三门峡伊利

1. 陕县支建矿区

陕县支建铝土矿区是河南省最早发现的大型富铝矿床之一,勘查程度达勘探。矿区位于河南省陕县境内,属王家后乡管辖。矿区东起刘家山,西至庙前后窑,北到张上断层,南抵鹿马断层,呈北东-南西向展布。含矿岩系为上石炭统本溪组,铝土矿体赋存在含矿岩系的中段,分布在扣门山断层以西、陕县断陷盆地北缘,受北东向的煤窑沟正断层和扣门山正断层控制。

矿区内地层均呈单斜产出,倾向140°,倾角10°~20°,局部产状有所变化,尤其在断层附近,产状变陡。

含矿岩系的基底地层为奥陶系中统马家沟组(O₂m),厚20~50m。马家沟组下部为青灰色灰岩,呈厚层状,有时夹角砾状灰岩、薄层泥质灰岩;上部为白云质灰岩,呈浅灰白-青灰色薄层状产出;顶部常残存厚约0~2m的古风化壳,呈黄褐色,凸凹不平,形态各异,对铝土矿的形态起着重要的控制作用。

含矿岩系上石炭统本溪组(C₂b),一般厚20~30m,最厚达60m,可分为下、中、上三个岩段,铝土矿赋存在中段。(图7.4)

下段(C₂b¹)铁质页岩:分布于含矿岩系的中下部和底部,在矿区北中部呈灰黄、红褐色等杂色,含铁质较高,具有页理。有粘土质、砂质及氧化铁质组成,个别处夹有山西式铁矿小扁豆体或透镜体。向南逐步相变为菱铁页岩和黄铁页岩。本层为矿层底板,厚0.25~49.36m,平均5.96m,厚度变化较大,与下伏地层假整合接触。

中段(C₂b²)铝土矿层:分布于含矿岩系的中上部,主要由铝土矿和粘土矿组成。局部夹有粘土矿级外品和粘土页岩。铝土矿主要为灰色,局部稍带白、黄、褐色,呈层状或似层状产出,厚0.5~22.8m,平均5.96m。铝土矿和粘土矿的厚度变化互为消长关系,相变明显。

图7.3 陕县王古洞矿区地质图

图7.4 支建铝土矿区横74线含矿岩系柱状对比图

上段(C₂b³)粘土页岩:在含矿岩系的顶部或上部,常为灰白色、灰黄色,局部相变为碳质页岩或煤线(层),显页理,性软,易风化破碎,厚0.05~13.33m,一般1m左右,厚度变化较大。

根据构造分割和铝土矿矿体赋存特征,本区可分为瓦查坡、香草洼和鹁鸪堂三个矿段,其中工业矿体分布在前两个矿段上。鹁鸪堂矿段各项工程揭露显示,该矿段含矿岩系较薄,浅部受剥蚀,矿体基本无残留。瓦查坡和香草洼矿体主要特征如表7.1所示。

瓦查坡矿段矿层特点是Fe₂O₃质量分数较低,一般为1%~3%之间;而香草洼矿段矿层Fe₂O₃质量分数普遍较高,达3%~7%。

表7.1 支建矿区铝土矿体主要特征表

矿石矿物成分特征:矿石主要由一水硬铝石、高岭石组成,次为伊利石,微量矿物有叶绿泥石、赤铁矿、针铁矿、锐钛矿、金红石、埃洛石、电气石、锆英石、方解石、石英等。

矿石结构、构造特征:按矿物的结晶特征划分,矿石多呈他形柱状晶粒结构、自形或半自形晶粒结构、泥晶或隐晶质结构等。按矿物颗粒形态划分,矿石呈砾屑状、砂(粒)状、蜂窝状、豆鲕状和致密状结构。其中砾屑状结构主要分布在铝土矿层的上部和下部,其他部分少见;砂(粒)状结构主要分布在铝土矿层中部,尤其在矿体埋深的浅中部区域发育;蜂窝状结构主要分布在铝土矿层的中下部;豆鲕状结构分布在铝土矿层顶部和下部为主;致密状结构主要分布在铝土矿层的顶部和底部。矿石主要构造类型为块状、半定向或定向层状构造。

