黃自力，李國(guó)平

（1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì)，河南鄭州450016；2.河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院，河南鄭州450052）

豫西地區(qū)是我國(guó)一個(gè)十分重要的鋁土礦產(chǎn)地，通過(guò)近60年的努力，目前在豫西地區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了幾十個(gè)中到大型的鋁土礦床。搞清楚區(qū)域鋁土礦床成礦的主要控制因素對(duì)加快該區(qū)鋁土礦的勘查，尤其是深部勘查具有重要意義。本文依據(jù)所掌握的大量鋁土礦資料，嘗試對(duì)這一問(wèn)題做初步探討。

1 早古生代鈣紅土型古風(fēng)化殼

豫西鋁土礦為典型的巖溶型鋁土礦，所有的鋁土礦區(qū)勘查資料都顯示，這些鋁土礦床主要賦存在下古生界寒武系、奧陶系碳酸鹽巖的不整合面上，產(chǎn)出嚴(yán)格受早古生代鈣紅土型古風(fēng)化殼的控制。

豫西地區(qū)位于華北地臺(tái)南部，受加里東運(yùn)動(dòng)的影響，自中奧陶世末上升為陸，歷經(jīng)晚奧陶世、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)及早石炭世，至晚石炭世重新下降，沉積間斷長(zhǎng)約一億四千萬(wàn)年，形成了巨厚的鈣紅土型古風(fēng)化殼，為區(qū)域鋁土礦的形成創(chuàng)造了良好條件：

（1）長(zhǎng)期隆起的基底碳酸鹽巖及鄰近地區(qū)古陸的鋁硅酸鹽、碳酸鹽巖，在適宜的氣候條件下，遭受了強(qiáng)烈的風(fēng)化剝蝕，從而為鋁土礦形成提供了豐富的成礦物質(zhì)。

（2）長(zhǎng)期的沉積間斷所形成的準(zhǔn)平原化地貌，也會(huì)為鋁土礦積聚創(chuàng)造有利的空間場(chǎng)所。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上大多數(shù)巖溶型鋁土礦床也都賦存在具有長(zhǎng)期沉積間斷的古風(fēng)化殼上。布申斯基（1976）認(rèn)為，形成鋁土礦所要求的最短時(shí)間周期為2Ma～5Ma。對(duì)巖溶型鋁土礦來(lái)說(shuō)，由于基底碳酸鹽巖的Al2O3含量相對(duì)于鋁硅酸鹽巖石要低很多，因此要形成同樣數(shù)量級(jí)的鋁土礦，所需的時(shí)間要更長(zhǎng)一些。例如，前蘇聯(lián)烏拉爾鋁土礦產(chǎn)于中泥盆世的不整合面上，法國(guó)阿里埃日鋁土礦產(chǎn)于上侏羅統(tǒng)的古巖溶風(fēng)化面上，匈牙利鋁土礦賦存在上三疊統(tǒng)的不整合面上等?？傊?，世界上幾乎所有的巖溶型鋁土礦的形成都離不開(kāi)長(zhǎng)期沉積間斷和古風(fēng)化殼，豫西地區(qū)也不例外。

2 炎熱潮濕的古氣候條件

一般認(rèn)為，巖溶型鋁土礦的形成需要地表巖石徹底的紅土化，而紅土化需要在低緯度炎熱潮濕的氣候條件下才能形成。

辛尼欽（1976）認(rèn)為地表巖石紅土化的最優(yōu)氣候條件為：

（1）年平均氣溫：26℃；

（2）最熱月份的平均氣溫：30℃；

（3）最冷月份的平均氣溫：20℃；

（4）平均日氣溫的年累計(jì)值：9000℃～10000℃；

（5）有雨月份數(shù)：10～11個(gè)月；

（6）干燥月份數(shù)：1～2個(gè)；

（7）年降雨量：1200～1500mm；

（8）氣候類(lèi)型：熱帶季風(fēng)。

通常這種濕熱氣候存在于低緯度地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，新生代以來(lái)，世界上所形成的鋁土礦分布范圍基本上都在小于30°的低緯度區(qū)，如印度、牙買(mǎi)加、圭亞那的鋁土礦?，F(xiàn)代形成的所羅門(mén)島產(chǎn)于碳酸鹽巖臺(tái)地上的鈣紅土型鋁土礦也在赤道附近。

