楊賀杰, 呂 斌, 胡 偉, 歐長可

(1.河南省第三地質(zhì)大隊(duì)有限公司,河南 鄭州 450016;2. 河南省第五地質(zhì)大隊(duì)有限公司,河南 鄭州 450016;)

0 引言

三元—白坪興杰礦區(qū)位于登封市南西部20 km,行政區(qū)劃隸屬于登封市白坪鄉(xiāng)管轄,是河南省鋁土礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)之一。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)品以煤、鋁為主,常伴生黏土礦、黃鐵礦、赤鐵礦,其他尚有水泥灰?guī)r、白云巖、砂石等?，F(xiàn)開發(fā)以煤、鋁為主,最大的煤礦為新新等地方國營煤礦。登封市三元—白坪鋁土礦帶自1958年發(fā)現(xiàn)至今,先后有河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)、河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)三隊(duì)、原河南省地礦廳地調(diào)二隊(duì)等分別在區(qū)內(nèi)作過踏勘、普查,提交了《河南省臨汝鰲頭—登封西白坪鋁土礦帶普查地質(zhì)報(bào)告》和《河南省登封市新新鋁土礦區(qū)詳細(xì)普查地質(zhì)報(bào)告》,初步查明了區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造及各主要礦體的分布、產(chǎn)狀和形態(tài),及礦石礦物的組分特征,所取得的成果對(duì)今后的鋁土礦勘查工作提供了一定的地質(zhì)依據(jù)。通過本次工作,在礦區(qū)新發(fā)現(xiàn)并勘查鋁土礦體6條,提交了一處小型鋁土礦礦床[1]。

本文通過總結(jié)前人研究成果,結(jié)合此次勘查研究,對(duì)礦區(qū)成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征等開展分析,并對(duì)礦床成因、找礦標(biāo)志進(jìn)行探討,為河南地區(qū)同類型鋁土礦床的勘查工作提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

登封市三元—白坪鋁土礦區(qū)位于華北陸塊南緣,嵩山隆起的密臘山—小紅寨背斜之北冀,豫西鋁土礦第三成礦帶的東部,屬于河南省鋁土礦四級(jí)成礦區(qū)偃師—鞏義—滎陽—登封—新密礦帶[2]。為河南省富鋁土礦集中區(qū),研究區(qū)成礦條件較好,礦石品位較富,具有一定的規(guī)模和外圍找礦前景。

該區(qū)屬于華北地層區(qū),自古元古界至新生界出露有寒武系、石炭系、第四系。其間缺失古近系、新近系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系、泥盆系、志留系。石炭系本溪組為本區(qū)鋁土礦主要礦源層,巖性為鋁土礦、高鋁黏土及含鐵質(zhì)黏土。本區(qū)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育,規(guī)模大,并多次活動(dòng),主要以高角度正斷層為主。區(qū)域內(nèi)斷層可分為三組,一組是近EW向,另外兩組方向與褶皺軸壓應(yīng)力方向一致。NE—SW向或與褶皺軸平行的NW—SE向的階梯狀正斷層為主。區(qū)域上主要斷層為NE—SW和NW—SE向兩組,但又以前者更為主要,無論是規(guī)模、數(shù)量、斷距都大于后者。這兩組斷層規(guī)模較大,不僅改造和破壞了褶曲的完整性和形態(tài),同時(shí)由于應(yīng)力作用又派生了一系列與地層走向相交或大體平行的次一級(jí)斷裂、褶曲和撓曲構(gòu)造。NE—SW向斷層主要有箕山斷層、莊溝斷層、嵩山斷層及下白坪斷層等。落差均在200 m以上,均為正斷層。區(qū)域上密臘山—小紅寨背斜為一開闊型,登封市白坪鋁土礦區(qū)位于該背斜的北翼。區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)較弱,多集中于嵩山、箕山一帶,對(duì)鋁土礦沒有明顯的破壞作用。其巖石類型為變質(zhì)基性巖、輝綠巖、花崗巖、花崗斑巖、長英巖、細(xì)晶巖、偉晶巖、石英斑巖及石英脈等,時(shí)代主要為五臺(tái)期及呂梁期,區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)中生代以來的巖漿活動(dòng)[3]。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 礦區(qū)地層

