河南省新安縣后溝鋁土礦地質(zhì)特征及成礦物質(zhì)來源

曹芳芳

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊;2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院)

?

河南省新安縣后溝鋁土礦地質(zhì)特征及成礦物質(zhì)來源

曹芳芳1,2

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊;2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院)

摘要新安縣后溝鋁土礦主要賦存于中石炭統(tǒng)本溪組中，礦石類型主要為一水硬鋁石型鋁土礦。結(jié)合該礦區(qū)地質(zhì)工作成果，對鋁土礦地質(zhì)特征進(jìn)行了分析，并對采集的鋁土礦樣品進(jìn)行了稀土元素測試分析，認(rèn)為區(qū)內(nèi)鋁土礦的礦源物質(zhì)主要來源于底板灰?guī)r的風(fēng)化碎屑。結(jié)合底板灰?guī)r物質(zhì)來源分析，認(rèn)為鋁土礦中的稀土元素具有一定的繼承性。

關(guān)鍵詞地質(zhì)特征成礦物質(zhì)來源稀土元素繼承性

河南省新安縣后溝鋁土礦大地構(gòu)造位置屬華北地臺Ⅱ級構(gòu)造單元豫淮臺褶帶西段，北臨山西臺北斜，南靠秦嶺褶皺帶[1-4]。該區(qū)構(gòu)造位于中朝準(zhǔn)地臺西南部，華北中斷坳和嵩箕中臺隆交界部位，基底主要由太古宇古老變質(zhì)巖和元古宇沉積-變質(zhì)巖系組成，蓋層自下而上為古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系和中—新生界，由于加里東構(gòu)造運動使華北地臺隆升，致使上奧陶統(tǒng)—下石炭統(tǒng)缺失，中石炭世—二疊紀(jì)沉積建造為區(qū)內(nèi)鋁、煤、鐵等礦產(chǎn)的主要賦礦層位，區(qū)內(nèi)巖漿活動較弱，對鋁土礦無明顯的破壞作用。為進(jìn)一步指導(dǎo)區(qū)內(nèi)找礦工作，對區(qū)內(nèi)鋁土礦地質(zhì)特征及成礦物質(zhì)來源進(jìn)行分析。

1礦床地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)鋁土礦體賦存于奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r古侵蝕面上，位于石炭系中統(tǒng)本溪組中上部[5-7]。礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模與沉積成礦時的基底地形密切相關(guān)，基底平坦處礦體呈似層狀，基底低洼處礦體呈透鏡狀，基底為巖溶漏斗處礦體呈囊狀，具鮮明的層控特點。

1.1含礦巖系特征

石炭統(tǒng)本溪組為區(qū)內(nèi)鋁土礦的賦存層位[8]，本溪組主要為1套鐵鋁沉積建造，區(qū)內(nèi)本溪組自下而上主要分為3個巖性段：下部以鐵質(zhì)黏土巖、黏土巖為特征，局部夾有黏土礦，平均厚約2.95 m；中部為鋁土礦的主要層位，主要為灰色—深灰色鋁土礦，層位分布穩(wěn)定，同時含有高鋁耐火黏土巖，局部為硬質(zhì)耐火黏土；上部多以富碳質(zhì)及陸源碎屑為特征，一般由碳質(zhì)(鐵質(zhì))黏土巖、粉砂質(zhì)黏土巖及少量的石英砂巖組成，局部夾有煤線。后溝鋁土礦床的放射性伽碼測量結(jié)果顯示，該區(qū)鋁土礦含礦巖系表現(xiàn)為低強度放射性異常。

1.2礦體特征

區(qū)內(nèi)鋁土礦體形態(tài)受奧陶紀(jì)古侵蝕面的控制，礦體形態(tài)主要有似層狀、透鏡狀、漏斗狀等。礦體形態(tài)與古巖溶侵蝕面關(guān)系密切，在古地形為平坦、開闊的巖溶盆地、洼地時，形成似層狀礦體，厚度穩(wěn)定，品位一般較低；在奧陶紀(jì)侵蝕面起伏幅度大的地段，形成漏斗狀礦體，礦體厚度大，礦石品位高，但礦體延伸有限。透鏡狀礦體為似層狀礦體與漏斗狀礦體的過渡類型。區(qū)內(nèi)主礦體為Ⅵ#礦體，該礦體東西長700～1 750 m，南北延深225～700 m，平面呈較規(guī)則狀，礦體規(guī)模類型系數(shù)0.4，礦體厚0.86～7.19 m，平均3.96 m，厚度變化系數(shù)31.15%，為穩(wěn)定類型。Al2O3品位47.95%～71.74%，平均 64.48%，品位變化系數(shù)12.00%；SiO2品位12.83%～21.74%，平均16.00%。礦體單工程鋁硅比(A/S)3.1～7.2，平均4.9。礦體直接頂板為黏土礦、黏土巖夾薄煤層，直接底板為黏土礦、硫鐵礦，礦體埋深150～170 m，賦存標(biāo)高29.74～113.87 m。區(qū)內(nèi)礦體特征見表1。

