西铝土矿勘查研究的全部，为21世纪的后来者提供更多的参考利用价值和真实历史记录外，还提出了古风化壳型稀有稀土铝土矿成矿和工业利用问题。

2.石炭系、本溪组铁铝岩段沉积的构造古地理及环境有关研究成果表明，就山西地块而言，中奥陶世下马家沟早期为台地开阔海，晚期为台地潮坪；上马家沟早期再次转变为台地开阔海，晚期为潮间沉积；峰峰早期为一片浩瀚的开阔海。

由于山西地块缺失中奥陶统峰峰组之后的沉积记录，所以传统认为，自那时起，海水全部退出，整体上升成陆，造成之后长达三个纪的沉积缺失，但不同区段缺失程度不同，而且很有规律，这种缺失规律根据广布于区内铁铝岩段的压盖关系，南北端缺失较多，中部缺失较少，反映了南北两端相对较高,中部相对较低的古剥蚀格局。

山西地块早石炭世晚期古地貌是一个剥蚀程度相对较高，中部剥蚀程度相对较低，而总体上又为一个北隆南倾、西隆东倾、大平小不平、并为碳酸盐岩大面积展布的准平原环境，其上堆积物为O2—C2期间形成的钙红土风化壳。

从各地现存的铁铝岩段剖面结构看，上述堆积物均为低地型红土的再沉积物，最上部普遍发育有薄层铝粘土古土壤层。

古土壤层中保存有根座化石，顶部有煤线，见有零星的植物叶片及含碳质粘土岩，含碳质粘土岩中含有孢粉化石，但以时限较长的古孢子较多，未见海相层，这一切表明，铁铝岩是大陆环境下近源、近距离搬运的堆积物或沉积物。

其次，从上覆本溪组上段的沉积环境看，该期主要为一陆表海的障壁岛—潮坪—泻湖环境，海在东部，距山西地块有一定距离。

海浸的方向为北东—北东东。

也就是说，对山西地块而言，铁铝岩段基本上是在大陆环境下迁移就位的。

3.含矿岩系的典型剖面序列、类型华北石炭系地层传统地分为中统本溪组和上统太原组（缺下统）；本溪组又分为上下段，下段惯称含矿段，上段称畔沟段，含矿岩系是指同一时期、同一成矿作用所形成的岩矿石序列总称。

自中奥陶世后经长期沉积间断、于中石炭世早期所形成的山西式铁矿、硫铁矿、铝土矿、粘土矿等矿产，系同一成矿作用的同源沉积矿产，含矿岩系应包括该时期、该成矿作用所形成的所有岩矿石，即本溪期第一次海侵前所有的陆相沉积，也就是包括奥陶系侵蚀面以上、畔沟段沉积建造以下的岩矿石。

由于沉积古地理、地质及环境不同，不同因素作用所形成的岩矿石序列不同，总体划分可归纳为A:山西式铁矿—铝土矿—粘土矿（典型含矿序列之一）；B:硫铁矿—粘土矿（岩）（典型含矿序列之一）;C：粘土岩—砂砾岩（不含矿序列）。

分列如下：上述A含矿岩系剖面序列是湖棚相（浅—中深湖相）的典型成矿剖面序列;B含矿岩系剖面序列是湖心相（深湖相）的典型成矿剖面序列;C为湖棚相中的局部河流相沉积。

