華北地區(qū)鋁土礦成礦規(guī)律概要

曾威，王佳營(yíng)，李俊建*，陳軍強(qiáng)，劉曉雪，劉行

（1中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170；2.華北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，天津 300170；3.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061）

鋁土礦是金屬鋁的主要原料,中國(guó)是金屬鋁的重要生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，對(duì)鋁土礦資源的需求巨大。但我國(guó)鋁土礦儲(chǔ)量?jī)H占世界總儲(chǔ)量的3%[1]，鋁資源相對(duì)匱乏。華北地區(qū)是全國(guó)鋁土礦資源最豐富的地區(qū)，大量鋁土礦床集中分布于山西和河南兩省，山東和河北分布少量（圖1）。其中山西省探明的鋁土礦資源居全國(guó)第一，共發(fā)現(xiàn)鋁土礦礦床151處，其中大型礦床40處，中型礦床62處。主要分布于寧武盆地、五臺(tái)盆地、河?xùn)|盆地、霍西盆地和沁水盆地這五個(gè)盆地中，探明鋁土礦資源量14.84億噸[2，3]。河南省鋁土礦探明資源量居全國(guó)第二位，有鋁土礦床101處，其中大型礦床19處、中型礦床37處，小型礦床45處。集中分布在豫西澠池-新安、登封-濟(jì)源、平頂山等地，位于煤層下部，探明鋁土礦資源量13.45億噸[4，5]。山東和河北的鋁土礦多為小型規(guī)模，少量大中型規(guī)模，山東的鋁土礦主要分布于淄博和棗莊兩地，河北的鋁土礦主要分布于井陘縣和唐山市境內(nèi)。

圖1 華北鋁土礦分布圖（據(jù)參考文獻(xiàn)[20]修改）Fig.1 The map of bauxite deposit distribution in North China

華北地區(qū)鋁土礦類(lèi)型單一，主要為古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦，在登封發(fā)現(xiàn)有少量堆積型鋁土礦，但規(guī)模較小，目前無(wú)開(kāi)發(fā)價(jià)值。古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦沉積于奧陶系馬家溝組風(fēng)化侵蝕面之上，形成于晚石炭世和早二疊世[6]。含礦巖系主要為上石炭統(tǒng)本溪組鐵鋁巖段，形成“G層鋁土礦”；次為二疊系砂巖、頁(yè)巖和鋁土礦巖層，形成“A層和B層鋁土礦”。華北絕大部分鋁土礦床為“G層鋁土礦”。

前人對(duì)華北地區(qū)鋁土礦的研究主要集中在典型礦床的地質(zhì)特征和成因探討[7-10]、礦物學(xué)研究[11-13]和成礦預(yù)測(cè)[14-17]等方面，對(duì)華北地區(qū)鋁土礦的成礦規(guī)律缺乏系統(tǒng)的總結(jié)，僅王銀川等探討了山西省鋁土礦形成的構(gòu)造背景、古地理環(huán)境[18]；姬果等在分析河南省主要鋁土礦床特征的基礎(chǔ)上，總結(jié)了河南省鋁土礦的主要控礦規(guī)律[4]；劉曉雪等對(duì)河南、山西鋁土礦找礦遠(yuǎn)景進(jìn)行了分析[19]。本文結(jié)合前人的研究，總結(jié)了華北鋁土礦資源特點(diǎn)、礦床類(lèi)型，分析了鋁土礦的時(shí)空分布規(guī)律和主要控礦要素，劃分了成礦區(qū)帶，并對(duì)鋁土礦成因進(jìn)行了探討，是對(duì)華北地區(qū)鋁土礦成礦規(guī)律的系統(tǒng)總結(jié)，對(duì)指導(dǎo)華北地區(qū)鋁土礦找礦工作具有重要參考意義。

