河南省沁阳铝土矿床地质特征及成因

２００８年第１期　西部探矿工程　８７　河南省沁阳铝土矿床地质特征及成因　李立军　（河南省有色金属地质矿产局第七地质大队，河南安阳４５５０００）　摘要：河南省沁阳铝土矿是典型的沉积型矿床，产于奥陶系碳酸盐岩侵蚀面上。属于低铁低硫型铝　土矿床。铝土矿是在碳酸盐岩遭受长期强烈化学剥蚀而形成大量富铝、铁物质古风化壳的基础上，由　于海侵作用，并接受陆源物质的汇入，而在海湖盆地中逐渐沉积形成的。　关键词：铝土矿；地质特征；沉积矿床；成因　中图分类号：Ｐ６１８．５１　文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—５７１６（２００８）０１—００８７—０３　河南省沁阳铝土矿床属于典型的沉积型矿床，产于　ｂ。）为矿层顶板层位，主要由粘土岩所组成。　二叠系下统太原组（Ｐ　ｔ）由石英砂岩、砂岩、石灰　奥陶系碳酸盐岩侵蚀面上，石炭系上统本溪组含铝粘土　岩系呈假整合覆盖于奥陶系灰岩上。古地形低凹处矿　体厚度大，质量好，古地形凸起处矿体变薄，质量差。主　要成分为一水硬铝石，属于低铁低硫型铝土矿床。　１区域地质概况　岩、泥岩或炭质泥岩所组成。与下伏本溪组地层呈整合　接触。　二叠系中统山西组（Ｐ２ｓ）主要由砂岩、粉砂岩、泥岩　所组成，常呈互层状。与下伏太原组地层呈整合接触。　第四系（Ｑ）由黄土及残破积粘土和碎石组成。与　下伏地层呈不整合接触。　３矿床地质特征　３．１矿体形态特征　本区域大地构造单元属于中朝准地台（一级）山西　台隆（二级）太行拱断束（三级）。出露地层较为简单，无　岩浆岩分布，构造简单。出露地层主要有：寒武系、奥陶　系、石炭系、二叠系、三叠系及第四系。该区位于焦作铝　（粘）土矿成矿带沁阳铝土矿亚带。该区域铝土矿、粘土　铝土矿赋存于含矿岩系中的铝土矿体，在地表断续　分布于含矿岩系露头线上。铝土矿体产状及形态严格　受顶、底板围岩的控制，总体为向南或南东缓倾的单斜　构造，倾角一般１０。～２０。。铝土矿体主要呈透镜状，局　部地段呈洼斗状及扁豆状。其顶板为粘土矿、铁矾土或　粘土岩等，底板为铁矾土或铁质粘土岩。　粘土矿赋存于含矿岩系中的粘土矿体，在地表断续　矿矿层赋存于石炭系上统本溪组含铝粘土岩系中，主要　分布在沁阳市北部山区；矿层呈透镜状、漏斗状，矿体产　状一般在１３０。～２００。／５。～１５。之间，厚度较稳定，多在　３～８ｍ之间，古地形低凹处矿体厚达数十米。一般说　来，矿层厚度越大，矿石质量越好。该区沉积地层发育，　是重要铝、粘土矿产地之一。　２矿区地质特征　矿区范围内出露地层有奥陶系中统马家沟组　（０２ｍ）、石炭系上统本溪组（Ｃ２　ｂ）、二叠系下统太原组　（Ｐ　ｔ）、二叠系中统山西组（Ｐｚｓ）及第四系。　奥陶系中统马家沟组（ｏ２ｍ）下部为浅灰色中一厚　层状石灰岩；上部为褐黄色泥质、角砾状灰岩。　石炭系上统本溪组（Ｃ２　ｂ）：该组地层为矿区内的含　矿岩系，自下到上分为三段：下段（Ｃ２ｂ　）为铁质粘土岩　及绿泥石粘土岩，是矿层的底板层位。与下伏地层呈不　整合接触。中段（Ｃ２ｂ２）为铝土矿、粘土矿、铁矾土层。　铝土矿常位于本层的中部，粘土矿和铁矾土常位于铝土　矿的上部和下部。