河南省的铝土矿

第18卷第1期地质与资源Vol. 18 No. 12009年3月.GEOLOGY AND RESOURCESMar. 2009文章编号:1671-1947(2009)01-0037-05中图分类号:P619.2文献标识码:A河南省的铝土矿卢社香(河南省地质调查院,河南郑州450001)摘要:河南省的铝土矿赋存 于石炭系本溪组中,按成矿物质来源可分为原地型和异地型两种类型成矿物质来源主要与古风化壳的地形形态有关.矿床规模、矿体形态、矿石质量主要受奥陶纪一石炭纪之间的侵蚀间断时间、侵蚀间断面形态及距古陆的距离控制.滨海淘湖-沼泽相是铝土矿形成的有利环境陕县新安-带是寻找隐伏型铝土矿的有利地区.关键词:铝土矿;地质特征;成矿环境;分类;找矿有利地区;河南省河南省铝土矿分布在京广铁路以西的三门峡-状.一般下部为漏斗状富铁铝土矿,不显层理,且具残焦作-平顶山地区.含矿岩系即石炭系中统本溪组，积特征;上部为透镜状、似层状矿体,具水平或波状层分布面积约2.4x 10^ kmr,其中埋深400 m以下的约理.漏斗状矿体因品位富,为区内经济意义最大的铝土0.5 x 10* km?.矿类型，单矿体一般厚3.5~ 11 m,A/S (AlLQO/Si02)为河南省的铝土矿可大致分为:济源-焦作成矿6~ 12;似层状透镜状矿体单矿体厚度-般小于4 m,区、陕县-新安成矿区、嵩箕成矿区和汝阳-鲁山成AIS一般小于5. .矿区.(2)陕县-新安成矿区下部为铁质黏土岩,局部富集成赤铁矿、菱铁矿矿1矿床地质特征体;中部为豆鲕状铝土矿和薄层状黏土矿,一般黏土矿1.1含矿岩系及矿体特征位于铝土矿之上,局部地区铝土矿和黏土矿(煤层)交含矿岩系本溪组平行不整合于中奥陶统或上寒替出现,黏土矿中含植物化石,以草本和真蕨植物为武统碳酸盐岩之上,为- -套海陆交互相黏土岩沉积建主[");上部为页岩夹煤线.厚度- -般变化不大,尤其是造.一般下部富铁,中部富铝,上部富炭.豫北鹤壁地层状和似层状铝土矿分布区厚度较稳定,一般6~23区含灰岩1~3层,焦作地区局部含灰岩透镜体,其他m,最厚62.70 m.地区- -般不含灰岩.该区是河南省重要的铝土矿成矿区，铝土矿体以本溪组厚度0.3~ 110.00 m,在矿区平均厚4.42~似层状为主,次为透镜状 、扁豆状和层状矿体,漏斗状20.96m,-般10~ 12 m,从北向南有变薄的趋势.各地矿体较少.层状、似层状和透镜状矿体中常发育明显或区本溪组岩性、厚度略有差异,含矿性也不相同.具体不明显的层理.层状矿体(常与似层状矿体相伴出现)主特征如下.要分布在新安北部,常形成大型矿床,如新安石寺-狂(1)济源-焦作成矿区口,含铝岩系厚1.82 ~ 20.71 m,矿体厚0.2~ 14.32 m,平区内本溪组下部为铁质黏土岩,局部有黄铁矿及均厚1~7 m,矿体平均AIS 4.2 ~4.5.透镜状矿体(常与鸡窝状赤铁矿,含较丰富的瓣腮类,腹足类、介形类和似层状矿体相伴出现)主要分布在该成矿区的西部和腕足动物化石,化石保存完好,腕足类保存有壳刺,为中部,常形成大、中型矿床.如陕县七里沟-渑池焦地,原地埋藏;中部为黏土岩和黏土矿,局部地区形成铝含矿岩系厚15~28 m,矿体平均厚2~8m,矿体平均土矿;上部为砂质黏土岩夹煤线.中上部含植物化石，AIS 5.