王鳳清，郝 珺，劉炎昊

（1.河南省三門峽黃金工業(yè)學校， 河南三門峽市 472000；2.河南省煤炭地質(zhì)勘查研究院，河南鄭州 450052）

登封市鋁土礦資源賦存特征及其潛力評價

王鳳清1，郝 珺2，劉炎昊2

（1.河南省三門峽黃金工業(yè)學校， 河南三門峽市 472000；2.河南省煤炭地質(zhì)勘查研究院，河南鄭州 450052）

登封市鋁工業(yè)發(fā)展迅速，隨著當?shù)劁X加工企業(yè)的不斷發(fā)展壯大，鋁土礦資源顯得尤為緊缺。為此，通過系統(tǒng)的分析和研究，對登封地區(qū)的鋁土礦特征進行了詳細的闡述，對該區(qū)鋁土礦資源潛力進行了評價，并提出鋁土礦資源勘查部署的參考意見，力求為當?shù)劁X工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

鋁土礦；地質(zhì)特征；潛力評價

登封市位于河南省中部，嵩山南麓，東北距鄭州約70km，西北距洛陽約60km，國道207和豫03、豫31省道貫穿全境。登封礦區(qū)鐵路連京廣鐵路，西接焦枝鐵路，通往全國各地鄉(xiāng)間公路交匯成網(wǎng)，區(qū)內(nèi)有縣鄉(xiāng)公路縱橫貫通，交通十分便利。

本區(qū)鋁土礦資源豐富、分布集中、易采易選、規(guī)模較大，是其優(yōu)勢礦產(chǎn)之一。鋁土礦層為沉積－水硬鋁石型礦石，屬于沉積成因（巖溶型），成礦時代為石炭紀。已探明的鋁土礦資源儲量中伴生有鎵、鋰等稀有元素。另外，還共生有耐火粘土、硫鐵礦、“山西式鐵礦”及熔劑灰?guī)r。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

登封地區(qū)為一寬緩的不完整的向斜構(gòu)造。向斜走向在東金店以西為東西向，往東轉(zhuǎn)為北東，似弧頂向南突出的弧形。構(gòu)造形式以斷裂為主，褶皺次之。以斷層的走向劃分，主要有東西、北西、北東3組斷層［1］。向斜北翼東西向、北西向2種斷層延伸遠、切割深，構(gòu)成斷裂系統(tǒng)的骨干；向斜南翼，北東組斷層規(guī)模較大。且部份褶曲是斷裂的派生構(gòu)造，如紙坊背斜、劉碑寺向斜是紙坊斷層、石淙河斷層的牽引作用形成的褶曲［2］。

礦區(qū)地層齊全，出露較好。據(jù)區(qū)域出露及鉆孔揭示，賦存地層由老至新依次為古生界寒武系、奧陶系中統(tǒng)、石炭系上統(tǒng)、二疊系和新生界新近系。

2 礦床特征

登封市鋁土礦藏賦存于石炭系上統(tǒng)本溪組（C2b）中上部，本溪組為一套鐵、鋁、泥質(zhì)組成的過渡相沉積物，與下伏的奧陶系中統(tǒng)或上寒武統(tǒng)的各層位呈平行不整合接觸，與上覆太原組為整合接觸，屬沉積型一水硬鋁石礦床，礦石具有高鋁、高硅、低鐵的特征。礦層厚度變化較大，約0.47～29.46m，有用礦層平均厚3.94m。登封市鋁土礦以龍泉寺斷層為界，分東西兩段。西段礦層以透鏡狀為主，似層狀次之，囊狀較少，規(guī)模較大，連續(xù)性好；東段以囊狀礦體為主，透鏡狀次之，規(guī)模較小。

鋁土礦的礦物主要為一水硬鋁石，次為伊利石、高嶺石、水云母、銳鈦礦、金紅石、赤鐵礦、菱鐵礦、針鐵礦和黃鐵礦，少量石英、方解石、鋯石、電氣石、褐鐵礦、綠泥石和磷硫鋁鍶礦等［3］。礦石結(jié)構(gòu)主要有碎屑狀結(jié)構(gòu)、豆鮞狀結(jié)構(gòu)致密狀結(jié)構(gòu)和碎屑－豆鮞狀結(jié)構(gòu)。