铝土矿化学成分主要有:Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂、S、CaO、MgO、K₂O、Na₂O等,伴生组分有Ga等20种元素。其中,Al₂O₃质量分数:全区43.81%~77.72%,平均67.18%,变化系数10.8%。矿石质量分数与矿石类型、矿体厚度关系密切。矿体厚度大,Al₂O₃质量分数高,SiO₂质量分数低;反之,矿体薄,则Al₂O₃质量分数低,SiO₂质量分数高。Al₂O₃质量分数在水平方向上不论走向或倾向均呈跳跃式变化;垂向上顶、底部Al₂O₃质量分数低,而SiO₂质量分数高,中部则Al₂O₃质量分数高而SiO₂质量分数低,呈反向关系。SiO₂质量分数:全区2.11%~22.60%,平均9.70%,变化系数49.5%。在水平方向SiO₂质量分数呈跳跃式变化,在铝土矿矿层顶、底部SiO₂质量分数高而中部低。铁质矿物本区主要是赤铁矿、针铁矿,次为黄铁矿、菱铁矿等,分布不均匀。Fe₂O₃质量分数:全区0.50%~26.02%,平均4.00%,变化系数89.3%。瓦查坡矿段Fe₂O₃质量分数普遍较低,一般在1%~5%之间;香草洼矿段Fe₂O₃质量分数普遍较高,一般在6%~15%之间。水平方向呈跳跃式变化,在垂直方向上,一般是矿层上部含铁低,而下部含铁较高。TiO₂质量分数:主要产于锐钛矿和金红石中,部分呈类质同象分散在一水硬铝石中,质量分数稳定为1.84%~4.92%,平均3.03%。在水平方向呈微弱跳跃式变化,在垂直方向上,变化波动不大。铝硅比值在2.3~36.8之间变化,平均6.9;瓦查坡矿段2.2~36.8,平均6.7,变化系数67.9%;香草洼矿段2.4~22.9,平均7.4,变化系数59.4%。在走向、倾向上呈跳跃式变化。在垂直方向上,一般顶、底部矿石铝硅比值较低,矿体中部铝硅比值非常高。

不同类型矿石的化学成分有差异。支建铝土矿区砾屑状、砂(粒)状、蜂窝状、致密状和豆鲕状等不同类型矿石的平均化学成分如表7.2所示。

从表7.2可以看出,就Al₂O₃质量分数来说,砂(粒)状和蜂窝状矿石>砾屑状和豆鲕状矿石>致密状矿石。据统计,砂(粒)状和蜂窝状矿石主要分布在矿层的中部,砾屑状和豆鲕状矿石主要分布在矿层的上部和下部,致密状矿石则主要分布在矿层的底部和顶部。但是各矿石类型并无明显分界,一般呈过渡关系或者呈复合关系。

矿区勘查程度达勘探,资源储量规模为大型。

表7.2 支建矿区各矿石类型主要化学成分平均含量表

2. 三门峡市湖滨区七里沟矿区

矿区位于矿带最西端,三门峡市东偏北15km,黄河三门峡大坝南东2km。上石炭统本溪组含矿岩系呈单斜产出,总体走向40°~60°,倾向北西,倾角15°~25°。矿区东部矿体呈北西-南东向,倾向南西。含矿岩系总长4500m,宽500~700m,平均600m,含矿岩系面积约2.7km²。含矿岩系厚度一般15~28m,铝土矿体厚度2~8m,一般4m左右。

全区矿石质量分数(品位):Al₂O₃,51.00%~70.20%,平均61.05%;SiO₂平均12.07%;铝硅比值5.1。矿石具碎屑状、豆鲕状结构,层纹状和块状构造。矿石主要矿物为硬水铝石,其次为高岭石、伊利石等粘土类矿物,微量矿物为绿泥石、赤铁矿、针铁矿、锐钛矿、金红石、电气石、锆石、石英等。

本矿区为20世纪勘查矿区,规模为小型。

3. 渑池县-陕县高桥矿区

渑池县-陕县高桥铝土矿区,属原水泉洼铝土矿区的西矿段,位于河南省三门峡市渑池县张村乡、陕县王家后乡交界处。矿区西起陕县王家后乡柴洼村,东至渑池县张村乡高桥村,北到煤窑沟断层,南至扣门山断层。矿区东邻渑池县水泉洼铝土矿区,矿区面积3.91km²。矿区出露地层主要为寒武系、下中奥陶统、上石炭统、二叠系、古近系和第四系。其中上石炭统本溪组是区内铝土矿含矿岩系。矿区内地层均呈单斜产出,倾向140°,倾角10°~20°。区内的主干断裂为扣门山断层和煤窑沟断层,它们构成矿区含铝土矿的南北边界。其他断裂有两组:北东向组最为发育,北西组次之,以正断层为主,断层角度较陡(70°~75°)。断距几十米至250m不等。

区内铝土矿体呈层状、似层状,走向北东50°,倾向南东140°,倾角10°~24°,一般14°。走向长3500m,倾向最大延伸1500m,厚度0.6~15.05m,平均厚度3.88m,厚度变化系数278.5%。

全区矿石化学成分平均质量分数:Al₂O₃,40.25%~75.85%,平均66.55%;SiO₂,1.68%~33.18%,平均10.77%;Fe₂O₃,0.80%~18.93%,平均3.38%;TiO₂,1.41%~4.29%,平均3.06%;铝硅比值,在2.1~31.9之间变化,平均6.2;Ga,0.0058%~0.0116%,平均0.0083%;Li₂O,0.010%~0.254%,平均0.065%。

矿石矿物成分主要由硬水铝石、高岭石组成,次为伊利石,微量矿物有叶绿泥石、赤铁矿、针铁矿、锐钛矿、金红石、埃洛石、电气石、锆英石、方解石、石英等。

矿石结构多呈他形柱状晶粒结构、自形或半自形晶粒结构、泥晶或隐晶质结构等。按矿物颗粒形态划分,矿石呈砾屑状、砂(粒)状豆鲕状和致密状结构。矿石主要构造类型为块状及层状构造。

