河南省新安县江村铝土矿区成矿地质特征及成矿规律初探

王剑锋，陈昊龙，杨水旺，余智慧，吴园园

(1.河南省有色金属地质矿产局第七地质大队, 河南 郑州 450016； 2.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心, 河南 郑州 450016)

0 引言

铝土矿是目前市场热门资源，在国内外众多领域内拥有广阔的市场，对经济发展作用显著，是我国实现工业新型化与农业现代化及城镇化，进而全面实现建设小康社会目标的重要基础产业资源(姚公一，2004；姬果等，2021)。但是根据《2007年河南省矿产查明资源储量简表》，河南省铝土矿的保有资源储量为61461.385万 t，在扣除各项影响因素后，实际可供利用的可采资源储量为19553万 t。2008年河南省的氧化铝产能已达880万 t，加上其它行业对铝土矿的需求，每年共要消耗3000万 t铝土矿石，因此，加快铝土矿的找矿工作十分重要。新安县铝土矿成矿地质背景及成矿条件优越，处于豫西北成矿带内的东端，为河南省铝土矿富集分布区，该成矿带内分布有杜家沟、黄门、曹窑、贾家洼、段村、雷沟等矿点，是进行铝土矿找矿突破的理想地区。2013—2020年河南省有色金属地质矿产局第一地质大队、河南省地质调查院与河南省有色金属地质矿产局第七地质大队先后在新安地区开展了新安县石寺—北冶地区煤下铝土矿普查、新安县郁山矿区铝土矿详查和新安县江村铝土矿区预查工作，发现大型铝土矿床2处，取得良好的找矿效果。

新安县江村地区铝土矿区找矿潜力大，铝土矿工作程度较低，成矿规律研究薄弱，为此，开展了新安县江村铝土矿区预查工作。本文通过野外地质调查、岩矿测试分析及资料综合整理,初步阐述了新安县江村铝土矿区成矿地质背景，并与区域上以往发现的铝土矿矿床进行综合对比分析,总结了研究区铝土矿成矿规律，为新安县一带铝土矿找矿方向和进一步研究提供了支撑。

1 地质概况

1.1 地质背景

研究区位于河南省新安县(东经112°07′24″～112°11′25″，北纬34°19′13″～34°40′59″)，行政区划隶属于新安县南李村镇管辖。大地构造位置位于华北陆块南部(图2)，中条山—太行山断垄及高箕断垄构成近东西向的渑池凹陷内(陈磊等，2018①)，区域构造具有“一穹”(北段村穹窿)、“三向”(陕州区断陷盆地、渑池向斜盆地及新安向斜盆地)、“三组断层(北东向、北西向及进东西向)”交错的扇形地垒拱断特征，为铝土矿的成矿提供了有利条件。新安县位于河南省主要铝土矿成矿带上之陕州区—渑池—新安成矿带内(翟东兴等，2002；陈全树等，2002；李军旗，2011；马瑞申等，2012；刘海鹏等，2022)(图1)，该成矿带明显的构造格局特点是隆起与凹陷相间。这种构造格局控制了古生界地层的发育与展布，也控制了中、新生界构造盆地和向斜的生成及后续演变，为含铝岩系赋存的有利地带(陈磊等，2018①)，铝土矿和煤炭资源丰富，是河南省已查明铝土矿资源储量最多的地区(翟东兴等，2002)。本地区铝土矿矿体连续性好、厚度大、品位高，是河南省主要的富铝土矿成矿带之一。

图1 陕州区—渑池—新安铝土矿成矿区地质略图：成矿带构造图(a)和成矿带剖面图(b)(据李军旗，2011修改)1—第四系；2—古近系；3—白垩系；4—侏罗系；5—三叠系；6—二叠系；7—石炭系；8—奥陶系；9—寒武系；10—震旦系；11—大型铝土矿矿区；12—中型铝土矿矿区；13—小型铝土矿矿区或矿点；14—研究区铝土矿区编号；①—七里沟；②—曲里；③—三教地；④—王古洞；⑤—支建；⑥—洞底沟；⑦—铁炉沟；⑧—杨庄；⑨—崖底；⑩—柿树沟；—柏树山；—水泉洼；—焦地；—黄门；—杜家沟；—东马岭；—曹窑；—贾家洼；—坻坞(雷沟)；—郁山；—张窑院；—贾沟；—石寺；—马行沟；—九孔窑；—竹园—狂口；—孙坑；—后沟；—石寺—北冶煤下铝土矿区

