山西省交口县疙瘩头——中村一带铝土矿地质特征及其成因浅析

孙春娟

(山西省第三地质工程勘察院，山西 晋中 030620)

1 地质背景

疙瘩头-中村铝土矿位于山西省交口县，华北板块吕梁～太行断块之吕梁块隆勍香太林南北向褶带内。区内地层为奥陶系峰峰组，石炭系本溪组、太原组及新生界。

峰峰组(O2f)为一套海相碳酸盐岩沉积建造，之上与本溪组呈平行不整合接触。本溪组(C2b)下部为铁质粘土岩、山西式铁矿、铝土矿、硬质耐火粘土矿，为本矿区的含矿层位；区内构造简单，主要表现为向北东倾斜的单斜构造，同时伴随缓波状的背向斜构造。

2 矿床地质特征

2.1 铝土矿的赋存层位

铝土矿赋存于石炭系中统本溪组一段中下部，奥陶系中统峰峰组灰岩侵蚀面之上。矿层下界距奥陶系灰岩侵蚀面0.00m～8.21m，平均3.28m。本溪组一段为一套由山西式铁矿、铁质粘土岩、铝土矿、硬质耐火粘土矿及粘土岩等组成的铁铝质建造，赋存多种矿产。

2.2 矿床规模及矿体形态

2.2.1 矿床规模

区内本溪组分布面积18.84km2，资源量估算面积9.82km2，面含矿系数52.1%。根据矿体不连续、孤立存在的特征，全区分为八个矿体。其中I号、V号两矿体总资源量3723.20万吨，占全区资源量的87.13%，为本矿床的主要矿体，其余六个矿体零星出露于普查区的中西部及南部，呈孤立的不规则状产出，单矿体沿走向长度不一，主矿体长2300m～6400m，小矿体170m～1000m不等，主矿体沿倾向最大宽度1790m左右，小矿体为20m～790m。

总体说来，疙瘩头-中村一带铝土矿规模属大型矿床。

2.2.2 矿体形态

矿区铝土矿矿体呈层状、似层状产出，一般为一层，局部可分为2层～3层，受奥陶系侵蚀面起伏变化和沉积环境的影响，出现了局部加厚、变薄、分叉、尖灭等现象；矿体产状与围岩产状基本一致，总体倾向北东，并伴随有缓波状起伏，倾角3°～10°，局部可达25°，构造简单。

V号矿体位于矿床中部，局部波状起伏明显，总体走向北西南东向，倾向北东，倾角一般3°～10°，局部达25°。矿体平面形态边界弯曲，无矿区成港湾状伸入矿体内部，西北部及西南部各有一无矿天窗，平面形态呈不规则状，矿体呈北东南西向条带状分布，南北长2300m～6400m，东西宽500m～1790m，矿体面积5.999km2。

2.3 矿石特征

2.3.1 矿物成分

组成矿石的矿物主要为一水硬铝石，其次为高岭石，并有少量赤铁矿、褐铁矿及金红石、电气石、锆石等。一水硬铝石：含量50%～95%，结晶程度较差，晶粒多在0.005mm以下，呈显微粒状互相紧密镶嵌；在碎屑的核部或矿石的缩水裂隙和孔洞内一水硬铝石结晶程度较高，呈板状或短柱状晶形；微晶至隐晶集合体，少数呈胶状，为细小磷片状，鲕状中晶体较粗，为0.01mm～0.03mm，胶结物中晶体为0.001mm～0.005mm。高岭石：含量20%～44%，矿物呈集合体团粒状分布于矿石中，高岭石多呈片状或鳞片状集合体。赤铁矿、褐铁矿：含量小于5%，呈混染状，星点状、薄膜状分布。其他微量矿物：含量很少，另有少量有机质存在。

2.3.2 化学成分

矿石主要化学成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，占矿石化学成分总量的84%左右。全区矿石中各化学成分平均含量Al2O358.88%；SiO214.67%；Fe2O37.57%；TiO22.52%；其它化学成分很少，S0.058%；P0.068%；CaO0.274%；MgO0.141%；K2O0.224%；Na2O0.023%。

2.3.3 结构构造结构构造

本区矿石的结构分为致密状、碎屑状。

致密状结构：在手标本上看很致密，在镜下多呈隐晶、泥晶结构，亦有部分碎屑结构；是由一水硬铝石和粘土矿物混杂分布的一种类型，它是本区矿石的主要结构类型。

碎屑状结构：可分为内碎屑和外碎屑结构两种，以内碎屑结构为主，分选性、磨圆度较好，成分比较单一，主要由一水硬铝石组成，胶结物也主要为一水硬铝石和少量高岭石。亦有构造成因的碎屑(角砾)，分布于破碎带上。

2.3.4 品位及其变化规律

Al2O3：平均58.53%，变化系数11.16%，Al2O3含量中等，稳定。SiO2：平均15.30%，变化系数26.54%，频率变动范围宽，SiO2含量高且稳定。Fe2O3：平均7.41%，变化系数102.43%，频率较集中，变动范围宽，Fe2O3含量不稳定。TiO2：平均2.50%，变化系数23.55%，频率较集中，变动范围窄。A/S值平均4.22，变化系数为41.00%，频率较集中，变动范围窄，矿石A/S值低，且变化小较稳定。全区平均品位Al2O3：59.32%，SiO2：14.60%，Fe2O3：7.28%，A/S：4.06%。

2.4 矿石类型及品级

自然类型：根据矿石结构将本矿区矿石自然类型分为碎屑状、半粗糙状及致密状铝土矿。①碎屑状铝土矿：碎屑主要为内碎屑，呈棱角状、次棱角状、次圆状和浑圆状等形态。碎屑成分比较简单，主要为由一水硬铝石组成的铝土矿矿屑，少量粘土岩岩屑和铁质岩岩屑。胶结物为隐晶～微晶状的一水硬铝石、隐晶鳞片状高岭石。②致密状铝土矿：产于含矿层上部或下部，呈灰～深灰色，致密状结构，块状构造。矿石主要成分一水硬铝石含量50%～80%，高岭石含量10%～40%。主要化学成分平均含量Al2O353.94%；SiO214.45%；Fe2O312.79%；A/S3.70%。该矿石类型质量较差。

3 矿床成因

矿床成因主要是古风化壳上的富含铝质的物质在海侵过程中被古陆上的地表水以胶体的方式搬运到盆地斜坡地段沉积成铝土矿。本溪初期的普遍海侵为铝土矿成矿物质的搬运、沉积提供了可能，在古岛的边缘洼地形成了下部为铁质层，中部为铝土矿层，上部为硅质较多的粘土岩(矿)的成矿沉积序列。铝土矿形成后水体渐退，水解作用和地表水的不断加入，使介质向碱性转变，在弱酸—弱碱性阶段，水体中的SiO2和Al2O3结合，组成大量的高岭石、伊利石等粘土矿物；顺序形成硬质耐火粘土矿、粘土岩，从而结束一个成矿旋回。铝土矿层沉积后，经沉积期后长期地质作用的改造富集而形成现今的铝土矿床。本区铝土矿成因属沉积型铝土矿矿床。