魏玉磊
（山西省第三地质工程勘察院，山西 晋中 030620）
摘要：山西省孝义市西辛庄铝土矿预查区位于孝义市240°方向，直距28km处的孝义市西辛庄镇一带，周围矿区成矿条件较好，矿体平面形态较规则，厚度较稳定，矿石的A/S值中等，矿区水工环地质条件中等。通过对地质特征、矿床特征、矿床成因及水工环条件的分析研究该矿区铝土矿可勘查开采利用。本矿区周围成矿条件较好，经预查地质工作后，预计可提交铝土矿（334）？资源量7622万t,有望提交一大型铝土矿矿床基地。
关键词：铝土矿；地质特征；地质条件；展望中图分类号：P618 文献标识码：A文章编号：1672-7487（2018）02-63-3
1 矿区地理位置
山西省孝义市西辛庄铝土矿预查区位于孝义市240°方向，直距28km处的孝义市西辛庄镇一带，行政区划隶属孝义市西辛庄镇，交口县温泉乡管辖。矿区中心点坐标(北京54坐标系)为X:4100135，Y:19542738。矿区面积：28.65km2。
为山西式铁矿、铝土矿及硬质耐火粘土矿的赋存层位，称含矿段，岩性自下而上为：
山西式铁矿：为粘土岩及铁质沉积物，杏黄、褐红、褐黄、紫红等色，致密状结构、块状及蜂窝状构造，为鸡窝状矿体，厚0.25-3.13m，厚度变化很大。
铝土矿：深灰色、灰白、杏黄色，粗糙状、半粗糙状、碎屑状结构为主，次有豆鲕状、致密状结构，块状构造。底部多铁染铝土矿，中部为豆鲕状和粗糙状铝土矿，上部为致密状铝土矿。有时上部变为硬质耐火粘土矿(岩)，呈层状、似层状产出，局部夹有粘土岩、铁铝岩及铁矿，与上部粘土矿下部铁铝岩一般界线清楚，有时渐变。厚0.5-7.51m。
硬质耐火粘土矿（岩）：灰白或灰色，致密及粘土状结构，块状构造，呈层状、似层状产出，厚0-4m。
2）二段(C2b2)
岩性底部为灰白和黄灰色长石石英砂岩，其上为砂质粘土岩、粘土岩夹1-3层石灰岩、生物碎屑灰岩，厚0.30-28.25m。
2.1.3 石炭系上统太原组(C3t)
与下伏地层整合接触。底部以灰白色厚层状中-粗粒砂岩(晋祠砂岩)与本溪组地层分界。根据其岩性组合将该组地层可分为上下两段，现分述如下:
由下至上可分两段，分述如下:
2 矿区地质特征
2.1 矿区地层
预查区内赋存的地层有石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组和第四系中上更新统和全新统，自老而新分述如下：
2.1.1 奥陶系中统峰峰组(O2f)
该组地层是区内出露时代最老的地层，零星出露于沟谷中，主要由石灰岩组成。矿区内本组厚度大于80m。
石灰岩：深灰、青灰色，侵蚀面或节理面常见铁染现象，使岩石表面呈褐红色，厚层状构造，质纯、性脆，断口呈贝壳状，局部节理中有次生的菱铁矿或褐铁矿，局部地段下部为白云质灰岩。
2.1.2 石炭系中统本溪组(C2b)
本溪组平行不整合于奥陶系中统地层之上，为含矿地层，区内均有分布。以铝土矿上的硬质粘土矿顶板为界，分为上、下两段：
1）一段(C2b1)
作者简介：魏玉磊（1990—），男，河北赵县人, 助理工程师，本科，毕业于石家庄经济学院华信学院资源
勘查工程专业，主要从事矿产地质勘探工作。（邮箱）923467764@qq.com
1）一段（C3t1）
岩性主要由灰白色中-细粒砂岩、细砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩、灰岩、9+10+11号煤（9、10、11号煤本区合并为一层称“丈八煤”）组成。本层煤煤质好，为主焦煤，当地煤矿企业开采煤层即为本层煤。煤层厚度为1.98-8.52m，平均5.26m。底部晋祠砂岩常含有小砾石和铁质结核。该段地层厚23.74-43.86m，平均33.84m。
2）二段（C3t2）
下部为稳定含燧石条带石灰岩夹深灰、黑色泥岩、砂质泥岩及灰、灰白色砂岩。局部含1层薄煤层，一般达不到可采厚度。上部为深灰、灰黑、黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和1-2层石灰岩。页岩、砂质页岩中常含菱铁矿结核。