各典型序列特征及变化分述如下。

1) A序列A序列即山西式铁矿、铝土矿、粘土矿含矿剖面的典型岩矿石序列，分布面广、层位稳定，展布面积约占本溪组总面积的80%。

赋存大、中型铝土矿床，主要分布于河东、娄烦—宁武、五台、阳泉、霍西、霍东及平陆—夏县等地区。

概括各地剖面，岩性及成矿阶段自下而上可分为铁质粘土岩层、铝土矿层、粘土矿层、粘土岩及煤线4层，各地大同小异，可对比。

具体可归纳为三个典型剖面类型：孝义型、原平型、平陆型。

2) B序列B序列是硫铁矿、粘土矿沉积的典型岩矿石序列，局部地段无铝土矿沉积，主要分布于阳泉盆地的阳泉市，霍西盆地的孝义、交口、灵石、汾西县境内、晋城盆地的阳城、晋城、平陆的下坪等地也有小面积分布，其自下而上可分为硫化铁质粘土岩、铝土矿（极不稳定）、粘土矿(岩) 、粘土岩及煤线等岩性层，该序列剖面类型最早发现于阳泉一带（该类型剖面不发育，在阳泉一带也仅占极少部分），一般称为“阳泉型”。

3) C序列C剖面序列不含矿，与前所述两序列不同源，前两序列的岩矿石由钙质红土风化壳物质沉积分异形成，而该系列由结晶片岩的红土风化壳物质形成，且不受前者沉积环境控制，不属于含矿岩系的剖面序列，但其分布却在铝土矿成矿带各矿区内,故将其列为典型剖面序列。

该序列岩系一般发育于宁武—静乐盆地北端的宁武盘道梁、姬庄、平鲁大同盆地的平鲁，河东盆地的临县玉坪乡等地也有零星分布，岩系中下部有砾岩—砂岩—粉砂岩—砂质粘土岩和砂岩—砂质粘土岩两类组合，最后都以粘土岩、煤线告终，后被海相沉积建造所覆盖。

该序列的典型剖面类型发育于宁武盘道梁一带（该类型剖面在全省不发育），一般称为“盘道梁型”。

二、铝土矿的成矿及富集规律沉积铝土成矿除物源、搬运及补给方式外，主要取决于成矿古地理及环境，归纳起来主要以下几个方面：1.成矿于古陆、古岛边缘的成矿盆地沉积铝土矿的形成主要取决沉积成矿作用，要求在沉积过程中对以高岭石等粘土矿物为主的沉积物进一步脱硅改造，因此要求封闭—半封闭的成矿环境；只有古陆，古岛边缘的湖泊、沼泽、泻湖和港湾才能达到这一环境要求。

这是全国喀斯特铝土矿均沿古陆、古岛边缘分布的根本原因；如黔中铝土矿形成于扬子古陆南缘-港湾内，豫西铝土矿产于中条和秦岭古陆间的深港湾内，山西铝土矿均形成于各古陆、古岛边缘的各成矿盆地中。

2.盆地的封闭性越好越有利于铝土矿成矿盆地的封闭性作用有二：其一，封闭性好的盆地与其外陆表海水体对流断绝，使成矿介质保持较强的酸性，有利于沉积物的水浸脱硅向铝矿物转变，所形成铝土矿品位高、质量好；如黔中成矿盆地外有广顺屏障岛、豫西成矿盆地外有篙箕屏障岛，是国内封闭性最好的大型铝土矿成矿盆地，所形成的铝土矿品位高，富矿比例大；就稀有、稀土元素而言，铝土矿的品位越高其中所含铝矿物越多，所需为之转变的粘土矿物越多⑧。

粘土矿物所携的稀有、稀土元素总量越大，其伴生的品位亦越高。

其二：盆地的封闭性越好，海泛海水在盆地中形成越强劲的迥流，迥流的离心作用把水中越多的矿物质抛向其外侧，在盆地斜坡成矿，使所形成铝土矿厚度和储量大；反之封闭性越差，海泛海水不能形成迥流，水中的成矿物质易被带走；如山西封闭性最好的汾西次级盆地（属霍西盆地）西坡（孝义—交口）在长60公里，宽15公里面积内，形成大、中型铝土矿床35个，有远景资源量4亿吨，从矿量规模而论应为巨型铝土矿成矿带，成矿控制因素之一是盆地的封闭性好；又如汾西盆地南部的乡宁盆地，为向西南大开放型盆地，仅在其西坡乡宁县的光华镇形成少量低品位铝土矿（见图1）。