河南省新密市某鋁土礦地質特征及礦床成因

韓文斌

（中鋁礦業有限公司，河南 鄭州 450041）

我國絕大部分鋁土礦分布于石炭、二疊系地層中，主要分布在華北地臺和揚子地臺，特別是山西、貴州、河南、廣西、云南等省區。河南省鋁土礦位于華北地臺豫淮臺褶帶的西部，南鄰秦嶺地軸，西北有中條古陸格，受地層層位及巖相古地理條件控制，賦存于上古生界石炭系中統本溪組中下部，屬沉積型一水硬鋁石礦床。新密市某鋁土礦就屬于河南鋁土礦嵩箕地層小區。

1 地質特征

1.1 本區地質

本區位于華北地臺南部，嵩箕中臺隆北東緣，密縣臺式復向斜內次級褶皺密縣城向斜北翼東段。臺隆結晶基底主要由古元古界嵩山群組成。蓋層為地臺型沉積，由一套海相碎屑巖一碳酸鹽巖建造，海陸交互相含煤建造和陸相碎屑巖建造組成。

本區內經歷了多期構造運動，褶皺及斷裂均較發育，中岳、燕山運動是本區的主要構造運動，前者構成區域基底，后者使其中生代及其以前地層生成開闊的復式背、向斜褶皺，同時伴生有相當發育的、與褶皺軸向平行、垂直和斜交的高角度斷裂構造。

礦區斷裂構造較為發育，主要斷裂為橫穿礦區的尹村崗斷層、梁山斷層、位寨南斷層，受其影響，區內含鋁巖系大致分為四個帶。另外有一些次級斷層對區內的含鋁巖系也造成了一定的影響。主要斷裂構造特征如下表。

表1 主要斷裂構造特征表

1.2 本區地層

本區內大部分為第四系蓋層，僅局部出露有寒武系上統、奧陶系中統及石炭系上統地層。

寒武系上統（∈3）零星出露于礦區北部邊緣。巖性為泥質條帶鮞狀灰巖，走向近東西，傾向南，傾角15—25°，與上覆奧陶系地層呈平行不整合接觸。

奧陶系中統馬家溝組（O2m）呈片狀出露于礦區北西部，下部為泥質灰巖、泥質白云巖等；中部為厚層狀石灰巖；上部為白云巖、泥質白云巖等，總體走向北東東，傾向南東，傾角15—20°，頂部古侵蝕面凹凸不平，與上覆石炭系上統本溪組呈平行不整合接觸。

石炭系上統本溪組（C2b）總體呈似層狀、透鏡狀零星出露于礦區中部，厚0—77.1米，厚度變化較大，與上伏太原組呈平行整合接觸，為本區的含鋁巖系。

上統太原組（C2t）下段（C2t1）為灰黑色厚層狀含燧條帶石生物碎屑灰巖，夾1—2層砂質粘土巖，底部為炭質頁巖及一1煤層（線），不可采。富含有孔蟲類、蜒科、蜿足類及珊瑚類化石；中段（C2t2）：下部為中細粒長石石英砂巖及砂巖。底部夾1—2層燧石生物碎屑灰巖及煤線。上部為砂質粘土巖、細粒砂巖及頁巖；上段（C2t3）：含燧石條帶生物碎屑灰巖，富含蜿足類化石。

新近系（N）底部為砂礫巖；中部為石灰巖；上部為含礫巖屑長石石英砂巖。與其上覆第四系呈角度不整合接觸。礦區東南部零星分布。

第四系（Q）分布廣泛，占測區面積的80%，為黃土、紅粘土，常含鈣質結核及河床砂礫石層。

1.3 含鋁巖系特征

石炭系上統本溪組為本區含鋁巖系，系產于奧陶系灰巖古老侵蝕面上的風化殼堆積的粘土質巖系，鋁土礦及耐火粘土礦即產于本層中，含礦巖性柱狀圖如下圖1。

圖1 含鋁巖系柱狀圖

由于奧陶系灰巖長期遭受風化剝蝕，其頂面呈現凹凸不平的特征，局部溶坑或溶蝕漏斗深達數十米，風化殼物質長期堆積，形成了一套下部為高鐵、上部為高鋁的粘土質巖系，頂板巖層為石炭系太原組底部的含生物灰巖。

