河南省三门峡地区铝土矿矿床地质特征及找矿方向_贺淑琴

第21卷第2期 矿产与地质V o l.21,N o.2 2007年4月M IN ER AL RESO U RCES AN D GEO LO G Y APr.,2007
河南省三门峡地区铝土矿矿床地质特征及找矿方向①
贺淑琴1,郭建卫1,胡云沪2
(1.河南省有色金属地质矿产局第六地质大队,河南洛阳471002; 2.桂林工学院,广西桂林541004)
摘　要:河南省三门峡地区的铝土矿是赋存于中石炭统本溪组中的一水硬铝石型铝土矿。

以往的地质勘
查找到了一些小、中、大型铝土矿矿床。

对该地区铝土矿矿床地质特征及成矿规律进行了翔实研究,结果
认为,在现有部分勘查区的深部和边部仍有较大的找矿潜力,若加大勘查投入,本区铝土矿的勘查工作
将会达到一个新水平。

关键词:铝土矿床;找矿方向;地质特征;三门峡地区;河南
中图分类号:P618.45 文献标识码:A 文章编号:1001-5663(2007)02-0181-05
河南省三门峡地区的铝土矿主要分布在三门峡市及其所辖的陕县和渑池县境内,本地区已发现大小铝土矿矿床(点)20余处,总资源储量约为2.8×109t。

在这些矿床中,A/S≥7的富铝土矿所占各矿区铝资源储量的比例为19.2%～83.7%,一般为26.0%～65.4%。

该区是豫西一带的主要铝土矿资源地。

1　区域地质概况
本区大地构造位置为中朝准地台华熊台缘坳陷的渑池—确山陷褶断束的西北部。

区内北东部是北段村穹隆,西部为陕县断陷盆地,东部为渑池向斜盆地。

区内N E向组断裂发育,NW向组次之,也有近EW组的断层。

这些构造对含铝、含煤岩系的展布起着一定程度的控制作用(图1)。

本区属华北地层区豫西地层分区渑池-确山小区,区域内出露地层主要有震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、第三系和第四系。

中石炭统本溪组是本区铝(粘)土矿含矿岩系。

区内岩浆岩出露面积不大,除出露元古界熊耳群中性火山岩外,还见有燕山期中性浅成侵入岩——闪长玢(斑)岩,其呈岩床状顺层侵入于石炭系-二叠系太原组和下二叠统山西组之中。

区内矿产资源较为丰富,主要是石炭系、二叠系中的沉积矿产,如煤、铝土矿、耐火粘土矿、铁矿、石灰石矿等等。

特别是煤、铝土矿,资源储量巨大,是经济建设的重要资源。

2　矿床地质特征
2.1　矿带及矿床的分布
在三门峡陕县-渑池东西长约90km的范围内,均有中石炭统本溪组铝(粘)土矿含矿岩系的分布,有大小铝(粘)土矿床(点)20余处,被称之为陕—渑铝(粘)土矿成矿带,它是豫西主要的富铝土矿成矿带。

以扣门山断层为界,成矿带分为东、西两个矿带。

西矿带:位于扣门山断层以西的陕县断陷盆地北缘,西起三门陕市七里沟,东至渑池县焦地,长达30km,断裂发育,矿带被分割成大小不一的菱形断块。

矿体倾向为SE、SW或NW,倾角为10°～30°。

该矿带有矿产地16处,其中有矿床9处、矿点7处。

矿床中有中大型的5处、中型的1处、小型的3处。

铝土矿矿体厚度一般为2～5m,矿石品位中等偏富, w(Al2O3)值为62.91%～69.33%,A/S为5.1～8.8。

主要矿区有支建、崖底、水泉洼、焦地、柿树沟、杨庄等。

东矿带:位于扣门山断层以东的渑池向斜盆地中,西起陕县杜家沟,东至渑池县洪阳镇,长达60km。

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①收稿日期:2006-12-06　作者简介:贺淑琴(1968-),女,工程师,主要从事铝土矿及多金属矿的地质综合研究工作。

