河南寶豐老郭家鋁土礦特征及外圍找礦

李 娜，閻仁杰

1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊，河南鄭州 450016

2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊，河南鄭州 450016

1 區(qū)域地質(zhì)背景

河南省寶豐縣老郭家-蠻子營鋁土礦區(qū)域上位于華北陸塊南緣，古地理環(huán)境為“古海近陸（秦嶺-大別古陸）北部邊緣”，為近濱的潮汐帶和瀉湖環(huán)境。地層區(qū)劃分為華北地層區(qū)——豫西-豫東南地層分區(qū)—澠確小區(qū)。

礦區(qū)位于區(qū)域褶皺構造——臨汝-郟縣-李口向斜南西翼的次級褶皺——粱洼向斜的西翼，位于區(qū)域斷裂——雙頭山正斷裂的北東翼。

區(qū)域地層主要是寒武系和石炭-二疊系，前者為加里東運動時期長期遭剝蝕的古風化面，巖性主要為白云巖和灰?guī)r等碳酸鹽巖，后者為海陸交替相以碎屑巖為主的含煤及含鋁建造。鋁土礦產(chǎn)于與寒武系崮山組白云巖呈平行不整合接觸的石炭系本溪組中部地層中。

除白堊系下統(tǒng)大營組（K1d），第四系（Q）沿石龍河兩岸和北部平原區(qū)分布外，向斜兩翼依次從新到老出露二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）-石炭系上統(tǒng)太原組（C2t），石炭系上統(tǒng)本溪組（C2b），下古生界寒武系上統(tǒng)崮山組（），中元古界薊縣系汝陽群云夢山組（Jxy），太古宇太華巖群（Arth）。

巖層傾角6°～20°，因受青草嶺逆斷層組的牽引作用，南西翼地層出露零星，面積狹小，巖層傾角陡，局部達60°～70°。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

4）石炭系上統(tǒng)本溪組（C2b ）：為鋁土礦含礦巖系,由于剝蝕作用，該巖組地層殘留于白云巖古風化面的洼地中，平面呈近橢圓狀，不規(guī)則狀，剖面呈各種形態(tài)的漏斗狀，與下伏崮山組呈假整合，與上覆地層太原組呈整合接觸，與白堊系呈角度不整合接觸。僅部分含礦巖系地層出露全，自下而上分三個巖性段：

下段（C2b1）：主要巖性為鐵質(zhì)粘土巖,有時為含鈣泥巖，灰綠色硅質(zhì)頁巖，詳查區(qū)平均厚2.47m，最厚4.87m。一般在漏斗狀含礦巖系的邊部傾角較陡，為鋁土礦直接底板。

中段（C2b2）：為鋁土礦層位。底部主要為紫紅色、褐黃色鐵鋁質(zhì)巖，平均厚4m，常夾鐵釩土及赤褐鐵礦透鏡體，下部主要為鋁土礦邊界礦層，亦常夾鐵釩土，赤褐鐵礦及少量鐵鋁質(zhì)巖，平均厚3.12m，上部主要賦存鋁土礦工業(yè)礦層，局部夾高鋁粘土和硬質(zhì)粘土，平均厚7.12m。頂部為低鐵高硅的鐵鋁質(zhì)巖，平均厚1.51m（以上均為真厚度）。詳查區(qū)該巖段平均厚15.75m，最厚達45.68m（該段的詳細特征見3.2-礦床地質(zhì)特征中敘述）。

上段（C2b3）：為礦層的直接頂板，巖性主要為黃褐色、黃綠色、灰白色頁巖夾細砂巖，粉砂巖及瘦煤線，該段平均厚1.88m，最厚3.90m；

5）石炭系上統(tǒng)太原組（C2t）：分布于本溪組的上部，多在山頂或山脊處。下部為含蜓科化石灰?guī)r或紫紅色細粒石英砂巖；中段為粉砂巖、長石砂巖、頁巖、泥巖、炭質(zhì)頁巖或煤線；上段為厚層燧石灰?guī)r或燧石層。平均厚16.90m，鉆孔揭穿最大厚度28.40m。下部含蜓科化石灰?guī)r，為鋁土礦層間接頂板；

6）白堊系下統(tǒng)大營組（K1d）：僅在詳查區(qū)東部見零星露頭，巖性為安山質(zhì)晶屑、巖屑凝灰?guī)r。另在少量鉆孔中見紫紅色泥巖夾灰綠色泥巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰?guī)r等。與寒武系及石炭系呈角度不整合接觸，與上覆K2平行不整合接觸；

