山西省交口縣疙瘩頭
——中村一帶鋁土礦地質(zhì)特征及其成因淺析

孫春娟

(山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西 晉中 030620)

1 地質(zhì)背景

疙瘩頭-中村鋁土礦位于山西省交口縣，華北板塊呂梁～太行斷塊之呂梁塊隆勍香太林南北向褶帶內(nèi)。區(qū)內(nèi)地層為奧陶系峰峰組，石炭系本溪組、太原組及新生界。

峰峰組(O2f)為一套海相碳酸鹽巖沉積建造，之上與本溪組呈平行不整合接觸。本溪組(C2b)下部為鐵質(zhì)粘土巖、山西式鐵礦、鋁土礦、硬質(zhì)耐火粘土礦，為本礦區(qū)的含礦層位；區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，主要表現(xiàn)為向北東傾斜的單斜構(gòu)造，同時伴隨緩波狀的背向斜構(gòu)造。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 鋁土礦的賦存層位

鋁土礦賦存于石炭系中統(tǒng)本溪組一段中下部，奧陶系中統(tǒng)峰峰組灰?guī)r侵蝕面之上。礦層下界距奧陶系灰?guī)r侵蝕面0.00m～8.21m，平均3.28m。本溪組一段為一套由山西式鐵礦、鐵質(zhì)粘土巖、鋁土礦、硬質(zhì)耐火粘土礦及粘土巖等組成的鐵鋁質(zhì)建造，賦存多種礦產(chǎn)。

2.2 礦床規(guī)模及礦體形態(tài)

2.2.1 礦床規(guī)模

區(qū)內(nèi)本溪組分布面積18.84km2，資源量估算面積9.82km2，面含礦系數(shù)52.1%。根據(jù)礦體不連續(xù)、孤立存在的特征，全區(qū)分為八個礦體。其中I號、V號兩礦體總資源量3723.20萬噸，占全區(qū)資源量的87.13%，為本礦床的主要礦體，其余六個礦體零星出露于普查區(qū)的中西部及南部，呈孤立的不規(guī)則狀產(chǎn)出，單礦體沿走向長度不一，主礦體長2300m～6400m，小礦體170m～1000m不等，主礦體沿傾向最大寬度1790m左右，小礦體為20m～790m。

總體說來，疙瘩頭-中村一帶鋁土礦規(guī)模屬大型礦床。

2.2.2 礦體形態(tài)

礦區(qū)鋁土礦礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，一般為一層，局部可分為2層～3層，受奧陶系侵蝕面起伏變化和沉積環(huán)境的影響，出現(xiàn)了局部加厚、變薄、分叉、尖滅等現(xiàn)象；礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致，總體傾向北東，并伴隨有緩波狀起伏，傾角3°～10°，局部可達25°，構(gòu)造簡單。

V號礦體位于礦床中部，局部波狀起伏明顯，總體走向北西南東向，傾向北東，傾角一般3°～10°，局部達25°。礦體平面形態(tài)邊界彎曲，無礦區(qū)成港灣狀伸入礦體內(nèi)部，西北部及西南部各有一無礦天窗，平面形態(tài)呈不規(guī)則狀，礦體呈北東南西向條帶狀分布，南北長2300m～6400m，東西寬500m～1790m，礦體面積5.999km2。

2.3 礦石特征

2.3.1 礦物成分

組成礦石的礦物主要為一水硬鋁石，其次為高嶺石，并有少量赤鐵礦、褐鐵礦及金紅石、電氣石、鋯石等。一水硬鋁石：含量50%～95%，結(jié)晶程度較差，晶粒多在0.005mm以下，呈顯微粒狀互相緊密鑲嵌；在碎屑的核部或礦石的縮水裂隙和孔洞內(nèi)一水硬鋁石結(jié)晶程度較高，呈板狀或短柱狀晶形；微晶至隱晶集合體，少數(shù)呈膠狀，為細小磷片狀，鮞狀中晶體較粗，為0.01mm～0.03mm，膠結(jié)物中晶體為0.001mm～0.005mm。高嶺石：含量20%～44%，礦物呈集合體團粒狀分布于礦石中，高嶺石多呈片狀或鱗片狀集合體。赤鐵礦、褐鐵礦：含量小于5%，呈混染狀，星點狀、薄膜狀分布。其他微量礦物：含量很少，另有少量有機質(zhì)存在。