該區(qū)地層屬華北地層區(qū)豫西分區(qū)嵩箕隆起小區(qū),礦區(qū)內(nèi)地層出露簡單,南部大部分為寒武系;中部大面積被第四系覆蓋,零星出露石炭系及二疊系;北部為二疊系。鋁土礦賦存于石炭系本溪組中,地層走向近EW,傾向355°～12°,傾角14°～31°,由老到新分述如下。

寒武系(∈):分布于礦區(qū)南部,包括寒武系上統(tǒng)崮山組(∈3g)和中統(tǒng)張夏組(∈2z)。崮山組巖性為泥質(zhì)條帶白云巖、亮晶白云巖。晶質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀,區(qū)內(nèi)未見底,厚度不詳。區(qū)外與張夏組整合接觸;張夏組巖性為灰色厚層狀灰?guī)r—巨厚層狀灰?guī)r、白云巖等,厚度>300 m,與上伏地層石炭系本溪組呈平行不整合接觸。

石炭系(C):包括石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)和上統(tǒng)太原組(C3t),分布于寒武系崮山組北側(cè),與寒武系崮山組呈平行不整合接觸。石炭系本溪組:出露于礦區(qū)的中部,是鋁土礦及黏土礦的賦存層位,故稱含礦巖系,為一套濱海湖泊相鐵、鋁、硅、黏土巖沉積建造,登封市三元礦區(qū)內(nèi)本溪組厚3.10～26.67 m,平均厚11.18 m;白坪礦區(qū)一帶厚4～27.6 m,一般厚約12 m。依巖性特征和含礦性,可將石炭系本溪組劃分上、下兩個(gè)巖性段: ①下段(C2b1)為含鋁巖系的底部巖石,與寒武系崮山組平行不整合接觸,厚2～15.6 m,一般厚7～8 m。上部為含鐵黏土巖,呈灰色、紫紅色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu)呈碎屑結(jié)構(gòu),底部有時(shí)可見星散狀的黃鐵礦分布。間夾硅質(zhì)巖、硅質(zhì)礫巖,本段高硅貧鐵富硫?yàn)樘卣?對(duì)古侵蝕面起到了填平補(bǔ)齊作用。 ②上段(C2b2):為鋁土礦層,與含鐵黏土巖整合接觸。厚0～12 m,一般厚1～3 m,通常上部為灰色、灰白色黏土巖,鋁土礦、碎屑狀結(jié)構(gòu)。此層在區(qū)外有時(shí)相變?yōu)槟突痧ね?耐火度約1700°。下部則為鋁土礦,呈灰色、紫灰色,具碎屑狀、鮞狀、豆?fàn)畹炔煌Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。本段高鋁高鐵為特征,是本區(qū)的主要賦礦層位。

上石炭統(tǒng)太原組(C3t):分布于含礦巖系的北側(cè),與下伏地層呈整合接觸。本組屬淺海與濱海頻繁交替的碳酸鹽巖與含煤碎屑巖建造。厚25～734 m,一般厚約50 m。

上二疊統(tǒng)石合子組(P2s):分布于礦區(qū)北部地區(qū),下部為黃綠色泥巖、灰黃色泥巖夾灰白色粗粒長石石英砂巖,底部為灰黑色炭質(zhì)泥巖夾煤層(線),夾煤1～3層,為本區(qū)主要可采煤層;中部為米黃色泥巖與灰黑色炭質(zhì)泥巖夾煤線夾中厚層狀長石石英砂巖;上部為灰白色、灰黃色厚層狀長石石英砂巖夾長石粉砂巖。

