山西省孝义市响义矿区铝土矿矿床地质特征及成因分析

侯梦怀1，刘雪娇2，3*

（１．山西省第三地质工程勘察院，山西　晋中　０３０６２０；２．山西省地震局，山西　太原　０３００２１；

３．太原大裂谷动力学国家野外观测研究站，山西　太原　０３００２５）

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山西省孝义市响义矿区铝土矿矿床地质特征及成因分析

通过对山西省孝义市响义矿区铝土矿矿床地质特征分析发现，区内矿体具有埋藏深、构造简单、连续性较好等摘 要：

特征，该矿区铝土矿属含铁低硫型铝土矿，矿石品级为Ⅳ级，矿床成因主要是古风化壳上的富含铝质的物质在海侵过程中被古陆上的地表水以胶体的方式，搬运到盆地斜坡地段堆积成铝土矿。

响义矿区；铝土矿；地质特征；成因分析关键词：

Ｐ６１８．４５　　Ａ　　１００２－５０６５（２０２１）０２－００９９－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Geological characteristics and genesis analysis of bauxite deposit in Xiangyi mining area,

Xiaoyi City, Shanxi Province

HOU󰀁Meng-huai1,󰀁LIU󰀁Xue-jiao2,3*

（１．Ｔｈｉｒｄ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，Ｊｉｎｚｈｏｎｇ　０３０６２０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，

Ｔａｉｙｕａｎ　０３００２１，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ　Ｒｉｆｔ　Ｖａｌｌｅｙ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ　Ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｔａｉｙｕａｎ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００２５，Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｕｘｉｔｅ　ｄｅｐｏｓｉｔ　ｉｎ　Ｘｉａｎｇｙｉ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ，　Ｘｉａｏｙｉ　Ｃｉｔｙ，　Ｓｈａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，　ｉｔ　ｉｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｏｒｅ　ｂｏｄｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｒｅａ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｅｅｐ　ｂｕｒｉａｌ，　ｓｉｍｐｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｇｏｏｄ　ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ．　Ｔｈｅ　ｂａｕｘｉｔｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ　ｂｅｌｏｎｇｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｒｏｎ　ｂｅａｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｓｕｌｆｕｒ　ｂａｕｘｉｔｅ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｒａｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｅ　ｉｓ　ｇｒａｄｅ　ＩＶ．　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｐｏｓｉｔ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｒｉｃｈ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎｃｉｅｎｔ　ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ　ｃｒｕｓｔ　ｗａｓ　ｃｏｌｌｏｉｄａｌ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎｃｉｅｎｔ　ｌａｎｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｇｒｅｓｓｉｏｎ　Ｉｔ　ｗａｓ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｌｏｐｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｎ　ａｎｄ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｉｎｔｏ　ｂａｕｘｉｔｅ．

Keywords:　Ｘｉａｎｇｙｉ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ；　ｂａｕｘｉｔｅ；　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；　ｇｅｎｅｔｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ１

1 区域地质特征

研究区位于孝义市范围内河东煤田中部东缘，属吕梁山系，为典型的黄土高原地貌，地形切割较强烈，地势总体呈北西高南东低特征。

区内地层为沉积岩，岩性单一，以半坚硬岩类为主。呈现南东向倾斜的单斜构造，地层倾角在5°～12°之间，多发育波浪式平缓褶曲。

[1]

段，下段(C2b1)地层为含矿段，平均厚度6.76m，岩（矿）层由下至上分别为山西式铁矿、铁质粘土岩、铝土矿、硬质耐火粘土矿、粘土岩，其颜色变化由褐色逐渐过渡为灰白色。上段(C2b2)地层底部以一层不稳定的黑灰色石灰岩（多相变为灰白色砂岩）与下段分界，厚3.27m～18.94m，平均厚度10.09m。