矿带总体呈EW 向,中部呈向北凸出的弧形。

矿体倾向为SE -SW ,倾角为13°～30°。

该矿带有矿产地8处,其中有矿床7处、矿点1处。

矿床中有中大型的3处、中型的3处、小型的1处。

铝土矿体厚度为4～6m,
最厚达49.82m 。

矿石以富矿为主,且部分为优质高铝
粘土矿,其w (Al 2O 3)值为66.42%～72.90%,A /S 为5.7～12.2。

主要矿区有杜家沟、曹窑、贾家洼、坻坞等。

图1　三门峡县-渑池铝土矿矿区区域地质图
Fig .1
　Regio nal g eological m ap Q-第四系　R -第三系　K-白垩系　J -侏罗系　T-三叠系　P-二叠系　C-石炭系　O-奥陶系　∈-寒武系　Z-震旦系　1-地质界线　2-正断层　3-逆断层　4-向斜轴　5-地层产状　6-铝土矿含矿岩系　7-矿床　8-矿点　铝土矿矿区及编号:(1)七里沟-赵里河区　(2)产泉-曲里区　(3)支建-瓦查坡深部区　(4)杨庄-支社区　(5)转沟-曹沟-贯沟段深部区　(6)长岭-贾家洼-东贯吊段深部区　(7)坻坞-洪阳段深部区
2.2　矿床地质特征
2.2.1　含矿岩系
矿床赋存于中石炭统本溪组(C 2b )中,含矿岩系自下而上大体可分为三段:
(1)下段(C 2b 1
)　为铁质页岩段,在含矿岩系的中下部和中部。

灰黄色、紫红褐等杂色,具页理,含铁质较高。

由粘土质、砂质、铁质等组成,局部夹有透镜状铝土矿、铝土矿、“山西式”铁矿小透镜体。

深部相变为菱铁页岩和黄铁页岩。

该段厚度为0.45～27.45m 。

(2)中段(C 2b 2)　为铝土矿矿层,在含矿岩系的中上部,由铝土矿和粘土矿所组成,局部夹有粘土矿级外品层和粘土页岩。

铝土矿为灰色、深灰色、黄褐色,呈层状、似层状、透镜状、溶斗状产出,矿体厚度为0.60～49.82m 。

粘土矿分硬质粘土矿和高铝粘土矿两种。

硬质粘土矿一般为灰-灰白色,具贝壳状断口,手触有滑感,泥质结构为主,块状构造;高铝粘土矿多为灰色、灰白色,多具稀豆鲕状、致密状结构,块状构造,手触有粗糙感。

粘土矿位于铝土矿的上部或下部,以位于上部者居多,其厚度一般为1～3m 。

(3)上段(C 2b 3)　为粘土页岩段,在含矿岩系的顶部或上部,灰白色、灰黄色,局部相变为炭质页岩或
煤线,显页理,质软,易风化破碎,厚度为0.5～1.00m 。

2.2.2　矿体特征
小型矿床有的由一个矿体构成,中、大型矿床一般由两个以上或多个矿体组成,单个矿体长度为50～1930m ,厚度为0.60～49.82m,宽度为20～730m 。

矿体内无矿天窗不多,夹层仅局部可见。

铝土矿体的形态严格受古地形的控制,呈层状、似层状、透镜状、溶斗状产出,且可在同一矿区出现而相互连接。

2.2.3　矿石质量特征2.2.
3.1　矿石矿物成分
矿石主要由一水硬铝石、高岭石、伊利石组成,含少量水云母、蛋白石、一水软铝石,微量矿物有锆英石、金红石、锐钛矿、电气石、叶绿泥石、赤铁矿、针铁矿、埃洛石、方解石、石英等。

2.2.3.2　矿石结构与构造
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按矿物结晶特征划分,矿石呈他形柱状晶粒结构、自形或半自形晶粒结构、泥晶或隐晶质结构等;按直观的矿物颗粒形态划分,可分为砾屑状、砂(粒)状、蜂窝状、豆鲕状、致密状结构。

矿石构造类型有块状、半定向-定向层状构造。

2.2.
3.3　矿石化学成分
主要的有Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2,次要的为S、CaO、M gO、Na2O、K2O及伴生Ga等20余种元素。

