河南省韩梁煤下铝土矿地质特征及找矿前景

2016-08-22江雷张佳俐皇甫海泉

地球 2016年3期

关键词：铁质铝土矿粘土

■　江雷　张佳俐　皇甫海泉

（河南省有色金属地质矿产局第二地质大队河南郑州450016）

河南省韩梁煤下铝土矿地质特征及找矿前景

■江雷张佳俐皇甫海泉

（河南省有色金属地质矿产局第二地质大队河南郑州450016）

本文通过对韩梁地区铝（粘）土矿区铝土矿的赋存层位、分布、成因、矿石结构、构造和品位等情况的综合分析,初步论述了韩梁铝土矿的地质特征，并指出了该区的找矿前景。

铝土矿韩梁地质特征前景

随着铝土业的迅速发展,铝土矿石的需求量猛增,市场价格稳中有升,再加上河南省建设铝土矿资源基地的战略规划，铝土矿勘查开发迎来新的发展机遇。在这一形势下，对河南省鲁山—宝丰韩梁地区铝（粘）土矿区铝土矿地质特征及找矿前景进行研究,具有重要的现实意义。

1　区域地质特征

据河南省地质矿产局区域地质调查队编制的“河南省地质构造图”，本区属中朝准地台—华熊台缘坳陷—渑池-确山陷褶断束—梁洼向斜，地层区划为华北地层区渑池-确山小区[1]。

梁洼向斜属燕山运动形成的地台型向斜，它严格地控制着区内地层和沉积矿产的分布[1]。向斜呈北东-南西向延伸，且南西端抬起，向北东倾伏，长宽均在15km左右。依据河南省地质科学研究所编制的1:50万“河南省地质图”（1999年版），该向斜核部为二叠系中统石盒子组（P2s）地层。除白垩系下统大营组（K1d）和第四系（Q）地层沿石龙河两岸和北部平原区分布外，向斜两翼从新到老依次出露二叠系下统山西组（P1s）、石炭系上统太原组（C2t）和本溪组（C2b）、下古生界寒武系（C）、中元古界蓟县系汝阳群云梦山组（Jxy）及太古宇太华岩群（Arth）。向斜南东翼岩层倾角6～20°，因受青草岭逆断层组的牵引作用，北西翼地层出露零星，面积狭小，岩层倾角较陡，局部达60～70°。

2　矿区地质特征

矿区出露的地层简单，从老到新有寒武系中统张夏组（C2zh）、上统崮山组（C3g）、石炭系上统本溪组（C2b）、上统太原组（C2t），二叠系下统山西组（P1s）、中统石盒子组（P2s）、白垩系下统大营组（K1d）及第四系（Q）。其中白垩系下统大营组（K1d）和二叠系中统石盒子组（P2s）分布最广。矿区西部地层倾角一般15°～30°，局部地段受青草岭断层影响，倾角较陡，直立或倒转，东部及东南部地层倾角稍缓，为13°～26°，平均倾角20°左右。

矿区在构造上涵盖了梁洼向斜的东西两翼及核部，断裂构造主要有三条NW-SE向正断层及NNW-SSE向的青草岭逆断层带。

矿区岩浆活动较强烈，西南部边缘出露少量花岗岩，中部大面积出露大营组中性火山喷发岩—黑云母辉石安山岩及凝灰岩。辉石安山岩一般沿太原组地层顺层侵入，局部吞蚀铝（粘）土矿含矿岩系，凝灰岩一般沿断裂、裂隙喷出地表。

图1　河南省鲁山-宝丰韩梁地区铝（粘）土矿区地质简图

3　铝土矿矿体特征

矿区内铝土矿工业矿体赋存于石炭系上统本溪组（含矿岩系）中段，呈似层状、透镜状，矿体形态受寒武系崮山组古风化面形态控制[2，3]，在古岩溶凹地处一般形成较厚工业矿体，其他地段矿层变薄甚至尖灭。矿层较厚地段局部产出粘土岩夹石，矿体的顶板围岩主要为粘土岩，部分地段顶板为粘土质页岩或含蜓科化灰岩，底板常为铁质粘土岩或赤褐铁矿，部分地段为白云岩。区内大致圈定1个矿体，矿体在平面上呈不规则多边形状分布，剖面上呈似层状、透镜状。矿体厚度变化较大，一般为0.53～6.40m，平均厚度约2.27m。工程见矿品位变化较大，铝硅比2.0～8.1，平均4.4；Al2O3含量41.34%～71.53%，平均60.55%。矿石主要呈晶粒状、碎屑状、豆鲕状结构，以晶粒状结构的铝土矿石质量较好，矿石呈块状、致密块状构造。

