河南省新安县郁山铝土矿床地质特征

马瑞申，刘百顺，李中明，燕长海，赵建敏，裴玉华

(1．河南省地质调查院，河南省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，河南郑州450001; 2．河南省地质矿产勘查开发局第一地质工程院，河南驻马店463000)

河南省新安县郁山铝土矿床地质特征

马瑞申1，刘百顺2，李中明1，燕长海1，赵建敏1，裴玉华1

(1．河南省地质调查院，河南省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，河南郑州450001; 2．河南省地质矿产勘查开发局第一地质工程院，河南驻马店463000)

郁山铝土矿矿床是豫西典型的隐伏铝土矿床，本文以西郁山矿段为主较系统阐述了矿床地质、矿体和矿石特征等。矿体赋存于本溪组铁铝质泥岩建造中下覆马家沟组岩溶特征控制矿体的形态，矿体深部延伸受架子沟背斜及断层控制，其上覆地层控制矿体的埋深。矿体厚度空间变化大，A/S与含铝岩系厚度及矿体厚度相关性很小。矿石以鲕粒和泥晶结构为主，少部分具有“砾中鲕”结构，显示矿床形成过程中的风化与搬运的复合过程。矿石主要含铝矿物是一水硬铝石(42%～88%)，其次是粘土矿物(高岭石和伊利石);黄铁矿、菱铁矿较普遍分布于下部矿石中，显示矿石形成于还原性沉积洼地中。铝土矿共伴生有益矿产和元素价值大。本文对进一步研究河南省隐伏铝土矿床有较重要参考意义。

铝土矿床隐伏矿地质特征河南省郁山

Ma Rui－shen，Liu Bai－shun，Li Zhong－ming，Yan Chang－hai，Zhao Jian－min，Pei Yuhua．Geological characteristics of the Yushan bauxite deposit in Xin’an county，Henan Province，China［J］．Geology and Exploration，2012，48(3):0479－0486．

郁山铝土矿矿床是河南省地质调查院于2006年发现的大型隐伏铝土矿矿床，矿床位于河南省新安县城西南约5 km(图1)，主要包括西郁山、东郁山、李村和南庄四个矿段，目前主要完成西郁山矿段的详查工作。河南省目前正处于隐伏铝土矿找矿勘查初始阶段，以资料丰富的郁山矿床为研究对象，系统阐述其矿床地质、矿体和矿石特征等，对指导河南省隐伏铝土矿找矿勘查有较重要意义。

1 成矿区域地质背景

郁山矿床属华北陆块南部渑池－确山陷褶断束的西北端，为构造隆起与坳陷的接合部位。属晋冀鲁豫地层区豫陕地层分区渑池－确山地层小区，出露地层有中元古界洛峪群、下古生界寒武－奥陶系、上古生界石炭－二叠系、中生界三叠系、新生界新近系和第四系。本溪组沉积环境属豫西渑池泻湖东部的潮坪－沼泽相。断裂和褶皱构造较发育，岩浆活动微弱。

矿床位于河南省三门峡－渑池－新安四级铝土矿成矿区的杜家沟－郁山铝土矿成矿带的东端，为河南省富铝土矿最集中区。区域上已发现煤、铝、铁等沉积矿产。铝土矿赋矿层位为上石炭－下二叠统的本溪组。

2 矿区地质特征

2．1 地层

矿区整体为一背斜，北东翼地层倾向北东，南西翼地层倾向南西。矿区中部主要出露寒系和奥陶系地层，本溪组露头偶尔可见，东部及西南部断续出露二叠－三叠系，大部为第四系和新近系覆盖(图1)。