由上到下层序依次为：铁矾土一粘土　矿一铝土矿一粘土矿一铁矾土。三者呈渐变过渡关系，　局部地段矿层中有粘土岩、铁质粘土岩夹层。上段（Ｃ　分布于含矿岩系露头线上；粘土矿体产状及形态严格受　顶、底板围岩的直接控制。矿区西部矿体产状大体倾向　南西，倾角１１ｏ～１５。；中部及东部则为南或南东倾，倾角　为１０。～２０。。在剖面上粘土矿体主要呈透镜状、扁豆状。　其顶板为粘土矿、铁矾土、铝土岩、生物灰岩等，底板为粘　土岩、铁矾土、铁质粘土岩、铝土矿等。在平面上粘土矿　体形态无规律，以不规则的多边形为主铁矾土矿体铁矾　土矿体产状及形态严格受顶、底板围岩的直接控制。　总体向南或南东缓倾，倾角一般１０。～２０。。在平面上，　铁矾土矿体形态无明显规律，以大小不一的不规则多边形　为主。在剖面上铁矾土矿体主要呈板状、透镜状、似层状。　其顶板为粘土矿、粘土岩、铝土矿、铁质粘土岩等，底板为铁　质粘土岩、铝土矿、铁矿等。连续性相对较好。　３．２矿石矿物成分特征　维普资讯 http://www.cqvip.com 西部探矿工程　２００８年第１期　铝土矿矿石的矿物成分主要由一水硬铝石组成，含　量可达６０　～９０　；次要矿物有绿泥石、伊利石、明矾　（１）矿区内含矿岩系分布在奥陶系碳酸盐岩古风　化侵蚀面上，其含矿岩系厚度严格受古地形控制。铝土　石、水云母等；微量矿物有锆石、榍石、电气石、金红石、　锐钛矿、褐铁矿等。粘土矿矿石的的矿物成分主要由水　云母、一水硬铝石、高岭石及微量的褐铁矿、锐钛矿、有　机质等组成。铁矾土矿石的矿物成分主要有高岭石、水　云母、叶蜡石、一水硬铝石、黄铁矿、褐铁矿等。　３．３矿石结构构造特征　铝土矿及铁矾土矿石结构特征主要为砾屑状、豆鲕　矿、粘土矿和铁矾土矿体产状在沉积凹地中，尤其在岩　溶漏斗中具向内倾斜特征，倾角可达２０。～３０。，显示在　陆地边沉积边成岩的特征。　（２）矿区内铝土矿、粘土矿矿体之上常为薄层粘土　岩夹煤线，沿走向和倾向常相变为炭质泥岩，有些地段，　其含矿层位全由炭质泥岩和黑色泥岩所组成，显然为湖　泊发育成沼泽环境所致。　状、致密状、砂（粒）状。粘土矿主要为泥状结构。矿石　构造特征主要为块状、层状、泥状等。按工业用途及提　取氧化铝的方法划分属烧结法生产氧化铝的矿石。　３．４矿石化学成分特征　铝土矿矿石中的化学成分为　（）３、Ｓ　、　（）３、Ｓ　等组成。　其中，Ａｈ０３为矿石中的有益成分，Ｓ　为有害　成分，　０３和Ｓ含量高时亦为有害成分。次要组分为　Ｑ【０、ＭｇＯ、　Ｏ、Ｎ　Ｏ等，伴生组分有Ｇａ、　Ｔｉ等。　表ｌ　沁阳矿区矿石平均化学成分　ｚ０３含量最大值为７１．５４　，最小值为４Ｏ．８Ｏ　，　一般为５５％～６５％，平均值为６１．２Ｏ　。矿石为中低品　级。Ｓｉ０２含量最大值为２９．３５　，最小值为１．７６５　，一　般为１０　～２Ｏ％，平均值为１４．４３　。矿石中硅质偏　高。Ｆｅ２（）３含量最大值为２３．２４　，最小值为１．２８　，一　般为２　～７　，平均值为５．２４　。Ｓ含量最大值为　４．０２　，最小值为０．０１　，一般为０．０１　～０．１０％，平　均值为０．０９　。　Ａ／Ｓ最大值为３６．７，最小值为１．８一般为３～６，平　均值为４．２。