「中国煤化工含铝岩系厚5~88以羊齿和鳞木类为主,局部有腕足类、瓣腮类和苔藓m,矿~6m,矿体平均AIS虫,地层厚度较为稳定,厚8~ 25 m,最厚94.3 m.4.3~2:DYH， CNM HG本主要分布在新安县区内铝土矿体以漏斗状及透镜状为主,次为似层南部的张窑院地区,含铝岩系厚0.80 ~ 62.70 m,矿体厚收稿日期:2008- 08 -08;修回日期:2008- 10 -21. 李兰英编辑.质与资源2009年0.52 ~42.17 m,一般4.75~13.32m.矿体平均AIS店、竹林沟.钟岭、大峪沟和新安石寺、马行沟荥阳冯7.13~ 12.32, 矿区平均A/S 9.38.庄等矿区[2].矿石中主要矿物为水铝石及高岭石,次要(3)嵩箕成矿区矿物为蒙脱石、叶腊石和伊利石,水云母较少,另有少该区本溪组下部为铁质黏土岩及山西式铁矿,中量赤(褐)铁矿.矿石结构以豆鲕状比较常见,次为致密部为铝土矿和黏土矿(黏土岩)交替出现，上部为粉砂状、碎屑状、蜂窝状.矿石化学成分:Al2O3 62.26% ~质页岩夹炭质页岩和煤线.在部分大型铝土矿区,如巩68.59%,- -般小于66%; SiO2 9.08% ~ 15.67%,一般大县小关及涉村,除下部为铝土页岩外,中部至顶部均可于12%;Fe2O3 1.68% ~7.00%，一般小于3% ;Ti02形成铝土矿,顶部铝土矿有时夹有煤线或炭质页岩.植2.33% ~ 3.62%,一般小于3% ;A/S 4.2 ~7.8,一般小于物化石以鳞木类为主.厚度变化较大,说明下伏基底喀5.属于低硫、低铁、品位中等偏贫的铝土矿.斯特地形凹凸变化明显.1.2.2透镜状( 似层状)矿体的物质成分及结构构造含矿性与陕县-新安成矿区相似，铝土矿资源丰透镜状矿体分布广泛,各区均有分布，以嵩箕成矿富，矿体形态复杂层状矿体主要分布在该矿区的东区和陕县-新安成矿区较多.比较典型的矿区有:渑部,河南省内最典型且规模最大的层状(似层状)铝土池曹窑、新安贾沟、偃师夹沟、巩县涉村.登封大冶、陕矿体就分布在巩义东部地区.含矿岩系分布稳定,厚县杨庄、南麻院禹州扒村等21.矿石中主要矿物为水4.49~ 21.11 m,一般小于10 m,矿体平均厚0.54 ~ 931铝石及高岭石，次要矿物以水云母比较常见，伊利石较m,矿体厚度变化系数- -般小于0.54.矿体平均A/S少,偶见叶腊石和蒙脱石.矿石结构以碎屑状为主,次4.2 ~ 5.0.透镜状(似层状)和扁豆状矿体较多.这种形为豆鲕状和致密状，少量蜂窝状.矿石化学成分:AL2O3态的矿体主要分布在该成矿区的中部、南部及北部的58.09% ~ 69.33%，一般63% ~ 67% ;SiO2 8.50% ~中间地段,含矿岩系厚0.45~ 62.62 m,厚度较陕县-18.65%,一般9% ~ 12%;Fe2O3 1.43% ~9.37%，一般新安成矿区和济源-焦作成矿区变化大,矿体平均厚2% ~4.5% ;TiO2 2.46% ~3.85%，-般大于3%;A/S2.49~8.72m, -一般2.5~6m，矿体平均AIS 4.8 ~4.3~7.9,- -般5~6.5.7.9,一般5~6.漏斗状矿体较少,主要分布在嵩山古12.3 漏斗状矿体的物质成分及结构构造岛和箕山古岛之间禹州方山及巩义张沟[2]等地.含矿漏斗状矿体较少,但在大部分矿区都有分布,常与岩系厚度变化较大，厚2~110m. 矿体平均厚3.1~透镜状及似层状矿体相伴产出.在新安张窑院禹州方36.18m.矿石平均A/S6.4~ 12.32.山、巩县张沟、济源下冶等矿区发育比较典型.矿石主(4)汝阳-宝丰成矿区要矿物为水铝石和高岭石,次要矿物为水云母、绿泥.