2.3.2 化學(xué)成分

礦石主要化學(xué)成分為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，占礦石化學(xué)成分總量的84%左右。全區(qū)礦石中各化學(xué)成分平均含量Al2O358.88%；SiO214.67%；Fe2O37.57%；TiO22.52%；其它化學(xué)成分很少，S0.058%；P0.068%；CaO0.274%；MgO0.141%；K2O0.224%；Na2O0.023%。

2.3.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)造結(jié)構(gòu)構(gòu)造

本區(qū)礦石的結(jié)構(gòu)分為致密狀、碎屑狀。

致密狀結(jié)構(gòu)：在手標本上看很致密，在鏡下多呈隱晶、泥晶結(jié)構(gòu)，亦有部分碎屑結(jié)構(gòu)；是由一水硬鋁石和粘土礦物混雜分布的一種類型，它是本區(qū)礦石的主要結(jié)構(gòu)類型。

碎屑狀結(jié)構(gòu)：可分為內(nèi)碎屑和外碎屑結(jié)構(gòu)兩種，以內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)為主，分選性、磨圓度較好，成分比較單一，主要由一水硬鋁石組成，膠結(jié)物也主要為一水硬鋁石和少量高嶺石。亦有構(gòu)造成因的碎屑(角礫)，分布于破碎帶上。

2.3.4 品位及其變化規(guī)律

Al2O3：平均58.53%，變化系數(shù)11.16%，Al2O3含量中等，穩(wěn)定。SiO2：平均15.30%，變化系數(shù)26.54%，頻率變動范圍寬，SiO2含量高且穩(wěn)定。Fe2O3：平均7.41%，變化系數(shù)102.43%，頻率較集中，變動范圍寬，F(xiàn)e2O3含量不穩(wěn)定。TiO2：平均2.50%，變化系數(shù)23.55%，頻率較集中，變動范圍窄。A/S值平均4.22，變化系數(shù)為41.00%，頻率較集中，變動范圍窄，礦石A/S值低，且變化小較穩(wěn)定。全區(qū)平均品位Al2O3：59.32%，SiO2：14.60%，F(xiàn)e2O3：7.28%，A/S：4.06%。

2.4 礦石類型及品級

自然類型：根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)將本礦區(qū)礦石自然類型分為碎屑狀、半粗糙狀及致密狀鋁土礦。①碎屑狀鋁土礦：碎屑主要為內(nèi)碎屑，呈棱角狀、次棱角狀、次圓狀和渾圓狀等形態(tài)。碎屑成分比較簡單，主要為由一水硬鋁石組成的鋁土礦礦屑，少量粘土巖巖屑和鐵質(zhì)巖巖屑。膠結(jié)物為隱晶～微晶狀的一水硬鋁石、隱晶鱗片狀高嶺石。②致密狀鋁土礦：產(chǎn)于含礦層上部或下部，呈灰～深灰色，致密狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石主要成分一水硬鋁石含量50%～80%，高嶺石含量10%～40%。主要化學(xué)成分平均含量Al2O353.94%；SiO214.45%；Fe2O312.79%；A/S3.70%。該礦石類型質(zhì)量較差。

3 礦床成因

礦床成因主要是古風化殼上的富含鋁質(zhì)的物質(zhì)在海侵過程中被古陸上的地表水以膠體的方式搬運到盆地斜坡地段沉積成鋁土礦。本溪初期的普遍海侵為鋁土礦成礦物質(zhì)的搬運、沉積提供了可能，在古島的邊緣洼地形成了下部為鐵質(zhì)層，中部為鋁土礦層，上部為硅質(zhì)較多的粘土巖(礦)的成礦沉積序列。鋁土礦形成后水體漸退，水解作用和地表水的不斷加入，使介質(zhì)向堿性轉(zhuǎn)變，在弱酸—弱堿性階段，水體中的SiO2和Al2O3結(jié)合，組成大量的高嶺石、伊利石等粘土礦物；順序形成硬質(zhì)耐火粘土礦、粘土巖，從而結(jié)束一個成礦旋回。鋁土礦層沉積后，經(jīng)沉積期后長期地質(zhì)作用的改造富集而形成現(xiàn)今的鋁土礦床。本區(qū)鋁土礦成因?qū)俪练e型鋁土礦礦床。