1 華北鋁土礦類(lèi)型劃分

關(guān)于鋁土礦類(lèi)型的劃分，前人提出過(guò)多種劃分方案。國(guó)外廣泛應(yīng)用的是Bardossy的分類(lèi)方案，他將鋁土礦分為3種類(lèi)型，分別為紅土型、喀斯特型和齊赫文型，其中喀斯特型包括6個(gè)亞類(lèi)[21，22]。在全球資源量占比最高的鋁土礦類(lèi)型是紅土型[23]，成因上屬于殘坡積成因，主要分布于低緯度易發(fā)生化學(xué)風(fēng)化的地區(qū)，礦床具規(guī)模大、分布廣、品位高的特點(diǎn)，有用礦物以三水鋁石為主，是目前利用的主要鋁土礦礦床類(lèi)型。該類(lèi)型鋁土礦在非洲西部、南美洲北部、東南亞、印度等地區(qū)大量分布，約占全球鋁土礦資源量的90%[23，24]，但在中國(guó)分布較少，在廣西和海南有少量分布?？λ固匦褪侵冈诳λ固氐孛采闲纬傻匿X土礦，從成因上既包括原地、近原地殘坡積成因，又包括異地搬運(yùn)沉積成因，我國(guó)鋁土礦大多屬于這種類(lèi)型。齊赫文型是指殘積型紅土經(jīng)過(guò)搬運(yùn)覆蓋在鋁硅酸鹽巖石之上的鋁土礦，這種類(lèi)型分布較少。國(guó)內(nèi)代表性的鋁土礦分類(lèi)有國(guó)家礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)、劉長(zhǎng)齡[25]及廖士范和梁同榮[26]提出的分類(lèi)方案。國(guó)家礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)鋁土礦類(lèi)型分為沉積型、堆積型和紅土型三種類(lèi)型。劉長(zhǎng)齡根據(jù)鋁土礦產(chǎn)出的大地構(gòu)造單元分為地臺(tái)區(qū)與地槽區(qū)兩個(gè)構(gòu)造區(qū)，然后按主要成礦作用劃分八個(gè)大類(lèi)及二個(gè)準(zhǔn)大類(lèi)，再根據(jù)形成特點(diǎn)包括成因、沉積環(huán)境或主要礦物特征等細(xì)分為21個(gè)類(lèi)型及9個(gè)準(zhǔn)類(lèi)型，該分類(lèi)方案劃分全面，包括了一些目前不具工業(yè)意義的鋁土礦類(lèi)型，但是劃分依據(jù)復(fù)雜，對(duì)鋁土礦找礦指導(dǎo)意義有限。廖士范和梁同榮根據(jù)鋁土礦是現(xiàn)代風(fēng)化作用形成還是古風(fēng)化作用形成，即是否有古沉積物覆蓋，將鋁土礦分為紅土型和古風(fēng)化殼型[26]，鋁土礦層上部有更新世之前地層覆蓋則為古風(fēng)化殼型鋁土礦，沒(méi)有更新世地層覆蓋則為紅土型鋁土礦，并進(jìn)一步根據(jù)鋁土礦搬運(yùn)、沉積特征將古風(fēng)化殼型鋁土礦劃分為6個(gè)亞類(lèi)，紅土型鋁土礦劃分為2個(gè)亞類(lèi)。該分類(lèi)方案將國(guó)家礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)劃分的堆積型鋁土礦也劃歸紅土型鋁土礦。本文認(rèn)為廖士范和梁同榮的劃分方案對(duì)鋁土礦找礦工作有很好的指導(dǎo)意義，一是由于其上是否有古地層覆蓋對(duì)礦床礦石組成具有重要的影響，一般上部無(wú)古地層覆蓋的鋁土礦床，礦石礦物以三水鋁石為主，開(kāi)采以露天開(kāi)采為主，加工提煉鋁金屬簡(jiǎn)單，而上部有古地層覆蓋的鋁土礦，則三水鋁石較少，以一水硬鋁石為主，加工提煉和開(kāi)采方式也不同；二是鋁土礦的搬運(yùn)距離和沉積環(huán)境對(duì)鋁土礦的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀等有較大的影響，因此文本采用廖士范和梁同榮的分類(lèi)方案，介紹華北地區(qū)鋁土礦的成礦特征。

按照廖士范和梁同榮的劃分方案，華北地區(qū)鋁土礦類(lèi)型主要為古風(fēng)化殼沉積型，僅在河南登封地區(qū)見(jiàn)有極少量紅土型鋁土礦，均不成規(guī)模，不具工業(yè)價(jià)值，本文不作介紹。主要亞類(lèi)包括古風(fēng)化殼異地沉積亞型、古風(fēng)化殼異地淡水或咸水沉積亞型、古風(fēng)化殼準(zhǔn)原地堆積（沉積）亞型和古風(fēng)化殼異地碎屑沉積亞型4個(gè)亞型。

1.1 古風(fēng)化殼異地沉積亞型

古風(fēng)化殼異地沉積亞型是紅土風(fēng)化殼鋁土物質(zhì)異地遷移至已干涸的低洼地區(qū)，在地表?xiàng)l件下堆積而成的鋁土礦床。其特點(diǎn)是礦層下部有沉積的鐵礦層，鋁土礦層中層理不發(fā)育，滲流管、滲流凝膠發(fā)育。規(guī)模一般較大，含鋁高，鋁硅比值高。主要分布于山西孝義、興縣、保德、陽(yáng)泉，河南南部寶豐、禹縣、山東淄博、遼寧遼南、河北西部，代表性的礦床為山西孝義克俄鋁土礦床。

