河南省鲁山县王庄钾、硼矿床地质特征及选矿方法研究

(1.河南省地质矿产勘查开发局地质调查院；2.河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南   郑州   450000)

摘要：文章通过对区内成矿地质背景及矿床特征的分析，指出：本区位于华北陆块南缘，车村-下汤断裂带北盘(马超营断裂)；矿体呈层状、似层状产于新元古界洛峪群崔庄组页岩地层中；区内构造发育，地层齐全，选矿标志明显。

关键词：钾；硼；矿床；地质特征；鲁山县；河南

中图分类号：TD912(261)      文献标识码：B      文章编号：1007—6921(2009)23—0084—02

鲁山县王庄钾硼矿区位于河南省中西部平顶山市鲁山县下汤镇西北介盘沟——王庄一带，距鲁山县城约30km，隶属于鲁山县下汤镇。区内交通便利，焦——枝铁路从矿区东部鲁山县城通过，鲁山——栾川、下汤——临汝公路分别从矿区南部、北西部通过，矿区内部各自然村以简易公路相连。矿区位于河南省中部伏牛山东段的外方山东麓，属中——低山区，地势西南高、东北低，植被发育，属淮河水系。目前发现矿脉一条，钾硼品位：K₂O(6.00~7.68%)，B₂O₃(0.092~0.240%)；厚度：125～200m。
1 区域地质概况

本区位于华北陆块南缘，车村——下汤断裂带上(马超营断裂)。区内出露地层主要有：中元古界熊耳群和汝阳群、新元古界洛峪群、古生界寒武系及第四系，总体展布方向北东——南西，倾向南东的单斜地层。本区构造变形强烈，以车村——下汤断层带为界(马超营断裂)，分为北部和南部两个地区。岩浆岩主要分布于车村——下汤断层带以南，岩性以花岗岩类为主，中性和基性岩类仅有零星出露。本区矿产：金属矿产以铅锌矿为主，铁铜次之。非金属矿产主要有：钾、硼、磷、煤、耐火材料、石灰岩、建筑材料等。
2 矿区地质特征分析
2.1 地层分析

矿区位于华北陆块南缘，中元古代——上元古代处于相对稳定的被动陆缘连续沉积阶段，地层发育齐全，海相、海陆交互相沉积岩十分发育。
2.1.1 中元古界汝阳群

出露于矿区北部、北西部，各地层基本上北东20~30°展布，各岩性段之间为整合接触。
主要为北大尖组(Pt₂bd)。自下而上分为4个岩性段：

一段(Pt₂bd¹)：底部含石英质砾石和石英砂岩砾石，下部为灰白色、浅肉红色厚层中细粒石英砂岩，上部为富含泥砾和白云岩砾的细粒石英砂岩。出露厚度80.00～346.50m。

二段(Pt₂bd²)：以淡红色中细粒石英砂岩为主，夹紫红色泥岩和暗红色中细粒石英砂岩，下部富含紫红色泥砾，上部富含灰白色白云砾岩。出露厚度13.60～58.00m。

三段(Pt₂bd³)：下部为灰黑色页岩，中部为肉红色长石粉砂岩及褐红色中粒白云质石英砂岩，上部为灰白色厚层石英砂岩。出露厚度9.30~63.30m。

四段(Pt₂bd⁴)：下部为细粒长石石英砂岩与砾屑白云岩互层，中部为砾屑白云岩夹纹层状白云岩，上部为砾屑白云岩和白云质石英砂岩夹紫红色中细粒长石石英砂岩。出露厚度5.20～39.50m。
2.1.2 新元古界洛峪群

出露于矿区偏北部，自上而下可分为崔庄组、三教堂组和洛峪口组。各组岩性段之间整合接触。
2.1.2.1 崔庄组(Pt3c)：自下而上分为四段

一段(Pt₃c¹)：灰白色、浅肉红色厚层状及中厚层状长石石英粉砂岩及中粗粒长石石英砂岩。出露厚度7.70～105.60m。

二段(Pt₃c²)：紫红色页岩为主，夹杂少许灰绿色页岩为主要钾硼矿含矿岩性层位。出露厚度16.90～116.20m。

三段(Pt₃c³)：灰白色、浅绿色海绿石石英粉砂岩为主，夹薄层灰绿色页岩(1～2cm)及中薄层灰岩(5～20cm)。海绿石石英粉砂岩，粒状结构，块状构造，厚层状构造，主要成分以粒状石英为主，含量在90%以上，另外含有5%~10%的海绿石矿物等，矿物粒度较细。此段深部K2O含量达矿石工业品位，亦为主要含矿层位。出露厚度5.50~26.40m。

四段(Pt₃c⁴)：灰绿色(底部为紫红色)细薄层页岩与灰绿色页岩、紫红色薄层状页岩互层，颜色表现为杂色，泥质结构，叶片状构造，细薄层状构造。矿物成分以高岭石、水云母等细粒黏土类矿物为主，该段为含钾硼矿层位段。出露厚度11.30～113.50m。
2.1.2.2 三教堂组(Pt₃s)：岩性主要为灰白-肉红色中厚层状石英砂岩。出露厚度137.50～347.50m。
2.1.2.3 洛峪口组(Pt₃ly)：自下而上分为两段

一段(Pt₃ly¹)：一套以上部为灰绿色、中下部为杂色的薄层状页岩。泥质结构，叶片状构造，细薄层状构造，矿物成分以高岭石、水云母等细粒黏土类矿物为主。出露厚度12.50～42.50m。