本溪组下段主要为褐铁、菱铁黏土岩,部分地段夹石褐铁矿等,未见叶腊石和蒙脱石伊利石.矿石结构炭质页岩及煤层,局部有铝土矿扁豆体、囊状铁矿体;以碎屑状和豆鲕状常见，次为蜂窝-多孔状、致密块中部由铝土矿、 黏土矿、铁矾土和黏土岩组成,偶夹炭状,绝大部分原生的砂状铝矿石产于这种矿体中.矿石质页岩;上部主要为黏土质页岩,局部为砂质和炭质页化学成分:AL2O3 65.10% ~ 70.79%,-般大于68% ;SiO2岩.含矿岩系厚4~ 10 m,最厚45.66 m.7.55% ~ 10.63% ;Fe2O3 1.94% ~4.17%，一般大于矿层以似层状、透镜状和层状为主,局部为溶斗3.5%; TiO2 2.64% ~ 3.23%;AS 6.4~9.38,- -般大于8.状,厚2.66~32.10m,一般3~6m,属中等品位的矿石,矿区A/S 2.6~ 23.4,矿体平均3.8~9.0.2铝土矿的成矿环境和形成过程.2 铝土矿矿体的物质成分及结构构造在中石炭世,整个豫北地区都属滨、浅海环境,由铝土矿的物质成分和结构构造是影响矿石质量的于古岛的障壁作用，沉积区为低能环境.以郑州-荥重要因素,其主要与矿体形态有关,不同形态的铝土矿阳一偃师-孟津-线为界,可分为北侧的渴湖-海湾体其物质成分和结构构造的分布有一定的规律性,它-沼泽相,南侧的滨海-鴻湖-沼泽相叫1.铝土矿主要们既有相同之处,也有较明显的差异.研究这种异同有“中国煤化工1),尤其是近岛水下助于揭示铝土矿的形成环境和成矿规律.扇亚YH因在滨海湖泊的斜坡1.2.1层状( 似层状)矿体的物质成分及结构构造特征地带CNMH G积的有利地段.而离层状矿体主要产于嵩箕成矿区和陕县-新安成古陆较远、水体较深的渴湖-海湾-沼泽相主要形成矿区,比较典型的层状矿体主要分布在巩县的水头茶耐火黏土矿。第1期卢杜香:河南省的铝土矿3925 km(省焦作新乡。。古岱用鼻二济源沁阳威陟●'荣阳 斌州5<渑池新安---道里嵩山10-.登封小8汝阳2禹州8迕吕|A●I丰。平顶山图1豫西中石炭世岩 相古地理本溪组等厚线及铝土矿床分布图(据杨振军修改)Fig. 1 Middle Carboniferous lthofacies and paleogeography, isopach of Benxi formation and dstribution ofbauxite deposits in west Henan Province(nodified from YANG Zhenjum)1- -古陆(岛)(oldlandisland);2-相区/亚 相区界线(boundary between liofaece/subfaciea);海湖海湾-沼泽相/滨海瀉湖-沼泽相(agoon gulf-maroheictitial-lagoo-o marsh facies );4-岛 前水下高地亚相( fore island underwater highland subfacices);S-近岛水下扇亚相( near island underwaterfan subfacies);6-滨海~ 沼泽亚相(itoral-marh subfacies);7-本溪组等厚线(isopach of Benxi fm.);8-大型矿 床(large deposit);9 -中型矿床( mediumdepoi);I0- -小型矿床(emall depoit);1矿点(ore ocurence)在岱嵋寨古岛以东，嵩山古岛以北，属水体较开才下降接受沉积在干旱-半干旱气候条件下，经过阔、基底较平坦的滨海湖泊环境，铝土矿体呈层状及似中奥陶:世一早石炭世长期的风化剥蚀,寒武系-奥陶层状,本溪组和矿层厚度稳定,以中低品位的大型铝土系碳酸盐岩及四周古陆上的铝硅酸盐岩形成了厚度较矿和耐火黏土矿为主.