1.1.1 克俄式鋁土礦特征

地質(zhì)構(gòu)造背景位于晉冀古陸長(zhǎng)治陸表海盆地西翼，西距呂梁古陸15 km左右。成礦時(shí)代為晚石炭世早期。

含礦巖系自下而上由赤、褐鐵礦（即山西式鐵礦）、鐵鋁巖、鋁土礦、硬質(zhì)耐火粘土礦、粘土巖、粘土頁(yè)巖等組成，厚6.28～21.18 m，其巖性及厚度有一定變化，但垂向?qū)有虼笾孪嗤哂需F質(zhì)巖-鋁質(zhì)巖-泥質(zhì)巖的沉積規(guī)律。鋁質(zhì)巖包括鋁土礦、鋁土巖及硬質(zhì)耐火粘土礦。鋁土礦呈灰-深灰及淡黃色，具鮞狀、碎屑狀、粗糙狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。厚0.50～9.40 m，平均3.50 m，是含礦巖系的主體部分。

克俄鋁土礦賦礦層位只有一層，即本溪組底部鋁土礦層。礦體規(guī)模為一基本連續(xù)的大礦體，平面形態(tài)總體為-啞鈴形，南北長(zhǎng)約4 700 m，東西寬約4 000 m，呈似層狀、透鏡狀，局部沉積或因后期剝蝕出現(xiàn)無(wú)礦天窗。

礦石構(gòu)造類(lèi)型包括致密狀構(gòu)造、鮞狀構(gòu)造、豆?fàn)顦?gòu)造、碎屑狀構(gòu)造、粗糙狀構(gòu)造，其中粗糙狀鋁土礦品位最高，鋁硅比在7～12以上，其次為豆?fàn)钿X土礦，鋁硅比在5以上，鮞狀鋁土礦、碎屑狀鋁土礦鋁硅比一般也可達(dá)到工業(yè)要求。鋁土礦層完整的剖面結(jié)構(gòu)自下而上為含鐵鋁土礦-鮞狀、碎屑狀鋁土礦-粗糙狀鋁土礦-鮞狀、碎屑狀鋁土礦。富礦層一般賦存于礦層中部。鋁土礦主要成分為一水硬鋁石，致密狀鋁土礦和碎屑狀鋁土礦石中見(jiàn)有高嶺石。本區(qū)鋁土礦化學(xué)成分具有高鋁、高硅、含鐵、低硫的基本特征。主要組分A12O3、SiO2、Fe2O3、TiO2總和約為84%左右。

克俄式鋁土礦分布于古構(gòu)造盆地的邊部，受次級(jí)古構(gòu)造的控制。其成礦富集與古地形密切相關(guān)。礦層厚度隨地形的凸凹而變化。一般來(lái)說(shuō)，富厚礦體賦存于基底低凹部位，凸起處變薄以至尖滅。平面上，鋁土礦有形成富集中心的趨勢(shì)。孝義西部，本溪組下段普遍發(fā)育，但并非到處都有鋁土礦沉積。從南到北分布的西河底、克俄、石公、相王等幾個(gè)大型礦床，斷續(xù)相連而又各自形成一個(gè)沉積中心。各個(gè)中心向外，礦層變薄、變貧或相變?yōu)殍F鋁巖、鋁土巖及粘土巖的現(xiàn)象。這種變化，不僅受基底地形起伏的控制，而且也受到介質(zhì)條件變化的制約。

1.2 古風(fēng)化殼異地淡水或咸水沉積亞型

該亞類(lèi)為風(fēng)化殼鋁土物質(zhì)異地遷移至湖泊、河床或?yàn)I海環(huán)境的水體中沉積形成，礦層中可見(jiàn)層理、層紋，有時(shí)可見(jiàn)定向排列的礫塊。由于礦層沉積場(chǎng)所開(kāi)闊，因此一般礦體厚度穩(wěn)定，礦體形狀變化小，規(guī)模較大。主要分布于河南鞏縣、偃師、登封、新安部分地區(qū)，代表性的礦床為河南新安郁山鋁土礦。

1.2.1 郁山式鋁土礦特征

礦床位于新安縣城西南約5 km，構(gòu)造位置處在華北陸塊南緣。礦區(qū)中部主要出露寒武系和奧陶系地層，本溪組露頭偶爾可見(jiàn)，東部及西南部斷續(xù)出露二疊-三疊系地層，大部為第四系和新近系覆蓋。

鋁土礦賦存于本溪組底部，含鋁巖系厚度1.18～26.06 m，平均8.65 m。自下向上分為：鐵質(zhì)巖層、鋁土質(zhì)泥巖層、鋁土礦層和含炭泥巖層。鋁土礦層為經(jīng)海水機(jī)械分選搬運(yùn)異地再沉積成礦為主，部分鋁土礦鮞粒等為海水環(huán)境化學(xué)沉積而成?？梢?jiàn)斜層理，偶見(jiàn)渠模構(gòu)造。

