馬振興

摘 要：江嶺地區(qū)耐火粘土礦大地構(gòu)造位置處于華北地臺(tái)山西臺(tái)隆南緣太行山拱斷束帶西部，地層分區(qū)屬華北地層區(qū)山西分區(qū)太行小區(qū)。礦區(qū)出露地層主要有古生界奧陶系、石炭系和二疊系；地層呈南東向單斜產(chǎn)出，構(gòu)造簡(jiǎn)單，以斷層為主，為北東向和近東西向高角度正斷層，并形成地壘、地塹；區(qū)內(nèi)無(wú)巖漿巖出露。在對(duì)礦區(qū)地層、構(gòu)造、含礦巖系特征、礦層特征進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，從礦床成因和找礦標(biāo)志兩個(gè)方面對(duì)成礦機(jī)理進(jìn)行研究，研究結(jié)果對(duì)同類(lèi)礦床勘查具有重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：博愛(ài)縣；江嶺地區(qū)耐火粘土礦；地質(zhì)特征；成礦機(jī)理

1?地層

礦區(qū)出露地層以?shī)W陶系、石炭系為主，次為二疊系，第四系零星分布于溝谷和坡頂?，F(xiàn)將地層由老至新分述如下。

1.1? 奧陶系

礦區(qū)大面積出露奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組、上馬家溝組和峰峰組。礦區(qū)外圍西北方向丹河一帶小面積出露奧陶系下統(tǒng)冶里組。

1.1.1? 奧陶系下統(tǒng)冶里組

奧陶系下統(tǒng)冶里組僅出露于礦區(qū)外圍北西方向丹河溝谷底部，為淺海相碳酸鹽沉積，下部以條帶狀、竹葉狀泥質(zhì)白云巖為主，中上部巖石結(jié)晶程度較高，為結(jié)晶白云巖，厚度大于38.48 m。

1.1.2? 奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組

奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組出露于礦區(qū)北西部丹河溝谷一帶，出露面積較小，下部為黃色薄層泥灰?guī)r、砂巖及頁(yè)巖互層夾同生角礫狀灰?guī)r（俗稱(chēng)賈旺層）；中部為黑色厚—巨厚層狀灰質(zhì)白云巖、灰?guī)r互層；上部為灰黃色同生角礫狀灰?guī)r及灰黑色中厚層狀灰?guī)r，夾白云巖。該組厚約107.20 m，與下伏冶里組呈平行不整合接觸。

1.1.3? 奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組

奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組出露于礦區(qū)東西邊部地區(qū)，下部由灰黑色—灰綠色鈣質(zhì)頁(yè)巖與灰黑色中厚層狀含泥質(zhì)白云巖組成，局部夾角礫狀泥灰?guī)r；中部灰黑色中—巨厚層狀灰?guī)r夾含燧石團(tuán)塊灰?guī)r、白云巖；上部由泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r及白云巖組成。該組厚約245.00 m，與下伏地層下馬家溝組呈整合接觸。

1.1.4? 奧陶系中統(tǒng)峰峰組

奧陶系中統(tǒng)峰峰組小面積出露于礦區(qū)北部，下部由深灰色—灰黑色生物碎屑灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r組成，上部由灰黑色—灰黃色白云巖和含泥質(zhì)白云巖組成。該組厚約204.03 m，與下伏地層上馬家溝組呈整合接觸。

1.2? 石炭系

石炭系在區(qū)內(nèi)北部和西南部地表廣泛出露，西北部第四系黃土層、二疊系山西組覆蓋嚴(yán)重，局部可見(jiàn)該地層出露，平均厚度為88.83 m。受風(fēng)化剝蝕作用影響，經(jīng)鉆孔揭露，石炭系厚度為11.62～96.17 m，平行不整合于奧陶系之上。石炭系在該區(qū)出露地層主要為本溪組和太原組。