2．1．1 含矿岩系特征

郁山矿床含矿地层为石炭－二叠系本溪组，与下伏马家沟组呈平行不整合接触，含铝岩系厚度1.18～26．06m，平均8．65m。一般自下而上分为四个岩性层:一层为灰褐色中薄菱铁矿层或含菱铁矿铝土质泥岩，以铁质粘土岩为主，厚0～4．80m;二层为灰色中薄层含豆鲕、粒屑铁铝质粘土岩层，局部含炭质而呈深灰色，黄铁矿零星发育，菱铁矿以豆鲕状，团粒状产出，层理发育，可发育成耐火粘土，为矿层直接底板，厚0～4．56m;三层为主矿层，为灰－深灰色中厚层状碎屑－豆鲕状铝土矿及泥晶铝土矿，偶尔见层理构造，厚0～10．18m;四层为深灰－灰黑色中薄层含炭质铝土质泥岩或炭质泥岩或矸石，为矿层直接顶板，可见层理，含植物化石，普遍含黄铁矿团块，厚0～3．35m。四个岩性层组合为一个完整的沉积旋回，矿区内一般可见两个沉积旋回。上部与太原组整合接触。

图1 郁山矿床地质构造简图Fig．1 Geological sketch map of the Yushan bauxite deposit

2．1．2 含矿岩系下伏及上覆主要地层

含矿岩系下伏为中奥陶系马家沟组三段、四段，为一套浅海相的碳酸盐岩组合。其古岩溶特征控制矿体的形态。

含矿岩系上覆地层控制着含矿岩系的埋深，自下而上基岩地层特征如下:

太原组(C2P1t):为一套碎屑岩夹碳酸盐岩建造。多发育灰黑色硅质岩团块或薄层;泥岩、粉砂岩、中细粒石英杂砂岩、灰岩夹薄煤层或煤线、中粒长石石英砂岩等。一般厚60m。

山西组(P1s):为一套碎屑岩建造。泥岩、粉砂岩夹含岩屑长石石英砂岩，下部含煤层位主要为黑色的炭质泥岩。一般厚度80m。

石盒子组(P1－2s):底部为砂锅窑砂岩，顶部为平顶山砂岩，为一套湖相沉积的碎屑岩建造的泥岩、粉砂岩、砂岩等，见煤线，各层间整合接触。厚度大于480m。

2．2 构造

整个矿区构造格架主要为北西、北西西和北东向断层切割的架子沟背斜。背斜分布于新安县蝎子山－架子沟－青石山一带，总体轴向为北西－南东向，核部地层为寒武系和奥陶系，两翼依次均为本溪组、太原组、山西组、石盒子组、孙家沟组、刘家沟组、和尚沟组等地层。基岩地层受北西西、北东和北西向断裂切割，尤其是其中东部被切割为数个小断块。背斜的东北翼发育一次级背斜即煤窑洼背斜。

矿区以隐伏为主发育北西西、北东和北西向三组断层，一般为正断层。香沟院断层(F10)、马道洼断层(F8)、郁山断层(F6)、上河断层(F11)、西洼断层(F14)等构成西郁山、东郁山、李村和南庄四个矿段的边界。

架子沟背斜形态及断层控制矿床四个矿段铝土矿层的空间分布，与我国主要铝土矿分布区构造控矿特征类似，铝土矿体围绕背斜核部零星出露和隐伏分布，深部连续延伸达1000m以上。

3 矿体特征

矿区共发现10个铝土矿体。东郁山、李村和南庄三个矿段分别1个，均为单层，形态为似层状或透镜状，平均厚度分别为5．33m、2．51m和3．00m。西郁山矿段包括7个铝土矿体。

西郁山矿段位于架子沟背斜西南部，自上而下包括7个铝土矿体(层)，最上层为主矿体，呈层状、似层状连续产出，分布于全矿段;其下部发育6个透镜状小矿体。钻孔控制长

约2476m，宽约1500m。矿体真厚度0．48～9.65m，平均真厚度2．79m，矿体厚度变化系数为78．81%，矿体厚度变化如图2，厚度变化曲线呈单峰，矿体厚度集中在1．5～3．5m。

图2 矿体厚度变化曲线图Fig．2 Curve showing variation of the ore body thickness

西郁山主矿体受背斜控制，矿体倾向上总体呈上凸的弧形，如横31勘探线剖面(图1、图3);走向上总体向北西方向倾伏，如纵Ⅵ勘探线剖面(图1、图4)。横31勘探线以东，纵Ⅵ勘探线以南矿体向南倾斜，倾角一般12°～32°，倾角最大42°11'，矿体埋深76．97～561．62m;横31勘探线以东、纵Ⅵ勘探线以北矿体倾向320°，倾角8～25°，矿体埋深76．79～441．25m。横31勘探线以西总体呈扇形分布，倾向249°～358°，倾角一般20°，矿体埋深325．30～626．21m。