二段(Pt₃ly²)：是一套旋徊性很明显的富含叠层石的白云质泥晶灰岩。主要岩性组合为浅红色厚层状含叠层石泥晶灰岩以及浅红色泥晶质白云岩。同上覆岩层不整合接触。出露厚度22.50～145.20m。
2.1.2.4 寒武系辛集组(∈₁x

出露于矿区南部，底部为紫红色粗砂岩，横向上相变为紫红色细砂岩。下部为灰黄色中粒含泥质白云质灰岩。中部为紫红色泥质灰岩。上部为黄色薄层泥质灰岩夹燧石团块白云质灰岩。浅红色厚层状泥质白云质灰岩为本区主要出露岩性。辛集组平行不整合于罗圈组之上，厚18.50～65.50m。
2.1.2.5 第四系全新统(Qh)

主要分布于河流及两侧、山间低洼地带。岩石类型主要为冲积的灰褐色、黑褐色含砂砾石亚黏土，次有坡积和残破积黑褐色含砂砾石亚黏土和红色黏土，在河谷中有少量的砂砾石。厚度不大，一般厚度＜30m，局部厚度＞40m。
2.2 构造

矿区位于车村—下汤断裂带北侧盖层岩系贝石—石庙向斜北西翼。地层为单斜地层，走向在60°，南东倾，倾角一般20°～38°。构造主要表现为断裂及由断裂引起的挠曲构造。主要断裂有F₁、F₅、F₇。
2.2.1 F₁断裂(崔家沟断裂)

分布在石峡口——石盘石一带，断层长度约2390m,断层走向47°，倾向北西，倾角44°～65°，其擦痕、阶步特征显示为一正断层，切割了三教堂组、洛峪口组岩性地层，水平断距达数百米，断层两侧岩层发生了挠曲，产状有所变陡。
2.2.2 F₅断裂

断层分布于矿区的朝阳罐以南，长度在950m左右，为一顺岩层走向斜切地层的正断层，断层上下盘岩性特征表明此断层为一正断层性质。走向55°，沿三教堂组石英砂岩顺层断续出现，倾向南东，倾角80°左右。
2.2.3 F₇断裂

分布于宋家庄一带，断层规模长度达1470m，走向75°～255°，呈近东西，南倾，断层面倾角较大，在80°～85°，断层面镜面及擦痕特征表明断层为正断层，两侧为黄连垛组硅质岩，靠近断层顶盘为董家组长石石英砂岩。
3 矿床地质特征分析

钾硼页岩矿体呈层状、似层状产在洛峪群崔庄组二段，地表有出露。Ⅰ号钾硼页岩矿体：分为两个矿段Ⅰ_A、Ⅰ_B。各矿(化)体特征如下：

Ⅰ_A分布于矿区西部朝阳罐一带，地表出露长1350m,厚度在125～200m,工程控制矿体长度500m。矿体呈层状赋存于崔庄组上部，底板为崔庄组砂岩与页岩互层，顶板为巨厚层状三教堂组细粒石英砂岩。走向60°，倾向南东140°~160°，倾角15°~30°。主要矿石类型：下部为黑色页岩、中部为紫红色页岩夹灰绿色页岩，上部为灰绿色页岩夹紫红色页岩。矿体品位：K₂O(6.00%～7.68%)，B₂O₃(0.092%～0.240%)，平均品位：K₂O(7.11%)，B₂O₃(0.1701%)。

Ⅰ_B分布于矿区北部西坡-介盘沟一带，地表出露长1500m,厚度在73.95～120.73m.工程控制矿体长度850m,斜深100m,标高+200m。矿体呈层状赋存于崔庄组上部，底板为崔庄组砂岩与页岩互层，顶板为巨厚层状三教堂组细粒石英砂岩。走向60°，倾向南东140°~160°，倾角15°~30°。主要矿石类型：下部为黑色页岩、中部为紫红色页岩夹灰绿色页岩，上部为灰绿色页岩夹紫红色页岩。矿体品位：K₂O(6.00～7.68%)，B₂O₃(0.092～0.240%)，平均品位：K₂O(7.11%)，B₂O₃(0.1701%)。

矿石主要以黏土矿物为主，占60%～70%，其他为碎屑矿物，占30%～40%。粘土矿物主要由伊利石、伊利石+蒙脱石混合矿物组成；碎屑矿物主要由石英、长石组成。钾主要为碎屑矿物钾长石，硼主要赋存在黏土矿物伊利石、蒙脱石中，呈离子状态存在于矿物中。矿石自然类型较为简单，主要为粘土型含钾硼页岩。主要为细粒他形晶泥质结构，片状、叶片状构造。
4 选矿方法

前期工作表明，矿区上元古界洛峪群崔庄组中上部钾、硼元素含量高，层位稳定、厚度变化小、地表露头标志清楚，具有较好的钾、硼页岩选矿前景。矿区选矿标志明显，主要表现在以下几个方面：矿体产于上元古界洛峪群崔庄组，与区域地层产状一致，层控特征十分明显，因此，新元古界洛峪群崔庄组为含矿层位；新元古界洛峪群崔庄组的灰绿色及紫红色页岩层位K、B异常特征尤其明显，因此，洛峪群崔庄组灰绿色及紫红色页岩可以作为矿体的找矿标志层；矿体与围岩界限清楚，顶板为三教堂组石英砂岩，厚大于100m，分布很稳定，底板为崔庄组长石石英砂岩，厚7～105m，分布稳定，两个矿体顶底板力学性质相对稳定，亦无其它矿化蚀变现象。

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