本段厚度27.21-69.84m ，平均45.83m。2.1.4 二叠系下统山西组(P1s)
山西组主要出露于预查区南部和东部局部地方，地层出露不全，厚度变化较小，一般不小于20m。山西组以出现一层巨厚层灰白色砂岩为标志。主要岩性为灰白色砂岩、粉砂岩与泥岩互层。本组与太原组呈整合接触。
2.1.5 第四系中上更新统(Q2+3)
预查区内第四系地层分布广泛，与下伏地层呈角度不整合接触。厚度变化大。主要为土黄色-灰黄色亚砂土、亚粘土，具孔隙和孔洞及垂直节理，易形成黄土陡坎，厚度8-40m，平均25m。
2.1.6 第四系全新统(Q4)
底部为砾石层，砾石成分为石灰岩、砂岩等碎块，滚圆度很好，大小不等，有0.2-1.2m，贯穿矿区北西-南东方向的沟谷中，上部为黄土层，柱状节理发育，易形成黄土陡坎，厚0-2.5m。平均1.25m。2.2 勘查区构造
预查区位于阳泉曲-汾西盆状复向斜轴部的东翼北端，总体为向南东倾斜的单斜构造，倾角3-12°。区内未发现断层发育，构造对矿体影响程度小。
3 矿床特征
3.1 铝土矿赋存层位
区内铝土矿属古风化壳沉积型铝土矿床，矿体赋存在奥陶系中统峰峰组灰岩侵蚀之上，石炭系中统本溪组底部“G”层之中。矿体的形态、产状严格受奥陶系中统峰峰组灰岩古侵蚀面控制。
3.2 矿体规模、形态、产状、厚度及控制程度
根据预查区北部的西河底矿区资料，矿体形态受奥陶系侵蚀面的控制，多呈层状、似层状、透镜状、窝子状产出；虽然位于本溪组底部的粘土岩、铁质粘土岩、山西式铁矿等对凹凸不平的奥陶系侵蚀面有一定的填平补偿作用，但由于铝土矿底界距奥陶系侵蚀面很近，部分地段甚至为直接接触关系，所以说铝土矿对奥陶系侵蚀面也起到填平补偿的作用，因此，铝土矿的矿体形态仍受奥陶系侵蚀面波浪起伏及卡斯特地貌形态的制约。矿体产状与围岩地层产状基本一致，倾角一般3-12°。
预查区内仅有一个铝土矿矿体，矿体南北长4500-12000m,东西宽1200-3800m, 矿体规模属大型；矿体倾向南东，矿体呈层状产出，铝土矿全区平均厚度2.64m，全区平均品位Al2O365.53%，SiO21 2.68%，Fe2O3 3 .26%，A/S 5 .17。3.3 矿石矿物成分
预查区尚未进行工作，现引用预查区北部的西河底矿区的资料进行评述。矿石矿物成分主要为一水硬铝石，占55%-90％，个别大于90％；高岭石占5%-40％，一般为20％左右；其次有地开石、赤铁矿、锐钛矿、白钛石、褐铁矿、锆石、金红石和电气石等。根据电镜和X光衍射分析含少量三水铝石，但为次生矿物。3.4 矿石结构、构造
综合克俄矿区和西河底矿区内铝土矿矿石的类型，可以知道区内主要有粗糙状、半粗糙状、碎屑状及致密状四种矿石，其次含有少量鲕状及豆状矿石，各种结构类型之间界线不明显，一般为过渡关系。3.5 共(伴)生矿产
区内铝土矿的共生矿产主要有煤、硬质耐火粘土矿、山西式铁矿、稀有稀土元素，伴生矿产主要有金属镓等。
3.5.1 煤
区内赋存的煤层主要为石炭系太原组一段9、10、11号煤层(俗称“丈八煤”)。本层煤煤质好，为主焦煤，当地煤矿企业开采煤层即为本层煤。
3.5.2 硬质耐火粘土矿
硬质耐火粘土矿是指A/S＜2.6，Al2O3≥30%(熟料)、Fe2O3≤3.5%(熟料)的致密状、碎屑状铝质岩，一般以铝土矿为底板，粘土岩为顶板，矿体呈层状，似层状产出。矿石一般呈浅灰色，少量呈深灰色，致密状结构，块状构造。
3.5.3 山西式铁矿
呈黑褐色、黄褐色产于含矿层底部，与奥陶侵蚀面之间夹有杏黄色粘土岩或直接覆于其上。矿体呈窝子状、透镜
状，大小不等分布全区。4 矿区水工环地质条件
4.1 水文地质条件
预查区属吕梁山南段东侧的低中山区，预查区内地势总体为北高南低，区内沟谷发育，沟谷中常年干涸无水，只在暴雨时形成短暂洪流，雨后不久便立即消失。区内黄土广泛分布，地形、地貌有利于地表水（降雨）的排泄，不利于降雨入渗补给地下水。
