河南省新安縣郁山隱伏鋁土礦成因分析

李中明，燕長(zhǎng)海，劉學(xué)飛，趙建敏，劉百順

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州 450007; 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083; 3.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)工程院，河南駐馬店 463000)

1 前言

鋁土礦是在潮濕的熱帶－亞熱帶氣候條件下地表風(fēng)化作用的產(chǎn)物，富含Al、Fe和Ti的氫氧化物和氧化物(Bárdossy，1982;Bárdossy and Aleva，1990; Evans，1993;D＇Argenio and Mindszenty，1995;Calagari and Abedini，2007;Deng et al.，2010)根據(jù)基巖類(lèi)型，鋁土礦主要分為喀斯特型和紅土型兩類(lèi)。產(chǎn)于鋁硅酸鹽巖之上的稱(chēng)為紅土型，產(chǎn)于碳酸鹽巖古喀斯特面之上的稱(chēng)為喀斯特型鋁土礦(Bárdossy，1982;D＇Argenio and Mindszenty，1995)。河南鋁土礦屬于典型的喀斯特型鋁土礦;鋁土礦資源量豐富，研究歷史較長(zhǎng)，研究成果豐碩。但是由于成礦過(guò)程復(fù)雜，對(duì)成礦控制因素、成礦物質(zhì)來(lái)源等認(rèn)識(shí)都存在諸多爭(zhēng)議。

對(duì)河南鋁土礦，前人基于穩(wěn)定元素比值的方法，并結(jié)合部分地質(zhì)推斷和重砂礦物分析，探索了物質(zhì)來(lái)源。豫西鋁土礦的物質(zhì)來(lái)源存在以下三種觀點(diǎn):I－成礦物質(zhì)來(lái)源于底板奧陶系馬家溝組碳酸鹽巖(范法明，1989;豐愷，1992;袁躍清，2005;賀淑琴，2007)。認(rèn)為碳酸鹽巖雖然鋁含量低，但風(fēng)化剝(溶)蝕的厚度大，可以提供足夠物源。Ⅱ－成礦物質(zhì)來(lái)源于古陸。研究者提出在豫西地區(qū)鋁土礦帶周緣曾存在多個(gè)小型古陸，如箕山古島、嵩山古島等;該觀點(diǎn)認(rèn)為所有鋁土礦床均圍繞古陸分布，古陸上各種鋁硅酸鹽巖的鋁含量高，可以提供足夠物源。Ⅲ－成礦物質(zhì)為混合來(lái)源(范忠仁，1989;施和生，1989;劉長(zhǎng)齡，1988，1992;王紹龍，1992;杜大年，1995;孟祥化等，1987;吳國(guó)炎，燕長(zhǎng)海等，1988; 1996;溫同想，1996)。該觀點(diǎn)認(rèn)為豫西鋁土礦的成礦物質(zhì)來(lái)自底板碳酸鹽巖和礦集區(qū)內(nèi)部古陸巖石兩個(gè)部分。20世紀(jì)80年代以來(lái)，諸多學(xué)者對(duì)河南鋁土礦控礦要素進(jìn)行了探討研究，但是缺乏系統(tǒng)的總結(jié)和歸納(施和生，1989;馬既民，1988，1991;吳國(guó)炎，1996;溫同想，1987;葛寶勛，1992;王紹龍，1993;翟東興，2002;陳全樹(shù)，2002;賀淑琴，2007)。

河南省新安縣郁山鋁土礦床是河南近幾年新探獲的大型隱伏鋁土礦床，位于新安縣城西南約5 km，是河南鋁土礦的典型代表。本文基于系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)研和勘探資料，結(jié)合前人研究成果，集中探討了成礦年代、成礦物質(zhì)來(lái)源、控礦因素及成礦模式，對(duì)進(jìn)一步研究河南省隱伏鋁土礦床有較重要參考意義。

2 礦床地質(zhì)

礦床地層除缺失上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系、下石炭統(tǒng)外，自太古宇至新生界均有沉積，石炭系－二疊系本溪組為鋁土礦賦存地層。區(qū)域構(gòu)造形跡表現(xiàn)為褶皺和脆性斷裂，褶皺主要有澠池向斜和新安向斜，斷裂主要為北東、北西和近東西向三組。巖漿活動(dòng)較弱。鋁土礦賦存于本溪組中，沉積基地和含礦層序自下向上包括:

(1)沉積基底:中奧陶統(tǒng)馬家溝組二、三段灰質(zhì)白云巖和白云巖等，喀斯特作用形成了大型巖溶盆地，其底部起伏不平，有多個(gè)次級(jí)溶斗等。

(2)鐵質(zhì)巖帶:灰紅色含鐵、鐵質(zhì)泥巖及赤鐵礦主要為碳酸鹽巖風(fēng)化殘積物，泥巖中的黃鐵礦、菱鐵礦主要為海水環(huán)境沉積。

(3)鋁土質(zhì)泥巖帶:經(jīng)搬運(yùn)異地再沉積為主兼原地化學(xué)沉積的富鋁粘土物質(zhì)。部分鮞粒為海水環(huán)境化學(xué)沉積而成。

(4)鋁土礦帶:形成主礦層(體)，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)不明顯的斜層理，偶爾可見(jiàn)渠模構(gòu)造。