2鋁土礦成礦物質(zhì)來源

2.1稀土元素配分特征

在研究區(qū)內(nèi)采集3件鋁土礦樣品進(jìn)行稀土元素測試分析，結(jié)果(表2)表明，區(qū)內(nèi)稀土元素相對較富集。

表1　后溝鋁土礦區(qū)礦體(除主礦體外)特征

表2后溝鋁土礦區(qū)稀土元素分析結(jié)果

×10-6

區(qū)內(nèi)3件鋁土礦石樣品的REE配分模式基本一致，并具有普遍特征。樣品REE配分曲線總體形狀相似，總體右傾明顯，LREE部分右傾更大，而HREE部分相對平緩(圖1)，樣品Ce正異常(δCe=1.42>1)和Eu負(fù)異常(δEu=0.74<1)明顯，顯示出∑REE富集、LREE與HREE分異明顯且LREE相對富集、Ce正異常和Eu負(fù)異常明顯的普遍特征。

圖1　鋁土礦樣品REE配分曲線

區(qū)內(nèi)鋁土礦的REE配分模式與底板灰?guī)r的REE配分模式基本一致，礦石樣品除Ce正異常和Eu負(fù)異常明顯外，與底板灰?guī)r樣品的REE配分曲線形狀相似，僅位置高低(含量)不同(圖2)，表明區(qū)內(nèi)鋁土礦與底板灰?guī)r的REE配分模式基本一致。

圖2　鋁土礦與底板灰?guī)rREE配分曲線

為進(jìn)一步分析環(huán)境對鋁土礦形成的影響，在豫北安陽地區(qū)采集了無鋁土礦形成且尚未風(fēng)化的奧陶系不同巖性的稀土樣品進(jìn)行分析。該類樣品的REE配分模式與區(qū)內(nèi)鋁土礦的REE配分模式差異明顯。奧陶系各類巖石的Ce正異常、Eu負(fù)異常明顯，與鋁土礦REE配分曲線的形狀、斜率等差異較大(圖3)。

圖3　鋁土礦與奧陶系各類巖石REE配分曲線

綜合上述分析，可知區(qū)內(nèi)鋁土礦的REE配分模式與底板灰?guī)r的REE配分模式基本一致，而與岱眉寨古島基底寒武系及震旦系各類巖石的REE配分模式差異明顯[9-10]。因此，區(qū)內(nèi)鋁土礦的礦源物質(zhì)主要為奧陶系底板灰?guī)r(風(fēng)化碎屑物)。

2.2稀土元素物源示蹤

為進(jìn)一步分析鋁土礦成礦物質(zhì)來源，對采集的鋁土礦樣品及底板灰?guī)r樣品進(jìn)行了REE物源區(qū)示蹤投圖，可知：①底板灰?guī)r稀土元素含量較低，均落入沉積巖、鈣質(zhì)泥巖中，表明奧陶系底板灰?guī)r中的稀土元素主要來源于沉積巖、鈣質(zhì)泥巖;②鋁土礦稀土元素來源于鈣質(zhì)泥巖，花崗巖及堿性玄武質(zhì)巖，表明鋁土礦成礦物質(zhì)來源具有多源性([11])。但根據(jù)區(qū)域地層分布情況分析，區(qū)內(nèi)古島核心為安山巖系列，從古島核心部分的老地層到石炭系，相隔震旦系、寒武系地層，直接來源的可能性較小([12-13])。因此，區(qū)內(nèi)鋁土礦的礦源物質(zhì)主要來源于底板灰?guī)r的風(fēng)化碎屑物即鈣質(zhì)泥巖，鋁土礦中的稀土元素具有一定的繼承性。

3結(jié)語

在分析新安縣后溝鋁土礦含礦巖系特征、礦體特征的基礎(chǔ)上，對該礦的成礦物質(zhì)來源進(jìn)行了探討，對于區(qū)內(nèi)鋁土礦找礦勘探工作有一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)

[1]勞子強，林德超.河南省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1989.

[2]羅銘玖，黎世美，盧欣祥，等.河南省主要礦產(chǎn)的成礦作用及礦床成礦系列[M].北京：地質(zhì)出版社，2000.

[3]河南省地方史志編纂委員會.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)志[M].鄭州:河南人民出版社，1992.

[4]李汝紅，潘萬益.我國鋁土礦地質(zhì)特征與開發(fā)利用對策[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015(6)：106-107.

[5]朱東暉，李國平，郭保健，等.河南鋁土礦[M].北京:地質(zhì)出版社，2012.

[6]廖士范，梁同榮.中國鋁土礦地質(zhì)學(xué)[M].貴陽:貴州科技出版社，1999.

[7]蔣述民.運用河南鋁土礦成礦規(guī)律指導(dǎo)地質(zhì)找礦[J].輕金屬，2000(1)：11-14.

[8]吳國炎，姚公一，呂夏，等.河南鋁土礦床[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[9]王家德，唐新民，艾永亮.豫西鋁土礦沉積環(huán)境研究[J].河南地質(zhì)，1991(4)：1-9.

[10]廖士范，梁同榮.中國鋁土礦地質(zhì)學(xué)[M].貴陽：貴州科技出版社，1999.

[11]吳國炎.華北鋁土礦物質(zhì)來源及成礦模式探討[J].河南地質(zhì)，1997(3)：161-166.

[12]王中剛，于學(xué)元，趙振華，等.稀土元素地球化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社，1989.

[13]陳德潛，陳剛.實用稀土元素地球化學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

(收稿日期2015-09-13)

曹芳芳(1984—)，女，工程師，碩士研究生，450016 河南省鄭州市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)第八大街166號。