鋁土礦體圍繞背斜核部分布，共發(fā)現(xiàn)10個(gè)鋁土礦體，東郁山、李村和南莊三個(gè)礦段分別含1個(gè)鋁土礦體（層），均為單層，形態(tài)為似層狀或透鏡狀，平均厚度分別為5.33 m、2.51 m和3 m。礦體直接頂板為含碳質(zhì)鋁土質(zhì)泥巖，直接底板為中厚層含鐵質(zhì)泥巖或菱鐵礦層。礦體深部連續(xù)延伸達(dá)1 000 m以上，較少發(fā)育夾石。西郁山礦段位于架子溝背斜西南部，自上而下包括7個(gè)鋁土礦體（層），最上層為主礦體，呈層狀、似層狀連續(xù)產(chǎn)出，分布于全礦段；其下部發(fā)育6個(gè)透鏡狀小礦體。鉆孔控制長(zhǎng)約2 476 m，寬約1 500 m。礦體真厚度0.48～9.65 m，平均真厚度2.79 m。

鋁土礦石的主要結(jié)構(gòu)為豆鮞狀結(jié)構(gòu)和泥晶結(jié)構(gòu)。主要構(gòu)造為致密塊狀構(gòu)造和平行定向構(gòu)造，偶爾可見(jiàn)多孔狀構(gòu)造和層理構(gòu)造[27，28]。

主要含鋁礦物是一水硬鋁石（42%～88%），其次是高嶺石（1%～20%）和伊利石（1%～15%）。含鐵礦物中赤鐵礦、針鐵礦主要分布于淺表處鋁土礦石中。方解石、白云石主要見(jiàn)于礦石微細(xì)裂隙中。鋁土礦的化學(xué)成分主要為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、S和燒矢量，共占總成分的94%以上。

與鋁土礦伴生的礦產(chǎn)主要有鎵、輕稀土和鋰[29]，在赤泥中進(jìn)一步富集，應(yīng)考慮赤泥中這些三稀礦產(chǎn)資源的綜合利用。

1.3 古風(fēng)化殼準(zhǔn)原地堆積亞型

古風(fēng)化殼準(zhǔn)原地堆積亞型鋁土礦的特點(diǎn)是風(fēng)化殼鋁土物質(zhì)原地或就近堆積，厚度變化較大，長(zhǎng)度、寬度均小，一般長(zhǎng)寬僅數(shù)百米，向四周尖滅，均與下伏碳酸鹽巖呈喀斯特平行不整合接觸。該亞類(lèi)鋁土礦床一般品位較高，但規(guī)模不大。主要分布于河南新安、澠池，代表性礦床為河南新安張窯院鋁土礦。

1.3.1 張窯院式鋁土礦

礦床位于河南新安縣城北西直線距離14 km。賦礦地層為本溪組，下伏地層為中奧陶統(tǒng)馬家溝組，上覆地層為上石炭統(tǒng)太原組。

鋁土礦體填充于喀斯特溶洞、洼坑之中，有時(shí)夾鋁士巖、粘土巖和鐵礦層。礦體呈大的透鏡體產(chǎn)出，其長(zhǎng)軸方向?yàn)楸蔽饕荒蠔|和南北向。礦體長(zhǎng)一般為200～250 m，寬100～250 m，厚度變化大，為0.52～42.17 m，主要受喀斯特地貌控制。鋁土礦體向兩端尖滅或突變成含鋁成分較低的鋁土巖。本區(qū)已查明溶斗礦體13個(gè)，溶斗直徑40～100 m，深20～50 m。

礦體常由一些大鋁土礦礫塊組成，大礫塊中有小礫塊、礫石、碎屑，其表面常有氧化鐵包殼。鋁土礦體中夾炭質(zhì)巖、煤線、粘土巖多層，互相呈漸變關(guān)系。礦層頂板為鋁土頁(yè)巖，含植物化石。礦石由土狀、半土狀等淋失結(jié)構(gòu)及紅土碎屑、紅土豆、鮞組成。礦石礦物主要為一水硬鋁石，約占70%～85%，少量高嶺石、水云母、氧化鐵礦物、綠泥石等。

1.4 古風(fēng)化殼異地碎屑沉積亞型

該類(lèi)型鋁土礦的特點(diǎn)是風(fēng)化殼鋁土物質(zhì)異地遷移至水體中沉積形成，賦存于碎屑巖中，是國(guó)外習(xí)稱的機(jī)械碎屑沉積鋁土礦床，華北稱A層礦、B層礦。礦體呈層狀?yuàn)A于泥質(zhì)灰?guī)r或砂巖之中，交錯(cuò)層較普遍發(fā)育。礦石含鋁較低，A12O335%～42%，鋁硅比值3～4。主要分布于遼寧、山東、河北部分地區(qū)。該類(lèi)鋁土礦礦石品質(zhì)一般，規(guī)模小型到大型都有。代表性的礦床為淄博市王村鋁土礦。