(5)含碳泥巖帶:原地沉積為主兼再在沉積的含碳或碳質(zhì)粘土物質(zhì)，可見(jiàn)植物化石碎片，偶見(jiàn)水平層理。

3 成礦時(shí)代與成礦環(huán)境

據(jù)巖相古地理研究研究成果①，通過(guò)對(duì)本溪組古生物群的分布與生物地層劃分，認(rèn)為河南含礦巖系本溪組在不同地區(qū)的時(shí)代是不同的，具有明顯的穿時(shí)性，本溪組沉積于晚石炭世－早二疊世早期。晚石炭世，豫西地形較高，為華北南緣古陸分布區(qū)，古海岸線在滎陽(yáng)市南－孟州北—濟(jì)源北一線，海水來(lái)自北東方向，至早二疊世后，往西南方向侵入豫西地區(qū)。因此，位于豫西地區(qū)的新安縣郁山鋁土礦床成礦時(shí)代為早二疊世。

中奧陶世末至早石炭世末，加里東運(yùn)動(dòng)使豫西總體處于上升剝蝕階段;研究表明(吳國(guó)炎，1996;溫同想，1987)，晚石炭世時(shí)河南省中西部位于北緯6.9°～33.82°，長(zhǎng)期處于屬熱帶－亞熱帶，氣候濕熱且有干旱季節(jié);長(zhǎng)期的準(zhǔn)平原化的結(jié)果使豫西喀斯特地貌十分發(fā)育。

結(jié)合前人研究分析，豫西晚石炭世沉積盆地南緣為秦嶺－大別古陸，位于三門(mén)峽－宜陽(yáng)－魯山－駐馬店以南，西緣為中條古陸，位于三門(mén)峽以西、呈北東－南西走向，豫西地區(qū)受兩古陸夾持呈向東撒開(kāi)的喇叭狀盆地;由于差異性分化及剝蝕，并未形成典型陸表海的平緩海底地形，而是有明顯的巖溶洼地特征，受古構(gòu)造的影響存在以東西向?yàn)橹鞯牟煌?jí)次的高地和洼地區(qū)帶，可見(jiàn)較陡的斜坡甚至陡崖。至二疊系早期，自北東的海侵使豫西地區(qū)形成了澠池、宜(陽(yáng))寶(豐)等瀉湖。新安縣郁山鋁土礦床位于澠池瀉湖的東北邊緣的潮坪－沼澤環(huán)境。

根據(jù)含鋁巖系的巖性組合、沉積構(gòu)造和地球化學(xué)特征的研究，鋁土礦主要賦存于豆鮞狀(含砂礫屑)鋁土礦微相中，為局限潮下帶上部環(huán)境。該環(huán)境具有弱酸性－弱堿性的弱還原的特點(diǎn)，一般水動(dòng)力條件中等，在風(fēng)暴潮作用下，強(qiáng)大的風(fēng)暴潮搬運(yùn)大量的鋁土物質(zhì)如三水鋁土礦等可在短期內(nèi)形成鋁土礦沉積，因此，潮下帶上部成為鋁土礦層(體)形成為最有利的沉積環(huán)境，其次為潮下帶下部和潮間帶環(huán)境。

4 成礦物源

據(jù)郁山礦區(qū)典型的鉆孔微量元素的比值如Cr/ TiO2、Hf/TiO2、Nb/TiO2、Th/TiO2、Zr/TiO2等分析，認(rèn)為本溪組沉積基底馬家溝組白云巖、之上粘土質(zhì)菱鐵礦層以及鋁土礦之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性，說(shuō)明鋁土礦物質(zhì)來(lái)源與基底碳酸鹽巖關(guān)系不大。通過(guò)對(duì)郁山礦區(qū)鉆孔內(nèi)鋁土礦樣品中鋯石、金紅石、銳鈦礦顆粒掃描電鏡形貌的觀察分析，認(rèn)為這些顆粒都經(jīng)歷了一定程度的磨損和溶蝕以及破碎作用，說(shuō)明鋯石經(jīng)歷一定距離的搬運(yùn)作用，反映鋁土礦物質(zhì)來(lái)源為異地，而非原地物質(zhì)。

通過(guò)對(duì)礦區(qū)兩個(gè)鋁土礦樣品中的碎屑鋯石來(lái)做U－Pb測(cè)年，鋯石U－Pb測(cè)年利用北京離子探針中心的SHRIMP－II采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定程序進(jìn)行，應(yīng)用澳大利亞國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM進(jìn)行元素間的分餾校正，用澳大利亞國(guó)立大學(xué)地學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)鋯石SL13(572 Ma，U=238 μg/g)標(biāo)定樣品的U，Th及Pb含量，數(shù)據(jù)處理采用Isoplot軟件。通過(guò)鋁土礦鋯石年齡結(jié)構(gòu)分別集中于1000Ma與450Ma，與北秦嶺元古代和古生代的兩期造山活動(dòng)相對(duì)應(yīng)，證實(shí)了秦嶺古陸提供了重要鋁土礦成礦物質(zhì)。

5 控礦因素

(1)礦體嚴(yán)格受本溪組控制

河南省沉積型鋁土礦無(wú)一例外地嚴(yán)格賦存于本溪組中，郁山鋁土礦體厚度與本溪組厚度總體為正相關(guān)關(guān)系，反映了對(duì)成礦有明顯的控制作用。

(2)長(zhǎng)期的沉積間斷形成了鋁土礦的就位空間和準(zhǔn)備了豐富的成礦物質(zhì)

郁山鋁土礦成礦之前，存在約1.4億年的沉積間斷。一方面，長(zhǎng)期的風(fēng)化作用尤其是在多雨溫?zé)岬墓艢夂驐l件下對(duì)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)甚至是紅土型鋁土礦，準(zhǔn)備了成礦的物質(zhì)條件;另一方面，長(zhǎng)期的準(zhǔn)平原化及對(duì)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(duì)郁山鋁土礦體來(lái)說(shuō)，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)特定的巖相古地理特征對(duì)礦體有重要的控制作用