图2 河南省大地构造分区略图(据王剑锋，2020②修改)Ⅰ—华北陆块；Ⅰ1—华北陆块南部；太行山拱断束；铁河山拱断束；Ⅰ2—华雄台缘凹陷；渑池—确山陷褶断束；崤山—鲁山拱褶断束；卢氏—栾川陷褶断束；Ⅰ3—嵩箕台隆；Ⅰ4—华北拗陷；汤阴断陷；内黄凸起；东明断陷；济源—开封凹陷；通许凸起；周口凹陷；平舆—西平凸起；驻马店—淮滨凹陷；Ⅱ—秦岭造山带；Ⅱ1—北秦岭构造带；西峡—南湾地向斜褶皱束；Ⅱ2—南秦岭构造带；陡岭地背斜褶皱束；荆紫关—师岗向斜褶皱束；Ⅱ4—南阳—襄樊拗陷；南阳断陷

研究区地层区划属华北地层区豫西地层分区，渑池—确山地层小区(图3)。区域出露的地层有中元古界汝阳群，上元古界洛峪群，下古生界寒武系、奥陶系，上古生界石炭系、二叠系，中生界三叠系，新生界第三系和第四系(杜凤军等，2000)，但总体露头较零星，大部分为新生界覆盖，其中上石炭统本溪组为该区的含矿岩系，控制着该区铝土矿的产出。

图3 河南省地层区划图(据王剑锋，2020②修改)Ⅰ—华北地层区：Ⅰ1—山西地层分区，Ⅰ1—1—太行山地层小区；Ⅰ2 —豫西地层分区：Ⅰ2—1 —嵩箕地区地层小区，Ⅰ2—2—渑池—确山(渑确)地层小区，Ⅰ2—3—华熊地层小区；Ⅰ3 —华北平原地层分区：Ⅰ3—1—豫西东层小区；Ⅲ—秦岭地区地层：Ⅲ1—北秦岭地区地层，Ⅲ1—1—南召地层小区，Ⅲ1—2—蛇尾(双龙)地层小区；Ⅲ2 —中秦岭地层分区：Ⅲ2—1—西峡—信阳(西信)地层小区；Ⅲ3—南秦岭地层分区：Ⅲ3—1—淅川地层小区；Ⅲ4—南阳—襄樊地层分区：Ⅲ4—1—南阳地层小区

1.2 地球物理特征

在1∶5万区域布格重力异常图上(图4)，有4个主要异常：渑池重力低值区(G1)、岱嵋寨重力高值区(G2)、新安重力高值区(G3)、新安北重力相对低值区(G4)。现分述如下：

图4 区域布格重力异常图(据王剑锋等，2020②修改)1—重力等值线；2—重力异常编号；3—研究区所在重力范围

渑池重力低值区(G1)为区南宜洛凹陷重力低向区内的延伸部分。该区重力等值线较宽缓舒展，近南东走向，呈向北西突出的弧形展布。西部与大安重力高值区相接，北东部与岱嵋寨重力高值区相邻，南部为峡石—观音堂重力高值区。

岱嵋寨重力高值区(G2)异常中心位于渑池县幅和新安县幅交界的北部，重力等值线呈向南扩展的弧形展布，并在其南界形成一条强度不大的弧形梯级带，然后过渡到渑池、新安北重力低值区。

新安重力高值区(G3)地理位置在新安县城以南地带，以北西向重力梯级带与渑池重力低值区为界，北侧以涧河为界与新安北重力低值区相邻；南边界外即为宜洛凹陷重力低值带。研究区位于该区的高值部位。

新安北重力相对低值区(G4)位于研究区的东部，新安城以北、以东地区，夹于岱嵋寨背斜重力高值区和新安背斜重力高值区之间，东西向呈长条状展布，新安县城向西狭窄，仅数千米，向西延伸直达渑池重力低值区，在新安县城东呈喇叭口形扩展并延出调查区。从区域重力图上看，本相对重力低值区为东部洛阳凹陷重力低值区向西的延伸部分。

2 矿体地质特征

新安县铝土矿位于陕县—渑池—新安成矿带内(翟东兴等，2002)，该区与郁山铝土矿矿区相连，区内有张窑院、石寺北冶等大型矿床分布，矿体整体倾角较缓，倾向约200°。本次工作实施三个钻探工程均见含铝岩系，结合前人工作总结，新安县江村铝土矿含铝岩系赋存本溪组之中，顶板围岩主要为黏土岩，底板主要为奥陶系角砾状灰岩，与底板灰岩呈不整合关系，含铝岩系一般均赋存于“二1煤层(山西组最下部煤层)”下部约30～40 m，整体出露层位比较稳定。