综上所述，区内铝土矿属含铁、低硫、中低　品级型。　该区化学组分相关分析表明：Ａｌｚ　０３与Ｇａ、Ｔｉ０２、　Ｉ　ｓＳ呈正相关关系，Ａｌ２　０３与Ｓｉ０２含量呈负相关关　系。即Ａｌｚ（）３含量越高，Ｓｉ０２含量越低；Ａｌｚ０３含量较　低，则Ｓｉ０２含量较高。在垂直方向上，矿体的上部和下　部Ａｌ　０３含量一般比较低，Ａ／Ｓ也比较低；中部Ａｌｚ　０３含　量一般比较高，Ａ／Ｓ也相对比较高。含量一般比较高，　Ａ／Ｓ也相对比较高。　４铝土矿床成因浅析　４．１含矿岩系■湖相沉积　（３）矿区内含矿岩系内全然不见海相动物化石，而　在铝土矿顶部普遍发育有植物根茎化石，且层位稳定，　说明该区由湖泊转为沼泽后植物繁茂。　（４）矿区内含矿岩系之上普遍发育有石英砂岩一　砂岩一泥岩一含生物化石灰岩的海侵层序，说明海侵发　生在铝、粘土矿沉积之后。　（５）海相泥岩镓含量一般为８×１０＿。。，陆相淡水沉　积泥岩则多大于１７×１０一。本区铝矿中镓含量可达　１００×１０＿。。，显示了较高的丰度值，属陆相范围。　根据上述特征，区内含矿岩系显示了湖相沉积的特　点。由北而南，海侵界线在本区的东北部。而本区含矿　岩系则属近海湖泊沉积所形成。其本区的地史演变为晚　石炭世初期，地壳缓慢下沉，随着碳酸盐岩溶化的发展，　湖泊逐渐扩大，且渐被填满，发生沼泽化，而铝、粘土矿沉　积于沼泽化之前。此即为本区含矿岩系的演变过程。　４．２碳酸盐岩一含矿系的剖面分析　河南省铝土矿的含矿系基本上是一套含铁富铝的　粘土一铝土矿组合。从碳酸盐的风化面向上，其岩石系　列依次为：灰岩一含铁粘土岩一粘土矿。显示了完整的　递进演化过程。在奥陶系的侵蚀风化面上，即铝土矿含　矿系底部，保存有角砾状风化灰岩，风化灰岩中Ａｌ２　０３　的含量多在１．５Ｏ　以上，在其含矿岩系下伏１０ｍ之内　的风化灰岩中，Ａｌ２（）３最高可达７．Ｏ２　，最低为３．４２　，　平均为４．７３　。较原生灰岩的Ａｌｚ（）３含量提高了３倍　之多。在灰岩角砾间隙中充填着水云母粘土岩和褐铁　矿，其Ａｌ２　０３含量又较风化灰岩提高了几十倍。从粘土　岩到粘土矿、铝土矿，其Ａｌｚ　０３含量又提高２倍左右，说　明碳酸盐在较强化学风化作用下，铝质得到富集，在经　铝土化作用，完全可以富集成铝土矿。　４．３　／１＇ｉ率（钛率）推定成矿物源　成矿物源相同的各类矿（岩）石的钛率一般都很接　近，在一个相当大的成矿区中都有一定的数值，并往往　反映物源岩石的化学成分特征。Ａｌ２　０３与Ｔｉ０２呈正相　关，相关系数达０．６８。根据区域资料，各种类型的铝　土矿石的钛率为２１．７，而邻近古陆铝硅酸盐的钛率为　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第ｌ期　西部探矿工程　８９　粤东沿海地区２００４年干旱成因分析　纪旭霞，吕丽慧　（广东省水文局汕头分局，广东汕头５１５０４１）　摘要：粤东沿海地区２００２￣２００４年来年降雨偏少，２００４年尤其突出，且雨量年内分布明显不均。　江河水位下降，工程蓄水量锐减，造成沿海各地秋冬春连旱，河口咸潮上溯，生活和生产受到严重影　响。对干旱的成因进行分析探讨。　关键词：干旱；成因；分析　中图分类号：Ｐ４６３．