大的红土型古风化壳一黏土层， 其中Al2O3、Fe2O3、在岱嵋寨古岛与秦岭古陆之间为滨海-鴻湖相,TiO2等不溶组分相对集中，而可溶性元素K .Na、Ca、基底岩溶较为发育,主要为中-高品位的似层状和透Mg及大部分Si等元素被淋滤带走，形成的矿物以水镜状铝土矿体.云母为主,次为高岭石.中石炭世初期,气候变得温暖在嵩山古岛和箕山古岛之间,属淡化鴻湖环境,基潮湿,黏土矿物进-步风化,水云母和高岭石等铝硅酸底岩溶特别发育,矿源丰富,铝土矿体呈透镜状、鸡窝盐矿物逐渐被分解形成水铝石褐铁矿和蛋白石,SiO2状,以小而富的矿体为主.进-步淋滤后,形成富铁和铝的黏土堆积.海侵时,红在秦岭古陆与箕山古岛之间,属陆缘凹陷区,在小土化中国煤化士胶体方式搬运，其中型淡水湖泊、沼泽中沉积形成薄而稳定中等品位的层铝土YH.CNMH(大，经过短距离的搬状、似层状铝土矿体.因地壳有微弱的升降,海水时进运即积下来,较细的黏土时退,湖沼相交替出现,在黏土岩中常夹有炭质沉积.物质可搬运至较远的湖盆中心再沉积.而胶体物质则中奥陶世末期,华北地台上升为陆地,至中石炭世在水体化学条件发生变化、胶体物质易于凝聚和沉积40地质与资源2009年的有利场所沉积.的AIS值高.在湿热气候条件下,灰岩抗风化能力较岩深度大、直径小、四壁陡的古岩溶漏斗,可能是水浆岩、变质岩弱得多,易于析出氧化铝.经在多个铝土流沿构造薄弱带长期风化侵蚀形成的，其中充满了在矿区取样,灰岩底板的钛率( Al2O3/ Ti02)与铝土矿的当地形成或从附近迁移而来的红土风化化残积物.海钛率比较接近,也说明铝土矿物质来自底板灰岩".所侵初期,水体较浅且分布局限,岩溶漏斗成为封闭滞流以铝土矿矿层厚度、矿体规模、矿石品位主要受侵蚀间的小型水体，特殊的地形使其中的风化物难以被水流断时间、侵蚀间断面形态控制.侵蚀间断时间越长,即带走,所以就在原地沉积形成矿体中铁质含量高,层风化作用时间越长，形成的富铝富钙红土残坡积层越理不明显,底部可见风化壳和残坡积特征，成矿物质主厚,形成的铝土矿物越多,黏土矿物越少,矿石品位越要来源于当地,故该类矿体属于原地型.随着海侵规模富,矿体厚度越大.扩大,水体逐渐加深,水城连成了一体,含铝岩系的上中石炭世的多个古陆主要由铝硅酸盐岩组成,其部层理较明显,具典型的沉积特征,铝土矿常相变为耐上的风化物也为铝土矿的形成提供了物源.如豫北地火黏土矿,铝土矿之上也常为耐火黏土矿.这些铝土矿区本溪组黏(铝)土矿中的重矿物有锆石、电气石、白钛和黏土矿的成矿物质主要为异地搬运而来，所形成的石锐钛矿、磁铁矿等,这与古老的铝硅酸盐岩中的重矿体属于异地型4].矿物组合相似.沁阳、修武等地锆石以短柱状、粒状为在古地形较为平坦的大型洼地、斜坡,风化残积物主,呈浑圆、次浑圆状,粒度均匀,晶面上有长期风化和难以存留在原地，而携带铝土矿碎屑物的水流至地形搬运磨蚀而成的凹坑其含量、粒度等特征均表明锆石平坦开阔处,水动力减缓,携带的碎屑便沉积下来,形来源于太行山古岛●.所以河南省的铝土矿都围绕古陆成层状、似层状铝土矿体,延伸可达千余米或数千米，分布,离古陆较近的地区常形成品位较富的铝土矿,如-般为大型矿床.其中豆鲕粒明显较透镜状和漏斗状中条古陆与秦岭古陆之间的陕县和新安地区，而向东矿体中多,具胶凝结构,说明开阔的水体动荡作用比较离古陆渐远,形成的铝土矿也变贫.