鋁土礦礦石中主要化學成分為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，次要化學成分為CaO、MgO、K2O、S等。Al2O3為礦石中最主要的有用組分，鋁土礦Al2O3含量極值為41.07%～75.57%，單工程樣Al／Si極值為3.50～8.10。Al／Si值比較分散，變化較大不集中。各品級礦往往呈互層狀交錯出現(xiàn)，界線不清，在空間上分布零亂，連續(xù)性差，多呈小透鏡狀。

3 鋁土礦成礦地質(zhì)條件及找礦標志

3.1 鋁土礦成礦地質(zhì)條件

登封市鋁土礦賦存于石炭系上統(tǒng)本溪組（C2b）中上部，出露于登封市南部邊緣。古地貌對含礦巖系的沉積起著明顯的控制作用，含鋁巖系主要集中分布于古陸邊緣和嵩山、箕山的四周。含鋁巖系巖性組合可分為上、下兩段：下段以鐵泥質(zhì)巖為主，上段以鋁泥質(zhì)巖為主。在垂向上自下而上呈鐵－硅－碳－鋁－硅－碳變化，表現(xiàn)為2個沉積旋迥。在平面上由陸向?；蛳蚝姆较驇r石組合分布規(guī)律為：泥質(zhì)巖＋鐵質(zhì)巖組合－泥質(zhì)巖＋鋁質(zhì)巖組合－泥質(zhì)巖組合，呈環(huán)帶狀或條帶狀分布。本溪組沉積厚度明顯受沉積基底古巖溶發(fā)育程度和古地理環(huán)境制約［4］。

（1）古地理特征。本區(qū)位于嵩山、箕山古陸北側(cè)之沉積盆地，受加里東運動的影響，從奧陶紀晚世到石炭紀早世處于濕熱氣候和長期剝蝕階段，使中奧陶統(tǒng)灰?guī)r遭受風化剝蝕及地表水的長期沖刷溶蝕，形成了準平原地形及巖溶洼地。到上石炭世，地殼開始緩慢下降，并有小幅度的振蕩運動，海侵平靜而緩慢，形成了有利的沉積環(huán)境，具備了對成礦有利的古地理條件。

（2）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，搬運到湖盆洼地中沉積，成為含礦巖系的重要成礦物質(zhì)來源。含礦巖系下伏奧陶系或局部為寒武系的灰?guī)r侵蝕面上，碳酸鹽巖遭受強烈風化作用，K、Na、Ca、Mg等被帶走，Al、Ti、Fe等元素殘留原地形成富含鋁的殘余型紅土層，在早期，地殼下降，富鋁風化物質(zhì)等搬運到溶洼溶斗發(fā)育的沉積盆地中沉積，成為含礦巖系的另一重要成礦物質(zhì)來源。

（3）基底地形對成礦的影響。區(qū)內(nèi)中寒武統(tǒng)灰?guī)r剝蝕面，主要受地表水的垂直滲漏和溶蝕作用，逐漸形成巖溶洼地和溶斗。當含礦液充滿洼地后即形成半封閉的渦流或處于平靜狀態(tài)，并隨著環(huán)境介質(zhì)條件的改變而沉積鋁土礦，因此，巖溶發(fā)育地段是成礦的有利地形。

（4）鋁土礦期后改造和風化淋濾作用。晚石炭世早期地殼開始小幅度、高頻率的升降運動，海侵海退反復進行，使早期沉積尚未完全固結(jié)的鋁土礦體遭受岸流、底流、波浪和潮汐水的沖刷破碎，原地或短距離搬運堆積被膠結(jié)而形成碎屑－豆鮞狀鋁土礦。

