河南省新安縣江村鋁土礦區(qū)成礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律初探

王劍鋒，陳昊龍，楊水旺，余智慧，吳園園

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊, 河南 鄭州 450016； 2.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測工程技術(shù)研究中心, 河南 鄭州 450016)

0 引言

鋁土礦是目前市場熱門資源，在國內(nèi)外眾多領(lǐng)域內(nèi)擁有廣闊的市場，對經(jīng)濟發(fā)展作用顯著，是我國實現(xiàn)工業(yè)新型化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及城鎮(zhèn)化，進而全面實現(xiàn)建設(shè)小康社會目標的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)資源(姚公一，2004；姬果等，2021)。但是根據(jù)《2007年河南省礦產(chǎn)查明資源儲量簡表》，河南省鋁土礦的保有資源儲量為61461.385萬 t，在扣除各項影響因素后，實際可供利用的可采資源儲量為19553萬 t。2008年河南省的氧化鋁產(chǎn)能已達880萬 t，加上其它行業(yè)對鋁土礦的需求，每年共要消耗3000萬 t鋁土礦石，因此，加快鋁土礦的找礦工作十分重要。新安縣鋁土礦成礦地質(zhì)背景及成礦條件優(yōu)越，處于豫西北成礦帶內(nèi)的東端，為河南省鋁土礦富集分布區(qū)，該成礦帶內(nèi)分布有杜家溝、黃門、曹窯、賈家洼、段村、雷溝等礦點，是進行鋁土礦找礦突破的理想地區(qū)。2013—2020年河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊、河南省地質(zhì)調(diào)查院與河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊先后在新安地區(qū)開展了新安縣石寺—北冶地區(qū)煤下鋁土礦普查、新安縣郁山礦區(qū)鋁土礦詳查和新安縣江村鋁土礦區(qū)預(yù)查工作，發(fā)現(xiàn)大型鋁土礦床2處，取得良好的找礦效果。

新安縣江村地區(qū)鋁土礦區(qū)找礦潛力大，鋁土礦工作程度較低，成礦規(guī)律研究薄弱，為此，開展了新安縣江村鋁土礦區(qū)預(yù)查工作。本文通過野外地質(zhì)調(diào)查、巖礦測試分析及資料綜合整理,初步闡述了新安縣江村鋁土礦區(qū)成礦地質(zhì)背景，并與區(qū)域上以往發(fā)現(xiàn)的鋁土礦礦床進行綜合對比分析,總結(jié)了研究區(qū)鋁土礦成礦規(guī)律，為新安縣一帶鋁土礦找礦方向和進一步研究提供了支撐。

1 地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于河南省新安縣(東經(jīng)112°07′24″～112°11′25″，北緯34°19′13″～34°40′59″)，行政區(qū)劃隸屬于新安縣南李村鎮(zhèn)管轄。大地構(gòu)造位置位于華北陸塊南部(圖2)，中條山—太行山斷壟及高箕斷壟構(gòu)成近東西向的澠池凹陷內(nèi)(陳磊等，2018①)，區(qū)域構(gòu)造具有“一穹”(北段村穹窿)、“三向”(陜州區(qū)斷陷盆地、澠池向斜盆地及新安向斜盆地)、“三組斷層(北東向、北西向及進東西向)”交錯的扇形地壘拱斷特征，為鋁土礦的成礦提供了有利條件。新安縣位于河南省主要鋁土礦成礦帶上之陜州區(qū)—澠池—新安成礦帶內(nèi)(翟東興等，2002；陳全樹等，2002；李軍旗，2011；馬瑞申等，2012；劉海鵬等，2022)(圖1)，該成礦帶明顯的構(gòu)造格局特點是隆起與凹陷相間。這種構(gòu)造格局控制了古生界地層的發(fā)育與展布，也控制了中、新生界構(gòu)造盆地和向斜的生成及后續(xù)演變，為含鋁巖系賦存的有利地帶(陳磊等，2018①)，鋁土礦和煤炭資源豐富，是河南省已查明鋁土礦資源儲量最多的地區(qū)(翟東興等，2002)。本地區(qū)鋁土礦礦體連續(xù)性好、厚度大、品位高，是河南省主要的富鋁土礦成礦帶之一。