第四系(Q):第四系在區(qū)內(nèi)分布廣泛,主要為中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖洪積物及全新統(tǒng)上部沖積物。巖性為土黃色亞黏土、砂質(zhì)黏土,底部有時(shí)有卵石層。厚一般5～10 m,最厚達(dá)30 m。屬?zèng)_洪積、坡積成因。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于登封密臘山—小紅寨背斜北翼,即大金店向斜南翼兩者相接的狹窄地帶。因礦區(qū)遠(yuǎn)離嵩箕腹地,構(gòu)造簡單,區(qū)內(nèi)為向北傾斜的單斜構(gòu)造,褶皺構(gòu)造不發(fā)育,以斷裂構(gòu)造為主,斷裂均為正斷層,與之伴生的有節(jié)理構(gòu)造等。

基底凹地:本區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r表面發(fā)育眾多的凸起和凹地,這種古巖溶地形對(duì)后期沉積的含礦巖系影響較大,特別是凹地直接控制了鋁土礦體的分布、規(guī)模及品位的變化。

斷裂:礦區(qū)斷裂按展布方向表現(xiàn)為近EW向。近EW向斷裂主要分布在礦區(qū)南部寒武系中,在西菜園與白坪村之間,有一較大的斷層F1,即白坪斷層(圖1),走向NE50°～60°,傾向NW,傾角大于60°,推斷為正斷層,NW盤向NE下滑,將鋁礦體向NE平推,其水平斷距大于200 m。

圖1 登封市三元—白坪鋁土礦礦區(qū)地質(zhì)及構(gòu)造簡圖

在三元一帶有一小型正斷層F2,走向近EW,長600 m,傾向SW,傾角73°,斷距50 m,沿石炭系地層走向斷開造成明顯的地層重復(fù),該斷層規(guī)模雖小,但對(duì)礦體的定位和破壞有一定影響。

2.3 巖漿巖

本區(qū)未見巖漿巖出露。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

本區(qū)礦體賦存于上寒武統(tǒng)崮山組(∈3g)石灰?guī)r古侵蝕面上,位于中石炭統(tǒng)本溪組(C2b)的上段。野外工作發(fā)現(xiàn),礦體主要分布于古巖溶凹陷中,嚴(yán)格受古巖溶的影響,礦體呈似層狀、透鏡狀、漏斗狀。含鋁巖系在地表呈狹窄長條帶狀,礦體出露沿走向不連續(xù),傾向上變化較大,凹陷處鋁土礦層較厚,Al2O3含量也相應(yīng)增高;凸起處,鋁土礦層較薄或無礦。本次勘查工作共發(fā)現(xiàn)6條鋁土礦體:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ號(hào)礦體位于白坪凹陷礦段,Ⅳ、Ⅴ號(hào)礦體位于三元隆起礦段?，F(xiàn)對(duì)礦區(qū)的主要礦體Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ礦體特征分述如下。

Ⅰ號(hào)礦體:礦體形態(tài)為似層狀、礦體長約750 m,寬50～200 m。產(chǎn)狀為355°～12°∠14°～31°。單工程鉛直厚度在1.10～6.41 m之間,平均厚2.63 m。w(Al2O3)為58.92%～74.27%,平均值為68.72%,w(SiO2)為2.32%～21.86%,平均值為10.95%,鋁硅比值在2.1～42.0之間,平均比值為6.3。

Ⅴ號(hào)礦體:礦體形態(tài)呈透鏡狀(圖2),長750 m,寬75～125 m,厚0.59～6.55 m,平均厚1.47 m,礦體沿走向上厚度變化不大,礦體傾向355°～10°,傾角18°～22°。w(Al2O3)為53.83%～72.40%,平均值為64.46%,w(SiO2)為3.53%～18.68%,平均值為10.75%,鋁硅比值在4.5～19.8之間,平均比值為7.51。礦體賦存于高程330～520 m之間。

圖2 三元—白坪鋁土礦區(qū)第501勘探線剖面圖

Ⅵ號(hào)礦體:礦體形態(tài)為似層狀,礦體長約450 m,寬約220 m。產(chǎn)狀為356°～13°∠15°～24°。單工程鉛直厚度在1.66～5.12 m之間,平均厚2.84 m。w(Al2O3)為50.31%～76.40%,平均值為70.32%,w(SiO2)為2.74%～14.49%,平均值為7.29%,鋁硅比值在6.3～28.9之間,平均比值為9.6。礦體的主要地質(zhì)特征見表1。