至早二疊世，快速的海侵在豫西形成了廣闊的瀉湖潮坪－沼澤相，主要來(lái)自秦嶺和中條古陸的富鋁物質(zhì)具備了優(yōu)越的成礦環(huán)境，成礦物質(zhì)經(jīng)過(guò)搬運(yùn)和再沉積，尤其是在潮間－潮下帶經(jīng)過(guò)機(jī)械分選的“去泥作用”和部分的離子、膠體的化學(xué)沉積最終就位于溶斗、溶洼、溶盆和溶原中，完成了同生沉積作用而形成最初的鋁土礦體。對(duì)于郁山鋁土礦，具有大型巖溶洼地地貌的潮間－潮下帶控制著鋁土礦的就位沉積，此外，伴隨海平面的升降沉積環(huán)境有相應(yīng)的變化，可形成二至三個(gè)沉積旋回，控制郁山礦床可形成多達(dá)三層的鋁土礦體。

(4)多期構(gòu)造活動(dòng)控制了復(fù)雜的礦體空間分布

成礦前的構(gòu)造對(duì)鋁土礦沉積基底形成不同的巖溶地貌有重要的促進(jìn)作用。同生沉積階段的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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。原生鋁土礦成礦后的構(gòu)造對(duì)礦體的保存和表生作用有重要的影響。架子溝背斜及其次級(jí)背斜使鋁土礦體主要圍繞背斜核部呈帶狀分布，不同方向的斷層破壞了礦體的連續(xù)性，將礦床切割為四個(gè)礦段等。在礦區(qū)東部，被抬升零星出露的淺表區(qū)鋁土礦體表生作用明顯。

(5)表生風(fēng)化作用使局部礦石質(zhì)量進(jìn)一步提高。郁山礦區(qū)淺表區(qū)鋁土礦體受表生作用一般形成氧化鋁土礦體，礦石顏色變淺且普遍鐵染，其中黃鐵礦和菱鐵礦基本消失，出現(xiàn)蜂窩狀和多孔狀構(gòu)造，品位相對(duì)提高，體重相對(duì)減小。表生作用可沿?cái)鄬雍土严稁в绊懮畈康V石。

6 成礦模式

郁山鋁土礦床的形成經(jīng)歷了“三期五階段”:“三期”包括鋁土礦體就位、埋藏、改造保存三個(gè)成礦時(shí)期;“五階段”包括物源準(zhǔn)備和搬運(yùn)、同生、成巖、后生、風(fēng)化和表生五個(gè)成礦階段。礦床的成礦模式為“古陸風(fēng)化+碎屑和化學(xué)沉積”(圖1)。

6.1 鋁土礦體就位期

該成礦期包括物源準(zhǔn)備和搬運(yùn)、同生沉積兩個(gè)成礦階段。

(1)物源準(zhǔn)備和搬運(yùn)階段

晚石炭世時(shí)河南省中西部長(zhǎng)期處于屬熱帶－亞熱帶，氣候濕熱且有干旱季節(jié)，為各類(lèi)巖石的風(fēng)化提供了良好的條件。

經(jīng)過(guò)中奧陶世至上石炭世約1.4億年的地質(zhì)史，豫西及周邊地區(qū)一般經(jīng)歷著深刻的風(fēng)化剝蝕。位于豫西北西的中條古陸和南西的秦嶺古陸鋁硅酸巖分布廣，在物理、化學(xué)和生物共同作用下風(fēng)化形成廣闊成熟風(fēng)化殼，提供了豐富的紅土等富鐵鋁物質(zhì)，甚至三水鋁土礦及吸附型稀土礦，富鐵鋁物質(zhì)主要由粘土、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。豫西奧陶系碳酸鹽分布區(qū)逐漸形成鈣紅土堆積的準(zhǔn)平原，許多地區(qū)形成了不同規(guī)模和形態(tài)的巖溶洼地，包括溶斗、溶洼、溶盆和溶原等負(fù)地貌，為富鋁物質(zhì)的沉積準(zhǔn)備了空間條件。

至早二疊世，突發(fā)性的震蕩式海侵在豫西形成了具陸表海特點(diǎn)的瀉湖，包括郁山鋁土礦床形成的澠池海相瀉湖，總體海水深度不大，局部達(dá)浪基面以下。一方面，周邊古陸的富鐵鋁物質(zhì)在洪水、河流等作用下主要以牽引流和重力流兩種類(lèi)型向澠池瀉湖搬運(yùn)，另一方面，震蕩式海侵的過(guò)程中，在波浪、潮汐(包括風(fēng)暴潮)的作用下，主要以牽引流類(lèi)型向湖中搬運(yùn)。富鐵鋁物質(zhì)被搬運(yùn)的形式以碎屑為主，其次，在淡水條件及由生物產(chǎn)生的腐植酸等的護(hù)膠作用下，鐵鋁物質(zhì)存在Al(OH)3和Fe(OH)3等形式。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的積累，澠池瀉湖已富集了豐富的富鐵鋁物質(zhì)。