河南省地質(zhì)科學(xué)研究所曾對(duì)豫西部分地區(qū)的鋁土礦石、砂巖、鐵鋁質(zhì)粘土巖采集的古地磁樣品進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)計(jì)算得出晚石炭世時(shí)河南中部地區(qū)位于北緯6.9°～33.82°之間，屬低緯度熱帶—亞熱帶地區(qū)，當(dāng)時(shí)豫西地區(qū)應(yīng)為炎熱潮濕的古氣候環(huán)境。

3 古區(qū)域構(gòu)造

古區(qū)域構(gòu)造對(duì)鋁土礦的形成及分布有重要影響。晚石炭世豫西地區(qū)古區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)對(duì)該區(qū)鋁土礦床成礦的控制作用至少表現(xiàn)在3個(gè)方面：

（1）中岳運(yùn)動(dòng)后，豫西地區(qū)在古老的結(jié)晶基底上形成了地臺(tái)型下古生界碳酸鹽巖建造。加里東運(yùn)動(dòng)使全區(qū)抬升為陸，但地層基本未受褶皺，因而在遭受1億多年的風(fēng)化剝蝕，在晚石炭世海侵之前，下古生界仍保持原始的水平沉積狀態(tài)，為準(zhǔn)平原化地貌提供了得天獨(dú)厚的基礎(chǔ)條件。

（2）晚石炭世時(shí)期，豫西地區(qū)區(qū)域構(gòu)造的基本格局以隆起區(qū)與坳陷區(qū)相間呈近東西向分布為基本特征。主要的古隆起區(qū)從北往南有濟(jì)源西—武陟古隆起區(qū)、岱嵋寨古隆起區(qū)、嵩山古隆起區(qū)、箕山—長(zhǎng)葛古隆起區(qū)等。在這些隆起區(qū)之間的坳陷區(qū)有濟(jì)源坳陷、澠池坳陷、龍門(mén)—鞏義坳陷、登封—新密坳陷等。這些坳陷區(qū)構(gòu)成了本區(qū)晚石炭世的主要沉積區(qū)，成為區(qū)內(nèi)鋁土礦成礦的主要沉積場(chǎng)所。

（3）古斷裂構(gòu)造影響古基底巖溶的發(fā)育，從而影響區(qū)域鋁土礦床的形成與分布。本區(qū)眾多鋁土礦區(qū)礦層厚度等值線圖表明，鋁土礦體的等厚線有定向排列的特征，即使是凹斗狀礦體，其空間分布組合也明顯具有定向排列和等距性出現(xiàn)的規(guī)律，說(shuō)明古巖溶的發(fā)育是受一定的古斷裂方向或2組斷裂的交匯控制。

4 古地形地貌

古地形地貌?？刂其X土礦床的區(qū)域總體分布及特點(diǎn)。晚石炭世時(shí)期，豫西地區(qū)地形地貌總的特點(diǎn)是西南地區(qū)高，東北地區(qū)低，地形總體起伏不大。當(dāng)時(shí)的沉積作用主要是對(duì)古地形的補(bǔ)齊填平作用，因此古地形地貌對(duì)含礦系厚度及鋁土礦成礦的控制作用十分明顯。在沉積盆地相對(duì)低洼處，由于深度較大，接受沉積物多，含礦系的沉積厚度大，鋁土礦石品位較富，厚度大。而處于相對(duì)凸起的水下高地附近，含礦系厚度小，形成的鋁土礦薄，品位貧，部分地區(qū)甚至缺失鋁土礦層，以粘土礦為主。

5 古巖溶盆地

資料顯示，控制豫西地區(qū)鋁土礦床形成與分布的古巖溶盆地主要有溶斗、溶洼、溶盆及平坦洼地等。

在平坦洼地發(fā)育階段，由于長(zhǎng)期的巖溶作用，使巖溶負(fù)地貌的面積不斷擴(kuò)大，地形起伏變小，構(gòu)成長(zhǎng)度在十幾千米的大型洼地，接受沉積的鋁土礦含礦系的厚度一般較穩(wěn)定，含礦系厚度往往在10～20m左右，而礦體以層狀或似層狀產(chǎn)出，連續(xù)性好，單個(gè)礦體長(zhǎng)度常大于1000m，厚度通常小于3m，多為貧礦。

在溶盆發(fā)育階段，由于地殼處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，地下水的水平作用增強(qiáng)，垂直滲入帶的厚度減小，所形成的封閉或半封閉盆狀地形內(nèi)接受鋁土礦的沉積。在沉積區(qū)域內(nèi)的巖相古地理?xiàng)l件適宜，成礦物質(zhì)來(lái)源豐富時(shí)，?？尚纬伤茖訝?、透鏡狀礦體，厚度較穩(wěn)定，礦石品位變化小，以中等品位為主，礦體連續(xù)性較好。如偃師夾溝鋁土礦床。