圖1 陜州區(qū)—澠池—新安鋁土礦成礦區(qū)地質(zhì)略圖：成礦帶構(gòu)造圖(a)和成礦帶剖面圖(b)(據(jù)李軍旗，2011修改)1—第四系；2—古近系；3—白堊系；4—侏羅系；5—三疊系；6—二疊系；7—石炭系；8—奧陶系；9—寒武系；10—震旦系；11—大型鋁土礦礦區(qū)；12—中型鋁土礦礦區(qū)；13—小型鋁土礦礦區(qū)或礦點；14—研究區(qū)鋁土礦區(qū)編號；①—七里溝；②—曲里；③—三教地；④—王古洞；⑤—支建；⑥—洞底溝；⑦—鐵爐溝；⑧—楊莊；⑨—崖底；⑩—柿樹溝；—柏樹山；—水泉洼；—焦地；—黃門；—杜家溝；—東馬嶺；—曹窯；—賈家洼；—坻塢(雷溝)；—郁山；—張窯院；—賈溝；—石寺；—馬行溝；—九孔窯；—竹園—狂口；—孫坑；—后溝；—石寺—北冶煤下鋁土礦區(qū)

圖2 河南省大地構(gòu)造分區(qū)略圖(據(jù)王劍鋒，2020②修改)Ⅰ—華北陸塊；Ⅰ1—華北陸塊南部；太行山拱斷束；鐵河山拱斷束；Ⅰ2—華雄臺緣凹陷；澠池—確山陷褶斷束；崤山—魯山拱褶斷束；盧氏—欒川陷褶斷束；Ⅰ3—嵩箕臺??；Ⅰ4—華北拗陷；湯陰斷陷；內(nèi)黃凸起；東明斷陷；濟源—開封凹陷；通許凸起；周口凹陷；平輿—西平凸起；駐馬店—淮濱凹陷；Ⅱ—秦嶺造山帶；Ⅱ1—北秦嶺構(gòu)造帶；西峽—南灣地向斜褶皺束；Ⅱ2—南秦嶺構(gòu)造帶；陡嶺地背斜褶皺束；荊紫關(guān)—師崗向斜褶皺束；Ⅱ4—南陽—襄樊拗陷；南陽斷陷

研究區(qū)地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)豫西地層分區(qū)，澠池—確山地層小區(qū)(圖3)。區(qū)域出露的地層有中元古界汝陽群，上元古界洛峪群，下古生界寒武系、奧陶系，上古生界石炭系、二疊系，中生界三疊系，新生界第三系和第四系(杜鳳軍等，2000)，但總體露頭較零星，大部分為新生界覆蓋，其中上石炭統(tǒng)本溪組為該區(qū)的含礦巖系，控制著該區(qū)鋁土礦的產(chǎn)出。

圖3 河南省地層區(qū)劃圖(據(jù)王劍鋒，2020②修改)Ⅰ—華北地層區(qū)：Ⅰ1—山西地層分區(qū)，Ⅰ1—1—太行山地層小區(qū)；Ⅰ2 —豫西地層分區(qū)：Ⅰ2—1 —嵩箕地區(qū)地層小區(qū)，Ⅰ2—2—澠池—確山(澠確)地層小區(qū)，Ⅰ2—3—華熊地層小區(qū)；Ⅰ3 —華北平原地層分區(qū)：Ⅰ3—1—豫西東層小區(qū)；Ⅲ—秦嶺地區(qū)地層：Ⅲ1—北秦嶺地區(qū)地層，Ⅲ1—1—南召地層小區(qū)，Ⅲ1—2—蛇尾(雙龍)地層小區(qū)；Ⅲ2 —中秦嶺地層分區(qū)：Ⅲ2—1—西峽—信陽(西信)地層小區(qū)；Ⅲ3—南秦嶺地層分區(qū)：Ⅲ3—1—淅川地層小區(qū)；Ⅲ4—南陽—襄樊地層分區(qū)：Ⅲ4—1—南陽地層小區(qū)

1.2 地球物理特征

在1∶5萬區(qū)域布格重力異常圖上(圖4)，有4個主要異常：澠池重力低值區(qū)(G1)、岱嵋寨重力高值區(qū)(G2)、新安重力高值區(qū)(G3)、新安北重力相對低值區(qū)(G4)?，F(xiàn)分述如下：

圖4 區(qū)域布格重力異常圖(據(jù)王劍鋒等，2020②修改)1—重力等值線；2—重力異常編號；3—研究區(qū)所在重力范圍

澠池重力低值區(qū)(G1)為區(qū)南宜洛凹陷重力低向區(qū)內(nèi)的延伸部分。該區(qū)重力等值線較寬緩舒展，近南東走向，呈向北西突出的弧形展布。西部與大安重力高值區(qū)相接，北東部與岱嵋寨重力高值區(qū)相鄰，南部為峽石—觀音堂重力高值區(qū)。