2.1 含铝岩系地质特征

铝土矿赋存于石炭系本溪组(C2b)中，上石炭统本溪组又可称含矿岩系(陈磊等，2018①；王剑锋等，2020②；张心剑等，2011；李中明等，2011；曹高社等，2016；鲍淼等，2020；黄国有等，2021；姬果等，2021;王淼，2021)。含铝岩系分上、中、下三段:下段为铁质泥岩，呈灰黄、黄褐等杂色，铁质成分含量较高，但本次钻探工作中未见该地层；中段为铝土矿或耐火黏土矿的含矿层，局部夹黏土岩、黄铁矿等，本次钻探工作中见该段地层3.79 m；上段为黏土矿、黏土岩、铝土质泥岩等，多呈灰黑色、灰白色等，砂屑结构，纹层状构造，黄铁矿化较发育，植物化石较常见。一般该段上部见煤层或煤线，厚0.20～0.45 m。本次钻探工作中见该段地层厚1.72 m。

综上所述，通过对基于需求的酒店管理系统的建模与实现，可以看出在实际实践期间必须做好对其各专业节点的实时把控，明确系统建模及最终实现必须是建立在顾客需求的根本上，以此使我国酒店管理水平能够得到有效提高进步，最大限度促进我国酒店行业的综合发展。

2.2 矿体特征

铝土矿矿体赋存于上石炭统本溪组(含矿岩系)中段，呈似层状、透镜状，矿体的顶板围岩主要为黏土岩，底板为灰白色含角砾灰岩，矿体内部无夹石。

研究区共圈定一个铝土矿矿体,由一个工程控制，矿体特征：长380 m，宽200 m，倾向约200°，倾角约18°，似层状、透镜状产出，矿石泥质结构为主，见碎屑结构，块状构造，矿石主要由硬水铝石及黏土矿物组成，品位Al2O363.93%，Fe2O31.55 %，A/S (铝硅比)5.32，估算资源量(334)5.32万t。

2.3 矿石特征

铝土矿矿石呈砂屑泥质结构，鲕粒结构，薄层状构造。主要由硬水铝石、黏土矿物组成，褐铁矿等少量。黏土矿物呈泥状、显微鳞片状，片理定向排列。硬水铝石呈显微粒状、板状、片状，粒径0.003～0.035 mm，多数呈次棱角—次圆状砂屑聚集，零散分布。褐铁矿呈隐晶质胶状、粉末状，部分渲染黏土矿物，部分渲染主要由硬水铝石组成的砂屑。黄铁矿呈显微粒状，粒径0.005～0.015 mm，不均匀聚集，零散分布。有机质呈粉末状，散染黏土矿物。岩屑由内碎屑组成，鲕粒少量。其中内碎屑呈次圆—次棱角状，粒径0.05～1.60 mm，多数粒径0.20～1.20 mm，长轴大致定向排列，零散分布。鲕粒呈次圆状，粒径0.20～0.80 mm，零散分布；粒屑之间主要由铁染泥质矿物定向充填，泥微晶硬水铝石少量，构成泥状砂屑结构、定向构造(图5)。

图5 矿石泥状砂屑结构(a)和定向构造(b)

3 控矿因素与成矿规律

3.1 控矿因素

根据前述含铝岩系地质特征、矿体和矿石特征及新安县一带铝土矿分布规律可知，该区铝土矿控矿因素主要为地层、构造、古地理特征及成矿物质来源。

(1)地层：新安县江村铝土矿属于典型的隐伏铝土矿床，矿体赋存于铁铝质泥岩建造中，且含铝岩系的厚度与本溪组地层厚度具有正相关性，这与河南省内发现的沉积型铝土矿均赋存于本溪组相一致(席文祥，1997；李中明等，2009；焦赞超等，2014；俎新许等2019；唐华东等，2020)，因此，本溪组地层的含铝岩系是铝土矿的主要赋存位置，是矿体最主要的控矿因素。

(2)构造：多期构造活动控制了复杂的矿体空间分布。成矿前的构造对铝土矿沉积基底形成不同的岩溶地貌有重要的促进作用。同生沉积阶段的构造运动可引起海平面的升降变化，从而影响铝土矿的沉积。后生成矿阶段的构造运动可使已成岩的矿体产生裂隙发生黄铁矿化、白云岩化等(李中明等，2012)。 原生铝土矿成矿后的构造对矿体的保存和表生作用有重要的影响。本区的铝土矿主要受背斜及断层影响。架子沟背斜及其次级背斜使铝土矿体主要围绕背斜核部呈带状分布，不同方向的断层则破坏了矿体的连续性。该区铝土矿仅在原煤矿范围内的深部，见到含铝岩系的存在，而在煤矿范围之外，由于受到断层的影响，含铝岩系埋深较深，埋深均大于500 m，钻探未见到含铝岩系。说明构造在铝土矿的控矿过程中也起着重要的作用，后期的断裂构造，则往往对铝土矿的赋存起到破坏作用。