表1 三元—白坪鋁土礦區(qū)礦體特征

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石組成特征

主要礦物組合為一水硬鋁石,含量占比60%～95%,次為高嶺石,伊利石(5%～25%),伴生有鐵礦物。微量礦物有銳鈦礦、針鐵礦、電氣石。淺表部位常次生有褐鐵礦、玉髓及后期一水硬鋁石。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)礦石呈豆鮞粒結(jié)構(gòu)、碎屑結(jié)構(gòu)、含礫砂屑結(jié)構(gòu)、泥晶結(jié)構(gòu);礦石主要構(gòu)造類型為平行定向構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造,以蜂窩狀構(gòu)造礦石品位較高,前兩種含黏土礦物偏高。

3.2.3 礦石化學(xué)成分

大量化學(xué)分析結(jié)果表明,礦石中主要化學(xué)成分呈如下特征:

礦石的主要化學(xué)成分及含量:礦石中主要化學(xué)成分為Al2O3,次為SiO2、Fe2O3及少量的TiO2和S。全區(qū)單樣礦石中w(Al2O3)最高值為78.14%,鋁硅比最大值為42,全區(qū)w(Al2O3)平均值為64.23%,鋁硅比值為6.50,屬Ⅳ級(jí)品礦石。通過對(duì)研究區(qū)具有代表性的Ⅴ號(hào)礦體礦石中常見組分Al2O3、SiO2和鋁硅比值(A/S = Al2O3/SiO2)作曲線圖(圖3),鋁硅比值(A/S)在4.5～19.8之間,平均比值為7.51,據(jù)礦石品級(jí)標(biāo)準(zhǔn),Ⅴ號(hào)礦體礦石平均品級(jí)為Ⅳ級(jí)。

圖3 三元—白坪鋁土礦區(qū)Ⅴ號(hào)礦體礦石A/S含量分布曲線圖

3.2.4 礦石品位特征

本區(qū)鋁土礦具有地表富地下貧的顯著特征,富礦石均沿露頭線呈線狀、長條狀分布。根據(jù)大量的基本化學(xué)分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)(表2),鋁土礦的品位特征:本礦區(qū)礦石中,礦石品位和厚度呈正相關(guān)關(guān)系,即礦層越厚品位越高,礦層薄品位則相應(yīng)降低,沿傾向方向礦石品位隨著深度加深而降低。

表2 三元—白坪鋁土礦區(qū)鋁土礦化學(xué)成分含量統(tǒng)計(jì)

4 控礦因素及礦床成因

4.1 控礦因素

4.1.1 基底碳酸鹽巖的古風(fēng)化面對(duì)成礦的控制作用

本區(qū)鋁土礦床含礦巖系賦存在由寒武系碳酸鹽巖形成的古風(fēng)化侵蝕面上,在空間定位、礦石結(jié)構(gòu)、礦體形態(tài)以及礦石成分等方面,都受礦層下伏的碳酸鹽巖控制影響。這是由于較純的碳酸鹽巖在經(jīng)歷漫長的準(zhǔn)平原化的過程中,易溶蝕而形成巖溶地貌(凹地和凸起),負(fù)地形有利于鋁土礦富集和保存,免于后期的沖蝕。由于地殼運(yùn)動(dòng)的不均衡性,沉積間斷的時(shí)限性,所產(chǎn)生的正負(fù)構(gòu)造單元形成了沉積間斷面的凹凸不平,隨著沉積間斷時(shí)間的推移,強(qiáng)烈的古風(fēng)化作用發(fā)生于沉積間斷面的碳酸鹽巖基底之上,出現(xiàn)了本區(qū)西南部高、東北部低的古地形,盡管區(qū)內(nèi)曾經(jīng)歷長期準(zhǔn)平原化作用,但古地形仍存在相對(duì)高差。寒武系凹凸不平的古風(fēng)化剝蝕面控制了礦體的各種形態(tài),在巖溶平坦洼地發(fā)育階段,由于長期的巖溶作用,使巖溶負(fù)地貌的面積不斷擴(kuò)大,地形起伏變小,構(gòu)成本區(qū)白坪凹陷。白坪凹陷區(qū)內(nèi)接受沉積的鋁土礦含礦巖系的厚度一般較穩(wěn)定,如本區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ號(hào)礦體,含礦巖系厚度通常在2 m左右,礦體以層狀或似層狀出現(xiàn)。