岱嵋寨重力高值區(qū)(G2)異常中心位于澠池縣幅和新安縣幅交界的北部，重力等值線呈向南擴展的弧形展布，并在其南界形成一條強度不大的弧形梯級帶，然后過渡到澠池、新安北重力低值區(qū)。

新安重力高值區(qū)(G3)地理位置在新安縣城以南地帶，以北西向重力梯級帶與澠池重力低值區(qū)為界，北側(cè)以澗河為界與新安北重力低值區(qū)相鄰；南邊界外即為宜洛凹陷重力低值帶。研究區(qū)位于該區(qū)的高值部位。

新安北重力相對低值區(qū)(G4)位于研究區(qū)的東部，新安城以北、以東地區(qū)，夾于岱嵋寨背斜重力高值區(qū)和新安背斜重力高值區(qū)之間，東西向呈長條狀展布，新安縣城向西狹窄，僅數(shù)千米，向西延伸直達澠池重力低值區(qū)，在新安縣城東呈喇叭口形擴展并延出調(diào)查區(qū)。從區(qū)域重力圖上看，本相對重力低值區(qū)為東部洛陽凹陷重力低值區(qū)向西的延伸部分。

2 礦體地質(zhì)特征

新安縣鋁土礦位于陜縣—澠池—新安成礦帶內(nèi)(翟東興等，2002)，該區(qū)與郁山鋁土礦礦區(qū)相連，區(qū)內(nèi)有張窯院、石寺北冶等大型礦床分布，礦體整體傾角較緩，傾向約200°。本次工作實施三個鉆探工程均見含鋁巖系，結(jié)合前人工作總結(jié)，新安縣江村鋁土礦含鋁巖系賦存本溪組之中，頂板圍巖主要為黏土巖，底板主要為奧陶系角礫狀灰?guī)r，與底板灰?guī)r呈不整合關(guān)系，含鋁巖系一般均賦存于“二1煤層(山西組最下部煤層)”下部約30～40 m，整體出露層位比較穩(wěn)定。

2.1 含鋁巖系地質(zhì)特征

鋁土礦賦存于石炭系本溪組(C2b)中，上石炭統(tǒng)本溪組又可稱含礦巖系(陳磊等，2018①；王劍鋒等，2020②；張心劍等，2011；李中明等，2011；曹高社等，2016；鮑淼等，2020；黃國有等，2021；姬果等，2021;王淼，2021)。含鋁巖系分上、中、下三段:下段為鐵質(zhì)泥巖，呈灰黃、黃褐等雜色，鐵質(zhì)成分含量較高，但本次鉆探工作中未見該地層；中段為鋁土礦或耐火黏土礦的含礦層，局部夾黏土巖、黃鐵礦等，本次鉆探工作中見該段地層3.79 m；上段為黏土礦、黏土巖、鋁土質(zhì)泥巖等，多呈灰黑色、灰白色等，砂屑結(jié)構(gòu)，紋層狀構(gòu)造，黃鐵礦化較發(fā)育，植物化石較常見。一般該段上部見煤層或煤線，厚0.20～0.45 m。本次鉆探工作中見該段地層厚1.72 m。

綜上所述，通過對基于需求的酒店管理系統(tǒng)的建模與實現(xiàn)，可以看出在實際實踐期間必須做好對其各專業(yè)節(jié)點的實時把控，明確系統(tǒng)建模及最終實現(xiàn)必須是建立在顧客需求的根本上，以此使我國酒店管理水平能夠得到有效提高進步，最大限度促進我國酒店行業(yè)的綜合發(fā)展。

2.2 礦體特征

鋁土礦礦體賦存于上石炭統(tǒng)本溪組(含礦巖系)中段，呈似層狀、透鏡狀，礦體的頂板圍巖主要為黏土巖，底板為灰白色含角礫灰?guī)r，礦體內(nèi)部無夾石。

研究區(qū)共圈定一個鋁土礦礦體,由一個工程控制，礦體特征：長380 m，寬200 m，傾向約200°，傾角約18°，似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦石泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，見碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦石主要由硬水鋁石及黏土礦物組成，品位Al2O363.93%，F(xiàn)e2O31.55 %，A/S (鋁硅比)5.32，估算資源量(334)5.32萬t。