7）白堊系上統(tǒng)（K2）：在九子山東坡多見零星露頭，在鉆孔中普遍見到，巖性為雜色礫巖、紫紅色礫巖、砂礫巖、泥巖、粉砂巖等,與寒武系崮山組不整合,局部超覆于C2b、C2t之上，為礦層頂板或間接頂板。據(jù)鉆孔揭露，最大鉛厚42.5m，真厚度36.73m。

2.2 礦區(qū)構造

1）褶皺：礦區(qū)除含礦巖系外， 張夏組—白堊系地層總體傾向南東東。呈單斜構造，形成梁洼向斜的北西翼。在含礦巖系中見短而寬緩的褶曲，規(guī)模不大，對礦體形態(tài)有一定的改造作用；

2）斷裂：區(qū)域斷層—枕頭山正斷層從詳查區(qū)西南角通過，呈北北西走向，傾向南西，北東東盤（即詳查區(qū)的部分）上升，南西西盤下降從而造成詳查區(qū)鋁土礦受到了較多的剝蝕，西部鋁土礦體得到了較多的保存（如詳查區(qū)外的老崔家鋁土礦體），由于下盤上升，使詳查區(qū)見少量饅頭組地層零星出露，對詳查區(qū)找鋁土礦形成不利因素。此外，在詳查區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有規(guī)模的斷層。

2.3 礦區(qū)巖漿巖

在詳查區(qū)東部，見大營組火山巖地層零星露頭。巖性為安山質(zhì)凝灰熔巖，在鉆孔中普遍見大營組下部層位，巖性主要為灰綠色泥質(zhì)粉砂巖，粘土夾礫巖，紫紅色泥巖夾灰綠色泥巖、凝灰質(zhì)粉砂巖等，為溫濕條件下的河湖沉積，由于第四系大面積掩蓋，未見火山機構，也未見同源異相的侵入巖。區(qū)內(nèi)所見巖漿巖為梁洼向斜盆地中湖盆底裂隙式噴發(fā)成因。

3 礦體特征

通過地質(zhì)填圖和工程揭露，詳查區(qū)內(nèi)共圈出漏斗狀鋁土礦礦體36處。較大的進行鋁土礦資源儲量估算的漏斗狀礦體13個 （其中一個獨立鐵礦體，一個獨立鐵礬土礦體）。主要分布于九子山上以及老郭家南山。

3.1 礦體賦存狀態(tài)

鋁土礦含礦巖系產(chǎn)于寒武系上統(tǒng)崮山組白云巖古風化面上，白云巖為礦體的間接底板，鋁土礦的間接頂板主要為太原組，底部生物碎屑灰?guī)r，局部由于剝蝕作用及后來的白堊系超覆,鋁土礦含礦巖系的頂板局部為白堊系礫巖、砂礫巖等。

3.2 礦體形態(tài)產(chǎn)狀和規(guī)模

礦體均呈漏斗狀，平面形態(tài)各異，呈橢圓狀、近圓形、長條狀、不規(guī)則狀。一般較大礦體總體產(chǎn)狀較緩，較小礦體主要為陡傾斜，僅中心部位少量緩傾斜地段。詳查區(qū)最大礦體長400m，最寬近210m，最小者僅2×2m2，一般長150m，寬50m～80m，受古地形起伏控制，礦體厚度變化較大，單工程邊界礦體最厚達42.45m，最薄僅0.83m ，平均鉛厚5.98m，礦體厚度變化系數(shù)為94.86 %，屬不穩(wěn)定類型。單工程工業(yè)礦體鉛厚最厚達30.80m.最薄為2.46m，工業(yè)礦體平均鉛厚12.80m，礦體總體具有形態(tài)復雜，厚度變化大，平均厚度大的特征。

3.3 礦體結構特征和空間變化

礦體自上而下為鐵鋁質(zhì)巖-工業(yè)礦層—邊界礦層—鐵鋁質(zhì)巖。Fe2O3一般由低-中-高，Al2O3由低—高—低，SiO2由高—低—高。礦體水平方向，自中心向漏斗狀礦體邊緣礦層厚度由大—小或沉積無礦，Al2O3由高-低，F(xiàn)e2O3、SiO2由低—高，礦體產(chǎn)狀由水平-中等傾斜-陡傾斜。大的漏斗狀含礦巖系，礦層亦厚，礦石質(zhì)量亦好，即Al2O3含量高，SiO2、Fe2O3含量低，小的漏斗狀含礦巖系礦石質(zhì)量差，高硅、高鐵。

鋁土礦含礦巖系中共生的鐵礬土礦，具一定規(guī)模，連續(xù)性較好，以鋁土礦的夾層或頂?shù)装?、特別是底板形式產(chǎn)出，鋁土礦含礦巖系中共生的赤鐵礦、褐鐵礦連續(xù)性差，多為單工程見礦。

