登封市铝土矿资源赋存特征及其潜力评价

王凤清，郝 珺，刘炎昊

（1.河南省三门峡黄金工业学校， 河南三门峡市 472000；2.河南省煤炭地质勘查研究院，河南郑州 450052）

登封市铝土矿资源赋存特征及其潜力评价

王凤清1，郝 珺2，刘炎昊2

（1.河南省三门峡黄金工业学校， 河南三门峡市 472000；2.河南省煤炭地质勘查研究院，河南郑州 450052）

登封市铝工业发展迅速，随着当地铝加工企业的不断发展壮大，铝土矿资源显得尤为紧缺。为此，通过系统的分析和研究，对登封地区的铝土矿特征进行了详细的阐述，对该区铝土矿资源潜力进行了评价，并提出铝土矿资源勘查部署的参考意见，力求为当地铝工业的可持续发展提供理论依据。

铝土矿；地质特征；潜力评价

登封市位于河南省中部，嵩山南麓，东北距郑州约70km，西北距洛阳约60km，国道207和豫03、豫31省道贯穿全境。登封矿区铁路连京广铁路，西接焦枝铁路，通往全国各地乡间公路交汇成网，区内有县乡公路纵横贯通，交通十分便利。

本区铝土矿资源丰富、分布集中、易采易选、规模较大，是其优势矿产之一。铝土矿层为沉积－水硬铝石型矿石，属于沉积成因（岩溶型），成矿时代为石炭纪。已探明的铝土矿资源储量中伴生有镓、锂等稀有元素。另外，还共生有耐火粘土、硫铁矿、“山西式铁矿”及熔剂灰岩。

1 区域地质特征

登封地区为一宽缓的不完整的向斜构造。向斜走向在东金店以西为东西向，往东转为北东，似弧顶向南突出的弧形。构造形式以断裂为主，褶皱次之。以断层的走向划分，主要有东西、北西、北东3组断层［1］。向斜北翼东西向、北西向2种断层延伸远、切割深，构成断裂系统的骨干；向斜南翼，北东组断层规模较大。且部份褶曲是断裂的派生构造，如纸坊背斜、刘碑寺向斜是纸坊断层、石淙河断层的牵引作用形成的褶曲［2］。

矿区地层齐全，出露较好。据区域出露及钻孔揭示，赋存地层由老至新依次为古生界寒武系、奥陶系中统、石炭系上统、二叠系和新生界新近系。

2 矿床特征

登封市铝土矿藏赋存于石炭系上统本溪组（C2b）中上部，本溪组为一套铁、铝、泥质组成的过渡相沉积物，与下伏的奥陶系中统或上寒武统的各层位呈平行不整合接触，与上覆太原组为整合接触，属沉积型一水硬铝石矿床，矿石具有高铝、高硅、低铁的特征。矿层厚度变化较大，约0.47～29.46m，有用矿层平均厚3.94m。登封市铝土矿以龙泉寺断层为界，分东西两段。西段矿层以透镜状为主，似层状次之，囊状较少，规模较大，连续性好；东段以囊状矿体为主，透镜状次之，规模较小。

铝土矿的矿物主要为一水硬铝石，次为伊利石、高岭石、水云母、锐钛矿、金红石、赤铁矿、菱铁矿、针铁矿和黄铁矿，少量石英、方解石、锆石、电气石、褐铁矿、绿泥石和磷硫铝锶矿等［3］。矿石结构主要有碎屑状结构、豆鲕状结构致密状结构和碎屑－豆鲕状结构。

铝土矿矿石中主要化学成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，次要化学成分为CaO、MgO、K2O、S等。Al2O3为矿石中最主要的有用组分，铝土矿Al2O3含量极值为41.07%～75.57%，单工程样Al／Si极值为3.50～8.10。Al／Si值比较分散，变化较大不集中。各品级矿往往呈互层状交错出现，界线不清，在空间上分布零乱，连续性差，多呈小透镜状。

3 铝土矿成矿地质条件及找矿标志

3.1 铝土矿成矿地质条件

登封市铝土矿赋存于石炭系上统本溪组（C2b）中上部，出露于登封市南部边缘。古地貌对含矿岩系的沉积起着明显的控制作用，含铝岩系主要集中分布于古陆边缘和嵩山、箕山的四周。含铝岩系岩性组合可分为上、下两段：下段以铁泥质岩为主，上段以铝泥质岩为主。在垂向上自下而上呈铁－硅－碳－铝－硅－碳变化，表现为2个沉积旋迥。在平面上由陆向海或向湖心方向岩石组合分布规律为：泥质岩＋铁质岩组合－泥质岩＋铝质岩组合－泥质岩组合，呈环带状或条带状分布。本溪组沉积厚度明显受沉积基底古岩溶发育程度和古地理环境制约［4］。