地下水的补给来源为大气降水，在降雨过程中一部分水顺坡而下汇集排泄，另一部分向下渗入补给地下水，但由于矿层底板奥陶系灰岩的渗漏，所以除奥陶系石灰岩含水层富水性较强外，其余含水层的富水性能均较微弱。
该区含水层属弱富水含水层。地形、地貌、水文及气象等条件，均有利于地表水（降雨）的排泄，不利于地下水的补给与赋存，附近无大的地表水体，水文地质条件简单。矿床充水因素，主要是大气降水。地下水对采场不会有大的影响，但暴雨及洪水迳流涌入采场的问题，应引起重视。值得注意的是，预查矿区局部有民采煤矿矿井，现已停采，采空区定有大量积水，采矿时应引起足够重视。
矿层底板奥陶系灰岩，岩溶裂隙发育，水位埋藏深，浅部透水性很强，有利于矿体之上层间裂隙水的疏干。4.2 工程地质条件
预查区矿体埋藏深度不一，西北部埋藏较浅，东南部埋藏较深，全区平均剥采比大于15，为坑采矿区。
从地下开采角度来看，矿体上部有太原组地层，由灰岩砂岩，泥页岩和煤层组成，呈软硬相间的复合式结构。其中太原组有三层煤为可采煤层，平均厚度5.26m。矿体浅埋地段有煤层露头。区内局部有露天采煤采场，开采后留下了采空区，岩层结构遭到破坏，是矿区主要的不稳定因素。
矿体下伏岩石为粘土岩、铁质粘土岩、山西式铁矿和石灰岩，这些岩石中铁铝岩和粘土岩是软弱岩层，但其下有坚硬的石灰岩垫托，对坑道的稳定性影响较小。
综上所述，矿床开采时矿体和上覆岩层稳定性较好，矿石开采后松散系数较小，块堆安息角大，矿块大部分>1cm，粉矿少，因此，采场所需堆矿场面积小，便于运输。4.3 环境地质条件
1）矿床开采，矿体上部靠大气降水补给的、诸独立含水层的微弱滞水将被疏干，区内村民生产生活用水基本断绝，因此需要新的水源。
2）矿床开采采出的废渣将排于矿区的沟谷内，沟中堆渣在雨季时易成泥石流，冲埋下游田地，冲断或阻塞下游道路，须在区内大沟中筑坝固定排土，同时也可造地。
3）根据国家质检总局、国家标准委批准发布的《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015），确定本区地震动峰加速度值为0.15g，对应地震基本烈度值为Ⅶ。
4）自然界各类岩矿石均具一定放射性，据我院近年铝土矿测井研究报告显示，山西铝土矿床各类矿石的自然放射强度不高，其中以铝土矿的强度相对较高。邻区西河底矿区详查间进行过放射性测定，本矿区与其含矿地层、岩矿石种类和物质组分相同，放射强度相似。由西河底详查测定结果看出矿床开采时坑道的放射强度约60-200γ、一般100-160γ属低幅射工作面，不影响人员的身体健康。但人体接受的幅射量是累加的，按劳保条例年允许最大量75雷姆。因此，不宜超过8小时在工作面作业，采矿方案尽量采用露采，并定期对人员进行身体检查，做好防护及保健工作。
5 资源前景展望
孝义市是山西省的能源大市，铝土矿是孝义市的第二大矿产资源。这里的铝土矿从质和量上均在中国乃至亚洲占有重要地位。中国最大的铝厂——河津铝厂的矿石基地就在孝义，日后将对铝土矿资源需求与日俱增。
区内有石炭系地层赋存，铝土矿含矿层位于石炭系中统本溪组一段中部。矿区北部与西河底大型铝土矿床相邻，西部与赵家圪垛铝土矿床相邻，东北部与申家庄铝土矿床相邻，本区的铝土矿成矿地质条件与西河底铝土矿床、赵家圪垛铝土矿床申家庄矿床相同，具备形成大型铝土矿床的条件。因此矿区经预查地质工作后，预计可提交铝土矿（334）？资源量7622万t,有望提交一大型铝土矿矿床基地。
参考文献：
[1] 王海建,侯得山,等.山西省孝义市西辛庄铝土矿预查实 施方案[R].2016(9).
[2] 中 华人民共和国国土资源部.DZ/T0202-2002铝土矿、冶 镁菱镁地质勘查规范[M].北京：地质出版社，2003.3.
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容