本次僅在12、13、16、26、36號礦體中圈定鐵礦層。符合高鋁—硬質(zhì)粘土要求的樣品、分布零星，一般位于鋁土礦頂?shù)缀拖虏?，僅有極少量樣品達到相應品級的耐火度要求，故本次未圈定耐火粘土礦。

在漏斗狀含礦巖系邊部常遭剝蝕，后被白堊系磨拉石建造巖系超覆，形成剝蝕無礦，礦體的夾石主要為鐵質(zhì)粘土巖。

4 礦床成因

鋁土礦礦石及圍巖，見大量的鐵質(zhì)豆鮞及含鐵粘土巖碎屑，是典型的風化殼物質(zhì)，說明在海西期鋁土礦形成以前，寒武系崮山組白云巖風化面上廣泛發(fā)育紅土型風化殼。

鋁土礦發(fā)育水平韻律構造，具碎屑結構，特別是礫狀結構及豆鮞狀結構，礫、碎屑具定向排列，表明水動力條件為安靜和間歇動蕩的瀉湖環(huán)境。

詳查區(qū)礦石屬一水硬鋁石型鋁土礦，具區(qū)域鋁土礦礦石的指相特征， 也說明近岸沉積環(huán)境。

鋁土礦頂板的炭質(zhì)泥巖中產(chǎn)出瘦煤線，太原組的煤線或炭質(zhì)頁巖及上段燧石巖和燧石灰?guī)r，反映海陸交替相的沉積環(huán)境。

據(jù)古地貌分析：老郭家鋁土礦區(qū)與相鄰的張八橋鋁土礦區(qū)，邊莊鋁土礦區(qū)的東部相比，更接近古陸，形成的礦體均為漏斗狀，而無層狀礦體，老郭家礦體呈漏斗狀，呈圈閉形態(tài)，其礦體的形成過程應為：古陸邊緣先形成巖溶洼地、溝谷，繼而形成湖泊，地殼緩慢下沉，沉積形成鋁土礦體。

老郭家鋁土礦為紅土—海陸過渡沉積成因。其物質(zhì)來源是雙重的（古陸、基底），形成是多因素的[機械、化學（去Ca、Mg,Fe、Al相對富集）]，是多階段富集成礦的（搬運-沉積-沖刷-再搬運-再沉積-風化淋濾）。

5 外圍區(qū)域找礦思路

據(jù)目前該地區(qū)鋁土礦開發(fā)現(xiàn)狀，露頭鋁土礦已探采殆盡；在臨汝-郟縣-李口向斜南西翼及次級褶皺-粱洼向斜的西翼，在崮山組與本溪組、太原組及第四系掩蓋或掩蓋較淺或白堊系大營組地層超覆前二疊系較淺邊緣地區(qū)，由于礦體呈一個個孤立的漏斗狀，隱蔽性強，地表往往無露頭線索，而漏斗狀鋁土礦由于厚達單個礦體達100萬噸也是常見，因此，在該地區(qū)尋找淺隱伏漏斗狀鋁土礦具有現(xiàn)實的經(jīng)濟意義。

本論文建議的找礦思路如下：

采用地質(zhì)物探相結合的辦法進行。首先選區(qū)臨汝-郟縣-李口向斜南西翼及次級褶皺-粱洼向斜的西翼寒武系北東側的第四系或白堊系分布區(qū)，通過沿垂直向斜南西翼系統(tǒng)布設地質(zhì)物探剖面，因為鋁土礦含礦巖系具弱磁性，其磁性明顯大一圍巖白云巖和粘土巖的磁性，因此，采用高精度磁測可獲得磁異常；由于含礦巖系鐵質(zhì)含量高，瞬變電磁測量可獲得低阻異常, 以及采用可控源音頻大地電磁測深等手段，獲得物探異常，再用鉆探驗證可望獲得在該地區(qū)尋找隱伏鋁土礦的新突破。

[1]王志宏.階段性板塊運動與板內(nèi)增生[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2000：6-7.

[2]王宏運，李軍亭，劉玉清，宋建治.河南省汝州地區(qū)鋁土礦地質(zhì)特征及其找礦意義[J].華北國土資源，2007(1)：10-11.

[3]王占鋒，李軍旗.汝州市熬頭礦區(qū)鋁土礦礦床地質(zhì)特征、成因及控制因素[J].安陽工學院學報，2009(4)：78-80.

[4]河南省地質(zhì)礦產(chǎn)廳.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)志[M].中國展望出版社，1992：219-252.