1.4.1 王村式鋁土礦特征

行政區(qū)劃屬于淄博市淄川區(qū)王村鎮(zhèn)所轄，大地構(gòu)造位置位于華北陸塊魯西地塊張店陸內(nèi)拗陷盆地。

賦礦地層為二疊系上統(tǒng)石盒子組萬(wàn)山段，該段下部賦存具工業(yè)價(jià)值的“B層”鋁土礦，半軟質(zhì)粘土礦及硬質(zhì)粘土礦。自上而下分為4個(gè)巖性段，第3巖性段下部長(zhǎng)石石英砂巖、泥質(zhì)砂巖、泥巖中夾有薄層A層鋁土礦；第1巖性段長(zhǎng)石石英砂巖、泥巖中賦存B層鋁土礦和粘土礦。B層鋁土礦厚5.6～10.7 m，自下而上分別為半軟質(zhì)粘土礦，炭質(zhì)頁(yè)巖，B層鋁土礦，鋁土巖，高鐵硬質(zhì)粘土，硬質(zhì)粘土礦。

鋁土礦的頂?shù)装鍨殇X土巖，層位穩(wěn)定。礦體呈層狀，走向長(zhǎng)400～1 000 m，厚度較穩(wěn)定。礦石礦物主要為一水硬鋁石，其次為高嶺土、一水軟鋁土。礦石一般呈灰-深灰色，淺部礦石因氧化而呈黃綠色。礦石主要結(jié)構(gòu)為豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)、鮞粒狀結(jié)構(gòu)。礦石主要構(gòu)造為塊狀構(gòu)造。礦石化學(xué)成分：Al2O3/SiO2在2.14～22.14之間，平均為3.62。礦石類(lèi)型主要有兩種，一種為高嶺石-水硬鋁石鋁土礦，另一種為高嶺石-水軟鋁石鋁土礦。

2 華北鋁土礦時(shí)空分布

華北鋁土礦的形成時(shí)代主要為晚石炭世，少量形成于二疊紀(jì)。晚石炭世鋁土礦賦存于本溪組中下部的含鋁巖系中（G層鋁土礦），奧陶系或寒武系碳酸鹽巖古侵蝕面上，礦石以一水硬鋁石低鐵低硫型鋁土礦為主，大量分布于晉中北、豫西、魯中、遼南等地。二疊系砂巖平行不整合的間斷面上發(fā)育有A層和B層鋁土礦，僅分布于魯中、遼南、冀北地區(qū)，礦床規(guī)模和數(shù)量都較本溪組中G層鋁土礦遜色很多。垂向上含鋁巖系均見(jiàn)穩(wěn)定的分層特征，含鋁巖系發(fā)育于不整合面上，基底巖石通常為碳酸鹽巖，少量為碎屑巖；含鋁巖系底部為鋁鐵質(zhì)巖石，往上為鋁土礦層，鋁土礦層之上一般發(fā)育黑色炭質(zhì)頁(yè)巖和含煤巖系。

根據(jù)鋁土礦的分布特征，將華北地區(qū)鋁土礦劃分為3個(gè)成鋁區(qū)帶，分別為山西斷隆成鋁區(qū)帶、華北陸塊南緣成鋁區(qū)帶和魯西斷隆成鋁區(qū)帶。

2.1 山西斷隆成鋁區(qū)帶

山西斷隆成鋁區(qū)帶鋁土礦床大量分布于寧武盆地、河?xùn)|盆地、霍西盆地及沁水盆地東北部，是華北地區(qū)鋁土礦分布最為集中、中大型礦床最多的地區(qū)，其中有鋁土礦床139個(gè)，包括大型礦床42個(gè)，中型礦床65個(gè)。賦礦層位為上石炭統(tǒng)本溪組，主要亞類(lèi)包括古風(fēng)化殼異地沉積亞型和古風(fēng)化殼異地淡水或咸水沉積亞型。寧武盆地礦床密集分布地段主要位于寧武煤田東南邊緣的中北端，有鋁土礦床19個(gè)。河?xùn)|盆地內(nèi)的鋁土礦主要分布于盆地北部和中部，共有鋁土礦床21個(gè)?；粑髋璧厥巧轿魇∽钪匾匿X土礦產(chǎn)地，其交口-孝義一帶為山西最主要的鋁工業(yè)礦源基地，已發(fā)現(xiàn)鋁土礦床37個(gè)?；粑髋璧乇倍蔚V床數(shù)量多、礦體連續(xù)性好、儲(chǔ)量集中、礦床規(guī)模多為大型，是山西鋁廠主要礦源地。沁水盆地鋁土礦主要分布于盆地東北側(cè)，位于沁水煤田的北部，含礦巖系出露于沁水盆地東北側(cè)，區(qū)內(nèi)以盂縣-昔陽(yáng)一帶成礦條件最好。