在溶洼發(fā)育階段，地下水從垂直滲入轉(zhuǎn)為以水平作用為主，垂直滲透階段所形成的溶斗受地下水的側(cè)向溶蝕逐步擴(kuò)展，負(fù)地形的面積逐漸占優(yōu)勢(shì)，形成幅寬達(dá)數(shù)百米，邊坡平緩，底部較平坦的閉合負(fù)地形，在剖面上多呈碟狀，構(gòu)成較好的鋁土礦儲(chǔ)礦空間，礦體多以透鏡狀、扁豆?fàn)町a(chǎn)出，礦石品位較高。如登封大冶鋁土礦等。

在溶斗發(fā)育階段，地下水以垂直滲入作用為主，形成直徑百余米，深十幾米至幾十米的閉合負(fù)地形。鋁土礦沉積在溶斗內(nèi)以溶斗狀產(chǎn)出，礦體產(chǎn)狀突然變陡，且傾向指向溶斗中心，邊坡一般50°～60°，礦體的厚薄、礦石的貧富與溶斗的深度和閉合程度明顯相關(guān)。溶斗越深，其所控制的礦體就越厚，礦石越富。溶斗是河南優(yōu)質(zhì)厚大鋁土礦控礦的主要古巖溶類(lèi)型，幾乎所有優(yōu)質(zhì)厚大鋁土礦體都產(chǎn)于溶斗之中。

6 巖相古地理環(huán)境

豫西地區(qū)鋁土礦常形成于特定的巖相古地理環(huán)境中，不同的巖相古地理環(huán)境形成的鋁土礦床特點(diǎn)明顯不同。

6.1 豫西地區(qū)晚石炭世時(shí)期的古地理概貌

自中奧陶世末期至早石炭世末，由于加里東運(yùn)動(dòng)的影響，豫西地區(qū)地殼一直處于緩慢上升狀態(tài)。長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕造成本區(qū)準(zhǔn)平原化的巖溶地貌。

晚石炭世初期開(kāi)始的大規(guī)模海侵使本區(qū)大部成為陸表海。由于西北的中條古陸和西南的秦嶺古陸的阻擋，整個(gè)海區(qū)呈西端收斂，東端撒開(kāi)的三角形。沉積區(qū)內(nèi)尚有次級(jí)隆起區(qū)（帶）存在，多呈東西走向。由北向南有濟(jì)源西—武陟隆起區(qū)、岱嵋寨隆起區(qū)、嵩山隆起區(qū)、箕山—長(zhǎng)葛隆起區(qū)等。這些隆起區(qū)在海水入侵后，成為島或島群出現(xiàn)，并自然地將沉積區(qū)劃分為不同的幾個(gè)次級(jí)沉積區(qū)。中期開(kāi)始海退，由于沉積區(qū)淺水陸棚區(qū)非常寬廣，加上次級(jí)隆起區(qū)本身對(duì)海水起著障壁作用，極易造成局部封閉的瀉湖沉積區(qū)。不但減弱了海水的能量，同時(shí)也形成了相對(duì)局限的地球化學(xué)環(huán)境。由于各地河流淡水注入或淡水補(bǔ)給的情況不同，各瀉湖的含鹽度也不盡相同，造成生物面貌和痕量元素含量上的差異。隨著海水進(jìn)一步退卻和水下高地露出水面，湖盆的局限性更加明顯。根據(jù)鶴壁一帶及永城一帶的剖面資料，其本溪組不但厚度大，且上部有海相灰?guī)r的存在，向東北方向，灰?guī)r層數(shù)、厚度均逐漸增大?？磥?lái)中石炭世的海侵方向是從北西、北東2個(gè)方向侵入本區(qū)的，致使各個(gè)湖盆沉積作用的差異更加顯著。

6.2 晚石炭世古地理環(huán)境對(duì)鋁土礦成礦的控礦作用

本區(qū)晚石炭世時(shí)期的古隆起區(qū)有嵩箕古島、秦嶺古陸、岱嵋寨古島等。圍繞這些古隆起區(qū)的沉積盆地有陜澠湖盆、新安湖盆、登封湖盆、禹州湖盆、寶汝湖盆和鄭洛海灣等。

