河南新密岳村铝土矿层沉积规律及元素分布特征

刘二欢，常伟丽，陶 驰，李 锋，叶 星

（河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南 郑州 450000）

1 矿床地质特征

新密岳村铝土矿床位于嵩箕台隆东部密县复式向斜北翼米村～岳村矿带东段。地层表现为向南东缓倾的单斜岩系，倾角一般15°～25°。构造以断裂为主，褶皱不发育；断裂构造主要为一组近东西向高角度正断层，多隐伏产出，由于断层的切割破坏，不仅控制了含矿地段的分布，而且破坏了矿体的连续性。发育地层主要有下古生界寒武系、奥陶系和上古生界石炭系、二叠系、新生界新近系、第四系等。其中石炭系上统本溪组（C2b） 为铝土矿赋矿层位（含矿岩系）。地层走向总体近东西，倾向南[1]。

2 铝土矿层沉积规律

本区含矿岩系（石炭系上统本溪组）为一套岩溶化的不整合面之上的铁、铝、硅沉积建造。由于不整合面的凹凸不平，导致各处层位及厚度的差异。凹洼处充填早，厚度大，凸起处沉积晚，厚度小，甚至缺失。本区铝土矿含矿岩系，厚0.61m～55.41m，平均10.68m。，根据岩性组合不同可分为上下两段两个沉积旋回，呈渐变过渡关系。

含矿岩系平行不整合于奥陶系中统马家沟组之上，顶板为石炭系上统太原组生物碎屑灰岩或炭质黏土岩、煤层（一1煤）等。其岩性为一套较稳定的铁质黏土岩、铝质岩、铝 (黏)土矿沉积，有时夹薄层黏土岩、炭质泥岩和煤线[2-3]。

由于不整合面的凹凸不平，导致各处层位及厚度的差异变化巨大，矿区只有一个钻孔见到完整的含矿岩系剖面，其余大部分都有缺失。

由于含矿岩性厚度变化较大，层位缺失较严重，厚度较厚的地段其韵律特征较为清晰，厚度较薄的地段韵律特征较模糊。相对而言，下段沉积面积小，厚度薄，韵律特征不及上段，而上段沉积面积大，厚度也较大，韵律特征更为明显，两个沉积旋回中间有一层煤层分隔，总体上演化趋势明显，构成铁-硅-铝旋回：

（1） 下部高铁层：本层Fe2O3含量最高，其岩性为含铁（或含黄铁）、铁质（或黄铁质） 的黏土岩，局部地段因黄铁含量特高而成黄铁矿。

（2）中部高硅层：主要由w(SiO2)＞30%的黏土岩及黏土矿组成，局部地段因铝高而与上部高铝层合并。

（3） 上部高铝层：主要由w(Al2O3)＞40%，A/S＞1的铝土矿、高铝黏土岩、黏土岩、黏土矿组成，局部地段因上部铁质淋滤作用而铁含量增高。

3 元素分布特征

3.1 主要化学成分分布特征

本矿区铝土矿可以分为富矿 (w(Al)/w(Si)＞3.8) 和贫矿 (3.8＞w(Al)/w(Si) ＞1.8)。铝土矿富矿主要分布在上部和中上部，少量分布在中下部和上部，贫矿主要分布在中上部和上部，少量分布在中部和中下部，极少数分布在下部，其矿石类型主要以豆鲕状一水硬铝石型和致密块状一水硬铝石型铝土矿为主。次有稀豆鲕状一水硬铝石型和碎屑状一水硬铝石型铝土矿。

铝土矿体的化学成分主要由Al2O3和SiO2组成，次为 Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、Li2O、V2O5、Ga、P2O5等。据全区铝土矿化学成分统计（表1）可知，以上组分总量占84.14%。

表1 铝土矿主要化学成分含量统计

Al2O3主要来自一水硬铝石中，少量来自高岭土。SiO2主要来自高岭土等黏土类矿物。Fe2O3主要来源于褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等铁矿物。TiO2来自金红石、白钛石等金属矿物。

根据表1中看到主要组分的相关关系：Al2O3与SiO2、Fe2O3为明显的负相关，与TiO2为正相关。

主要组分的变化规律：近地表处矿石Fe2O3、S含量较低，全部为低硫、低铁型矿石；深部矿石较高，大部分为高硫、含铁型，少量高硫中铁型。Al2O3、SiO2、TiO2含量近地表和深部矿石变化不明显。LOSS在钻孔中最高19.92%，最低为13.02%，平均14.64%；采坑中LOSS最高13.30%，最低10.44%，平均12.26%。从铝土矿分布区域上看，近地表处矿石LOSS较低，深部矿石LOSS较高。主要原因是地表矿石中的硫化铁容易氧化，与空气中的氧气发生化学反应生成三氧化二铁与二氧化硫，SO2容易挥发，造成矿石中S含量较低，矿石中CaO与氧气发生化学反应生成CaCO3，所以地表处矿石中LOSS较低。

3.2 伴生元素镓的分布规律

Ga是稀散元素矿产，本矿区中样品已达铝土矿矿石中镓元素回收利用最低工业指标0.002%的要求，最高为0.0049%。铝土矿的镓含量与矿层厚度及矿石品位的含量有一定的正相关关系，即矿石厚度越大，矿石中镓的含量也越大，矿石品位越高，矿石中镓的含量也越大。在本矿区中矿体最厚的部位，矿石品位最高，镓含量也最高。他们之间的关系见图1所示。

图1 铝土矿矿体厚度与镓含量、Al2O3含量相关曲线图

4 结论

1）本区铝土矿层根据岩性组合不同可分为上下两段两个沉积旋回，呈渐变过渡关系，两个沉积旋回中间有一层煤层分隔，总体上演化趋势明显，构成铁-硅-铝旋回。

2）铝土矿富矿主要分布在上部和中上部，少量分布在中下部和上部，贫矿主要分布在中上部和上部，少量分布在中部和中下部，极少数分布在下部，：Al2O3与SiO2、Fe2O3为明显的负相关，与TiO2为正相关。近地表处矿石Fe2O3、S含量较低，全部为低硫、低铁型矿石；深部矿石较高，大部分为高硫、含铁型，少量高硫中铁型，近地表处矿石LOSS较低，深部矿石LOSS较高。

3）铝土矿的镓含量与矿层厚度及矿石品位的含量有一定的正相关关系，即矿石厚度越大，矿石中镓的含量也越大，矿石品位越高，矿石中镓的含量也越大，反之亦然。