现就其一些主要化学成分及元素含量及其指标情况分述如下:
(1)Al2O3　主要含铝矿物为一水硬铝石,次为高岭石、伊利石等。

w(Al2O3)值为43.81%～78.75%,矿床平均值为62.91%～72.90%。

对代表性的矿床的Al2O3含量进行了一些研究(下同),其品位频率分布曲线呈偏正态分布,众数值在63%～73%间。

Al2O3与SiO2呈负相关,矿石品位与矿石类型、矿体厚度关系密切,即矿厚度越大,Al2O3含量越高,而SiO2含量越低,反之,则不然。

在垂直方向,矿层顶底部Al2O3含量低,而SiO2含量高;中部则Al2O3含量高,而SiO2含量低。

(2)SiO2　含硅矿物主要为高岭石、伊利石。

w(SiO2)值为0.92%～27.73%,矿床平均值为5.97%～13.89%。

其品位频率分布曲线呈两个分离的正态分布,众数值分别在6%～11%及17%～20%。

在水平方向,SiO2呈跳跃式变化;在垂直方向上,铝土矿层顶、底部含量高而中部含量低。

(3)Fe2O3　铁质矿物主要是赤铁矿,次为黄铁矿、菱铁矿。

w(Fe2O3)值为0.48%～29.34%,矿床平均值为1.95%～ 5.97%。

其品位频率分布曲线呈两个分离的对数正态分布。

在水平方向呈跳跃式变化,在垂直方向变化不规则。

一般矿层上部含铁低,下部含铁高。

铁与铝相关不明显,分区趋向负相关。

(4)TiO2　主要产于锐钛矿和金红石中。

w(TiO2)值为1.60%～ 4.29%,矿床平均值为2.75%～ 3.24%。

(5)S　主要产于黄铁矿中,分布不均匀,一般来说,深部含硫高于浅部。

w(S)值为0.008%～10.12%,矿床平均值为0.098%～0.458%。

其品位频率分布曲线呈对数正态分布,众数值在0.3%左右。

S、Fe2O3的频率分布曲线相似,这从侧面反映出硫与部分铁质的“亲和性”。

(6)Ga　Ga与Al有密切的共生关系,在铝土矿中,它以类质同象混入的形式产出。

w(Ga)值为0.005%～0.0138%,矿床平均值为0.0083%～0.0094%。

(7)A/S指标　是衡量铝土矿的主要指标之一,它反映了Al2O3和SiO2的综合变化特征。

A/S值为2.1～76.0,矿床平均值为5.1～12.2。

频率分布曲线呈对数正态分布,众数值在6%～13%间。

在走向、倾向上呈跳跃式变化。

在垂直方向上,一般顶底部矿石A/S指标与矿厚呈正相关。

A/S指标与Al2O3呈正相关。

此外,CaO、Mg O及其它伴生元素含量不高,对矿石质量无明显影响。

2.2.4　矿石类型
矿石自然类型按矿石的结构构造可分为砾屑状、砂(粒)状、蜂窝状、豆鲕状及致密状铝土矿,以及它们之间的复合类型。

一般来说,砾屑状铝土矿属中等品位矿石,砂(粒)状铝土矿及蜂窝状铝土矿为富矿石,豆鲕状铝土矿石质量较差,致密状铝土矿石品位低。

通过对典型的铝土矿进行统计和研究,其各矿石类型主要化学成分及品位情况见表1。

表1　各矿石类型主要化学成分含量表
Table1　Co ntent o f the main chemical co mpo sitions in different o re types　w B/10-2
类型Al2O3SiO2Fe2O3S TiO2LO SS A/S 砾屑状62.4213.96 4.550.130 2.8113.24 4.5
砂(粒)状75.36 4.04 1.680.167 3.2914.3218.6蜂窝状76.01 3.20 1.870.057 3.3514.3123.8致密状59.3713.519.300.117 2.7312.67 4.4豆鲕状63.5214.66 2.420.155 2.8413.67 4.3
注:样品测试单位为河南省有色地质勘查局第六地质大队实验室,1990。