上述潟湖和海灣為河南鋁土礦床主要的沉積地區(qū)。一方面是由于在封閉的環(huán)境中有利于周?chē)X土礦成礦物質(zhì)的聚集；另一方面局限的沉積盆地容易造成停滯的水體狀態(tài)，氧不活潑，這種相對(duì)平靜的地球化學(xué)環(huán)境有利于Al(OH)3膠體溶液的絮凝作用。雖然膠體作用形成的鋁土礦在整體上處于次要地位，但在局部地段，在有利的環(huán)境中也可以呈不容忽視的因素而出現(xiàn)。

6.3 巖相對(duì)鋁土礦成礦的控礦作用

除焦作、濟(jì)源的部分地區(qū)晚石炭世早期有碎屑巖沉積外，其它大部分地區(qū)均是以湖坪相和瀉湖相的粘土巖為主的沉積。從巖相組合的平面分布規(guī)律可知，全區(qū)的鋁土礦分布區(qū)是在鋁—鐵質(zhì)巖巖石組合類(lèi)型為主體的背景上與鐵—鋁質(zhì)巖及鋁質(zhì)巖區(qū)相一致的，這些巖區(qū)一般都在距古陸不遠(yuǎn)的濱—淺湖區(qū)，而遠(yuǎn)離濱岸的湖心或深湖區(qū)則多數(shù)為鐵—泥巖區(qū)或泥質(zhì)巖區(qū)。在巖石組合上為高嶺石粘土礦或水云母粘土巖，含較多的黃鐵礦結(jié)核或菱鐵礦鮞粒，含硬水鋁石很少，在粒度上以粉砂屑和泥屑為主。由于湖盆中有湖間高地的存在，因此這些高地周?chē)耐莸刂幸灿欣谛纬射X土礦工業(yè)礦體堆積。

7 結(jié)論

從上述分析可見(jiàn)，控制豫西地區(qū)鋁土礦成礦的主要因素為：

（1）豫西鋁土礦床主要賦存在下古生界寒武系、奧陶系碳酸鹽巖的不整合面上，產(chǎn)出嚴(yán)格受早古生代鈣紅土型古風(fēng)化殼的控制。

（2）豫西地區(qū)鋁土礦床主要形成于晚石炭世低緯度炎熱潮濕的古氣候條件，這種濕熱氣候條件有利于碳酸鹽巖基底的鈣紅土化，從而有利于鋁土礦床的形成。

（3）晚石炭世時(shí)期，古隆起區(qū)與古坳陷區(qū)相間呈近東西向分布的基本特點(diǎn)控制了區(qū)內(nèi)主要鋁土礦成礦帶和鋁土礦田的空間分布。鋁土礦主要分布于坳陷區(qū)內(nèi)，同時(shí)古斷裂構(gòu)造影響古基底巖溶的發(fā)育，從而影響區(qū)內(nèi)鋁土礦床的形成與分布。

（4）古地形地貌影響鋁土礦含礦系厚度，進(jìn)而影響鋁土礦體的厚度變化和鋁土礦石的貧富和礦石品質(zhì)。

（5）不同的古巖盆形態(tài)控制不同特點(diǎn)的鋁土礦床形成。

（6）豫西地區(qū)鋁土礦常形成于濱淺海環(huán)境的潟湖和海灣中，主要含礦系巖相為鐵-鋁質(zhì)粘土巖巖相及鋁質(zhì)粘土巖巖相。

[1]布申斯基г и.鋁土礦地質(zhì)學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社，1984.

[2]陳旺.豫西焦作—濟(jì)源一帶石炭系鋁土礦成礦地質(zhì)環(huán)境研究[R].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）,2006.

[3]朱東輝，等.河南鋁土礦床[M].北京：地質(zhì)出版社，2012.

[4]吳國(guó)炎.河南中西部地區(qū)鋁（粘）土礦層的時(shí)代與沉積相淺析[J].地質(zhì)與勘探，1984（4）.

[5]吳國(guó)炎.華北鋁土礦的物質(zhì)來(lái)源及成礦模式探討[J].河南地質(zhì),1997，15(3):161-166.

[6]河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.河南省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社，1990.

[7]吳國(guó)炎.微量元素分析在豫西鋁土礦成因研究中的應(yīng)用嘗試[J].輕金屬，1990(6).

[8]河南省地質(zhì)科學(xué)研究所.河南省中晚石炭世巖相古地理及鋁土礦成礦地質(zhì)條件的研究[R].1984.

[9]劉長(zhǎng)齡.中國(guó)鋁土礦的成因類(lèi)型[J].中國(guó)科學(xué)B輯，1987(5):535-544.