含鋁巖系按其巖性特征大致分為兩段：上段（C2b2）以粘土巖、鋁土礦、耐火粘土礦及鋁土巖等高鋁、低鐵的巖石為特征，厚0.67—12.56米；下段（C2b1）以含鐵粘土巖及赤、褐鐵礦（山西式鐵礦）等高鐵、低鋁、高硅的粘土巖石為特征，厚0—12.5米。含鋁巖系厚度一般小于13米，而且C2b2地層常缺失，礦區東部含鋁巖系發育相對完整。含礦巖系上下段各巖層巖性除鋁土礦外都無明顯界線，多為漸變關系，但從顏色、層狀構造的發育程度，Al2O3含量以及巖石結構三方面還是可以分開的。

2 地體（層）特征

2.1 礦體特征

礦體與含鋁巖系產狀一致，傾角平緩，一般小于20度，二者在含鋁巖系中依照鋁、硅、鐵等的含量變化作漸變過渡關系, 礦層沿東西走向展布，沿傾向向南傾斜，鋁土礦、耐火粘土礦主要產于含鋁巖系上部或中上部，個別鋁土礦、粘土礦小礦體賦存于含鋁巖系下部

本區礦體規模較大,12個礦體組成，主要礦體如下：

Ⅰ─Ⅱ號礦體：由5個工程控制，礦體呈似層狀，礦體沿傾向由西往東逐漸變寬，最寬處246m，工程鉛直平均厚度1.58m，Al2O3平均64.46%，SiO2平均13.95 %，A/S平均4.6。礦體走向北東東，傾向東南，傾角15-32°，平均25°，礦體埋深0─110m，礦體被斷層穿過，對礦體的穩定性有所影響。

Ⅷ號礦體：由6個見礦鉆孔控制，礦體呈似層狀，無夾石。工程鉛直平均厚度2.26米，Al2O364.58%，SiO2平均13.92%，A/S平均4.6。礦體東西走向，傾向南，傾角20-32°，平均26°。礦體埋深0─80m。

Ⅸ號礦體：由10個工程控制，礦體呈似層狀，夾石較少，僅在zk0408見有，厚約5.55米。工程鉛直厚度2.59米，Al2O3平均64.17%，SiO2平均14.25 %，A/S平均4.5。

Ⅺ號礦體：由27個工程控制，礦體呈似層狀，夾石較少，工程鉛直厚度平均3.65米，Al2O3平均66.48 %，SiO2平均11.72 %，A/S平均5.7。

區域內Al2O3以厚度大的含礦巖系及礦體含量最高，礦石質量相對最好。Al2O3與SiO2相互間含量的消長，直接影響到礦石質量。一般說來，礦體厚度與品位呈正比：厚度大時，品位也高。

2.2 礦石類型

本區礦石的主要礦物成分為一水硬鋁石（占50—95%），高嶺石（占5—45%）；次要礦物為褐鐵礦、赤鐵礦、葉臘石、水云母、黃鐵礦、菱鐵礦等；微量礦物為白鈦石、金紅石、鋯石、電氣石等。地表采坑及淺部鉆孔所見含鐵礦物多為褐鐵礦、赤鐵礦，它們分別由黃鐵礦和菱鐵礦氧化而成；深部鉆孔或潛水面以下者則為原生黃鐵礦和菱鐵礦。

按礦石的結構構造可分為砂屑狀、砂（粒）狀、蜂窩狀、豆鮞狀及致密狀鋁土礦，礦石類型無明顯分界，呈過渡關系或呈復合類型產出。本區內鋁土礦礦石的顏色可分為淺灰色、灰色、淺紅色鋁土礦，Al2O3以厚大的含礦巖系及礦體含量最高，礦石質量相對最好。Al2O3與SiO2相互間含量的消長，直接影響到礦石質量。一般說來，礦體厚度與品位呈正。

2.3 礦體（層）圍巖和夾石

礦體頂板以含鋁巖系巖石為主，包括粘土巖、鋁土巖、含鐵粘土巖、含黃鐵粘土巖、耐火粘土礦等。太原組下段（C2t1）生物灰巖可有作為礦體的直接頂板。

礦層底板以含鋁巖系巖石為主，包括粘土巖、耐火粘土礦、鋁土巖、含鐵粘土巖或含黃鐵粘土巖等。大部分為C2b2地層的巖石。由于風化剝蝕原因，有個別地段鋁土礦直接位于奧陶系灰巖風化侵蝕面上。