矿区铝土矿的厚度与含矿岩系厚度总体呈较明显的正相关关系;A/S与含铝岩系厚度的及矿体厚度相关性很小(图3、图4)。

矿体直接顶板多为含碳质铝土质泥岩，间接顶板多为含砾长石石英砂岩，局部为太原组中薄状灰岩。直接底板多为中厚层状含铁质泥岩或菱铁矿层，间接底板为奥陶系灰岩、白云岩等。矿体中夹石较少发育。

4 矿石结构与物质组成

4．1 矿石结构

铝土矿石的主要结构为豆鲕状(内碎屑)结构(图5－a)和泥晶结构(图5－b)。

(1)豆鲕状(内碎屑)结构:依据粒屑及泥晶含量不同可分为粒屑结构、粒屑泥晶结构、含粒屑泥晶结构，分别由粒屑和泥晶基质组成，粒屑结构(粒屑含量≥50%)、粒屑泥晶结构(粒屑含量＜50%～25%)、含粒屑泥晶结构(粒屑含量＜25%～10%)。粒屑类型有内碎屑、鲕粒、豆粒等。①内碎屑呈卵圆状、次圆状、长条状、次棱角－棱角状，分选差，砾屑、砂屑、粉屑常混杂在一起。②鲕粒呈圆形、卵形、扁圆形，定向、半定向分布，主要由一水硬铝石组成，次要矿物有水云母、高岭石、菱铁矿和黄铁矿。鲕粒直径0．08～1．7mm，豆粒直径2～4．8mm。豆鲕中心或为水云母、高岭石、黄铁矿、菱铁矿，或为结晶较好的水铝石，或为陆源碎屑、金红石、锆英石、电气石、石英等;边缘为隐晶质水铝石。多个鲕粒被混杂包裹于同一个豆粒中，形成“砾中鲕”结构，显示矿床形成过程中的风化与搬运的复合过程(图5－c)。鲕粒按内部构造可分为:同心层状(图5－d)，由一水硬铝石、高岭石、水云母相间分布构成，层次由1层到5层，常可见薄皮鲕;放射裂纹状，氧化铝胶体围绕液泡或气泡成鲕，失水后形成放射状裂纹;复鲕状，一个大型豆鲕包含数个小鲕，可见包含小的复鲕(图5－e)。胶结物主要由泥微晶一水硬铝石组成，粘土矿物少量。

(2)泥晶结构:矿石由泥晶一水硬铝石(75%～97%)矿石矿物组成，少量粘土矿物，金红石、锐钛矿等微量。一水硬铝石呈泥晶状(图5－f)，粒间零散分布有鳞片状高岭石、水云母，并具少量铁质、有机质渲染，部分矿石沉积形成过程中出现渗流构造(图5－g)。

按矿石的结构其自然类型可划分主要为豆鲕(内碎屑)状铝土矿和泥晶铝土矿，偶尔可见多孔状铝土矿。

4．2 矿石构造

铝土矿矿石主要构造为致密块状构造和平行定向构造，偶尔可见多孔状构造和层理构造。特征如下:

(1)致密块状构造:隐晶状，较致密，碎后呈棱角状，可见微层理，晶粒状，隐晶状的矿石常具此种构造。

(2)平行定向构造:主要由一水硬铝石组成的扁园状鲕粒或豆粒碎屑，长轴排列方向大部分与层面平行，作定向排列(图5－h)。平行定向构造显示矿石遭受后期构造剪切作用。

(3)多孔状构造:矿石多空隙，大小不一，一般1～5mm，呈灰白色，具后期淋滤特征，铁流失强烈，多出现富矿石，硅含量很低。

(4)层理构造:主要分布于矿层顶部，具薄层状层理，层厚1～3cm，反映了较明显的沉积特征，多与平行定向构造接近或同时生成。

4．3 矿石矿物成分

主要含铝矿物是一水硬铝石(42%～88%)，其次是高岭石(1%～20%)和伊利石(1%～15%)。

含铁矿物中赤铁矿、针铁矿主要分布于浅表处铝土矿石中。方解石、白云石主要见于矿石微细裂隙中。黄铁矿、菱铁矿较普遍分布于下部矿石中，显示矿石形成于还原性沉积洼地。

主要含钛矿物是金红石，次为锐钛矿、板钛矿，另有微量钛铁矿、白钛石，金红石。

4．4 矿石化学成分

4．4．1 主要化学成分

分析结果由河南省地质调查院实验室完成。郁山矿床铝土矿的主要成分为:Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、S和烧矢量，共占总成分的94%以上(表1)。

结合上述矿床矿石的主要化学成分，认为矿区矿石工业类型主要为含铁性、高硫的中品位矿石。

4．4．2 次要化学成分

分析结果由河南省地矿局测试中心用X荧光光谱法和ICP法测试完成。铝土矿石的次要化学成分为Ga、K2O、Na2O、Li2O、CaO、MgO、P2O5、V2O5等8种，共占总成分的不到5%(表2)。

表1 郁山铝土矿床单工程主要化学成分特征表Table1 Primary components of the single exploration engineering in the Yushan bauxite deposit

表2 郁山铝土矿床单工程次要化学成分特征表Table2 Secondary chemical components of the single exploration engineering in the Yushan bauxite deposit

表3 郁山铝土矿床单工程微量元素特征表Table3 Trace element contents of the single exploration engineering in the Yushan bauxite deposit

4．4．3 微量元素

测试主要在中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所的廊坊地质与勘探实验室完成。Ni、Sc、Hf、Th、Ta、U、采用感应耦合等离子体质谱分析仪(ICP－MS)完成，一些微量元素(Ba、Cr、Rb、Sr、Zr)用X荧光(XRF)方法测定，分析仪器为Phillips PW1400。分析精度≤2×10－6(除Ba、Cr、Rb、Sr，它们的精度均为5×10－6)。

铝土矿石的主要微量元素有As、B、Ba、Co、Hf、Nb、Rb、Sc、Sr、Th、U、Zr、Ni等(表3)。

4．4．4 稀土元素

测试在中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所的廊坊地质与勘探实验室完成。稀土元素分析采用感应耦合等离子体质谱分析仪(ICP－MS)完成。稀土元素分析精度≤2×10－6。

郁山矿区单工程稀土元素总量(ΣREE)230．30～1556．47×10－6，平均为621．27×10－6，变异系数51．94%，分布不均匀;轻稀土总量(ΣLREE)129．34～1556．47×10－6，平均为621．27×10－6，变异系数57.94%，分布不均匀;重稀土总量(ΣHREE)122．41～286．83×10－6，平均为621．27×10－6，变异系数22．96%，分布均匀;轻重稀土分异系数为1．06～5.43，平均为3.50，分异程度高;稀土单元素中，Ce平均变异系数68.08%为最高，反映其分异程度最高，活跃性最强。

5 主要共伴生矿产

郁山矿区与铝土矿共生的矿产主要为耐火粘土、铁矾土和煤。耐火粘土矿体一般赋存于含铝岩系中－上部，铝土矿住矿体上部，偶尔见于其下部;铁矾土矿体一般赋存于含铝岩系中下部，铝土矿住矿体下部，偶尔见于其顶部。耐火粘土矿体和铁矾土矿体多数与铝土矿直接接触，是铝土矿的直接顶板或底板。铝土矿与耐火粘土、铁矾土多呈渐变接触，无明显沉积分界。本溪组底部偶尔赋存山西式铁矿，连续性差。煤矿在矿区中东部较发育，有正在开采的郁山井田等，而西部较不发育，整体赋存于含铝岩系上部的太原组－石盒子组二段地层中。耐火粘土资源量达中型规模，主要为硬质粘土，耐火度大于1580℃;铁矾土和煤资源量均为小型规模。其综合开发前景较好。

与铝土矿伴生的矿产主要有:镓为中型规模，平均含量为0．0073%，与区域上铝土矿伴生镓特征相似(汤艳杰，2002;李中明，2007)。据中国铝业有限公司现今生产技术，生产氧化铝的同时，镓的回收率为63%～65%。