4.1.2 古地形對(duì)成礦的控制作用

本區(qū)鋁土礦基底為碳酸鹽巖古風(fēng)化面,易溶蝕而形成凹地和凸起,鋁土礦多富集和保存在負(fù)地形凹地中。鋁土礦形成后受后期地殼水平升降運(yùn)動(dòng)影響較小,礦區(qū)現(xiàn)代地形和古地形有明顯的繼承關(guān)系,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)本區(qū)鋁土礦形成于古地形凹陷部位,中心易形成厚度大且較為連續(xù)礦體,如本區(qū)處于白坪凹陷處Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ號(hào)礦體;本區(qū)處于三元隆起處的Ⅳ號(hào)礦體厚度小、礦質(zhì)差,Ⅴ號(hào)礦體位于三元隆起西南邊緣處,礦體厚度一般,但連續(xù)性較好。

根據(jù)前人地質(zhì)資料,三元—白坪區(qū)鋁土礦區(qū)本溪組厚度(Y)與古地形相對(duì)高程(H)相關(guān)系數(shù)(R)為-0.3817,所對(duì)應(yīng)的回歸方程為Y=21.72-2.898 ln (H+60)[4],說明本區(qū)鋁土礦層厚度與古地形呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,即凹陷處沉積鋁土礦層厚度大,隆起處沉積鋁土礦層厚度小。圖4顯示,本區(qū)中石炭世古地形最大高差為100 m,在古隆起和古凹陷處均有本溪組沉積,將本溪組厚度圖(圖5)與圖4比較,也能清楚地反映出古地形對(duì)本溪組厚度的控制:三元隆起和陳家門隆起區(qū)有較薄的鋁土礦層沉積;白坪凹陷處鋁土礦層沉積最厚。

圖4 白坪區(qū)寒武系頂面古地形圖

圖5 白坪區(qū)本溪組厚度等值線圖

經(jīng)本次研究發(fā)現(xiàn),古地形對(duì)礦石質(zhì)量的具有一定的控制作用,鋁礦石中主要化學(xué)成分呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律:

(1) Al2O3的含量變化:在區(qū)內(nèi)地表基本平衡,中東部白坪凹陷區(qū)內(nèi)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ號(hào)礦體w(Al2O3)平均為60%～65%,西部平均含量稍低。東西部相比較,西部變化較大,最低w(Al2O3)=53%,部分為42%。向深部延伸,據(jù)淺井工程了解,Al2O3有變貧的趨勢,w(Al2O3)為55.45%～58.78%,較上部偏低10%。

(2) SiO2含量的變化:在地表與 Al2O3相反,西部含量較高,通常w(SiO2)>10%,呈Al2O3低SiO2高逆向變化態(tài)勢。深部據(jù)淺井資料,變化趨勢類同,鋁低硅高。

(3) Fe2O3含量變化:在地表其w(Fe2O3)一般均低于10%,變化區(qū)間小。向深部則 Fe2O3含量高于地表,淺井中w(Fe2O3)高達(dá)19.0%。

上述三種主要化學(xué)成分總體上呈現(xiàn)出中東部白坪凹陷區(qū)地表變化較小、西部三元隆起區(qū)變化較大。中東部白坪凹陷區(qū)Al2O3含量高,SiO2、Fe2O3含量較低,負(fù)地形易形成高質(zhì)量的鋁土礦石,向深部則Al2O3變貧而SiO2、Fe2O3含量均相應(yīng)增高。由此可見,本區(qū)礦石中三種氧化物Al2O3與SiO2、Fe2O3呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。