（1）古地理特征。本区位于嵩山、箕山古陆北侧之沉积盆地，受加里东运动的影响，从奥陶纪晚世到石炭纪早世处于湿热气候和长期剥蚀阶段，使中奥陶统灰岩遭受风化剥蚀及地表水的长期冲刷溶蚀，形成了准平原地形及岩溶洼地。到上石炭世，地壳开始缓慢下降，并有小幅度的振荡运动，海侵平静而缓慢，形成了有利的沉积环境，具备了对成矿有利的古地理条件。

（2）成矿物质来源。本区外围古陆大面积出露铝硅酸盐岩，在经受了长期的风化剥蚀后，分解淋滤后形成富含铁铝的残积物，经水冲刷，搬运到湖盆洼地中沉积，成为含矿岩系的重要成矿物质来源。含矿岩系下伏奥陶系或局部为寒武系的灰岩侵蚀面上，碳酸盐岩遭受强烈风化作用，K、Na、Ca、Mg等被带走，Al、Ti、Fe等元素残留原地形成富含铝的残余型红土层，在早期，地壳下降，富铝风化物质等搬运到溶洼溶斗发育的沉积盆地中沉积，成为含矿岩系的另一重要成矿物质来源。

（3）基底地形对成矿的影响。区内中寒武统灰岩剥蚀面，主要受地表水的垂直渗漏和溶蚀作用，逐渐形成岩溶洼地和溶斗。当含矿液充满洼地后即形成半封闭的涡流或处于平静状态，并随着环境介质条件的改变而沉积铝土矿，因此，岩溶发育地段是成矿的有利地形。

（4）铝土矿期后改造和风化淋滤作用。晚石炭世早期地壳开始小幅度、高频率的升降运动，海侵海退反复进行，使早期沉积尚未完全固结的铝土矿体遭受岸流、底流、波浪和潮汐水的冲刷破碎，原地或短距离搬运堆积被胶结而形成碎屑－豆鲕状铝土矿。

因受地壳构造运动的影响，使矿层至地表氧化带矿体长期遭受地表酸性水的渗透淋滤作用，使铝土矿脱硅，去硫，去铁。富含高岭石的豆鲕被风化分解，其它易溶物质流失，使矿石中的Al2O3含量相对增高，形成优质铝土矿。潜水面以下的矿层因淋滤作用减弱，则硫高、硅高，矿石品位较贫。

综上所述，本区铝土矿的成矿物质来源于古陆上的铝硅酸盐岩和基底的碳酸盐岩，经长期化学风化作用，残留的Fe、Al、Ti等物质以机械和化学搬运的形式搬运到岩溶发育的沉积环境中沉积成矿，并经后期改造而成［5－6］。故本区铝土矿床为沉积型铝土矿床。

3.2 找矿标志

（1）岩相－古地理特征。铝（粘）土矿床的含矿岩系多分布于古陆（或古侵蚀平原）周围山前凹地（或沉积盆地）。豫西南地区已知的铝土矿成矿区带均分布于秦岭－大别古陆的嵩山、箕山，长葛次－级的古侵蚀高地的周围。

（2）地层特征。沉积型铝土矿床赋存于石炭系上统本溪组中上部，该地层是寻找沉积型铝土矿床的直接标志层。由于石炭中统地层不整合于中奥陶统或寒武系白云质灰岩地层以上，则寻找铝土矿床的基底地层是寻找铝土矿的隐伏矿床的间接标志层。

（3）含矿岩系特征。铝土矿和粘土矿是同层矿床。含矿岩系分为上、中、下3个岩性段，上段为粘土岩，炭质页岩夹煤线，是铝土矿的直接顶板；中段为铝土矿层（体），一般呈单层产出；下段为铁质粘土岩，局部为山西式铁矿小透镜体。

（4）岩溶侵蚀面特征。铝土矿床下伏碳酸岩基底岩溶侵蚀面的起伏程度决定了岩溶地形的发育程度，并控制了含矿岩系的厚度变化及铝土矿体的规模和形态。通过地质和物探测量的综合找矿有可能发现基底岩溶发育地段洼地溶斗中的铝土矿富矿体。