圖1 郁山鋁土礦床成礦模式圖Fig.1 Metallogenic model of the Yushan bauxite deposit1－第四系;2－三疊系;3二疊系孫家溝組;4－二疊系石盒子組;5－二疊系山西組;6－二疊系太原組;7－石炭系本溪組;8－奧陶系馬家溝組;9－寒武系;10－硅鋁酸鹽基巖;11－鋁土質(zhì)泥巖帶;12－泥晶－粒泥鋁土礦;13－砂礫屑鋁土礦;14－鐵質(zhì)泥巖; 15－菱鐵礦;16－灰?guī)r、白云巖等;17－鮞粒灰?guī)r、白云巖等;18－灰?guī)r;19－泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂巖層;20－泥巖砂巖等;21－長(zhǎng)石石英砂巖;22－泥巖、砂巖、含碳泥巖等;23－煤層;24－地質(zhì)界線;25－成礦物質(zhì)運(yùn)移方向;26－不整合界線;27－風(fēng)化及表生作用界線;28－斷層1－Quaternary;2－Triassic;3－Permian Sunjiagou Fm.;4－Permian Shihezi Fm.;5－Permian Shanxi Fm.;6－Taiyuan Fm.; 7－Carboniferous Benxi Fm.;8－Ordovician Mjiagou Fm.;9－Cambrian;10－aluminosilicate bed rock;11－bauxitic mudstone stripes; 12－micrite and grain bauxite;13－sand gravel bauxite;14－ferruginous mudstone;15－siderite;16－limestone and dolomite;17－oolitic Limestone and dolomite;18－limestone;19－mudstone，silty mudstone，sandstone formation;20－mudstone and sandstone;21－feldspar－quartz sandstone;22－mudstone，sandstone and carbon mudstone;23－coal seam;24－geological boundary;25－metallogenic material migration direction;26－unconformable boundary;27－weathering and hypergenesis boundary;28－fault

新安縣郁山地區(qū)地處瀉湖的東部潮坪區(qū)，主要包括潮間和潮下帶，一般主要在波浪和潮汐的作用下，呈碎屑形式的富鐵鋁物質(zhì)，總體由陸向湖心、由粗而細(xì)逐漸機(jī)械分異，由于含鋁礦物密度小于含鐵礦物，因此，同樣的粒度，富鐵物質(zhì)首先分異沉積，相對(duì)近陸分布。同時(shí)，由于海洋pH、Eh等物化條件的變化，運(yùn)移而來(lái)的Al(OH)3和Fe(OH)3等膠體發(fā)生聚沉作用，常以微細(xì)的碎屑為核心形成富鋁豆鮞和菱鐵礦鮞，可形成水鋁英石。在正常海洋條件下，可在湖底暫時(shí)沉積富鐵鋁層，但較頻繁的海平面小幅度升降變化和周期性風(fēng)暴潮的發(fā)生，常打碎富鐵鋁層，并混合其他富鐵鋁物質(zhì)，再搬運(yùn)、再機(jī)械化學(xué)分異、再沉積，形成鐵鋁碎屑含鮞、鮞中含礫、復(fù)鮞、碎鮞等再沉積物。如此，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的物理、化學(xué)分異，多次沉積、搬運(yùn)，為最后鋁土礦礦體的就位提供了充要條件。

(2)同生階段

在海平面相對(duì)穩(wěn)定期，在風(fēng)暴潮疊加作用下，由近陸向湖心、由下而上，富鐵鋁物質(zhì)開(kāi)始最后的沉積就位。相同粒級(jí)，按富鐵→富鋁→含硅物質(zhì)機(jī)械分異沉積;同種物質(zhì)，按粒級(jí)由大而小機(jī)械分異沉積;鐵鋁膠體由多變少化學(xué)分異沉積，并形成大量沉積型豆鮞;鐵、硫、碳酸根等離子由少變多化學(xué)分異沉積。沉積物受沉積基底形態(tài)影響，使最后就位形成的鋁土礦沉積物規(guī)模和厚度也不同。自潮上→潮間→潮下帶上部→潮下帶下部，風(fēng)暴潮作用強(qiáng)度有弱→較強(qiáng)→強(qiáng)→較弱的變化，導(dǎo)致沉積物機(jī)械分異程度有相同的變化。因此，綜合分異、就位沉積的結(jié)果是:鋁土礦礦化平行湖岸總體出現(xiàn)水平分帶，同時(shí)形成垂向分帶現(xiàn)象。

郁山地區(qū)富鋁物質(zhì)在同生階段完成了最后的富集、就位后，在海解作用下，有機(jī)質(zhì)逐漸被分解，可出現(xiàn)少量的海綠石和黃鐵礦自生礦物，Al2O3大于40%且A/S大于1.8的固體沉積物已大規(guī)模就位沉積，并在以后的演化中未發(fā)生較大的變化，因此，標(biāo)志著鋁土礦體決定性的形成。

該期發(fā)生了兩次較明顯的規(guī)模性海侵，在風(fēng)暴潮的疊加作用下，局部地段沉積了多層鋁土礦體。

(3)礦床分帶

在該階段，郁山鋁土礦床的礦化出現(xiàn)了了水平分帶。

①剝蝕帶:秦嶺和中條古陸為主要的物源區(qū)，物理、化學(xué)、生物風(fēng)化共同作用，母巖以鋁硅酸類(lèi)基巖為主、次為碳酸鹽巖。

在該帶形成了巨量的風(fēng)化殘積紅土，甚至三水鋁土礦，為成礦準(zhǔn)備了豐富的最初物源。同時(shí)，風(fēng)化物質(zhì)富集了稀土、鎵等稀有稀土物質(zhì)。

②潮上帶:常過(guò)渡為泥炭沼澤相，以含炭的粘土物質(zhì)沉積為主，分異一般，沉積厚度較小且較不穩(wěn)定。在溶斗中可形成小透鏡狀鋁土礦體。風(fēng)暴潮作用弱。

該環(huán)境長(zhǎng)期以暴露為主，有水期處于滯留狀態(tài)，為酸性的氧化環(huán)境。機(jī)械分異后主要沉積密度較小的細(xì)小粘土物質(zhì)，偶有小型貧礦體。稀土、鎵等隨粘土礦物共同沉積。