礦體夾石巖性主要為粘土巖、鋁土巖、耐火粘土礦等。其化學成分以Al2O3、SiO2、Fe2O3為主，均系Al2O3含量＜40%或A/S＜2.1的巖石，即粘土巖、粘土礦等；夾層的礦物成分以粘土礦物、一水硬鋁石為主。局部含鐵稍高者為含鐵粘土巖。

3 礦床成因及找礦標志

3.1 礦床類型及成因

從本區看，礦床類型屬海侵前濱海（岸）湖泊相沉積的一水硬鋁石型鋁土礦床，屬于經過短距離搬運以機械沉積為主的鋁土礦床。

嵩箕地區（包括本區）位于中朝準地臺南緣隆起區，區內受加里東運動的影響，自中寒武世未至下石炭世，為一漫長的剝蝕間斷期，這期間寒武系泥質白云巖遭受地表水長期沖刷、溶蝕，形成了準平原地形及溶蝕洼地，到上石炭世地殼開始下沉。以小幅度的震蕩運動為主，海侵平靜而緩慢，形成海灣瀉湖環境，具備了成礦有利的古地理景觀。

當附近準平原化古陸上鋁硅酸鹽巖石及少量碳酸鹽巖石在強烈風化作用和地表水分解下，形成脫硅、脫硫、富鐵、富鋁的殘積物，然后經海侵及地表水流的沖刷，使富鋁殘積物破壞解體，以機械碎屑及膠體溶液形式被搬運到海盆邊緣，富鋁碎屑物再經水化學分解成膠體狀態的含氫氧化鋁水溶液，其后以膠體化學沉淀為主，生成早期鋁土礦。

后期受地表水的垂直滲漏及溶蝕作用的影響，本區內中奧陶統（O2）灰巖剝蝕面逐漸形成巖溶洼地和漏斗狀溶坑，是成礦有利地形。當區內古隆起區的含礦溶液不斷地流入剝蝕區充滿洼地后，即形成半封閉的渦流區或處于靜止狀態，這期間基底灰巖中的富堿性溶液經常補充到具有酸性的含鋁溶液內，使酸性溶液變成中性時，則開始沉積鋁土礦，巖溶發育地段成為鋁土礦形成的有利地形。

3.2 鋁土礦富集規律

本區鋁土礦的成礦地質特征，具有以下成礦規律：

（1）地臺型沉積鋁土礦在大地構造位置上處于準地臺隆起區的邊緣部位。

（2）鋁土礦受地層控制，發育于含礦巖系上石炭統本溪組上段（C2b2）。

（3）礦床分布受區域構造控制，產于北西西向及近東西向背斜或向斜的翼部和核部。

（4）經長期風化剝蝕形成準平原地形及起伏不大的中奧陶統喀斯特凹陷地形是成礦的有利地形。

（5）礦層及礦層厚度受含礦巖系發育程度控制，含礦巖系廣泛發育的厚大地段，也往往是富鋁土礦體分布區。

3.3 找礦標志

（1）地層標志：從新密市某鋁土礦看，找礦重點應放在嵩箕古島的邊緣凹陷部位，首先圈定上石炭統本溪組地層，特別是背斜翼部和向斜核部及其兩翼。鋁土礦賦存于石炭系本溪組（C2b）地層中，并嚴格受其控制，為直接找礦標志。

（2）構造標志：鋁土礦形成于古風化面的巖溶凹地里，在壓實成巖過程中，由于脫水等作用體積收縮，在厚大礦體部位，頂板太原組地層往往會形成平緩的向斜構造。

4 結束語

鋁土礦床主要賦存在奧陶系中統馬家溝組石灰巖侵蝕面上，屬沉積型一水硬鋁石型鋁土礦床，鋁土礦的含礦層位為中石炭統本溪組的上部，礦體呈似層狀、透鏡狀及漏斗狀產出。所以研究本區鋁土礦的地質特征及找礦標志對同類型鋁土礦有著很好的指導意義。