2.3 礦石特征

鋁土礦礦石呈砂屑泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，鮞粒結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造。主要由硬水鋁石、黏土礦物組成，褐鐵礦等少量。黏土礦物呈泥狀、顯微鱗片狀，片理定向排列。硬水鋁石呈顯微粒狀、板狀、片狀，粒徑0.003～0.035 mm，多數(shù)呈次棱角—次圓狀砂屑聚集，零散分布。褐鐵礦呈隱晶質(zhì)膠狀、粉末狀，部分渲染黏土礦物，部分渲染主要由硬水鋁石組成的砂屑。黃鐵礦呈顯微粒狀，粒徑0.005～0.015 mm，不均勻聚集，零散分布。有機質(zhì)呈粉末狀，散染黏土礦物。巖屑由內(nèi)碎屑組成，鮞粒少量。其中內(nèi)碎屑呈次圓—次棱角狀，粒徑0.05～1.60 mm，多數(shù)粒徑0.20～1.20 mm，長軸大致定向排列，零散分布。鮞粒呈次圓狀，粒徑0.20～0.80 mm，零散分布；粒屑之間主要由鐵染泥質(zhì)礦物定向充填，泥微晶硬水鋁石少量，構(gòu)成泥狀砂屑結(jié)構(gòu)、定向構(gòu)造(圖5)。

圖5 礦石泥狀砂屑結(jié)構(gòu)(a)和定向構(gòu)造(b)

3 控礦因素與成礦規(guī)律

3.1 控礦因素

根據(jù)前述含鋁巖系地質(zhì)特征、礦體和礦石特征及新安縣一帶鋁土礦分布規(guī)律可知，該區(qū)鋁土礦控礦因素主要為地層、構(gòu)造、古地理特征及成礦物質(zhì)來源。

(1)地層：新安縣江村鋁土礦屬于典型的隱伏鋁土礦床，礦體賦存于鐵鋁質(zhì)泥巖建造中，且含鋁巖系的厚度與本溪組地層厚度具有正相關(guān)性，這與河南省內(nèi)發(fā)現(xiàn)的沉積型鋁土礦均賦存于本溪組相一致(席文祥，1997；李中明等，2009；焦贊超等，2014；俎新許等2019；唐華東等，2020)，因此，本溪組地層的含鋁巖系是鋁土礦的主要賦存位置，是礦體最主要的控礦因素。

(2)構(gòu)造：多期構(gòu)造活動控制了復(fù)雜的礦體空間分布。成礦前的構(gòu)造對鋁土礦沉積基底形成不同的巖溶地貌有重要的促進作用。同生沉積階段的構(gòu)造運動可引起海平面的升降變化，從而影響鋁土礦的沉積。后生成礦階段的構(gòu)造運動可使已成巖的礦體產(chǎn)生裂隙發(fā)生黃鐵礦化、白云巖化等(李中明等，2012)。 原生鋁土礦成礦后的構(gòu)造對礦體的保存和表生作用有重要的影響。本區(qū)的鋁土礦主要受背斜及斷層影響。架子溝背斜及其次級背斜使鋁土礦體主要圍繞背斜核部呈帶狀分布，不同方向的斷層則破壞了礦體的連續(xù)性。該區(qū)鋁土礦僅在原煤礦范圍內(nèi)的深部，見到含鋁巖系的存在，而在煤礦范圍之外，由于受到斷層的影響，含鋁巖系埋深較深，埋深均大于500 m，鉆探未見到含鋁巖系。說明構(gòu)造在鋁土礦的控礦過程中也起著重要的作用，后期的斷裂構(gòu)造，則往往對鋁土礦的賦存起到破壞作用。

(3)古地理特征及成礦物質(zhì)來源：新安縣江村鋁土礦成礦之前，存在約140 Ma的沉積間斷。一方面，長期的風(fēng)化作用尤其是在多雨溫?zé)岬墓艢夂驐l件下，對古陸和基底碳酸鹽巖的紅土化等起著重要的作用，以秦嶺和中條古陸為主形成了巨量的富鋁物質(zhì)甚至是三水鋁土礦及吸附型稀土礦(劉海鵬等，2008；席善峰等，2019)。富鐵鋁物質(zhì)主要由黏土、鮞粒、豆粒、碎屑等組成，礦物主要有高嶺石、伊利石、蒙脫石、剛玉、三水鋁石、一水軟鋁石、鋯石、磁鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦、水鋁英石(鋁凝膠)等，這為其準備了成礦的物質(zhì)條件；另一方面，長期的準平原化及對沉積基底的巖溶作用，尤其是因成礦前古構(gòu)造等引起的差異性風(fēng)化作用，在豫西地區(qū)形成了不同的巖溶地貌，包括溶斗、溶洼、溶盆和溶原等，對新安縣江村一帶鋁土礦體來說，形成了寬緩的巖溶洼地，為鋁土礦體的就位提供了成礦空間。

