河南省寶豐縣關嶺鋁土礦礦床特征及構造特征分析

劉全孝，李建領，王紅蓮

河南省有色金屬地質礦產局第二地質大隊，河南鄭州 450016

1 地質概況

1.1 地層

礦區位于中朝準地臺南緣，華熊臺緣坳陷，梁洼向斜的北西翼北部部。

區域出露地層主要為太古宇太華巖群（Arth）黑云母斜長片麻巖夾角閃斜長條帶狀混合巖，中元古界薊縣系汝陽群云夢山組（Jxy）紫紅色含礫石英砂巖、石英巖狀砂巖夾砂質泥巖及頁巖，玄武安山巖、礫巖等。

上古生界石炭系本溪組（C2b）、太原組（C2t），巖性有鐵質粘土巖，鋁（粘）土巖、粘土質頁巖、含蜓科化石灰巖、含燧石團塊灰巖或燧石層等，是本區鋁土礦的主要含礦層位。

二疊系（P）山西組（P1s），中統石盒子組（P2s），上統石千峰組（P3s），巖性主要有雜色砂質頁巖、泥質頁巖、石英砂巖夾煤層，長石石英砂巖、粉砂巖夾頁巖，是區內的主要要賦煤地層。

中生界白堊系（K）紫紅色輝石黑云母安山巖、安山質角礫巖、集塊巖。

1.2 構造

區內構造主要為梁洼向斜，向斜軸向北東10°～30°，核部為二疊系地層，兩翼依次出露石炭系、寒武系等地層。梁洼向斜屬燕山運動形成的地臺型向斜，呈北偏東向延伸，兩端抬起，向北偏東傾伏，長寬均約15km。控制著區內地層及礦產的分布。

斷裂構造主要有青草嶺斷裂帶和梁洼斷裂帶，整體走向北西，傾向南西。青草嶺斷裂帶發育于梁洼向斜北西翼北部，由數條走向北北西，但又分支復合的逆沖斷層和一條構造破碎帶組成，長13km以上，最寬2km，斷層傾向南西，傾角70°～80°，致使老地層（太華群、汝陽群）廣泛分布，蓋層（寒武系、石炭系）出露不全，分布零星。

梁洼斷裂帶發育在向斜的南東翼，有雙頭山、下寺、大莊三條正斷層組成。大致平行分布，走向北西、傾向南西，傾角50°～60°。斷層錯斷白堊系、二疊系、石炭系、寒武系、中元古界汝陽群云夢山組。斷層西南盤地層相對向南東位移。

2 礦體特征

礦區內的鋁土體礦分布于礦區關嶺附近，由于受區內推覆構造及古地形的影響，礦體規模不大。共圈出鋁土礦體8 個。產于寒武系上統崮山組白云巖古風化面上，鋁土礦的間接頂板主要為太原組灰巖，局部為白堊系礫巖、砂礫巖等。

礦體呈漏斗狀，平面形態各異，呈橢圓狀、近圓形、長條狀、不規則狀。一般較大礦體總體產狀較緩，較小礦體主要為陡傾斜，僅中心部位少量緩傾斜地段。詳查區最大礦體長384m，最寬近140m，最小者僅43m ，一般長150m，寬50m～80m，受古地形起伏控制，礦體厚度變化較大，單工程礦體最厚達7.30m，最薄僅1.00m ，平均鉛厚3.98 m，礦體自上而下為鐵鋁質巖—工業礦層—邊界礦層—鐵鋁質巖。Fe2O3一般由低—中—高，Al2O3由低—高—低，SiO2由高—低—高。礦體水平方向，自中心向漏斗狀礦體邊緣礦層厚度由大—小或沉積無礦，Al2O3由高—低，Fe2O3、SiO2由低—高，礦體產狀由水平—中等傾斜—陡傾斜。大的漏斗狀含礦巖系，礦層亦厚，礦石質量亦好，即Al2O3含量高，SiO2、Fe2O3含量低，小的漏斗狀含礦巖系礦石質量差，高硅、高鐵。主要礦體特征如表1。

表1 鋁土礦體特征表

3 礦石質量

本區礦石礦物成份主要為一水硬鋁石，次為高嶺石，水云母、赤鐵礦、褐鐵礦，副礦物有鋯石、獨居石、榍石等。

一水硬鋁石：為鋁土礦石的主要有益組分，含量55%`85%，一水硬鋁石呈細晶粒狀、小柱狀集合體存在于鋁土礦的晶粒、鮞粒及膠結物中。水鋁石粒徑0.02mm～0.05mm，有時被粉塵狀的鐵質和有機質污染。