2.2 華北陸塊南緣成鋁區(qū)帶

該成礦區(qū)內(nèi)分布有鋁土礦床114個(gè)，賦礦層位為上石炭統(tǒng)本溪組，主要包括平陸-澠池-新安、嵩箕、寶豐-禹州三個(gè)鋁土礦礦集區(qū)。平陸-澠池-新安礦集區(qū)位于山西河南交界處黃河兩岸，區(qū)內(nèi)分布有42個(gè)鋁土礦床，其中大型礦床8個(gè)，主要屬于古風(fēng)化殼原地堆積型和古風(fēng)化殼異地淡水或咸水沉積亞型。嵩箕礦集區(qū)內(nèi)位于河南省中部，包括登封、汝州、鞏義等地區(qū)，為河南省內(nèi)鋁土礦分布最多的地區(qū)，區(qū)內(nèi)有鋁土礦床57個(gè)，其中大型礦床9個(gè)，中型礦床24個(gè)，主要類(lèi)型為古風(fēng)化殼異地沉積亞型。寶豐-禹州礦集區(qū)內(nèi)分布有鋁土礦15個(gè)，其中大型礦床1個(gè)，主要類(lèi)型為古風(fēng)化殼異地堆積亞型。

2.3 魯西斷隆成鋁區(qū)帶

鋁土礦主要分布于魯西斷隆北緣和南緣淄博市和棗莊市內(nèi)，共有鋁土礦床31個(gè)，有中型礦床6個(gè)，其余均為小型礦床。分布有G層鋁土礦和B層鋁土礦。5個(gè)中型鋁土礦床屬于G層鋁土礦，賦礦層位為上石炭統(tǒng)本溪組，B層鋁土礦一般規(guī)模較小，除王村鋁土礦床外，其余均為小型礦床，賦礦層位為二疊系上統(tǒng)石盒子組。

3 華北鋁土礦成礦規(guī)律

3.1 地層控礦規(guī)律

鋁土礦最重要的控礦因素是地層。華北鋁土礦多受上石炭統(tǒng)本溪組地層控制，鋁土礦賦存于本溪組地層的中下部。盡管華北各地本溪組含鋁巖系厚薄不一，但整個(gè)鐵-鋁-硅層序相對(duì)穩(wěn)定。少量鋁土礦賦存于二疊系石盒子組地層中，但規(guī)模較小，礦床數(shù)量不多。

3.2 構(gòu)造控礦規(guī)律

奧陶系馬家溝組頂部發(fā)育的不整合面是最重要的控礦構(gòu)造。首先不整合面上一般發(fā)育本溪組鐵鋁巖系，因此不整合面控制了含鋁巖系的分布。其次鋁土礦的形成與徹底紅土化是分不開(kāi)的，而紅土化又是一個(gè)極為漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用過(guò)程[30，31]，需要長(zhǎng)期的沉積間斷和風(fēng)化剝蝕。

巖溶洼地是另一重要的構(gòu)造控礦因素。巖溶洼地為鋁土物質(zhì)近原地和異地堆積（沉積）提供了很好的場(chǎng)所。吳國(guó)炎探索了不同類(lèi)型古巖溶風(fēng)化面對(duì)成礦的控制作用[32]，古巖溶控制著鋁土礦的空間定位、礦石結(jié)構(gòu)、礦體形態(tài)以及礦石物質(zhì)成分等，不同類(lèi)型的古巖溶地貌控制了不同類(lèi)型的鋁土礦床。

構(gòu)造背景對(duì)鋁土礦的控制作用。華北石炭紀(jì)鋁土礦都形成于長(zhǎng)期穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境[31]，加里東運(yùn)動(dòng)以來(lái)長(zhǎng)期的地殼抬升和極為穩(wěn)定的大地構(gòu)造環(huán)境[33，34]，使地層遭受漫長(zhǎng)的侵蝕風(fēng)化作用，形成的古風(fēng)化殼為鋁土礦提供了豐富的物質(zhì)來(lái)源和有利的準(zhǔn)平原化地貌條件。古陸（古島）對(duì)鋁土礦的分布也有重要的控制作用，華北地區(qū)重要的鋁土礦床多位于古陸附近5～10 km的范圍內(nèi)。在呂梁古陸西側(cè)形成河?xùn)|成礦盆地，在呂梁古陸與五臺(tái)-阜平古陸間形成寧武-靜樂(lè)成礦盆地、在五臺(tái)-阜平古陸東南側(cè)形成陽(yáng)泉成礦盆地，在呂梁古陸與霍山古島之間形成霍西成礦盆地。在中條古陸東北側(cè)形成晉城成礦盆地、在中條古陸與秦嶺古陸間形成豫西成礦盆地。另外斷裂構(gòu)造對(duì)鋁土礦也有一定的控制作用，斷裂構(gòu)造控制了巖溶的發(fā)育程度及其展布方向，從而控制了鋁土礦床的分布。