③潮間帶:以富鋁粘土物質(zhì)沉積為主，分異較好，沉積厚度較大且較不穩(wěn)定。一般形成品位中等的規(guī)模性鋁土礦體(層)，在溶斗中鋁土礦體明顯增厚。風(fēng)暴潮改造作用明顯。

該帶水動(dòng)力條件較弱，為弱酸性—弱堿性的氧化—弱還原環(huán)境，富鋁物質(zhì)沉積條件較有利，密度較大的豆鮞及碎屑狀富鋁物質(zhì)較易再沉積，部分粘土物質(zhì)被分異繼續(xù)向海搬運(yùn)。呈離子和膠體態(tài)的富鋁物質(zhì)可以化學(xué)沉積形成鋁土質(zhì)豆鮞等，F(xiàn)e3+與分別還原可形成黃鐵礦、菱鐵礦呈星散狀分布于沉積物中。整個(gè)沉積過(guò)程常周期性受風(fēng)暴潮改造，總體增大了機(jī)械分異的程度，可形成5～20cm厚的較富的豆鮞狀、碎屑狀沉積物夾層。該帶稀土、鎵等可同時(shí)沉積。

④潮下帶:以富鋁物質(zhì)沉積為主，分異好，沉積厚度較大且較穩(wěn)定。一般形成中高品位的規(guī)模性鋁土礦體(層)，在郁山大型溶盆變深處鋁土礦體明顯增厚，可出現(xiàn)多層礦體。風(fēng)暴潮改造作用較強(qiáng)。

該帶水動(dòng)力條件較弱－中等，為弱酸性－弱堿性的弱還原－還原環(huán)境，富鋁物質(zhì)沉積條件有利。呈離子和膠體態(tài)的富鋁物質(zhì)以化學(xué)沉積形成較多的鋁土質(zhì)豆鮞，分別還原可形成黃鐵礦、菱鐵礦呈星散狀分布于沉積物中。該帶受頻發(fā)的風(fēng)暴潮作用較強(qiáng)，提供了較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，沉積物經(jīng)較充分的機(jī)械分異，隨著風(fēng)暴流的遷移，形成了較厚較富的豆鮞狀、碎屑狀沉積物層狀體，較輕、較小沉積物多被向深湖區(qū)搬運(yùn)。在水動(dòng)力條件較弱的潮下帶下部可形成小的黃鐵礦和菱鐵礦透鏡體。潮下帶稀土、鎵等有一定沉積。

潮間－潮下帶一般沉積基底古地形較低，郁山鋁土礦沉積期發(fā)生了較明顯的兩次海侵，均影響到該區(qū)帶，相應(yīng)形成了兩個(gè)沉積旋回，因此，可出現(xiàn)多層規(guī)模性鋁土礦礦體。

6.2 鋁土礦體埋藏期

該成礦期包括成巖和后生兩個(gè)成礦階段。

(1)成巖階段

由于沉積環(huán)境和物源的較大變化，富鐵鋁物質(zhì)結(jié)束沉積，郁山地區(qū)開(kāi)始了太原組灰?guī)r和長(zhǎng)石石英砂巖等沉積，含鋁巖系逐漸被埋藏。隨著山西組－三疊系地層的沉積，其上覆沉積厚度大于4000m，鋁土礦體和含鋁巖系一起在壓實(shí)作用下不斷失水，物質(zhì)成分基本保持不變，密度不斷增加，逐漸被固結(jié)石化，作用時(shí)間可達(dá)百萬(wàn)年。

該階段被埋藏的含鋁巖系與底層海水隔絕，主要在厭氧細(xì)菌的作用下，分解有機(jī)質(zhì)和孔隙水中的(被囚捕的海水)，釋放出H2S，使Eh值降低形成還原條件，而pH值急劇加大，可達(dá)9以上。在這種堿性還原孔隙水的作用下，鋁土礦體及整個(gè)含鋁巖系中在同生階段的(Fe3+)氧化物可被還原產(chǎn)生黃鐵礦、菱鐵礦和鱗綠泥石等。

該階段一些礦物發(fā)生了轉(zhuǎn)化:三水鋁石可轉(zhuǎn)化為一水軟鋁石，可進(jìn)一步出現(xiàn)一水硬鋁石;高嶺石在孔隙水富K+時(shí)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾诟籑g2+時(shí)則向綠泥石轉(zhuǎn)化;蒙脫石在富含F(xiàn)e2+和Mg2的孔隙水中，逐漸轉(zhuǎn)變成綠泥石/蒙脫石混層粘土礦物，并向綠泥石轉(zhuǎn)化，而在富含K+孔隙水中，會(huì)通過(guò)伊利石/蒙脫石粘土的中間狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾?。因此該階段伊利石、一水軟鋁石明顯增多，綠泥石不斷增加，并出現(xiàn)新的一水硬鋁石。

鋁土礦體內(nèi)出現(xiàn)縫合線構(gòu)造，半固結(jié)的豆鮞出現(xiàn)平行層面的壓扁現(xiàn)象，形成平行定向構(gòu)造。由于水的流動(dòng)，攜帶了更細(xì)小的富鋁顆粒，在局部重新沉積不斷堆疊，形成滲流構(gòu)造。該階段總體對(duì)鋁土礦體形成有利，使礦石基本具備了最終的各種物理化學(xué)特征。

(2)后生階段

隨著上覆地層的加厚，鋁土礦體承受的靜壓不斷增大，尤其是在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，如板塊由南向北的不斷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的巨大構(gòu)造力，固結(jié)的鋁土礦體及賦存的含鋁巖系會(huì)發(fā)生破裂，出現(xiàn)大量裂隙，有利于沉積水的流動(dòng)，發(fā)生劇烈的后生變化，甚至變質(zhì)作用。