轻稀土氧化物(REO)为中型规模，平均含量为0．0964%，初步认为为风化壳吸附型轻稀土矿(李中明，2007)，具体赋存状态需进一步研究，稀土氧化物的浸出率较低，应进一步开展开发利用研究。

钛(TiO2)为大型规模，平均含量为2．81%;据对山西铝土矿的研究(柴东浩，2001)，在拜耳法氧化铝生产过程中主要富集于赤泥中，一般大于7%，含量较高，因此，应引起重视，并应开展相应的开发利用研究。

锂(Li2O)为中型规模，平均含量为0．0988%。据研究(柴东浩，2001;杨军臣，2004)，结合河南省有关资料，认为Li主要是以分散状态存在于一水硬铝石等铝矿物和高岭石、伊利石等铝硅酸盐矿物中。在氧化铝生产过程中有明显的富集，主要富集于循环母液中，其综合利用应同主元素铝的利用结合起来。

6 结论

郁山铝土矿床为河南省近年来较典型的隐伏铝土矿床，矿体严格赋存于本溪组铁铝质泥岩建造中，分布主要受架子沟背斜及三组断层控制，其埋深受上覆地层控制，矿体的形态受下覆马家沟组岩溶特征控制。主矿体受后期风化作用较小，主要属原生铝土矿，不同于河南省以往长期主要勘查和开发的氧化铝土矿体。铝土矿中共生的煤、耐火粘土和伴生的镓在现代经济技术条件下均可开发利用。伴生的轻稀土(REO)、钛(TiO2)、锂(Li2O)等，含量高、价值大，但赋存状态复杂，暂不可利用，需进一步研究。

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Geological Characteristics of the Yushan Bauxite Deposit in Xin’an County，Henan Province

MA Rui－shen1，LIU Bai－shun2，LI Zhong－ming1，YAN Chang－hai1，ZHAO Jian－min1，PEI Yu－hua1
(1．Henan institute of Geology Survey，Zhengzhou，Henan450001;2．The first geo－engineering institute in Henan provincial Bureau of Geo－exploration and Mineral Development，Henan Provincial key laboratory for geological process mineralizing and resource utilization in metal mineral，Zhumadian，Henan463000)

The Yushan bauxite deposit is a typical concealed bauxite deposit in western Henan Province．Taking the western Yushan mine section as an example，this paper studied its characteristics of the deposit geology，orebody and ores systematically．The bauxite orebody occurs in the aluminiferous rock system of the Carboniferous Benxi Formation．The morphology of the orebody is controlled by karst terrain upon the underlying Majiagou Formation．The Jiazigou anticline and faults control the deep extension of the orebody，and the overlying strata decide the burial depth of the orebody．The orebody thickness varies greatly．The relationship between A/S and the thickness of the aluminiferous rock system is weak，as is the same with the relationship between A/S and the orebody thickness．The ores mainly display oolitic and argillaceous textures，and a few with ooid－in－pistol texture．This may suggest a recombination between weathering and transportation occurring during the ore formation．The dominant Al－bearing minerals include diaspore(42%～88%)and clay minerals(kaolinite and illinite)．Pyrite and siderite are widely distributed in the lower part of the orebody，revealing that the ores were formed in a reducing karst depression．The paragenetic and associated minerals and elements within the bauxite have a great commercial value．This paper has an important reference value for the further study of concealed bauxite deposits in Henan Province．

bauxite deposit，concealed orebody，geological characteristics，Henan Province，Yushan

book=5,ebook=1

P618

A

0495－5331(2012)03－0479－8

2011－5－20;

2011－11－26;［责任编辑］郝情情。

河南省2007年度地质勘查基金(周转金)项目“河南省新安县郁山铝土矿详查”(项目编号:豫国土资发(2008)87号)及河南省覆盖区铝(粘)土矿资源潜力评价和找矿技术研究项目(项目编号:资［2010］矿评01－12－13号)项目联合资助。

马瑞申(1956年—)，男，1982年毕业于武汉地质学院，教授级高级工程师，现主要从事地质矿产和区域地质研究工作。E－mail:lzm87122@126．com。