3.3 礦化富集規(guī)律

華北G層鋁土礦含礦巖系自下而上具有鐵-鋁-硅的沉積序列。垂向上礦層下部至中部鐵質(zhì)遞減、鋁質(zhì)遞增，及至礦層中部為鋁土礦層，再向上鋁質(zhì)減少，硅質(zhì)增加。鋁土礦與黃鐵礦異地而生，同一礦區(qū)罕見(jiàn)鋁土礦與黃鐵礦同時(shí)形成工業(yè)礦體，在含礦巖系底部形成有工業(yè)意義的黃鐵礦礦層時(shí)，中上部一般形不成鋁土礦層。根據(jù)甄秉錢(qián)和柴東浩（1986）的總結(jié)[35]，華北G層鋁土礦含礦巖系組合及鋁土礦物質(zhì)組分，自北西向南東區(qū)域上具分帶富集規(guī)律。寧武-興縣以北，即山西西北部地區(qū)為高鐵鋁土礦帶，該區(qū)已知鋁土礦層三氧化二鐵平均含量達(dá)8.85%～14.78%。寧武-興縣以南至長(zhǎng)冶-臨汾以北，為高鋁高硅低鐵鋁土礦帶，該帶為山西目前鋁土礦床的重要分布區(qū)。山西東南部陽(yáng)城-晉城-高平-陵川一帶，為一黃鐵礦成礦帶，很少發(fā)現(xiàn)有較大工業(yè)意義的鋁土礦床。豫北焦作地區(qū)，鋁土礦不發(fā)育，以形成耐火粘土礦為主。晉南平陸、豫西三門(mén)峽、新安及篙箕地區(qū)，又為一高鋁低鐵鋁土礦帶，與山西中北部地區(qū)具有某些類(lèi)似的特征，其二氧化硅含量更低，因而鋁硅比值較高，礦石較富。

4 華北鋁土礦成因

4.1 成礦物源

由于古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦產(chǎn)于古風(fēng)化殼之上，部分學(xué)者認(rèn)為成鋁物質(zhì)來(lái)源于含鋁層之下基底地層的風(fēng)化[36-38]。但近年碎屑鋯石U-Pb測(cè)年的應(yīng)用及微量元素對(duì)比研究表明多數(shù)鋁土礦床物源為沉積盆地周?chē)抨憵の镔|(zhì)風(fēng)化、搬運(yùn)而來(lái)，為異地來(lái)源[1]。Wang et al．，曹高社等通過(guò)對(duì)河南和山西典型鋁土礦床的物源研究認(rèn)為河南、山西晚石炭世鋁土礦主要來(lái)源于周?chē)抨憚兾g的物質(zhì)[39-40]。李中明（2012）通過(guò)對(duì)河南郁山鋁土礦微量元素對(duì)比研究，認(rèn)為鋁土礦物質(zhì)來(lái)源與其基底碳酸鹽巖關(guān)系不大，碎屑鋯石U-Pb測(cè)年表明成礦物源為秦嶺古陸[28]。杜遠(yuǎn)生和余文超認(rèn)為對(duì)于沉積型鋁土礦的物源雖然不排除含礦巖系基底底板的貢獻(xiàn)，但主要是周?chē)哪鄮r和含泥細(xì)碎屑巖、火山巖或火山碎屑巖[41]。我們認(rèn)為鋁土礦沉積物源既有部分來(lái)自古風(fēng)化殼之上已剝蝕地層，也有部分來(lái)自盆地周?chē)抨懙膭兾g。碎屑鋯石的年齡譜系只能反映沉積物最終來(lái)自的巖漿巖或變質(zhì)巖的年齡，對(duì)于沉積巖的再循環(huán)不能很好的顯示，不能因?yàn)樗樾间喪哪挲g譜系與古陸中主要構(gòu)造巖漿活動(dòng)時(shí)限對(duì)應(yīng)，就認(rèn)為鋁土礦物源主要來(lái)源于古陸，而排除早期形成的沉積巖的再循環(huán)來(lái)源。