强烈,也适合胶体物质的凝聚和沉积.所以在古地形平4找矿方向坦处形成的铝土矿矿源物质主要是以机械和胶体的形河南省的铝土矿主要分布在陕县-新安地区及式异地搬运而来.当铁与铝土物质--道被搬运至海、湖盆地时,铁质嵩箕地区,济源-焦作地区水体较深,不利于铝土矿能较快地与碳酸盐岩发生作用，故先沉积,此时,溶液的形成,再向东北,水体更深,至今未发现铝土矿床;而中溶解的SiO2多于铝质,所以铁质沉积后便是高岭土汝州-宝丰地区水体较浅，铝土矿不发育.从图1可黏土岩和锅土页岩.当溶液中的Si02消耗到- -定程度以看出,铝土矿发育区本溪组厚度一般6~ 10m,厚度后,溶液中铝多于硅,于是沉积形成铝硅比较高的铝土太小的一-般紧邻古陆,厚度较大的多分布在渴湖-海矿.随着沉积物的堆积,或地壳上升使海水退出,形成湾-沼泽相区.在豫西陕县、新安地区铝土矿质量较好,以高铝、沼泽环境,所以本溪组上部夹有炭质页岩和煤线印!.中硅低铁的富矿石为主,向东变差,登封密县、禹州、铝土矿形成后,由于地壳运动将其抬升至地表,遭汝州.宝丰、鲁山地区均以中等品位矿石为主,而巩县受风化,其中黄铁矿流失,产生的硫酸水使高岭土等黏及其以北地区以贫矿为主.所以寻找铝土矿床应把陕土矿物去硅形成次生三水铝石或硬铝石，即脱硅去硫县-新安地区作为重点地区.作用,形成多孔状构造,使铝土矿品位提高l61.但并非经过多年的找矿和勘查工作，河南省铝土矿的地所有的铝土矿床都经过了次生富集作用，次生富集作质工作程度已较高，地表和浅部铝土矿的找矿难度愈用也并非所有铝土矿床成矿的必经阶段.来愈大,故应加大深部(300 m以下)找矿工作的力度.近年来不断有在深部找到富铝矿体的实例，如20063物质来源年,河南省地矿局第四地质探矿队在陕县安桥岭-赵上寒武统-中奥陶统灰岩经过长达1亿年的风化里河中国煤化工，并伴有小型煤矿和形成了大量含铝铁的风化壳物质，这是本区铝土矿的耐火THCNMH(近年来探索出了一套主要物质来源尽管灰岩中铝含量较低,但灰岩中的含行之有xU时1.1小M耳x术方法:首先开展地铝矿物以黏土矿物为主，它们较长石、云母等铝硅酸盐●河南省地质矿产勘查开发局第二地质队.豫北耐火粘土矿成矿区划分及资源总量预测报告.1987.第1期卢社香:河南省的铝土矿1表地质调查、辅以高精度重力测量,大致查明区内地质(3)次生富集作用在铝土矿形成中占有一定的地构造特征和覆盖层的厚度，圈出可能有含铝岩系隐伏位，地层与地势往同一方向倾斜的构造-地貌区,为地段;然后用可控源音频大地电磁测深法探测0 ~ 600次生富集的有利地段,也是寻找铝土矿的有利地区.m范围内的含铝岩系厚度、埋藏深度及其底板岩溶地貌起伏特征,圈定找矿远景区;最后施以钻探验证,确本文在编写过程中得到了吕文德教授级高级工程定铝成矿有利地段.应用该方法成功地在新安郁山--师的帮助，在此谨致谢忱.带钻孔中发现了富品位的铝土矿，铝土矿埋深238.43~542m.矿层延伸达6km以上，A/S平均参考文献:9.13, 预测其远景资源储量在1亿吨以上.钻孔控制的[1]温问想.河南石炭纪铝土矿地质特征[].华北地质矿产, 1996,11(4):491- -511.与可控源音频大地电磁测深法推断的矿层情况误差在[2]吴国炎.姚公一,等河南省铝士矿床[ M].北京:冶金工业出版社，10%以内.1996. 13- -61.在以后的找矿工作中,应注重以下找矿标志:[3]杨振军,等.豫西铝土矿成矿地质条件及找矿前最[J].