1.2.1? 石炭系上統(tǒng)本溪組

本溪組為一套以粘土礦物為主的鐵鋁質(zhì)沉積巖系，也是礦區(qū)的含礦巖系，主要由粘土巖、含鐵質(zhì)粘土巖、鐵質(zhì)粘土巖和含炭質(zhì)粘土巖組成，局部夾有含綠泥石粘土巖、砂巖及煤層，與下伏地層奧陶系呈平行不整合接觸，平均厚度為14.59 m。

礦區(qū)內(nèi)本溪組為粘土巖和（含）鐵質(zhì)粘土巖構(gòu)成的3個(gè)沉積旋回，按照巖性組合特征可分成以下3段。

（1）下段。上部為灰白—灰色粘土巖；下部為鐵質(zhì)粘土巖（山西式鐵礦賦礦層位），局部夾有砂巖、含鐵質(zhì)砂巖等透鏡體，巖石中常見(jiàn)黃鐵礦顆粒零星分布，局部可見(jiàn)黃鐵礦結(jié)核，與下伏地層奧陶系峰峰組呈平行不整合接觸。經(jīng)鉆孔揭露，該段厚度變化較大，為0.77～11.14 m，平均厚度為3.88 m。

（2）中段。中段為區(qū)內(nèi)耐火粘土礦主要含礦層位，上部為灰—深灰色粘土巖，下部為褐黃—褐紅色鐵質(zhì)粘土巖，局部夾有含炭質(zhì)粘土巖，偶見(jiàn)薄煤層。經(jīng)鉆孔揭露，該段厚度為2.82～12.49 m，平均厚度為6.88 m。

（3）上段。頂部為雜色粘土巖，灰白色、灰黃色、黑色、褐紅色等混雜，巖石較破碎；上部為粘土巖，常含少量炭質(zhì)，局部可見(jiàn)煤線及薄煤層；下部為含鐵質(zhì)粘土巖。經(jīng)鉆孔揭露，該段厚度為0.44～9.25 m，平均厚度為3.55 m。

1.2.2? 石炭系上統(tǒng)太原組

礦區(qū)內(nèi)太原組為一套由灰?guī)r、砂巖、砂質(zhì)粘土巖、炭質(zhì)粘土巖及煤層組成的海陸交互相地層，一般含4～9層灰?guī)r，下部灰?guī)r中常含燧石結(jié)核、燧石條帶，含腕足類(lèi)、蜓類(lèi)動(dòng)物化石碎片。粘土巖普遍含黃鐵礦，且下部含量較高，平均厚度為74.32 m，與下伏地層本溪組呈整合接觸。根據(jù)區(qū)內(nèi)太原組巖性分布特征，太原組可劃分為以下3段。

（1）下段。下段為灰?guī)r段，以灰?guī)r為主，含L₁、L₂灰?guī)r，其中，L₁灰?guī)r不發(fā)育，L₂灰?guī)r較發(fā)育。L₂灰?guī)r又被稱(chēng)為“四丈青”，細(xì)晶結(jié)構(gòu)、層狀構(gòu)造，巖石中普遍可見(jiàn)蜓類(lèi)、腕足類(lèi)動(dòng)物化石碎片，局部含有燧石結(jié)核、燧石條帶。L₂灰?guī)r是本溪組頂板，具有厚度大、層位穩(wěn)定的特征，是良好的標(biāo)志層。經(jīng)鉆孔揭露，該段地層厚度為0.98～12.62 m，平均厚度為10.06 m。

（2）中段。中段由碎屑巖、粘土巖和灰?guī)r組成，含灰?guī)r6層（L₈～L₃）。巖段頂部L₈灰?guī)r和底部L₃灰?guī)r層位較穩(wěn)定。L₈灰?guī)r厚度為2.40～7.57 m，平均厚度為4.54 m；L₃灰?guī)r厚度為0.67～4.10 m，平均厚度為2.58 m。該段共含煤5層，平均厚度為1.17 m。經(jīng)鉆孔揭露，該段地層厚度為40.82～49.04 m，平均厚度為43.75 m。

