山西省交口縣疙瘩頭
——中村一帶鋁土礦地質特征及其成因淺析

孫春娟

(山西省第三地質工程勘察院，山西 晉中 030620)

1 地質背景

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。區內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)下部為鐵質粘土巖、山西式鐵礦、鋁土礦、硬質耐火粘土礦，為本礦區的含礦層位；區內構造簡單，主要表現為向北東傾斜的單斜構造，同時伴隨緩波狀的背向斜構造。

2 礦床地質特征

2.1 鋁土礦的賦存層位

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

2.2 礦床規模及礦體形態

2.2.1 礦床規模

區內本溪組分布面積18.84km2，資源量估算面積9.82km2，面含礦系數52.1%。根據礦體不連續、孤立存在的特征，全區分為八個礦體。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的中西部及南部，呈孤立的不規則狀產出，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-中村一帶鋁土礦規模屬大型礦床。

2.2.2 礦體形態

礦區鋁土礦礦體呈層狀、似層狀產出，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境的影響，出現了局部加厚、變薄、分叉、尖滅等現象；礦體產狀與圍巖產狀基本一致，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°。礦體平面形態邊界彎曲，無礦區成港灣狀伸入礦體內部，西北部及西南部各有一無礦天窗，平面形態呈不規則狀，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一水硬鋁石結晶程度較高，呈板狀或短柱狀晶形；微晶至隱晶集合體，少數呈膠狀，為細小磷片狀，鮞狀中晶體較粗，為0.01mm～0.03mm，膠結物中晶體為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，另有少量有機質存在。

2.3.2 化學成分

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

2.3.3 結構構造結構構造

本區礦石的結構分為致密狀、碎屑狀。

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

碎屑狀結構：可分為內碎屑和外碎屑結構兩種，以內碎屑結構為主，分選性、磨圓度較好，成分比較單一，主要由一水硬鋁石組成，膠結物也主要為一水硬鋁石和少量高嶺石。亦有構造成因的碎屑(角礫)，分布于破碎帶上。

2.3.4 品位及其變化規律

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

2.4 礦石類型及品級

自然類型：根據礦石結構將本礦區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：碎屑主要為內碎屑，呈棱角狀、次棱角狀、次圓狀和渾圓狀等形態。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巖巖屑。膠結物為隱晶～微晶狀的一水硬鋁石、隱晶鱗片狀高嶺石。②致密狀鋁土礦：產于含礦層上部或下部，呈灰～深灰色，致密狀結構，塊狀構造。礦石主要成分一水硬鋁石含量50%～80%，高嶺石含量10%～40%。主要化學成分平均含量Al2O353.94%；SiO214.45%；Fe2O312.79%；A/S3.70%。該礦石類型質量較差。

3 礦床成因

礦床成因主要是古風化殼上的富含鋁質的物質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層，中部為鋁土礦層，上部為硅質較多的粘土巖(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，使介質向堿性轉變，在弱酸—弱堿性階段，水體中的SiO2和Al2O3結合，組成大量的高嶺石、伊利石等粘土礦物；順序形成硬質耐火粘土礦、粘土巖，從而結束一個成礦旋回。鋁土礦層沉積后，經沉積期后長期地質作用的改造富集而形成現今的鋁土礦床。本區鋁土礦成因屬沉積型鋁土礦礦床。