由郁山礦區(qū)該階段含鋁巖系頂部發(fā)育的煤層分析，其變質(zhì)程度不斷升高，已轉(zhuǎn)化為焦煤，顯示鋁土礦層埋深可達(dá)4000 m以上，環(huán)境溫度曾達(dá)到135～180℃。一般沉積水為弱堿性－弱還原，其作用時(shí)間可達(dá)億年以上。沉積水有來(lái)自沉積基地奧陶系碳酸鹽巖的偏堿性水，也可有來(lái)自上覆煤系地層的偏酸性水，其流動(dòng)區(qū)域和混合程度均對(duì)后生作用有直接影響。

在上述圍巖條件和沉積水的長(zhǎng)期作用下，鋁土礦體及賦存的含鋁巖系進(jìn)一步發(fā)生復(fù)雜變化:三水鋁石和一水軟鋁石消失，均轉(zhuǎn)化為一水硬鋁石，部分透明、自形程度高、顆粒較大的硬水鋁石可能為富鋁真溶液直接析出形成;蒙脫石消失，均轉(zhuǎn)化為伊利石和硬綠泥石;部分高嶺石轉(zhuǎn)化為伊利石，得以保存者有序度不斷提高;微細(xì)的黃鐵礦和菱鐵礦重結(jié)晶，顆粒不斷增大;硬水鋁石可被溶蝕，可被交代形成伊利石和高嶺石;出現(xiàn)斜穿層的方解石、白云石、黃鐵礦細(xì)脈等。該階段郁山鋁土礦礦體經(jīng)歷了富集和貧化等復(fù)雜的作用過(guò)程。

6.3 鋁土礦體改造保存期

該期郁山鋁土礦體經(jīng)歷了風(fēng)化和表生作用被改造保存。埋藏期后，郁山地區(qū)經(jīng)歷了北東擠壓、北西擠壓和南北向伸展三期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了北西、北東和近南北向斷層疊加的架子溝背斜，核部含鋁巖系被風(fēng)化剝蝕殆盡，現(xiàn)今的郁山鋁土礦體在翼部得以保存，圍繞背斜核部呈帶狀分布。

抬升至淺表區(qū)和中深部裂隙帶的鋁土礦體(層)在風(fēng)化和表生作用下，黃鐵礦和菱鐵礦可逐步被氧化淋瀝掉形成空洞，也可形成赤鐵礦和針鐵礦，同時(shí)，由于天水的淋濾，在強(qiáng)酸條件下，部分硅以離子形式被帶走，可發(fā)生“脫硫去硅”作用，礦體進(jìn)一步富集，品位得以進(jìn)一步提高，礦石顏色被鐵染或變淺，密度則有所減小。偶爾可見(jiàn)的氯化鈉也為表生作用產(chǎn)物。郁山礦區(qū)地下水水位變動(dòng)帶及斷裂帶下界面為風(fēng)化和表生作用下限，一般埋深大于150m，沿?cái)嗔褞Э缮钸_(dá)500m。該階段總體有利于礦體形成。

7 結(jié)論

河南省郁山鋁土礦床成礦時(shí)代為早二疊世，成礦物源主要為豫西秦嶺和中條古陸鋁硅酸巖風(fēng)化物，少量為豫西中奧陶統(tǒng)馬家溝組碳酸鹽巖分化產(chǎn)物。在澠池瀉湖東北邊緣的潮坪－沼澤環(huán)境成礦?？氐V因素為含礦巖系本溪組、長(zhǎng)期的沉積間斷、特定的巖相古地理特征、構(gòu)造和表生作用等。郁山鋁土礦首先主要為同生沉積成礦，然后經(jīng)過(guò)成巖、后生和表生作用最終成礦。郁山鋁土礦礦床為“古陸風(fēng)化+碎屑和化學(xué)沉積成礦”，經(jīng)歷了“三期五階段”，潮間—潮下帶為最有利的成礦環(huán)境，機(jī)械和化學(xué)分異為主要成礦機(jī)制，沉積類(lèi)型以碎屑沉積為主兼有化學(xué)沉積。

［注釋?zhuān)?/p>

① 河南省地質(zhì)調(diào)查院.2009.《河南省華北板塊中元古代—古生代主要成礦期巖相古地理和構(gòu)造古地理研究》

Bárdossy，G.，1982.Karst bauxites:bauxite deposits on carbonate rocks［J］.Developments in Economic Geology，14:1－441

Bárdossy，G.，Aleva，G.J.J.，1990.Lateritic bauxites:Developments in Economic Geology［M］.Amsterdam:Elsevier Scientific Publication:1－624

Calagari，A.A.，Abedini，A.，2007.Geochemical investigations on Permo－Triassic bauxite horizon at Kanisheeteh，east of Bukan，West－Azarbaidjan，Iran［J］.Journal of Geochemical Exploration，94:1－18(in Chinese with English abstract)

Chen Quan－shu;He Wen－ping，Zhou Di.2002.Geological characteristics and the exploration and development prospect of Al ore in Luoyang－Sanmenxia area，Henan province［J］.Conributions to Geology and Mineral Resources Research，17(4):252－256，270(in Chinese with English abstract)

Chen Shi－yi，Zhou Fang，He Xue－feng.1994.The processes of laterization of new generation main rock types in South China［J］.Transactions of Nonferrous Metals of China，4(3):1－5(in Chinese with English abstract)

Chen Shi－yi.1997.Study on alumogeothite of Guangxi and its significance［J］.Guangxi Geology，10(2):21－24(in Chinese with English abstract)