３文献标识码：Ｂ文章编号：１ＯＯ４—５７１６（２ＯＯ８）Ｏｌ—Ｏ０８９一Ｏ２　２００４年我国南方地区少雨干旱，范围覆盖东南　州等地出现了历史上罕见的秋冬春夏连旱。　几省。广东省自人秋以来，旱象毕露，到处干旱缺　韩江是广东境内仅次于珠江的第二大河流，人秋以　水，河口咸潮上溯，大部分地区生活、生产用水困难。　来韩江流域遭遇了１９５３年以来较严重的干旱，水位、流　尤其粤东沿海历来是广东省的多旱地区，旱情更是　量多次跌破历史最低。如韩江潮安站前汛期出现了５Ｏ　突出。本文就干旱现象，从气象气候方面试分析其　年来同期（３月份）最低水位５．４３ｍ，流量８４ｍ３／ｓ（１９５４　原因，抛砖引玉。　年３月份最低水位７．９４ｍ，最小流量１４４ｍ３／ｓ）；汛后１２　１干旱概况　月６日又出现了历史最低水位５．２２ｍ，流量ｌＯＯｍａ／ｓ，　粤东沿海地区泛指汕头、潮州、揭阳、汕尾四市的沿　粤东其它河流水文控制站年最低水位也比往年有明显　海地区。从２００４年春季开始，粤东沿海出现了持续晴　降低，如龙江磁窑站年最低水位１７．７８ｍ，流量　热高温天气，久晴成旱。２００４年年均降雨量约　０．５０ｍ３／ｓ；螺河蕉坑站年最低水位３。１８ｍ，流量　１２００ｍｍ，比常年少３５０～６００ｍｍ，偏少３Ｏ　左右。再　４．３Ｏｍ３／ｓ。榕江的东桥园站年最低水位４３。４ｍ，流量　加上２００２、２００３年各地降水总量的偏少，致使汕头、潮　９．１８ｍ３／ｓ，基本与２００３年持平。　１６．５，以此可显示基底碳酸盐岩与铝土矿钛率更为接　（３）侵蚀中奥陶统灰岩的古岩溶洼地，是铝土矿沉　近。铝土矿中的Ａｌ、Ｔｉ与石灰岩中Ａｌ、Ｔｉ相比，其富集　积的富集地带。古地形低洼处，矿体厚度大，矿石质量　分别为１９．１６和１９．３８，几乎完全一致。　也好。　综上所述，河南沁阳铝土矿床是奥陶系碳酸盐岩遭　（４）地层中的游离氧化铝是找铝土矿的重要标志，　受长期化学风化剥蚀而形成大量富铝物质古风化壳的　即有高岭石、水云母、绿泥石等矿物的出现，说明游离氧　基础上，由于海侵作用，并接受陆源物质的汇人，而在海　化铝的存在。　湖盆地中逐渐沉积形成的。在沉积过程中，由于水动力　（５）铁、铝、粘土、煤是同一气候下的产物，并经常　的影响，使得古风化壳相对凹陷处，沉积了大量来自周　共生在一起，煤在上部、铁在下部，可作为铝土矿的间接　围没有固结的沉积物，因此，沉积厚度大，铝土矿层就越　找矿标志。　厚，常形成富矿、厚矿。成岩后经过各种变化，形成今天　的铝土矿床。　参考文献：　５找矿标志和找矿方向　［１］吴国炎，姚公一．河南铝土矿床［Ｍ］．冶金工业出版社，　根据本区铝土矿床的地质特征和成因，以及野外的　ｌ９９６．　地质勘查，可以得出如下结论：　［２］袁跃清．河南省铝土矿床成因探讨［Ｊ］．矿产与地质，２００５．　（１）铝土矿产于石炭系上统铁铝岩系的中上部，因　［３］何振镛．河南西部铝（粘）土矿床的分布规律及成因类型　此，石炭系上统铁铝岩系为找矿的重要前提。　［Ｊ］．河南有色地质，１９９２．　（２）含矿岩系均沉积在中奥陶统灰岩古侵蚀面上，　［４］张巧梅，等．石寺铝土矿矿床地质特征及成因［Ｊ］．矿产与地　质，２００２．　中奥陶世沉积间断后的侵蚀面是含矿岩系沉积的场所。