（3）上段。上部為粘土巖段，巖性以粘土巖為主，夾有一層灰?guī)r（L₉），呈透鏡狀產(chǎn)出，底部為一層細(xì)砂巖。經(jīng)鉆孔揭露，該段地層厚度為13.88～28.34 m，平均厚度為20.23 m。

1.3? 二疊系

礦區(qū)內(nèi)二疊系主要出露于陳洼—寨豁東一帶，呈北東—南西向帶狀展布，與下伏石炭系呈整合接觸，與其周邊出露的奧陶系、石炭系均呈斷層接觸。根據(jù)鉆孔揭露，區(qū)內(nèi)僅分布二疊系下統(tǒng)山西組。

二疊系下統(tǒng)山西組為區(qū)域內(nèi)主要含煤沉積巖系，屬含煤碎屑巖建造。上部以過(guò)渡相深灰色—灰色粉砂質(zhì)粘土巖、粘土巖為主，夾薄層砂巖，含主要可采煤層二1煤，厚度為1.09～2.13 m，平均厚度為1.61 m；下部發(fā)育煤底砂巖“大占砂巖”為中細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖，巖性特征如下：深灰色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要由石英（約80.0%）、長(zhǎng)石（約16.0%）和雜基（約4.0%）組成，含少量白云母；巖層自上而下粒度逐漸變大，具正粒序特征，底部含泥質(zhì)斑塊，層厚為22.57～28.05 m，平均厚度為25.31 m。其巖性特征明顯，層厚穩(wěn)定，是山西組底部良好的標(biāo)志層。

山西組在區(qū)內(nèi)出露于地表，風(fēng)化剝蝕造成巖組出露不全。經(jīng)鉆孔揭露，該層厚度為6.13～57.59 m，平均厚度為28.85 m。

1.4? 第四系

第四系主要分布在礦區(qū)內(nèi)山間溝谷，坡頂亦有零星分布，厚度變化較大，一般在數(shù)米到數(shù)十米。巖性主要為黃土、次生黃土，其次為砂礫石、粉砂土、黃土狀粉砂土、粘土等，與下伏地層均為角度不整合接觸。

2?構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，主要構(gòu)造形式為斷層。較大規(guī)模的斷層有5條，自北而南編號(hào)分別為F11、F12、F13、F14和F15，主要為高角度的正斷層，以北東—南西向斷層為主。其中，F(xiàn)13、F15組成地塹，F(xiàn)11、F13組成地壘。F12斷層斜切礦區(qū)北西部，F(xiàn)15斷層斜切礦區(qū)南東邊部。斷層對(duì)礦層起到“破壞”和“保護(hù)”雙重作用[1]。斷層特征分述如下。

2.1? F11斷層

F11斷層位于礦區(qū)西北部，西起丹河，經(jīng)南洞村至焦谷堆，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約3.6 km。斷層西段走向近東西，東段走向?yàn)楸睎|向，總體走向65°，傾向北西，傾角為65°～76°，是北盤(pán)下降的正斷層。斷層兩盤(pán)巖性主要是上石炭統(tǒng)太原組含燧石灰?guī)r、粉砂巖、泥巖與中奧陶統(tǒng)的灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖；局部地段則為中奧陶統(tǒng)灰?guī)r與上石炭統(tǒng)本溪組粘土巖。斷層沿走向和傾向均呈舒緩波狀，斷層面上發(fā)育有垂直擦痕和斜擦痕。破碎帶寬為5.00～10.00 m，斷距為10.00～130.00 m，具有西部斷距大而東部小的特征。斷層在地貌上具有負(fù)地形特征。