矿产与地质(1)铁、铝、黏土、煤是- -定气候条件下的产物和标2005, 19(3); 280- -285.志,在沉积建造中有固定的序列和位置,应该在本溪组[4]廖士范铝土矿矿床成因与类型(及亚型)划分的新意见[]贵州地铁矿、黏土矿、煤矿的纵向和横向剖面中寻找铝土矿.质, 198,15(2): 139 -144.(2)锅土矿产于寒武系- -奥陶系灰岩的古侵蚀面[S]刘宝玥,等沉积岩石学[M].北京:地质出版社, 1981.237- -240.上，其上的侵蚀洼地和溶蚀坑是排除硅质、浓集铝质的[6]陈全树,等.河南省洛阳-三门峡铝土矿地质特征及其勘查开发前景[J].地质找矿论丛,2002,17(4): 252- -270.良好场所，因而侵蚀面上各类负地形内部或边缘有希[7]袁跃清.河南省铝土矿床成内探讨[J].矿床与地质，2005, 19(1): .望找到铝土矿.52--56.THE BAUXITE DEPOSITS IN HENAN PROVINCE CHINALU She-xiang(Henan Institute of Ceological Survey, thenghou 450001, China)Abstract: The bauxite deposits in Henan Province occur in Carboniferous Benxi formation. Based on the sources of ore-forming matters, the genesis of the deposits can be cassified into two types, i.e. in-situ and ex- situ. The sources of ore-forming matters are closely related to the topography of ancient weathering crust. The deposit scale, orebody occurrenceand ore quantity are mainly contolled by the erosion interval between Cambrian and Carboniferous, the appearance oferosion surface and the distance apart from old land. Littoral-lagoon-marsh facies are the favorite environments for theforming bauxite deposits. Shanxian-Xinan is the potential are for prospecting concealed ore.Key words: bauxite; geological characterstics; metallogenic environment; classification; the beneficial region of ore-searching, Henan Province作者简介:卢社香(1957-),女，1982 年毕业于武汉地质学院地质学专业,河南省地质调查院高级工程师,从事基础地质、矿产地质调查及研究,通信地址郑州市高新技术产业开发区科学大道81号,邮政编码450001 ,E mail/ lusx138@sohu.com中国煤化工MYHCNMHG