因受地殼構(gòu)造運動的影響，使礦層至地表氧化帶礦體長期遭受地表酸性水的滲透淋濾作用，使鋁土礦脫硅，去硫，去鐵。富含高嶺石的豆鮞被風化分解，其它易溶物質(zhì)流失，使礦石中的Al2O3含量相對增高，形成優(yōu)質(zhì)鋁土礦。潛水面以下的礦層因淋濾作用減弱，則硫高、硅高，礦石品位較貧。

綜上所述，本區(qū)鋁土礦的成礦物質(zhì)來源于古陸上的鋁硅酸鹽巖和基底的碳酸鹽巖，經(jīng)長期化學風化作用，殘留的Fe、Al、Ti等物質(zhì)以機械和化學搬運的形式搬運到巖溶發(fā)育的沉積環(huán)境中沉積成礦，并經(jīng)后期改造而成［5－6］。故本區(qū)鋁土礦床為沉積型鋁土礦床。

3.2 找礦標志

（1）巖相－古地理特征。鋁（粘）土礦床的含礦巖系多分布于古陸（或古侵蝕平原）周圍山前凹地（或沉積盆地）。豫西南地區(qū)已知的鋁土礦成礦區(qū)帶均分布于秦嶺－大別古陸的嵩山、箕山，長葛次－級的古侵蝕高地的周圍。

（2）地層特征。沉積型鋁土礦床賦存于石炭系上統(tǒng)本溪組中上部，該地層是尋找沉積型鋁土礦床的直接標志層。由于石炭中統(tǒng)地層不整合于中奧陶統(tǒng)或寒武系白云質(zhì)灰?guī)r地層以上，則尋找鋁土礦床的基底地層是尋找鋁土礦的隱伏礦床的間接標志層。

（3）含礦巖系特征。鋁土礦和粘土礦是同層礦床。含礦巖系分為上、中、下3個巖性段，上段為粘土巖，炭質(zhì)頁巖夾煤線，是鋁土礦的直接頂板；中段為鋁土礦層（體），一般呈單層產(chǎn)出；下段為鐵質(zhì)粘土巖，局部為山西式鐵礦小透鏡體。

（4）巖溶侵蝕面特征。鋁土礦床下伏碳酸巖基底巖溶侵蝕面的起伏程度決定了巖溶地形的發(fā)育程度，并控制了含礦巖系的厚度變化及鋁土礦體的規(guī)模和形態(tài)。通過地質(zhì)和物探測量的綜合找礦有可能發(fā)現(xiàn)基底巖溶發(fā)育地段洼地溶斗中的鋁土礦富礦體。

4 鋁土礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及其潛力分析

4.1 鋁土礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

本區(qū)從1956年開始開采鋁土礦，歷經(jīng)50余年，形成了鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體和個體采礦為主的格架布局。由于機械化的利用，開采形成了大規(guī)模的機械開采，據(jù)統(tǒng)計資料顯示，實際開采能力在200萬t／a以上。近年來，鋁土礦需求量增加，形成了鋁土礦資源的亂挖亂采，多數(shù)為露天開采，資源浪費十分嚴重。隨著淺部資源越挖越少，部分轉(zhuǎn)為洞采或井采，產(chǎn)量普遍較低。據(jù)統(tǒng)計，無證開采礦山采出的礦石量甚至超過有證礦山的采出量，具體數(shù)據(jù)難以統(tǒng)計。本區(qū)鋁土礦后經(jīng)整頓，礦山秩序有所改善，礦山數(shù)量也開始逐步減小。

目前在登封市現(xiàn)有的9個鋁土礦區(qū)（即鋁土礦產(chǎn)地）中共計查明8個鋁土礦勘查區(qū)和13個鋁土礦、粘土礦礦山。8個鋁土礦勘查區(qū)共查明鋁土礦保有資源儲量700.33萬t；13個鋁土礦、粘土礦礦山共查明鋁土礦保有資源儲量1683.92萬t。在查明鋁土礦保有資源儲量5754.25萬t中，扣除已被中鋁整合及地方保留鋁土礦資源儲量997.54萬t和煤礦及其它礦種范圍內(nèi)鋁土礦資源儲量1818萬t及暫不能進行礦權(quán)申請范圍652萬t，登封市鋁土礦資源可供勘查、開采儲量為2286.71萬t。