2.2? F12斷層

F12斷層位于礦區(qū)西部，西起礦區(qū)西邊界，經(jīng)原背至江嶺，被黃土覆蓋，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約2.4 km。斷層總體走向50°，傾向北西，傾角為60°～80°。斷面呈舒緩波狀，破碎帶寬約10.00 m，斷距為10.00～50.00 m，斷距向東逐漸變小。斷層兩盤(pán)巖性分別為中奧陶統(tǒng)峰峰組褐黃色泥質(zhì)角礫巖與上石炭統(tǒng)太原組中部含燧石灰?guī)r及硅質(zhì)泥巖；局部地段則為中奧陶統(tǒng)灰?guī)r與上石炭統(tǒng)本溪組粘土巖。在原背村南可見(jiàn)粗糙不平的斷層面及不甚發(fā)育的鐵質(zhì)、硅質(zhì)薄膜、垂直擦痕。斷層角礫發(fā)育，角礫巖性主要為泥質(zhì)角礫狀灰?guī)r、含燧石灰?guī)r、硅質(zhì)泥巖等，斷層性質(zhì)為正斷層。

2.3? F13斷層

F13斷層位于礦區(qū)中部，自西向北東展布，經(jīng)西張毛光、焦谷堆北至邢嶺東南尖滅，貫穿整個(gè)礦區(qū)，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約6.3 km，斷層中段（焦谷堆北）被第四系黃土覆蓋。斷層走向52°～60°，傾向南東，傾角為60°～75°，為南盤(pán)下降的正斷層。斷層兩盤(pán)巖性主要是二疊系下統(tǒng)山西組砂巖、粉砂巖與中奧陶統(tǒng)不同層位的灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖；局部地段則為中奧陶統(tǒng)灰?guī)r與上石炭統(tǒng)本溪組粘土巖。斷面呈舒緩波狀，破碎帶寬為10.00～15.00 m，斷距為10.00～100.00 m，破碎帶內(nèi)有角礫巖，角礫呈棱角、次棱角狀，礫徑大小不等。該斷層斷距由南西至北東變小。

2.4? F14斷層

F14斷層位于礦區(qū)南部，西起西張毛光、南經(jīng)焦谷堆至王河，全長(zhǎng)約4.2 km。斷層走向55°～80°，傾向北西，傾角為70°～80°，斷距約65.00 m，為正斷層。斷層切割了奧陶系中統(tǒng)峰峰組、石炭系上統(tǒng)本溪組、太原組及二疊系下統(tǒng)山西組。斷面呈舒緩波狀，破碎帶中有方解石脈充填。

2.5? F15斷層

F15斷層位于礦區(qū)東南部，西起謝莊、南經(jīng)寨豁至小王莊延出區(qū)外，全長(zhǎng)大于5.0 km，區(qū)內(nèi)僅王河?xùn)|至小王莊一帶出露。斷層走向40°～70°，傾向北西，傾角為60°～70°，北西盤(pán)下降，南東盤(pán)上升，為正斷層。斷層兩盤(pán)巖性主要為二疊系上統(tǒng)山西組砂巖、頁(yè)巖與中奧陶統(tǒng)不同層位的灰?guī)r、白云巖；局部地段則為上石炭統(tǒng)本溪組粘土巖與灰?guī)r。斷面沿走向呈明顯的舒緩波狀，破碎帶寬為5.00～10.00 m，斷距為10.00～150.00 m。斷層角礫發(fā)育，呈棱角狀，大小為10～20 cm。該斷層與F13、F14斷層組成地塹形態(tài)，控制著礦區(qū)南部上石炭系、下二疊系山西組的分布。

3?含礦巖系特征

3.1? 含礦巖系的分布特征

石炭系本溪組為區(qū)內(nèi)耐火粘土礦含礦巖系，下伏于區(qū)內(nèi)中部二疊系和石炭系太原組，平行不整合于奧陶系白云巖之上，呈東西向展布于西張毛光和小王莊之間，東西兩端出露地表。區(qū)內(nèi)本溪組巖層呈單斜形態(tài)，總體傾向南東，傾角一般為0°～15°，產(chǎn)狀較平緩，層厚為6.24～21.81 m，平均厚度為14.59 m。區(qū)內(nèi)本溪組總體上呈西薄東厚，但整體變化不大。