綜上所述,古地形控制了本區(qū)本溪組鋁土礦厚度,即負(fù)地形易形成較厚的鋁土礦層,且鋁土礦質(zhì)量較高;正地形形成鋁土礦層較薄,鋁土礦質(zhì)量較低。

4.1.3 巖相古地理的控礦作用

本區(qū)位于嵩山、箕山古陸北側(cè)之沉積盆地,寒武紀(jì)至中奧陶世,本區(qū)整體下降,形成廣泛海侵,以碳酸鹽建造為主。中奧陶世末期至早石炭世末,由于加里東運(yùn)動(dòng)的影響,本區(qū)一直處于濕熱氣候,地臺(tái)上升隆起變?yōu)殛懙夭⑻幱趧兾g狀態(tài),以致缺失晚奧陶世至早石炭世的沉積,造成1.4億年的沉積間斷。華北地臺(tái)在長期的沉積間斷過程中逐漸夷為準(zhǔn)平原化的巖溶地貌。至中石炭世初期,受華力西期運(yùn)動(dòng)和鄰區(qū)廣泛海侵的影響,整個(gè)地臺(tái)下沉,海水復(fù)而進(jìn)入,處于一個(gè)廣闊陸棚上的陸表海沉積環(huán)境。至晚石炭世,地殼開始緩慢下降,并有小幅度的振蕩運(yùn)動(dòng),海侵平靜而緩慢,形成了有利的沉積環(huán)境,具備了對(duì)成礦有利的古地理?xiàng)l件[5]。

4.2 礦床成因

本區(qū)位于嵩山、箕山古陸南側(cè)之沉積盆地,鋁土礦產(chǎn)于寒武系碳酸鹽巖古風(fēng)化侵蝕面上,賦存在中石炭統(tǒng)本溪組內(nèi),為沉積型一水硬鋁石鋁土礦床,礦石具有高鋁、低硅、低鐵的特征。

寒武紀(jì)—早石炭世后,華北地臺(tái)抬升為陸,經(jīng)過長期剝蝕,形成長達(dá)約1.4億年的沉積間斷,在時(shí)間和空間上為本區(qū)鋁土礦的形成創(chuàng)造了良好的條件[6]。本區(qū)碳酸鹽巖含鋁量多,在相同條件下風(fēng)化速度較硅酸鹽礦物要快,此外,隆起的基底寒武系和奧陶系剝蝕厚度巨大,碳酸鹽巖在強(qiáng)烈風(fēng)化作用下,K、Na、Ca、Mg等元素被帶走,Al、Ti、Fe等元素殘留原地形成富含鋁的鋁土礦層。隨著地殼下降,富鋁風(fēng)化物質(zhì)等搬運(yùn)到溶洼發(fā)育的沉積盆地中沉積,成為含礦巖系的重要成礦物質(zhì)來源;本區(qū)外圍古陸大面積出露鋁硅酸鹽巖,在經(jīng)受了長期的風(fēng)化剝蝕后,分解淋濾后形成富含鐵鋁的殘積物,經(jīng)水沖刷,搬運(yùn)到湖盆洼地中沉積,也成為含礦巖系另一重要成礦物質(zhì)來源[7]。

早期形成的風(fēng)化殼物質(zhì)富含鋁、硅、鐵等惰性組分,風(fēng)化殼物質(zhì)伴隨著沉積盆地的演化而發(fā)生陸解作用,并發(fā)生進(jìn)一步的沉積分異。到晚石炭世,地殼開始緩慢下降,并有小幅度的振蕩運(yùn)動(dòng),海侵反復(fù)而緩慢,巖溶洼地已被風(fēng)化殼物質(zhì)填平補(bǔ)齊,形成了有利的沉積環(huán)境,具備了對(duì)成礦有利的古地理?xiàng)l件,鋁(黏)土礦的早期成礦作用形成。至二疊紀(jì)時(shí)期,成礦物質(zhì)被二疊紀(jì)沉積物覆蓋壓實(shí)、脫水成巖。