D’Argenio，B.，Mindszenty，A..1995.Bauxites and related paleokarst:Tectonic and climatic event markers at regional unconformities［J］.Eclogae geologica Helvetiae，88:453－499

Dai Xiao－bin.2005.Geological character and ore mechanism of bauxite deposit in western Samar Province，Philippines［J］.Mineral Resources and Geology，19(4):394－397(in Chinese with English abstract)

Deng Jun，Wang Qing－fei，Yang Shu－juan，Liu Xue－fei，Zhang Qi－zuan，Yang Li－qiang，Zhang Yue－h(huán)eng.2010.Genetic relationship between the Emeishan plume and the bauxite deposits in Western Guangxi，China:Constraints from U－Pb and Lu–Hf isotopes of the detrital zircons in bauxite ores［J］.Journal of Asian Earth Sciences，37(2010):412–424(in Chinese with English abstract)

Deng，J.，Wang，Q.F.，Yang S.J.2010.Genetic relationship between the Emeishan plume and the bauxite deposits in Western Guangxi，China:constraints from U－Pb and Lu－Hf isotopes of the detrital zircons in bauxite ores［J］.Journal of Asian Earth Sciences，37: 412－424

Dong xing，Liu Guo－ming，Chen De－jie，Zhang Qiao－mei，Zhao Xi－yan.2002.Deposit geology and metallogenic regulation of Shan－ Xin bauxite belt，Henan Province［J］.Geology and Prospecting，38 (4):41－44(in Chinese with English abstract)

Du Da－nian.1995.The formation of Henan bauxite［J］.Henan Metallurgy，(4):5－15(in Chinese with English abstract)

Evans，A.M.1993.Ore Geology and Industrial Minerals－An Introduction［M］.London:Wiley－Blackwell:389

Fan Fa－ming.1989.Characteristics of bauxite from Gui county to see the causes of Western Henan Bauxite［J］.Light Metal，(3):1－3(in Chinese with English abstract)

Fan Zhong－ren.1989.Characteristic ratios of trace elements and genetci significance of bauxite deposits in Central－Western Henan［J］.Geology and Prospecting，(7):23－27(in Chinese with English abstract)

Feng Kai.1992.Little understanding of the causes of bauxite in Henan［J］.Light Metal，(7):1－8(in Chinese with English abstract)

Ge Bao－xun，Li Kai－qi.1992.The ancient topography controles bauxite in Baiping Dengfeng，Hnan［J］.Coal Geology＆Exploration，20 (4):1－5(in Chinese with English abstract)

He Shu－qin.2007.Geological charaterisitcs of the bauxite deposit in Sanmenxia of Henan and prospecting direction［J］.Mineral Resources and Geology，(2):181－185(in Chinese with English abstract)

Hong Jin－yi.1994.Minerlization period of the lateritic bauxite deposits［J］.Geological Exploration for Non－Ferrous Metals，3(3):141－145(in Chinese with English abstract)

Li Zhong－ming，Zhao Jian－min，Wang Qing－fei，Ma Rui－shen，Jiao Zan－chao，Liu Xue－fei，Shi Chun－rui.2009.Sedimentary Environment Research for the Yushan Bauxite Ore Deposit in Western Henan Province，China［J］.Geoscience，23(3):481－489

Liu Chang－ling.1992.The Theory of Bauxite Genesis［J］.Journal of Shijiazhuang University of Economics，(2):195－204(in Chinese with English abstract)

Liu Chang－ling.1988.Geological features and genesis of Carboniferous bauxite in China［J］.Acta Sedimentologica Sinica，(3):1－10(in Chinese with English abstract)

Liu Xue－fei，Wang Qing－fei，Jun Deng，Zhang Qi－zuan，Sun Silei，Meng Jian－yin.2010.Mineralogical and geochemical investigations of the Dajia Salento－type bauxite deposits，western Guangxi，China［J］.Journal of Geochemical Exploration，(105):137–152

Ma Ji－min.1988.Carboniferous bauxite and karst of Henan［J］.Carsologica Sinica，(S2):82－85(in Chinese with English abstract)

Ma Ji－min.1991.Ore－processes of karst－type bauxite bed in Henan Province［J］.Henan Land＆Resources，9(3):15－20(in Chinese with English abstract)

Meng Xiang－h(huán)ua，Ge Ming，Xiao Zeng－qi.1987.Study on the sedimentology of the Carboniferous Allite－Bearing Formation(sequence)of North China［J］.Chinese Journal of Geology，(2):182－194(in Chinese with English abstract)

Shi He－sheng.1989.Metallogenic characteristics of the bauxite in western Henan［J］.Geotectonica Et Metallogenia，13(3):280－282(in Chinese)

Wang Qing－fei，Deng Jun，Zhang Qi－zuan，Liu Huan，Liu Xue－fei， Wan Li，Li Ning，Wang Yan－ru，Jiang Cheng－zhu，F(xiàn)eng Yuewen.2011.Orebody vertical structure and implications for oreforming processes in the Xinxu bauxite deposit，Western Guangxi，China［J］.Ore Geology Reviews，(39):230－244

Wang Shao－long.1992.More on G－layer material source of bauxite in Henan［J］.Henan Land＆Resources，10(1):15－19(in Chinese)

Wang Shao－long.1993.Supergene enrichment of bauxite in Henan［J］.Henan Land＆Resources，11(1):23－27(in Chinese)

Wen Tong－xiang.1987.The significance of Supergene enrichment in Chinese Paleozoic bauxite formation of high－grade ore［J］.Henan Land＆Resources，5(1):7－10(in Chinese)

Wen Tong－xiang.1996.Geological characterisitics of Carboniferous bauxite in Henan［J］.Journal of Geology and Mineral Resources of North China，(4):491－511(in Chinese)