2.1.3 石炭系上统太原组（C3t）

与下伏地层整合接触。底部为一层中-粗粒砂岩，以其为界分割该组地层与本溪组地层。该组地层分为上下两段，受剥蚀作用影响，矿区内出露不全。下段(C3t1)地层平均厚33.84m，主要由灰黑、灰白色砂岩、砂质泥岩、煤、粘土岩、石灰岩组成。上段(C3t2)地层出露不全，平均厚45.83m，岩性为灰色泥岩、石灰岩。2.1.4 第四系中上更新统（Q2+3）

覆盖全区80％以上，由黄色亚砂土、砂土组成，局部可见松散的砾石层，厚4.80m～72.71m。2.1.5 第四系全新统(Q4)

分布于沟谷底部,岩层为砾石砂土，厚0m～10m。2.2 构造

对于吕梁复背斜的东翼而言，该矿区位于单斜构造的翼部之上，区内无大的构造，仅见有角度平缓呈波浪式起伏的小型褶曲，其规模很小，分布在全矿区且数量较多，地层总体倾向SE，倾角在2°～15°之间。

2 矿区地质特征

2.1 地层

2.1.1 奥陶系中统峰峰组（O2f）

上段仅在矿区北部沟谷及山坡上出露,为一套岩性单一而稳定的灰黑、灰色厚-巨厚层质纯石灰岩,其出露厚度最厚约80m。

下段普遍出露于各沟谷中,以深灰色厚层状石灰岩、灰白色、黄绿色泥灰岩夹石膏脉及白云岩组成。出露厚度一般10m~20m，最厚约50m

[1，2]

。

2.1.2 石炭系中统本溪组（C2b）

是赋矿层位，与下伏地层平行不整合接触。本组分为两

２０２１－０１收稿日期：

山西省国土资源厅价款项目（Ｄ１４０２０１２０９００００２３９３）。基金项目：

侯梦怀，男，生于１９９４年，汉族，山西晋中人，本科，助理工作者简介：

程师，研究方向：资源勘查工程。

2021年 1月下 世界有色金属99

M矿产资源

矿体编号

ⅢⅤ

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表1  铝土矿Ⅲ、Ⅴ号矿体特征一览表

矿体形态不规则状不规则状

矿体规模长(m)11655739

宽(m)8852737

厚度稳定程度变化系数60.3078.75

稳定程度较稳定较稳定

夹层有有

内部结构复杂程度

天窗数210

含矿系数.8495.88

构造影响

程度产出状态波状起伏波状起伏

平均品位Al2O3(%)62.99.60

A/S5.215.12

3 矿床特征

3.1 矿体特征

铝土矿赋存于石炭系中统本溪组下段中下部、奥陶系中统峰峰组灰岩侵蚀面之上，矿体呈层状、似层状产出[2，3]，矿层倾角2°～15°，平均为7°；受成矿条件影响，矿体边界呈不规则状。区内发育铝土矿矿体13个，矿体厚度为0.50m～7.87m，平均厚度1.91m，其中Ⅲ、Ⅴ号矿体为该区主矿体。

Ⅲ号矿体位于矿区西部偏北，平面呈不规则状；矿体南北长1135m～1465m，东西宽537m～1180m，矿体面积0.km2；矿体厚度0.m～6.15m，平均厚度2.31m，矿体内有沉积无矿天窗2个，面含矿系数.84%；夹石工程率32.11%，夹石厚度0.50m～1.90m，平均0.93m。

Ⅴ号矿体位于矿区东部，平面呈不规则状；矿体南北长3338m～5739m，东西宽2737m～348m，矿体面积5.52km；矿体厚度0.52m～6.61m，平均厚度1.99m，矿体内沉积无矿天窗9个，剥蚀无矿天窗1个，面含矿系数95.88%；夹石工程率22.03%，夹石厚度0.50m～1.61m，平均0.m。3.2 矿石质量

矿石成分。矿石矿物主要为一水硬铝石和高岭石，副矿物有赤铁矿、褐铁矿和针铁矿[3，4]。

据基本分析结果，矿石主要化学成分及含量为Al2O3：40.06%～79.92%，平均.48%、SiO2：0.58%～28.08%，平均12.28%、Fe2O3：0.32%～41.31%，平均4.81%、TiO2：0.75%～7.00%，平均2.43%，以上四种总和大于矿石化学成分总量的84%。3.3 矿石类型和品级