3.2? 含礦巖系的地質(zhì)特征

含礦巖系本溪組為一套以粘土礦物為主的鐵鋁質(zhì)沉積巖系，主要由粘土巖、含鐵質(zhì)粘土巖、鐵質(zhì)粘土巖和含炭質(zhì)粘土巖組成，局部夾有含綠泥石粘土巖、砂巖及煤層[2]。按照巖性組合及沉積旋回特征可將其分成3段。

（1）上段。頂部為含鈣質(zhì)的雜色粘土巖，上部為粘土巖，下部為含鐵質(zhì)粘土巖。上部常見(jiàn)含炭質(zhì)粘土巖，局部地段含煤線及薄煤層。施工的37個(gè)工程中有5個(gè)工程未見(jiàn)到該段，該段平均厚度為3.55 m，局部地段不發(fā)育。

（2）中段。上部為粘土巖，下部為鐵質(zhì)粘土巖，局部夾有含炭質(zhì)粘土巖，偶夾薄煤層。該段全區(qū)發(fā)育，施工的37個(gè)工程中僅有一個(gè)由于本溪組存在采空區(qū)而未見(jiàn)到該段，平均厚度為6.88 m。

（3）下段。上部為粘土巖，下部為鐵質(zhì)粘土巖（山西式鐵礦賦礦層位），局部夾有砂巖、含鐵質(zhì)砂巖透鏡體，偶見(jiàn)褐鐵礦結(jié)核。該段平均厚度為3.88 m，施工的37個(gè)工程中僅有3個(gè)工程未見(jiàn)到該段，個(gè)別地區(qū)不發(fā)育。

綜上所述，含礦巖系各段巖性以粘土巖和含鐵粘土巖為主，總體為粘土巖和（含）鐵質(zhì)粘土巖組成的3個(gè)沉積旋回，每個(gè)旋回均以（含）鐵質(zhì)粘土巖沉積開(kāi)始，以形成粘土巖結(jié)束。

3.3? 含礦性

區(qū)域上耐火粘土礦層賦存于含礦巖系本溪組3個(gè)巖性段中，自上而下分別稱(chēng)為上、中和下礦層。由區(qū)內(nèi)工程揭露情況可知，區(qū)內(nèi)本溪組含耐火粘土礦兩層，分別為上礦層和中礦層，礦層總厚度為0.81～8.64 m，平均厚度為3.14 m，含礦系數(shù)為23.5%。根據(jù)鉆孔揭露，含礦巖系的完整度影響了兩個(gè)礦層發(fā)育齊全的程度；同時(shí)，含礦巖系的厚度決定了礦層的總厚度，兩者呈明顯的正比關(guān)系。

4?礦層特征

礦區(qū)內(nèi)本溪組含耐火粘土礦兩層，分別為上礦層和中礦層。礦層嚴(yán)格受到含礦巖系地層的制約，具有一般層控礦床的共性，賦存于一定的層位中。工程揭露表明：上礦層賦存于含礦巖系上段，中礦層賦存于含礦巖系中段地層中，各礦層情況如表1所示。

4.1? 上礦層

上礦層賦存于含礦巖系本溪組上段。揭露礦層厚度為0.50～3.22 m，平均厚度為1.93 m，礦石工業(yè)類(lèi)型為硬質(zhì)粘土。根據(jù)見(jiàn)礦情況和見(jiàn)礦工程分布位置可知，上礦層在區(qū)內(nèi)零星分布，空間分布不連續(xù)，因?yàn)橐?guī)模較小的透鏡體產(chǎn)出，綜合判定不具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值。