4 铝土矿资源开发利用现状及其潜力分析

4.1 铝土矿资源开发利用现状

本区从1956年开始开采铝土矿，历经50余年，形成了乡镇集体和个体采矿为主的格架布局。由于机械化的利用，开采形成了大规模的机械开采，据统计资料显示，实际开采能力在200万t／a以上。近年来，铝土矿需求量增加，形成了铝土矿资源的乱挖乱采，多数为露天开采，资源浪费十分严重。随着浅部资源越挖越少，部分转为洞采或井采，产量普遍较低。据统计，无证开采矿山采出的矿石量甚至超过有证矿山的采出量，具体数据难以统计。本区铝土矿后经整顿，矿山秩序有所改善，矿山数量也开始逐步减小。

目前在登封市现有的9个铝土矿区（即铝土矿产地）中共计查明8个铝土矿勘查区和13个铝土矿、粘土矿矿山。8个铝土矿勘查区共查明铝土矿保有资源储量700.33万t；13个铝土矿、粘土矿矿山共查明铝土矿保有资源储量1683.92万t。在查明铝土矿保有资源储量5754.25万t中，扣除已被中铝整合及地方保留铝土矿资源储量997.54万t和煤矿及其它矿种范围内铝土矿资源储量1818万t及暂不能进行矿权申请范围652万t，登封市铝土矿资源可供勘查、开采储量为2286.71万t。

4.2 铝土矿资源潜力评价

登封煤田浅部分布有众多开采二1煤层的煤矿，在其深部，即铝土矿的赋存层位，特别是郁山深部地区铝土矿的发现，更加佐证了深部找铝的可行性。依据上述分析，结合登封市铝土矿资源的成矿条件、勘查开发现状、调查成果及原铝土矿资源现状调查预测资料，本文对浅部铝土矿进行评价分析，预测深部的铝土矿资源，主要遵循的原则：原探铝土矿区的外围或深部，成矿条件好；见有矿体直接露头，矿化现象好；赋存有石炭系中统本溪组含铝岩系地层。

经分析研究，本文将登封市铝土矿资源划分为5个矿带，9个预测区，均与铝土矿矿山勘查区相邻，预测区铝土矿资源量估算采用的参数主要参考与其相邻的铝土矿勘查区或铝土矿矿区，资源量估算准确、可靠。9个预测区共估算铝土矿保有资源量3290万t（见表1），其中煤矿及其它矿种范围内估算保有铝土矿资源储量1818万t，扣除与煤矿区叠合范围，查明铝土矿资源量1472万t。

5 结 论

为适应河南省铝工业发展的需求，本省铝土矿的勘查工作重点多针对埋藏浅或露头矿，浅埋、易开采的铝土矿藏是目前开发首选。因此，根据本次各预测区的地理位置、铝土矿资源赋存特征及储量情况，建议优先选择弋湾预测区、西蒋庄预测区、仁庄预测区、龙泉寺预测区、西马窑预测区5个铝土矿预测空白区进行工作，其范围内无矿权设置，且埋藏均较浅，5个铝土矿预测区共预获铝土矿资源量820万t。而庄头外围预测区、白坪－梁庄预测区、刘楼－郭沟预测区、李沟预测区内及周边矿权设置复杂，按照规定不能申报铝土矿矿权，需协调省厅相关部门。

表1 预测区一览表

综上，登封市铝土矿保有资源储量5754.25万t，预获资源总量3290万t，具有较好的开发前景，为登封市铝土工业的发展提供了强有力的保障。

［1］葛宝勋，李凯琦.河南登封白坪铝土矿的古地貌控制［J］.煤田地质与勘探，1992（4）.

［2］李凯琦，葛宝勋，陈书龙.豫西G层铝土矿分布于古陆边缘的控制因素［J］.焦作工学院学报，1994（2）.

［3］汤艳杰，贾建业，刘建明.豫西地区铝土矿中镓的分布规律研究［J］.矿物岩石，2002（1）.

［4］王道颖.河南省的铝土矿资源［J］.矿物保护与利用，1994（5）.

［5］李奔腾.浅谈河南铝业铝土矿矿石供应的保证措施［J］.矿物保护与利用，2005（2）.

［6］吕 夏.河南省中西部石炭系铝土矿中硬水铝石的矿物学特征［J］.地质论评，1988（4）.

2012－02－28）

王凤清（1960－），女，河南沁阳人，高级讲师，高级工程师，主要从事煤田地质研究，Email：wfq－123＠163.com。