浅析山西省山头矿区铝土矿成矿规律

浅析山西省山头矿区铝土矿成矿规律

刘文汇

中铝山东有限公司 山西阳泉 045000

摘要：山西省山头矿区属中低山丘陵地形，地表大面积被黄土覆盖，矿床产于下石炭系中统本溪组不整合面上，沉积型铝土矿。通过近几年的勘查，已初步发现了一定规模的矿体及成矿规律。

关键字：矿区地质；矿石特征；成矿规律

0引言

山头矿区位于山西省阳泉市北东方向约10 km处，行政区划属阳泉市郊区荫营镇所辖。距阳泉矿的发矿站白羊墅站13.5 km，石（石家庄）太（太原）铁路线从矿区东南部约6km处通过，阳泉市郊区杨家庄乡镇公路从矿区南部约300m处通过，交通较为方便。

1矿区地质及铝土矿特征

1.1赋存条件

    区内铝土矿均为沉积类型，与铁矾土、高铝粘土、硬质粘土和部分硫铁矿为共生矿产，均产出于奥陶系马家沟组六段灰岩侵蚀面上，赋存于石炭系太原组湖田段中，含矿层位自下而上为山西式铁矿、硫铁矿、铁铝岩及铁质粘土岩、铝土矿（岩）、高铝粘土矿、粘土矿（岩）、含砂粘土质页岩等，其相互之间界限不清，多为渐变关系，厚度互为消长关系，但层位比较稳定，其厚度一般在4.85-20.44m之间。

1.2铝土矿产状情况

     铝土矿矿层一般只有一层，多呈层状，似层状，透镜状产出，产状近于水平。总体产状倾向南西，倾角5°-15°，局部受小构造影响，产状多变，但倾角一般小于20°。断层在各矿区内均不发育，能看见小型错动，对矿体影响不大，矿层产状受奥陶系灰岩侵蚀面控制。

1.3铝土矿自然类型

致密状铝土矿：一般分布于矿层的上下部，品位较低，多贫矿。矿石因受铁染而成各种杂色，结构致密，呈块状，常有结晶水铝石小晶粒嵌布，含有少量黑色豆鲕及赤铁鲕粒的结核，矿石坚硬，土状光泽，吸水性强。镜下观察为致密状结构，由微细水铝石嵌布而成，并伴生有褐铁矿，粘土矿物及多水高岭石等。

白色豆鲕状铝土矿：产于铝土矿层中部，呈透镜状，与下部的致密状铝土矿及上部的黑色豆鲕状铝土矿呈渐变过渡关系，无明显界限，该层顶部粘土质明显增多。矿石致密、坚硬、豆鲕状结构，土状光泽，吸水性强，豆鲕呈白色，直径约0.1-4mm,平均AL2O­3+TiO2为80%以上，绝大多数为高铝一级品。

黑色豆鲕状铝土矿：位于矿层上部，品位很低，铝硅比值一般低于2.6，含铁较高，一般均可达到硬质耐火粘土的工业指标要求。矿石呈灰色，豆鲕状结构，性脆，吸水性差。 

依据《铝土矿、冶镁菱镁矿地质勘查规范》(DZT0202-2002)中铝土矿矿石主要化学成分含量、铁和硫的含量指标划分。本矿区Al2O3平均含量61.12%；A/S平均5.46；Fe2O3平均含量7.35%；S的含量据组合分析,为0.017-0.047%，平均0.035%。该矿区铝土矿应为中铁低硫型铝土矿（Ⅴ品级）。

1.4铝土矿物理特征

铝土矿矿石外观一般呈灰色、灰黄色、深灰色或灰黑色，比重大。

1.5矿物组成

在镜下观察，以水铝石及高岭石为主，含有少量赤铁矿，褐铁矿及有机质，另外还存微量的水云母、电气石、金红石、锆石等，次生矿物以高岭石及方解石为主，局部尚有次生水铝石。矿石中含水铝石越多，矿石品级越高；反之，水铝石含量减少，高岭石含量增多时，矿石品级则降低。