4.2? 中礦層

中礦層賦存于本溪組中段，分布于西光毛光至小王莊之間，北至F13斷層，南到礦區(qū)南邊界，平面上礦層?xùn)|西長(zhǎng)約5.7 km，南北寬約0.7 km，面積約4.35 km²，總體呈較規(guī)則的多邊形。礦層沿走向控制長(zhǎng)度約5.7 km，沿傾向控制最大斜深約380.00 m，礦層底板標(biāo)高+305.00～+485.00 m，埋深0～165.00 m。礦層形態(tài)比較簡(jiǎn)單，呈層狀分布，產(chǎn)狀較平緩。礦層總體傾向南東；礦層傾角為0°～12°，總體上具有東西兩端大、中部小的特點(diǎn)。礦層厚度為0.81～6.81 m，平均厚度為2.88 m，厚度變化系數(shù)為49.5%，屬較穩(wěn)定型。從中礦層等厚線來(lái)看，礦層在00和03勘探線處較厚，16勘探線和12勘探線南部次之；平面上中礦層厚度無(wú)明顯規(guī)律，通過(guò)和賦礦層位本溪組中段巖層厚度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者大致呈正比關(guān)系。

區(qū)內(nèi)耐火粘土礦為本溪組同生沉積礦產(chǎn)，從巖性分布和斷層性質(zhì)來(lái)看，F(xiàn)13斷層和F15斷層形成的地塹構(gòu)造對(duì)礦層起到了很好的保護(hù)作用；礦層在東西方向連續(xù)性較好，南北方向有F14斷層造成小規(guī)模錯(cuò)斷。

礦石工業(yè)類(lèi)型主要為硬質(zhì)粘土，礦石品級(jí)可劃分為硬特級(jí)、硬Ⅰ級(jí)、硬Ⅱ級(jí)和硬Ⅲ級(jí)。中礦層以硬質(zhì)粘土Ⅱ級(jí)品為主，其他品級(jí)次之，各品級(jí)在礦層中的分布無(wú)明顯規(guī)律。礦層厚度為0.82～2.22 m，分布面積較小。

5?成礦機(jī)理研究

5.1? 礦床成因

礦區(qū)所處大地構(gòu)造位置為華北地臺(tái)山西斷隆太行山復(fù)背斜之南翼。耐火粘土礦呈似層狀、層狀產(chǎn)出在石炭系上統(tǒng)本溪組地層中，層位穩(wěn)定，礦層與圍巖呈漸變關(guān)系，部分礦石呈豆?fàn)?、鮞狀；礦石和圍巖含植物化石及其碎片，說(shuō)明礦床的形成屬于局限于陸表海環(huán)境下的潮坪—瀉湖體系沉積[3]。

5.2? 找礦標(biāo)志

（1）地層標(biāo)志。耐火粘土礦賦存于石炭系本溪組地層中，層控明顯，地層是最明顯的標(biāo)志。

（2）構(gòu)造標(biāo)志。由于本溪組巖性以粘土巖為主，地表易風(fēng)化剝蝕，本溪組地層在地表多為小面積殘留。本溪組保存較好的地段一般在多個(gè)斷層形成的地塹或斷陷中，故這些地段是尋找耐火粘土礦最有希望的部位。

6?結(jié)論

礦床的形成屬于局限于陸表海環(huán)境下的潮坪—瀉湖體系沉積。石炭系本溪組地層和多個(gè)斷層形成的地塹或斷陷是重要的找礦標(biāo)志。礦區(qū)石炭系本溪組為耐火粘土礦主要含礦巖系，本溪組厚度為6.24～21.81 m，平均厚度為14.59 m，含耐火粘土礦兩層，礦層鉛垂厚度為0.82～8.64 m，平均鉛垂厚度為3.43 m，含礦系數(shù)為23.0%，其中，中礦層比較發(fā)育。中礦層以近東西向展布在張毛光至小王莊一帶，礦層主體位于由F13和F14斷層構(gòu)成的地塹內(nèi)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]白英建.博愛(ài)—焦作粘土礦區(qū)地質(zhì)特征及找礦前景[J].西部探礦工程，2020（2）：165-167.

[2]葉星，常偉麗，劉二歡，等.河南省新密市趙溝耐火粘土礦床地質(zhì)特征研究[J].遼寧化工，2019（2）：160-162，165.

[3]梁新輝，馮紹平，高曉，等.豫西張窯院耐火粘土礦床地質(zhì)特征研究[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2017（2）：12-15.