成礦后,受造山運(yùn)動(dòng)等地質(zhì)作用影響,經(jīng)歷了中生代以后的多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、褶皺、斷裂上升接受后期剝蝕風(fēng)化作用等,表生作用對(duì)原生礦石中的 CaO、SiO2、Fe2O3、S 等不同程度地被帶走,從而使鋁土礦得以富集并保存,礦石的品級(jí)得到提高,并經(jīng)后期改造直至形成現(xiàn)今的鋁土礦體[9-10]。礦體在形成過程中,經(jīng)受了海侵作用,分布于古地形凹陷處或古隆起邊緣處,并具有一定的方向性(圖1)。

5 找礦標(biāo)志

(1)古地理特征:鋁土礦床含礦巖系多分布于古侵蝕陸地的山前凹陷處,本區(qū)白坪凹陷為尋找沉積型鋁土礦床的有利地段。確定古凹陷的方法可以采用物探法、地層厚度分析法和趨勢面分析法。

(2)本區(qū)鋁土礦受層位控制,礦層發(fā)育于含礦巖系中,且賦存于每個(gè)小沉積旋回的上部層位中。因此,在發(fā)育較好的含礦巖系地段,特別是每一沉積旋回的中上部為尋找鋁土礦的有利標(biāo)志。

(3)本區(qū)鋁土礦賦礦層位為中石炭統(tǒng)本溪組內(nèi),中石炭統(tǒng)是尋找鋁土礦床的直接標(biāo)志層。中石炭統(tǒng)不整合于中奧陶統(tǒng)或寒武系白云巖之上,因此,在第四系沉積物覆蓋區(qū),如難以發(fā)現(xiàn)中石炭統(tǒng)時(shí),可以尋找鋁土礦床的基底地層中奧陶統(tǒng)或寒武系白云巖作為間接標(biāo)志層[11]。

6 結(jié)論

(1)登封市三元—白坪鋁土礦區(qū)位于華北陸塊南緣,屬于河南省鋁土礦四級(jí)成礦區(qū)偃師—鞏義—滎陽—登封—新密礦帶,為河南省富鋁土礦集中區(qū),研究區(qū)成礦條件較好,具有一定的規(guī)模和外圍找礦前景。

(2)石炭系本溪組為本區(qū)鋁土礦主要賦礦層,鋁土礦礦體賦存于石炭系本溪組中,于寒武系張夏組灰?guī)r風(fēng)化殼之上。礦體主要分布于古巖溶凹陷中,嚴(yán)格受古巖溶的影響,呈似層狀、透鏡狀、漏斗狀。凹陷處鋁土礦層較厚,Al2O3含量也相應(yīng)增高;凸起處,鋁土礦層較薄或無礦。地層走向近東西,區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育,以斷裂構(gòu)造白坪正斷層為主。

(3)本區(qū)鋁土礦屬沉積型一水硬鋁石鋁土礦床,礦體產(chǎn)于寒武系碳酸鹽巖古風(fēng)化侵蝕面上,賦存在中石炭統(tǒng)本溪組內(nèi),基底寒武系風(fēng)化殼為鋁土礦形成提供了豐富的物質(zhì)來源,1.4億年的沉積間斷形成的準(zhǔn)平原化的湖盆為鋁土礦積聚成礦的容礦場所。受石炭系的海侵作用影響,巖溶洼地被風(fēng)化殼物質(zhì)填平補(bǔ)齊,形成有利的沉積環(huán)境,后經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、風(fēng)化剝蝕作用,鋁土礦得以富集并保存形成礦體,分布于古地形凹陷處或古隆起邊緣處,并具有一定的方向性。本區(qū)鋁土礦賦礦層位中石炭統(tǒng)本溪組、古地形白坪凹陷區(qū)及含鋁巖系每一沉積旋回的中上部都可作為鋁土礦找礦標(biāo)志。