高嶺石：為礦石的次要組分，含量一般10%～30%，與水鋁石互為消漲。礦物呈鱗片狀，集合體呈團塊狀或蠕蟲狀，存在于碎屑、豆鮞的膠結物中，或分布于水鋁石顆粒間隙中，也少量在鮞的核心呈蠕蟲狀產出。

水云母：含量從微量至10%左右，呈鱗片狀，常與高嶺石相伴，存在于鋁土礦石的膠結物中。

鐵質物：多見到褐鐵礦，含量1%～20%，多呈粉塵狀，薄膜狀和小團塊狀分布于鋁土礦石的膠結物中。

本區鋁土礦石的化學成分主要為Al2O3，SiO2，其次為Fe2O3、TiO2及少量的S等。

Al2O3為礦石中最主要的有益組分，主要來自一水硬鋁石，其次來自高嶺石等粘土礦物，單樣極值40.89%%～78.62%，全區平均59.48%。

SiO2為礦石中最主要的有害組分，主要來自高嶺石和少量水云母等。與Al2O3呈消漲關系。單樣極值1.80%%～43.18%，全區平均9.66%。

Fe2O3主要來自褐鐵礦。單樣極值0.50%%～～42.15%，全區平均11.26%，

TiO2存在在于重礦物之中，單樣極值2.10%%～4.30%，全區平均3.58%。

S在鋁土礦中含量很少，主要存在于深部鋁土礦層中，全區平均0.01%。

其化學成份含量特征如表2。

分析結果為10×-2

表2 關嶺鋁土礦區化學成份分析表

4 構造特征分析及找礦遠景

4.1 構造特征

本區地表分布的是大面積的寒武系石灰巖，部分地段有少部分粘土巖出露，在寒武灰巖的下部是本區鋁土礦的主要分布地區。其層位的分布有如下特征：上部為寒武系淺黃色泥質灰巖、白云巖，白云質灰巖等，厚5m～80m，與下伏地層斷層接觸，下部為煤線，厚0.5m～2.0m，局部可采，向下相變為粘土巖、鋁土礦層、鐵質粘土巖，寒武系灰巖。出現這種層序倒轉重復的現象，是由于本區推覆構造的存在。

據大地構造研究，東秦嶺中生代陸陸碰撞后，造山運動總體表現為華北陸塊向南仰沖，場子陸塊向北俯沖，由此形成了一系列向南逆沖的推覆體構造，本區的青草嶺斷裂帶和梁洼斷裂帶，即為東秦嶺逆沖斷裂帶的一部分，在本區表現為走向北西，傾向南西的一組斷裂帶，系華北陸塊向南逆沖而形成的犁式斷層，使老地層覆蓋于新地層之上，在地表出露了寒武系地層，但地寒武系地層之下，仍賦存有石炭-二疊系地層，使得鋁土礦含礦巖系得以保留。所以本區找礦如以正常層調查，會得出鋁土礦已風化剝蝕，沒有找礦前景的結論，如以推覆構造來研究，則仍有較大的找礦遠景。

4.2 礦床成因

晚石炭紀，本區處古陸之間的港灣狀地帶內，形成了梁洼湖盆，經過漫長地質時期的風化剝蝕，發生巖溶化，富含鋁、硅、鐵等惰性組分的風化殼物質不斷地被帶入溶斗、溶洼、溶盆等巖溶負地形湖泊內，脫鐵去硅再沉積，形成鋁（粘）土礦。在晚石炭世末期，地殼緩慢下沉，潛水面提高，湖泊發展成為沼澤，鋁（粘）土礦的早期成礦作用也隨之終止。中生代以后發生的陸內造山運動，發生逆沖推覆構造，使北部的寒武系地層覆蓋在本區鋁土礦含礦巖系之上，雖經長期的風化剝蝕，而鋁土礦得以保存。

4.3 找礦遠景

本區由于推覆構造及斷裂構造的影響，在地表出露寒武系地層的大面積地區，其下部仍可能為鋁土礦的含礦巖系，本區附近的甘石崖鋁土礦、紅葉嶺鋁土礦均屬此種類型，本區的北部及西部地區分布有大面積和寒武系地層，如果從本區礦床的勘查模式，則在寒武系地區有較大的找礦前景。

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