4　铝土矿石特征

铝土矿石为一水硬铝石型。矿石中主要矿物为一水硬铝石，呈结晶粒状，隐晶状，偶见粒状，粒径0.05～0.3mm，且多呈鲕状、豆鲕状等集合体；其次为高岭石，少量褐铁矿、黄铁矿，微量矿物有锆石和榍石；部分矿石可见伊利石、方解石和菱铁矿。矿石化学成分中Al2O3在41～72%、SiO2在8～29%、A/S在2.0～8.1、Fe2O3在0.1～3.4%，T iO2烧失量9～15%。

共（伴）生矿产：矿区内有硬质粘土矿矿体，硬质粘土与铝土矿同属本溪组中段地质层位，分布较普遍。矿区内还有铁矾土矿及硫铁矿矿体，属本溪组下段地质层位，同时勘查区内有铝土矿伴生矿产镓。在张八桥矿区勘查铝土矿过程中，对该区石炭系上统太原组石灰岩矿以400m×400m的网度进行取样化验，CaO含量一般均在50%以上，有害杂质MgO、SiO2含量不高，属质量较好的铝氧熔剂灰岩。按一般工业指标要求，该区石灰岩矿可划归为Ⅰ级品，应属钙高、镁低、硅偏高的优质熔剂石灰岩矿，可供今后选择使用[1]。因此，在勘查铝土矿的同时，应注意对这些共（伴）生矿产进行综合勘查、综合评价。

5　矿床成因及找矿标志

5.1矿床成因分析

本区铝土矿床沉积于古侵蚀间断面上，垂直剖面由下而上为铁→铝→钙层序[1,2,3]；矿石一般为深灰色呈碎屑状、豆鲕状结构，且可见植物化石的痕迹和黄铁矿结核或星点状细晶。这些现象表明矿层本身系沉积岩的一个组成单元，当属沉积矿床无疑。沉积层序表明铁、铝是处于海侵的前奏，在滨海的湖沼中沉积形成的；随后在海进过程中沉积了石炭系太原组（C2t）大厚层石灰岩[2,3]。

沼泽盆地的基底是寒武系崮山组（C3g）碳酸盐岩（白云岩），因而沼泽中的水溶液因溶解了大量的碳酸盐类而显碱性。当铝、铁的氢氧化物，由地表酸性介质进入沼泽盆地时，因水介质PH值的改变而发生中和沉淀。铝、铁的转移值虽然相同，但它们沉积的氢离子浓度值却有较大差异：Fe(OH)3为5.5，Al(OH)3为4.1，因而铁质物较铝先行沉积。加上掺合作用强烈，兼之铁质来源不足，铁的富集作用并不显著，一般多呈铁质粘土岩产出，即矿层底板铁质粘土层。当时的溶液是碱性的，因此其中溶有一定量SiO2、Al(OH)3的水随地表酸性介质刚进入盆地沼泽时，溶液中的硅多于铝，所以继铁质物的沉积之后，又沉积了含SiO2较高的高岭石粘土，此即铝土矿层下部往往发育着硬质粘土矿层的缘故。由于SiO2的不断消耗，溶液中的铝便多于硅的含量，进而行成含矿系中上部的主要铝土矿富集层位。铝土矿沉积的厚度与含矿系的厚度正相关，厚度较大的部位反映了古溶沟洼地的继承作用，即古地貌对铝土矿分布具有重要的控制作用[3]。

5.2找矿标志

了解了铝土矿的形成环境、分布规律，即有了明确的找矿方向。首先，地层在地台上升期经历了奥陶纪、志留纪、泥盆纪及下石炭世漫长地质时期的沉积间断，使之具备丰富的铝质物源，这是寻找该类型铝土矿床的基础[2]。其次，古地貌为沟谷洼地的地区是富大铝矿行成的有利地段。再次，已形成的铝土矿，尚需具备保留的条件，即应具有完好的上覆盖层太原组。更直接的找矿标志是铁质粘土岩的上部和太原组石灰岩的下部，或煤层（煤线）的下部或附近[2,3,4]。