(3)古地理特征及成矿物质来源：新安县江村铝土矿成矿之前，存在约140 Ma的沉积间断。一方面，长期的风化作用尤其是在多雨温热的古气候条件下，对古陆和基底碳酸盐岩的红土化等起着重要的作用，以秦岭和中条古陆为主形成了巨量的富铝物质甚至是三水铝土矿及吸附型稀土矿(刘海鹏等，2008；席善峰等，2019)。富铁铝物质主要由黏土、鲕粒、豆粒、碎屑等组成，矿物主要有高岭石、伊利石、蒙脱石、刚玉、三水铝石、一水软铝石、锆石、磁铁矿、针铁矿、赤铁矿、水铝英石(铝凝胶)等，这为其准备了成矿的物质条件；另一方面，长期的准平原化及对沉积基底的岩溶作用，尤其是因成矿前古构造等引起的差异性风化作用，在豫西地区形成了不同的岩溶地貌，包括溶斗、溶洼、溶盆和溶原等，对新安县江村一带铝土矿体来说，形成了宽缓的岩溶洼地，为铝土矿体的就位提供了成矿空间。

3.2 成矿规律

(2)含矿岩系属铁铝质岩建造。矿床所赋存的本溪组从下而上分别由铁质层、铝土矿和铝硅质层组成，上部基本均可见碳质泥岩、煤线、煤层等，属稳定古陆壳区边缘的铁—铝—硅沉积序列建造，分布均匀而稳定，一般厚度仅5～20 m。如此薄而均匀的厚度反映了在成矿期的升降幅度不大。垂向上含矿岩系表现出自下而上物质成分的规律性递变，从下往上铁质递减、铝质递增，及至含矿系中上部为铝土矿，再往上过渡为铝硅质、碳硅质的海陆交互相沉积。该套铁铝质岩建造在同生沉积的作用之下就基本完成了Fe-Al-Si物质的分异过程，形成了铝土矿矿体，此后共同经历了成岩、后生作用，后期保存阶段受构造作用的影响，大部分仍埋藏于地下保存至今，一部分出露地表被风化剥蚀殆尽，另一部分出露后都得以保存。

(3)矿体的厚度与含矿岩系厚度呈正相关关系。通过对本次见含铝岩系的3个钻孔及相邻矿区的数据统计和分析，发现江村铝土矿的厚度和含矿岩系厚度总体呈较明显的正相关关系，即矿体的厚度越大，矿体品位一般就比较高，反过来说，矿体的厚度越小，矿体的品位就越不理想，一般来说，当含铝岩系小于5 m时，一般就难以成为工业矿体。

4 结论

(1)江村一带的铝土矿主要富集在河南铝土矿的主要成矿带的东部，由于本次研究区工作量有限，结合矿区相邻矿区(郁山铝土矿)的成果，证明石炭系本溪组地层是该区铝土矿成矿的唯一地层。

(2)该区铝土矿的矿层顶部一般30～40 m均能见到二1煤层，且厚度相对较稳定，且江村矿区的见含铝岩系的工程多分布在煤矿区域内，这为该区铝土矿提示了找矿方向。

(3)由于该区基岩少见，大多为新近系及第四系覆盖，所以适当使用物探方法对该地区的铝土矿找矿有一定的帮助作用。

总之，通过研究江村地区铝土矿的成矿地质背景及成矿规律，对该区铝土矿的进一步勘查和研究，具有一定的指导意义。

注 释

① 陈磊, 张磊, 王秀全,索勇, 李军旗, 刘海鹏, 高鹏飞, 赵向辉, 石玉西, 徐宗姣, 王春永, 高帅, 曹芳芳, 赵彦巧，刘超，董寒杰，辛峰，朱文杰，梁山，马丽，米长征，李清，王青，张雪伟，张盛威，高莹，郭晶晶，王艳辉，豆靖林，白英建，王艳，郑丽珍，李宁，贺琼莹，陈静. 2018. 河南省新安县石寺-北冶地区煤下铝土矿普查报[R].郑州：河南省有色金属地质矿产局第一地质大队, 1-112.

② 王剑锋, 余智慧, 郭荣鑫, 陈昊龙, 吴园园, 包文童，王巧玲，杨薇, 王冰, 秦力, 李原, 李淑军, 陈春景, 杨水旺，乔海霞, 王双, 袁要伟, 彭远红, 杨继兵，张素超，袁宸. 2020. 河南省新安县江村铝土矿预查报告[R]. 郑州：河南省有色金属地质矿产局第七地质大队, 1-77.

③ 李中明,刘百顺,赵建敏.2011.河南省新安县郁山矿区铝土矿详查报告[R]. 郑州：河南省地质调查院,24-105.