据其矿物组成及化学成分特征,矿石工业类型主要为低硫-低中铁水硬铝石型沉积铝土矿。

局部也有一些低硫-高铁、高硫-高铁、低铁-高硫型矿石。

3　成矿规律、矿床成因及找矿标志
3.1　成矿规律
本区铝土矿床赋存于中石炭统本溪组中,含矿岩系及矿体严格受古地形控制,由于古地形的起伏而决定了岩溶洼地、洼斗的发育,并控制了含矿岩系及铝土矿体的规模及形态。

区内铝土矿体产出形态大致分为层状—似层状、透镜状、溶斗状三种类型,三者可在同一矿床出现而相互连接。

铝土矿体的厚度、品位与含矿岩系的厚度关系较为密切,呈正相关关系,一般来说,含矿岩系厚度大,
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铝土矿体的厚度也大,矿石品位也较高。

但就含矿岩系中的铝土矿和粘土矿而言,它们之间往往呈相互消长的关系。

铝土矿表生富集比较明显,由于风化作用,经脱硫、脱硅,矿石品级会明显提高,地表及浅部的矿石比深部的矿石的品级高,越往深处,矿体厚度变薄,矿石质量变差。

3.2　矿床成因
本区铝土矿从形成至今经历了漫长的地质时代,经受了各种地质因素的作用和影响,其成矿过程是复杂的。

本区铝土矿中普遍存在碎屑结构,在下部的铁矿中也发现有碎屑结构。

这一特征表明,机械方式搬运和沉积在本区是主要的。

加里东运动使本区奥陶系碳酸岩岩层抬升,出露地表,经受长期物理和化学风化作用,使得岩石中K、Na、Ca、Mg等可溶性元素被带走,而不溶组分Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2则残留于风化壳中,在中石炭世湿热气候的红土化作用下形成初始铝土矿,并在各种外力作用下,以碎屑搬运为主的方式在邻近的泻湖中沉积,此后经历了成岩后生阶段和表生的加富作用,最终形成了现今的铝土矿。

3.3　找矿标志
3.3.1　地层标志
铝土矿的产出严格受石炭系本溪组的控制。

3.3.2　岩性标志
本溪组为一套粘土类岩石,颜色为灰-灰白色、褐红色等,比较特殊,特别是铝土矿层下伏的铁质页岩及铁矿等岩层易风化成褐红色,标志明显。

3.3.3　民采标志
本溪组出露的地方往往有民采的坑、硐,是寻找铝土矿的直接标志。

3.3.4　煤矿标志
区内主采煤层为下二叠统山西组二1煤层,距铝土矿含矿岩系(本溪组)垂直距离为30～50m。

因此,该煤层露头区是一个寻找铝土矿层位的良好标志。

4　找矿方向
在三门峡地区,经过近些年的地质勘查,已找到了一些小、中、大型铝土矿矿床。

随着勘查工作的进展,寻找铝土矿的难度越来越大,在该区如何开展进一步的找矿工作是一个人们比较关注的问题。

该区成矿地质条件良好,如何扩大本区的找矿成果,有两个方面是值得探讨的:一是铝土矿到哪些地方找;二是用什么方法找。

根据区内成矿地质条件及铝土矿的成矿规律和区内地质勘查开发工作现状,对于铝土矿到哪些地方找的问题,笔者认为:
首先,在现有矿区周边开展“探边摸底、攻深找盲”的探矿工作,这是将原有矿床规模继续扩大,将中小矿扩展为大型矿的重要途径。

就本区而言,从西到东,有几个地段是值得今后找矿工作中引起高度注意和重视的:
(1)第一段是支建-瓦查坡矿段原勘查区外的深部。

从现有资料不难看出,该段深部找矿前景好,不仅铝土矿体厚度较大,而且很有可能找到相当规模的富矿。

(2)转沟—曹窑—贯沟段原勘查区外的深部。

该段长5000余米,原勘探深度不大,从现有资料分析,深部仍有较大的扩展空间和潜力。

(3)长岭沟—贾家洼—东贯吊段原勘查区外的深部。

这一段在原勘查区内矿体厚度大,矿体内部结构简单,矿石品位富,是豫西一带弛名的优质高铝粘土矿产地,所以,在这一段原勘查区外的深部,找到一定规模富矿的可能性也是很大的。