4.2 鋁土礦資源潛力評價

登封煤田淺部分布有眾多開采二1煤層的煤礦，在其深部，即鋁土礦的賦存層位，特別是郁山深部地區(qū)鋁土礦的發(fā)現(xiàn)，更加佐證了深部找鋁的可行性。依據(jù)上述分析，結(jié)合登封市鋁土礦資源的成礦條件、勘查開發(fā)現(xiàn)狀、調(diào)查成果及原鋁土礦資源現(xiàn)狀調(diào)查預測資料，本文對淺部鋁土礦進行評價分析，預測深部的鋁土礦資源，主要遵循的原則：原探鋁土礦區(qū)的外圍或深部，成礦條件好；見有礦體直接露頭，礦化現(xiàn)象好；賦存有石炭系中統(tǒng)本溪組含鋁巖系地層。

經(jīng)分析研究，本文將登封市鋁土礦資源劃分為5個礦帶，9個預測區(qū)，均與鋁土礦礦山勘查區(qū)相鄰，預測區(qū)鋁土礦資源量估算采用的參數(shù)主要參考與其相鄰的鋁土礦勘查區(qū)或鋁土礦礦區(qū)，資源量估算準確、可靠。9個預測區(qū)共估算鋁土礦保有資源量3290萬t（見表1），其中煤礦及其它礦種范圍內(nèi)估算保有鋁土礦資源儲量1818萬t，扣除與煤礦區(qū)疊合范圍，查明鋁土礦資源量1472萬t。

5 結(jié) 論

為適應(yīng)河南省鋁工業(yè)發(fā)展的需求，本省鋁土礦的勘查工作重點多針對埋藏淺或露頭礦，淺埋、易開采的鋁土礦藏是目前開發(fā)首選。因此，根據(jù)本次各預測區(qū)的地理位置、鋁土礦資源賦存特征及儲量情況，建議優(yōu)先選擇弋灣預測區(qū)、西蔣莊預測區(qū)、仁莊預測區(qū)、龍泉寺預測區(qū)、西馬窯預測區(qū)5個鋁土礦預測空白區(qū)進行工作，其范圍內(nèi)無礦權(quán)設(shè)置，且埋藏均較淺，5個鋁土礦預測區(qū)共預獲鋁土礦資源量820萬t。而莊頭外圍預測區(qū)、白坪－梁莊預測區(qū)、劉樓－郭溝預測區(qū)、李溝預測區(qū)內(nèi)及周邊礦權(quán)設(shè)置復雜，按照規(guī)定不能申報鋁土礦礦權(quán)，需協(xié)調(diào)省廳相關(guān)部門。

表1 預測區(qū)一覽表

綜上，登封市鋁土礦保有資源儲量5754.25萬t，預獲資源總量3290萬t，具有較好的開發(fā)前景，為登封市鋁土工業(yè)的發(fā)展提供了強有力的保障。

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

［2］李凱琦，葛寶勛，陳書龍.豫西G層鋁土礦分布于古陸邊緣的控制因素［J］.焦作工學院學報，1994（2）.

［3］湯艷杰，賈建業(yè)，劉建明.豫西地區(qū)鋁土礦中鎵的分布規(guī)律研究［J］.礦物巖石，2002（1）.

［4］王道穎.河南省的鋁土礦資源［J］.礦物保護與利用，1994（5）.

［5］李奔騰.淺談河南鋁業(yè)鋁土礦礦石供應(yīng)的保證措施［J］.礦物保護與利用，2005（2）.

［6］呂 夏.河南省中西部石炭系鋁土礦中硬水鋁石的礦物學特征［J］.地質(zhì)論評，1988（4）.

2012－02－28）

王鳳清（1960－），女，河南沁陽人，高級講師，高級工程師，主要從事煤田地質(zhì)研究，Email：wfq－123＠163.com。