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(shí)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(gè)礦體。其中I號(hào)、V號(hào)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(gè)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(dá)25°，構(gòu)造簡單。

V號(hào)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(dá)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(xì)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(tuán)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(diǎn)狀、薄膜狀分布。其他微量礦物：含量很少，另有少量有機(jī)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(biāo)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(fēng)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(yùn)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(yùn)、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(gè)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。