4.2 成巖成礦環(huán)境

鋁土礦的形成必須要經(jīng)歷強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用。現(xiàn)代鋁土礦成礦作用研究表明，具有經(jīng)濟(jì)意義的鋁土礦是由富含鋁硅酸鹽的母巖經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用，主要在赤道附近的熱帶亞熱帶氣候、年平均降雨量大于1 200 mm、年平均溫度大于22℃的條件下形成的[42]，因此鋁土礦必須形成于中低緯度的熱帶-亞熱帶氣候條件下。另外，海平面的升降變化對(duì)鋁土礦形成有重要影響。前人研究表明，石炭-二疊紀(jì)全球海平面下降，大面積的大陸架出露地表并發(fā)生風(fēng)化作用，同時(shí)海平面下降導(dǎo)致地下水位降低，有利于非鋁元素的析出[43]。

鋁土礦的沉積環(huán)境可分為陸表環(huán)境和水下環(huán)境，古風(fēng)化殼異地沉積亞型、古風(fēng)化殼準(zhǔn)原地堆積亞型鋁土礦均沉積于陸表環(huán)境，鋁土礦經(jīng)搬運(yùn)沉積于干涸的濱海泄湖或陸上湖域，或堆積于附近的巖溶洼地。其特點(diǎn)是層理不發(fā)育，鋁土礦中發(fā)育滲流管和滲流凝膠，為鋁土礦沉積后在大氣條件下進(jìn)一步風(fēng)化淋濾的結(jié)果。古風(fēng)化殼異地淡水或咸水沉積亞型、古風(fēng)化殼異地碎屑沉積亞型鋁土礦沉積于水下環(huán)境，其特點(diǎn)是發(fā)育層理，鋁土礦中滲流管和滲流凝膠不發(fā)育。根據(jù)廖士范和梁同榮對(duì)河南、山西鋁土礦沉積環(huán)境的研究，華北地區(qū)G層鋁土礦主要沉積于濱海陸地平原洼地、濱海泄湖或沼澤環(huán)境[26]。

華北晚石炭世鋁土礦一般位于古陸（島）附近的5～10 km的范圍內(nèi)，其原因是由于鋁土礦呈碎屑方式搬運(yùn)，搬運(yùn)距離不會(huì)太遠(yuǎn)，只有呈懸浮狀態(tài)搬運(yùn)的細(xì)粒粘土物質(zhì)才可以搬運(yùn)得較遠(yuǎn)，從而造成沿著礦層的傾向，無(wú)論是厚度或品位均有變薄、變貧的趨勢(shì)，甚至礦體完全尖滅或相變?yōu)檎惩恋V、粘土頁(yè)巖的現(xiàn)象。

Eh和pH條件對(duì)于古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦的成礦非常重要，因?yàn)楣韬丸F的去除、鋁的富集受控于地下水的Eh和pH條件[44-46]。Liu et al.，趙利華對(duì)河南西部、華北克拉通南部的鋁土礦進(jìn)行研究認(rèn)為豫西巖溶鋁土礦的成礦環(huán)境為還原性和堿性環(huán)境[47，48]。

4.3 成礦過(guò)程

前人通常將古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦的形成劃分為三個(gè)成礦階段：①物質(zhì)準(zhǔn)備階段：母巖經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用和紅土化作用使巖石中礦物分解，大量活動(dòng)性元素流失，留下來(lái)的成分原地結(jié)晶形成氧化物和氫氧化物以及部分粘土礦物，組成了鋁土礦的原始物質(zhì)；②物質(zhì)遷移和沉淀（堆積）階段，已形成的鋁土礦物質(zhì)經(jīng)過(guò)短距離的搬運(yùn)在喀斯特巖溶洼地、濱海泄湖、陸上湖域中沉積形成鋁土礦層；③后期改造階段，該階段是后成巖作用，主要指表生風(fēng)化淋濾作用，造成鋁土礦的進(jìn)一步富集和優(yōu)化[49-52]。

5 結(jié)論

（1）華北地區(qū)鋁土礦屬于古風(fēng)化殼沉積型，形成時(shí)代主要為晚石炭世，少量形成于二疊紀(jì)。根據(jù)鋁土礦的空間分布規(guī)律可劃分為3個(gè)成鋁區(qū)帶，分別為山西斷隆成鋁區(qū)帶、華北陸塊南緣成鋁區(qū)帶和魯西斷隆成鋁區(qū)帶。

（2）華北鋁土礦主要控礦因素包括本溪組地層、奧陶系上部不整合面、古巖溶構(gòu)造，處于古陸邊緣的大地構(gòu)造位置。

（3）華北鋁土礦物源來(lái)自濕熱氣候條件下古陸和早期沉積地層的風(fēng)化作用，沉積于古陸周緣的陸表或水下環(huán)境，經(jīng)歷后期風(fēng)化淋濾作用改造后進(jìn)一步富集。

致謝：本文成文過(guò)程中得到天津地質(zhì)調(diào)查中心司馬獻(xiàn)章正高級(jí)工程師的悉心指導(dǎo)，在此表示誠(chéng)摯的感謝。