1.6矿石化学成分

矿区平均含AL2O­352.71-67.37%，一般含AL2O­360-64%;铝硅比2.82-7.07，一般为3.5-5.6。有的铝土矿矿区含伴生镓，最高平均含镓0.015%。

2控矿因素

2.1沉积间断面对铝土矿的控制作用

    该矿区铝土矿同华北各地的铝土矿一样．赋存于下古生界碳酸盐岩的不整合面上，严格受沉积间断面的控制。本区自中奥陶世末上升为陆，历经晚奥陶世、志留纪、泥盆纪及早石炭世长期风化剥蚀．至中石炭世重新接收沉积，沉积间断时间约一亿口千万年，基底已经准平原化，其中包括太小不等．形状不同的古岩溶坑洼，在空间时间上创造了皂好的成矿条件。长期隆起的基底碳酸盐岩在适宜的气候条例下，经过长期的物理和化学风化作用，为铝土矿的形成提供了丰富的成矿物质来源[2]。长期沉积间断所形成的准平原化地貌，为铝土矿积聚创造了有利场所。

2.2古地形对铝土矿的控制作用

    该矿区铝土矿分布区经中奥陶世—早石炭世的风化剥蚀．区内古地形比较开阔．总的趋势是东高西低．略有起伏-为中石炭统含矿岩系的沉积提供了较好的场所。中石炭统含矿岩系在古地形上起到填平补齐作用。其对古矿岩系厚度及铝土矿的控制作用十分明显，突出表现在古岩溶负地形对铝土矿体厚度丑品质的控制：深几米的藩斗，由于深度较大，接受沉积物多．含矿岩系的沉积厚度大，是优质厚大铝土矿的主要控矿古岩溶负地形。

3 成矿规律

铝土矿严格赋存于经长期风化剥蚀的中奥陶系马家沟组六段灰岩侵蚀面之上的中石炭统本溪组铁、铝岩系的中上部。铝土矿在古地理位置上，分布于洼地的斜坡地带及小型岩溶洼地的中心，受基底地形控制明显，即古基底负地形是铝土矿富集场所。古铝岩系表现出自下而上的Fe、Al、Si、碳质富集规律，其厚度与错土矿层厚度、品位一般呈正相关关系，即舍矿岩系厚度太，铝土矿层就厚而富。大的坳陷盆地控制着铝土矿带的分布范围和展布方向。是铝土矿成矿的一级控矿单元。小的凹陷、洼地等控制着铝土矿体的形态、产状，规模和品级等．是铝土矿的二级控矿单元。铝土矿具有明显的表生富集规律。即铝土矿形成后．由于后期构造变动，将铝土矿抬升地表，经长期风化、冲刷和淋滤等作用,Si和Fe等杂质大量流失．使Al相对富集．形成优质铝土矿石。

参考文献：

[1]  赵运发，柴东浩.山西铝土矿成矿因素探讨[J].有色矿山，2002，31（6）；1-5.

[2]  赵一鸣，吴良士.中国主要金属矿床成矿规律[M].北京:地质出版社，2006.10-13

[3]张海坤,胡鹏,姜军胜,等.铝土矿分布特点、主要类型与勘查开发现状[J].中国地质.2021,(1).DOI:10.12029/gc20210105.

[4]廉凯龙,赵胜利,薛磊,等.山西省平陆县西山头铝土矿地质特征及成因分析[J].有色金属工程.2021,(4).DOI:10.3969/j.issn.2095-1744.2021.04.014.

[5]杜远生,余文超.沉积型铝土矿的陆表淋滤成矿作用：兼论铝土矿床的成因分类[J].古地理学报.2020,(5).DOI:10.7605/gdlxb.2020.05.056.

作者简介：刘文汇(1986.09—)，男，汉族，山西阳泉人，本科学历，中级工程师，研究方向为铝土矿地质勘查。