矿区勘查程度达详查,铝土矿矿床规模中型。矿床共、伴生有用矿种为粘土矿、熔剂灰岩、煤矿等。

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5. 陕县柿树沟矿区

柿树沟铝土矿区位于陕县王家后乡,矿区北邻崖底大型铝土矿区,西邻涧底河铝土矿区,西南与杨庄铝土矿区相连,东与高桥、水泉洼铝土矿区相接,地理坐标:东经11°131′06″~111度31′45″,北纬34°48′22″~34°49′30″,矿区面积2.05km²。

矿区内构造简单,未见褶皱发育,地层均呈单斜产出,倾向约140°,倾角10°~16°,一般14°。矿区断层不发育,仅有鹿马断层从勘查区北侧通过,构成矿区北部边界,对区内铝土矿体基本无影响。

出露地层有奥陶系、石炭系、二叠系、古近系、第四系,总体上呈北东-南西向展布。

矿体露头线连续性较好,受地形及剥蚀作用的影响,露头局部呈“港湾”状,总体呈走向北东—南西的长条状展布,断续分布长约2200m;倾向延伸一般500~900m,最宽约1200m。矿体倾向140°,倾角10~16°,一般14°。铝土矿体呈层状、似层状、透镜状,沿走向和倾向均有膨缩变化,主要受古地形控制(图7.5)。

图7.5 陕县柿树沟铝土矿地质图

通过中深部钻探工程的系统控制,含矿岩系分布较稳定,矿体(层)连续性稍差,详查和普查共施工67个钻探工程,其中39个工程见矿,钻探工程见矿率为58%。详查共圈定4个矿体。

Ⅰ号矿体位于矿区北部,呈近东西向的“长条状”。矿体长725m,延深宽度100m;矿体厚度2.28~4.45m,平均厚度3.22m,厚度变化系数74%;平均质量分数:Al₂O₃,59.84%;SiO₂,12.72%;铝硅比值4.7。

Ⅱ矿体位于勘查区的北中部Ⅰ号矿体南,中间有一无矿天窗,其形状为一中空不规则“多边形”。矿体长度800m,延深宽度725m;矿体厚度0.85~6.37m,平均厚度3.46m,厚度变化系数58%;

Ⅲ矿体为本区最大矿体,位于勘查区的南中部,形状为多边角的“港湾状”。矿体长度1250m,延深宽度800m;矿体厚度0.89~14.65m,平均厚度3.90m,厚度变化系数93%。

Ⅳ矿体为最小的矿体,位于勘查区的南西部,横勘探线23~31与纵勘探线18交汇处。近似不规则“倒梯形”形状。平均厚度1.97m,平均质量分数:Al₂O₃,61.12%;SiO₂,12.71%;铝硅比值4.8。全区铝土矿体厚度0.85~14.65m,平均厚为3.68m,厚度变化系数77%。

矿石多呈碎屑状、豆鲕状及致密状,少量砂状。全区矿石平均质量分数:Al₂O₃,62.61%;SiO₂,12.53%;Fe₂O₃,5.03%;铝硅比值在2.4~12.6之间变化,平均5.0,变化系数为49.7%。铝硅比值与矿体厚度呈正相关关系,厚度越大,铝硅比值越高。总体上,地表铝硅比值偏高,向深部有变小的趋势。

铝土矿层的上部和下部分别为上层耐火粘土和下层耐火粘土。与铝土矿相比,耐火粘土分布范围规模较小。

矿石主要由一水硬铝石,高岭石组成,次为伊利石,微量矿物有叶绿泥石、赤铁矿、针铁矿、锐钛矿、金红石、埃洛石、电气石、锆英石、方解石、石英等。铝土矿化学成分主要有Al₂O₃、SiO₂及Fe₂O₃、TiO₂、S、CaO、MgO、K₂O、Na₂O等,伴生组分有镓等20种元素。Al₂O₃质量分数:44.91%~71.94%,平均62.61%,变化系数9.8%。与矿厚呈正相关,与SiO₂质量分数呈负相关。铝硅比值:在2.4~12.6之间变化,平均5.0,变化系数为49.7%。在走向、倾向上呈跳跃式变化。在垂直方向上,一般顶、底部矿石铝硅比值较低,矿体中部铝硅比值非常高。Ga以类质同象混入物的形式产出,质量分数在0.001~0.011%之间,平均0.005%。Li₂O主要集中在伊利石的矿物中,质量分数低,为0.010%~0.254%,平均为0.065%。K₂O及Na₂O的质量分数很低,K₂O1.22%;Na₂O,0.12%。CaO、MgO及其他伴生元素质量分数均不高,对矿石质量无明显影响。

按矿物的结晶特征划分,矿石多呈他形柱状晶粒结构、自形或半自形晶粒结构、泥晶或隐晶质结构等;按矿物颗粒形态划分,矿石呈砾屑状、砂(粒)状、蜂窝状、豆鲕状和致密状结构。矿石主要构造类型为块状、层状构造。

矿区勘查程度为详查,铝土矿资源储量规模达中型。另提交共生耐火粘矿资源量达中型,熔剂灰岩资源量为小型。