据《铝土矿、冶镁菱镁矿地质勘查规范》(DZ/T0202-2002)附录B铝土矿石品级标准(GB3497-83)[5]，全区单工程铝土矿矿石中Fe2O3含量最小0.32%，最大41.31%，全区平均含量4.81%，矿石中S含量最小0.007%，最大0.172%，平均含量0.039%，矿区铝土矿工业类型属含铁低硫型铝土矿，全区单工程铝土矿矿石中Al2O3品位最小40.06%，最大79.92%，全区平均.48%；单工程A/S最小2.60，最大135.84，全区平均5.25，矿石品级为Ⅳ级[1]。3.4 围岩及夹石

区内铝土矿矿体围岩、夹石的矿物成分其顶板为硬质耐火粘土矿、粘土岩，主要矿物成分为高岭石、其次为一水硬铝石、伊利石等；铁质粘土岩由高岭石、一水硬铝石、赤褐铁矿不同比例混合，有时含部分伊利石；底板为山西式铁矿

100世界有色金属 2021年 1月下

2

为赤铁矿、褐铁矿，部分为菱铁矿[6]。顶板、夹石、底板各类岩(矿)石主要化学成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3和TiO2，其化学特征表现为铝含量低、硅含量高、铝硅比低。

4 矿床成因

据前人研究得知，由于加里东运动影响使得华北地区整体抬升，在经受长期风化作用的影响下，区域内的早古生代碳酸盐岩和前震旦纪古老变质岩普遍发生红土化，进而形成了大面积的风化壳，为铝土矿成矿提供了物质来源。直到本溪期地壳逐渐下降，继而发生了海侵，破坏了大部分前期形成的风化壳，铝土矿、铁质粘土岩和山西式铁矿位于侵蚀面上，不具沉积特征，反而呈现出不规则渐变过渡的风化壳特征，海侵的发生为铝土矿成矿物质的搬运、沉积提供了有利条件[2，6]。

矿区在晚石炭世岩相古地理环境为泄湖相区靠近硅酸盐台地的边缘地带，是沉积铝土矿的有利场所。随着海水对陆地的侵进，在台地边缘洼地形成了垂向上底部为铁质层(铁矿和铁质粘土岩)，中部为铝土矿层，顶部为硅质较多的粘土岩(矿)及硬质耐火粘土矿的成矿沉积序列。沉积期前古地貌直接影响了该区铝土矿层的沉积厚度，表现为在相对低洼处厚度较大，而相对较高的地方厚度较小的特征，说明铝土矿层厚度与含矿段厚度呈正相关的关系。

综上所述，本区矿床成因主要是古风化壳上的富含铝质的物质在经历海侵的过程中被古陆上的地表水，以胶体的方式搬运到盆地斜坡地段堆积成铝土矿。[1]󰀡侯毅,侯旭勤,等.山西省孝义市响义矿区铝土矿详查地质报告[R].山

西省第三地质工程勘察院,2015.

[2]󰀡郭政斌,王浩乾,刘安,王明明.山西盂县王子台—南小坪铝土矿矿床

地质特征及其成因分析[J].中国非金属矿工业导刊,2020(03):29-31.[3]󰀡杨猛.山西省兴县郝家沟铝土矿床地质特征及其地质意义[J].世界有色

金属，2018(05)：191-193.

[4]󰀡韩冰.山西省武乡县河神堙铝土矿区矿床地质特征分析[J].华北自然资

源，2019(03)：44-48+51.

[5]󰀡中华人民共和国国土资源部.铝土矿、冶镁菱镁矿地质勘查规范:DZ/

T0202-2002[S].北京：地质出版社，2003.

[6]󰀡高天祥.山西北部宁武县铝土矿成因研究[D].中国地质大学(北

京),2019.