(4)坻坞—洪阳段。

该段长8000余米,勘查区(正在工作中)很可能是一个特大型的富铝土矿床,所以推测,现勘查区外的深部还有找矿空间,矿体埋深可能大些,矿体厚度相对小一些,但从发展战略的眼光来看,这一带仍有扩展潜力,具有一定的找矿前景(见图1、表2)。

其次,是本区内原地质工作程度相对较低并尚具一定找矿远景的一些地段,以往,这些地段往往容易被人们所忽视,但从成矿地质条件及成矿规律分析,从目前所获和显示的地质矿产信息来看,有几段还是值得在今后地质找矿中引起注意和重视的。

如七里沟—赵里河段、高泉—曲里段、杨庄—支社段等,这些地段工作难度可能相对要大些,但这些地段通过进一步工作找到小—中型的铝土矿矿床还是有希望的,而且也不排除找到更大规模矿床的可能性(见图1,见表2)。

关于找矿方法问题,采用多年的传统的地质学找矿法已被实践证实是行之有效的方法,而且已取得了丰硕的地质成果和良好的社会经济效益。

此外,地球物理探矿如电法、地震法等也正在找铝土矿中试验运用。

尽管目前这种方法在找铝土矿中运用还不够成熟,因为对它的干扰因素较多,且具有多解性等,但不管怎样,在寻找铝土矿中,地球物理探矿方法提供了又一种信息,对深部地质体的推测与判断提供了依据。

我们相信,通过继续实验,不断总结和完善,地球物理探矿法在寻找铝土矿中的运用会取得新的进展。

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表2　铝土矿资源预测表
Table2　Table o f predictio n fo r bauxite resource
矿带预测区面积(km2)地质位置
预测矿床
规模A/S
西矿带七里沟-赵里河10位于西矿带最西部,已发现小型矿床及多外矿点中型4～5高泉-曲里5位于西矿带西部,已发现小型矿床及多外矿点中型4～5支建-瓦查坡深部3位于西矿带中部,已发现矿床,有待进一步勘查。

中型6～8杨庄-支社3位于西矿带西部,已发现小型矿床及多外矿点中型5～7东矿带转沟-曹窑-贯沟段深部6位于东矿带西部,曹窑矿床深部,曹窑矿床规模大型,A/S为7.1大型5～6
长岭沟-贾家洼-东贯吊段深部6
位于东矿带中部,贾家洼矿区东段深部,优质高铝粘土规模大型,
A/S>12。

大型5～8
坻坞-洪阳段深部10位于东矿带东部,坻坞矿区深部,坻坞矿床规模大型,A/S为8.3大型5-6 注:1.预测区顺序为由西至东排列。

2.深部系指原勘查区外的深部。

总之,本区铝土矿勘查潜力巨大,前景乐观,通过在现有勘查区的外部和深部以及本区内原地质工作程度相对较低并尚具一定找矿远景的一些地段进行工作并加大勘查投入,本区铝土矿的勘查工作将会达到一个新水平。

参考文献:
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Geological characterisitcs of the bauxite deposit in
Sanmenxia of Henan and ore prospecting direction
HE Su-qing1,GUO J ia n-w ei1,HU Yun-hu2
(1.N o.6G eological Team of Geological and Mineral Resources Bureau for Nonf errous Metal of Henan,
L uoyang,Henan471002,China; 2.Guilin University of Technology,Guilin,Guang x i541004,China)
Abstract:Bauxite o f Sanm enxia area in Henan province is Al2O3·H2O and occurs in Benxi Fo rmation of Middle Carbo niferous.Many bauxite deposits hav e been found in past g eological explo ra tion.So me detailed resea rch was car ried o n fo r the g eological characteristics of the baux ite deposits in the area a nd its ore fo rming reg ula rity,resulting in the conclusio n tha t there is still g reat ore po tential in deep part o f some existing ex plo ratio n areas and their periphery,speeding up ex ploration should cer tainly lead to a new dev elo ping stage for the bauxite exploration in the area.
Key W ords:bauxite deposits,ore prospecting direction,g eo logical character,Sanm enxia a rea,Henan
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