Wu Guoyan.1996.The bauxite bed in Henan Provence［M］.Beijing: Metallurgical Industry Press:12(in Chinese)

Xue Jing，Gao Guang－ming，Cheng Gong.2009.Geological characteristics and metallogenic regularities of laterite bauxite in Boloven Plateau，Laos［J］.Contributions to Geology and Mineral Resources Research，24(4):297－304(in Chinese with English abstract)

Yan Chang－h(huán)ai，Zhu Guo－tang，1988.Application of Mathematical geological methods in the studies on material derivation of bauxite deposits［J］.Light Metals，24(6):1－6(in Chinese)

Yang Sen，Gao Zao－qi，Zhang Cheng－xue，Xu Hong－wei.2010.Study on the ore forming mechanism and the ore controlling factors of lateritic bauxite deposits in Boke of Guinea［J］.Journal of Henan Polytechnic University(Natural Science)，29(3):344－349(in Chinese with English abstract)

Yuan Yue－qing.2005.Genesis of bauxite deposit in Henan［J］.Mineral Resources and Geology，19(1):52－56(in Chinese with English abstract)

［附中文參考文獻(xiàn)］

范忠仁.1989河南省中西部鋁土礦微量元素比值特征及其成因意義［J］.地質(zhì)與勘探，(7):23－27

賀淑琴.2007河南省三門(mén)峽地區(qū)鋁土礦礦床地質(zhì)特征及找礦方向［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，(2):181－185

劉長(zhǎng)齡.1992.論鋁土礦的成因?qū)W說(shuō)［J］.河北地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào).(2): 195－204

馬既民.1988.河南石炭紀(jì)鋁土礦與巖溶［J］.中國(guó)巖溶，(S2):82－85

馬既民.1991.河南巖溶型鋁土礦床的成礦過(guò)程［J］.河南地質(zhì)，9 (3):15－20

孟祥化，葛 銘，肖增起.1987.華北石炭紀(jì)含鋁建造沉積學(xué)研究［J］.地質(zhì)科學(xué)，(2):182－194

施和生.1989.豫西鋁土礦的成礦學(xué)特征［J］.大地構(gòu)造與成礦學(xué)，13(3):280－282

王紹龍.1993.河南鋁土礦的表生富集［J］.河南地質(zhì)，11(1):23－27

王紹龍.1992.再論河南G層鋁土礦的物質(zhì)來(lái)源［J］.河南地質(zhì)，10 (1):15－19

溫同想.1996.河南石炭紀(jì)鋁土礦地質(zhì)特征［J］.華北地質(zhì)礦產(chǎn)雜志，(4):491－511

吳國(guó)炎.1996.河南鋁土礦床［M］.北京:冶金工業(yè)出版社:12

袁躍清.2005.河南省鋁土礦床成因探討［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，19(1): 52－56

翟東興，劉國(guó)明，陳德杰.2002.河南省陜－新鋁土礦帶礦床地質(zhì)特征及其成礦規(guī)律［J］.地質(zhì)與勘探，38(4):41－44

李中明，趙建敏，王慶飛，馬瑞申，焦贊超，劉學(xué)飛，史春睿.2009.豫西郁山鋁土礦沉積環(huán)境分析［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，23(3):481－489

戴曉彬.2005.菲律賓西薩馬省鋁土礦基本地質(zhì)特征及成礦機(jī)理初探［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，19(4):394－397

陳世益.1997.廣西鋁針鐵礦的研究及其意義［J］.廣西地質(zhì)，10 (2):21－24

洪金益.1994.紅土型鋁土礦的礦化時(shí)間研究［J］.有色金屬礦產(chǎn)與勘查，3(3):141－145

袁楊森，高灶其，張成學(xué)，徐紅偉.2010.幾內(nèi)亞博凱地區(qū)紅土型鋁土礦成礦機(jī)理和控礦因素研究［J］.河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，29(3):344－349

薛 靜，高光明，成 功.2009.老撾波羅芬高原紅土型鋁土礦地質(zhì)特征與成礦規(guī)律［J］.地質(zhì)找礦論叢，24(4):297－304

陳全樹(shù)，何文平，周 迪.2002.河南省洛陽(yáng)—三門(mén)峽鋁土礦地質(zhì)特征及其勘查開(kāi)發(fā)前景［J］.地質(zhì)找礦論叢，17(4):252－256，270

范法明.1989.從貴縣鋁土礦的特征看豫西鋁土礦的成因［J］.輕金屬，(3):1－3

葛寶勛，李凱琦.1992.河南登封白坪鋁土礦的古地貌控制［J］.煤田地質(zhì)與勘查，20(4):1－5

陳世益，周 芳，何學(xué)鋒.1994.中國(guó)南方新生代主要巖類(lèi)的紅土化進(jìn)程［J］.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，4(3):1－5

豐 愷.1992.河南鋁土礦成因的一點(diǎn)認(rèn)識(shí)［J］.輕金屬，(7):1－8

劉長(zhǎng)齡.1988.中國(guó)石炭紀(jì)鋁土礦的地質(zhì)特征與成因［J］.沉積學(xué)，(3):1－10

杜大年.1995.河南鋁土礦的生成［J］.河南冶金，(4):5－15

溫同想.1987.表生富集在我國(guó)上古生界鋁土礦富礦體形成中的意義［J］.河南地質(zhì)，5(1):7－10

燕長(zhǎng)海，朱國(guó)堂.1988.數(shù)學(xué)地質(zhì)方法在鋁土礦成礦物質(zhì)來(lái)源研究中的應(yīng)用［J］.輕金屬，24(6):1－6