3.2 成礦規(guī)律

(2)含礦巖系屬鐵鋁質(zhì)巖建造。礦床所賦存的本溪組從下而上分別由鐵質(zhì)層、鋁土礦和鋁硅質(zhì)層組成，上部基本均可見碳質(zhì)泥巖、煤線、煤層等，屬穩(wěn)定古陸殼區(qū)邊緣的鐵—鋁—硅沉積序列建造，分布均勻而穩(wěn)定，一般厚度僅5～20 m。如此薄而均勻的厚度反映了在成礦期的升降幅度不大。垂向上含礦巖系表現(xiàn)出自下而上物質(zhì)成分的規(guī)律性遞變，從下往上鐵質(zhì)遞減、鋁質(zhì)遞增，及至含礦系中上部為鋁土礦，再往上過渡為鋁硅質(zhì)、碳硅質(zhì)的海陸交互相沉積。該套鐵鋁質(zhì)巖建造在同生沉積的作用之下就基本完成了Fe-Al-Si物質(zhì)的分異過程，形成了鋁土礦礦體，此后共同經(jīng)歷了成巖、后生作用，后期保存階段受構(gòu)造作用的影響，大部分仍埋藏于地下保存至今，一部分出露地表被風(fēng)化剝蝕殆盡，另一部分出露后都得以保存。

(3)礦體的厚度與含礦巖系厚度呈正相關(guān)關(guān)系。通過對本次見含鋁巖系的3個鉆孔及相鄰礦區(qū)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，發(fā)現(xiàn)江村鋁土礦的厚度和含礦巖系厚度總體呈較明顯的正相關(guān)關(guān)系，即礦體的厚度越大，礦體品位一般就比較高，反過來說，礦體的厚度越小，礦體的品位就越不理想，一般來說，當(dāng)含鋁巖系小于5 m時，一般就難以成為工業(yè)礦體。

4 結(jié)論

(1)江村一帶的鋁土礦主要富集在河南鋁土礦的主要成礦帶的東部，由于本次研究區(qū)工作量有限，結(jié)合礦區(qū)相鄰礦區(qū)(郁山鋁土礦)的成果，證明石炭系本溪組地層是該區(qū)鋁土礦成礦的唯一地層。

(2)該區(qū)鋁土礦的礦層頂部一般30～40 m均能見到二1煤層，且厚度相對較穩(wěn)定，且江村礦區(qū)的見含鋁巖系的工程多分布在煤礦區(qū)域內(nèi)，這為該區(qū)鋁土礦提示了找礦方向。

(3)由于該區(qū)基巖少見，大多為新近系及第四系覆蓋，所以適當(dāng)使用物探方法對該地區(qū)的鋁土礦找礦有一定的幫助作用。

總之，通過研究江村地區(qū)鋁土礦的成礦地質(zhì)背景及成礦規(guī)律，對該區(qū)鋁土礦的進一步勘查和研究，具有一定的指導(dǎo)意義。

注 釋

① 陳磊, 張磊, 王秀全,索勇, 李軍旗, 劉海鵬, 高鵬飛, 趙向輝, 石玉西, 徐宗姣, 王春永, 高帥, 曹芳芳, 趙彥巧，劉超，董寒杰，辛峰，朱文杰，梁山，馬麗，米長征，李清，王青，張雪偉，張盛威，高瑩，郭晶晶，王艷輝，豆靖林，白英建，王艷，鄭麗珍，李寧，賀瓊瑩，陳靜. 2018. 河南省新安縣石寺-北冶地區(qū)煤下鋁土礦普查報[R].鄭州：河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊, 1-112.

② 王劍鋒, 余智慧, 郭榮鑫, 陳昊龍, 吳園園, 包文童，王巧玲，楊薇, 王冰, 秦力, 李原, 李淑軍, 陳春景, 楊水旺，喬海霞, 王雙, 袁要偉, 彭遠紅, 楊繼兵，張素超，袁宸. 2020. 河南省新安縣江村鋁土礦預(yù)查報告[R]. 鄭州：河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊, 1-77.

③ 李中明,劉百順,趙建敏.2011.河南省新安縣郁山礦區(qū)鋁土礦詳查報告[R]. 鄭州：河南省地質(zhì)調(diào)查院,24-105.