收稿日期2020-08-10
基金项目中国矿产地质志项目（编号：DD20160346、DD20190379）；河南省自然资源厅2020年省财政地质勘查项目（序号1）。作者简介
姬
果（1988—），女，工程师。通信作者
裴中朝（1966—），男，正高级工程师。
总第539期2021年第5期
金
属矿山
METAL MINE
河南省铝土矿床地质特征及成矿规律
姬
果1，
2李
宁3
杨
骁3裴中朝4
张
excitedabout
宇4李中明4钟江文4姬清海4
（1.河南省地质科学研究所，河南郑州450001；2.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；3.河南省航空物探遥感中心，河南郑州450001；4.河南省地质调查院，河南郑州450001）
摘要
河南省铝土矿资源丰富，查明资源储量居全国第二位。铝土矿成矿区在大地构造位置上处于华北陆
块南缘的华熊台缘坳陷渑池—确山陷褶断束中西段、嵩萁台隆和山西台隆太行山拱断束南段。属豫北—豫西铝土矿成矿区（Ⅲ级区带），渑池—鲁山矿集区、嵩箕矿集区和南太行矿集区（IV 级区带）。研究矿床地质特征、总结成矿规律、探讨矿床成因，对于成矿预测、找矿潜力评价和矿产开发利用至关重要。依托中国矿产地质志项目，重点对河南省铝土矿床的地质特征及成矿规律进行了研究。结果表明：①本溪组（C 2b）为铝土矿的赋矿地层，含矿1~4层；有主矿一层，呈层状—似层状、透镜状和漏斗状，结构简单，“无矿天窗”和夹石少。②矿石自然类型为碎屑状铝土矿、豆鲕状铝土矿和层状铝土矿等，反映出有机械沉积和胶体化学沉积两种沉积方式。③矿石矿物为一水硬铝石，黏土矿物主要为高岭石和伊利石，其他矿物少量至微量。④矿石总体具有高铝、高硅、低铁、低硫的特点，伴生有Ga、Li 及稀土元素。⑤铝土矿成矿规律可描述为，矿床在大地构造位置上均处于华北陆块南缘；矿床类型均为与古风化壳有关的海相沉积矿床，成矿时代均为晚石炭世；矿床均分布于古陆（岛）边部的潮间带—滨浅海环境；下伏地层均为寒武系或奥陶系碳酸盐岩，且岩溶漏斗发育的地带有利于优质铝土矿形成；铝土矿常与耐火黏土矿、山西式铁矿等共生，但与共生矿床规模多表现为负相关。
骑缝章英文
关键词
铝土矿
地质特征
成矿规律
矿床成因
找矿方向
越人
中图分类号
P618.45，P612文献标志码A
文章编号1001-1250（2021）-05-140-09
DOI 10.19614/jki.jsks.202105020
Geological Characteristics and Metallogenic Regularity of Bauxite Deposits in Henan Province
JI Guo 1，
2
LI Ning 3YANG Xiao 3
PEI Zhongchao 4
ZHANG Yu 4LI Zhongming 4
ZHONG Jiangwen 4
JI Qinghai 4（1.Henan Geosciences Institute ，Zhengzhou 450001，China ；2.Henan Key Laboratory of Metallogenetic Geological Process
and Resource Utilization ，Zhengzhou 450001，China ；3.Henan Aero -geophysical Prospecting and Remote Sensing
Center ，Zhengzhou 450001，China ；4.Henan Institute of Geological Survey ，Zhengzhou 450001，China ）
Abstract
The bauxite resources are abundant in Henan Province ，and its identified resource rerves rank cond in
China.The metallogenic area is tectonically located in the middle and western ctions of Mianchi -Queshan collapd fold fault bundle in Huaxiong platform marginal depression ，the southern ction of Taihangshan arch fault bundle of Songji and Shanxi platform uplifts in the southern margin of the North China Block.It belongs to northern and western Henan bauxite metallogenic area （grade III area ），Mianchi -Lushan ，Songji and South Taihang ore concentration areas （grade IV area ）.Bad on the project of China Mineral Resources Geology ，the geological characteristics of bauxite deposits in Henan Province was studied ，and its metallogenic regularities and discusd the genesis were summarized.The study showed that:①the ore -host stratum is Benxi Formation （C 2b ），which contains 1~4ore -bearing layers ，among of which there is one main layer with simple structures of bedded ，lenticular ，or funnel -shaped ，and less “non -ore skylight ”or gangue.②The natural types of the bauxite ore are clastic ，bean oolitic and layered ，indicating mechanical and colloidal chemical deposition.③The ore mineral is diaspore and the clay minerals are mainly kaolinite and illite ，with minor to trace other minerals.④The ore is generally characterized by high -aluminum ，high silicon ，low iron and low sulfur ，accompanied with Ga ，Li and rare earth elements.⑤
Series No.539May 2021
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The metallogenic regularity of bauxite deposit can be described as that all the bauxite deposits are the marine facies deposits related with Late Carboniferous paleo-weathering crust，tectonically located on the southern margin of the North China conti⁃nental block，distributing along the intertidal zone-beach or shallow a belt of the paleo-continent（island）.Underlying strata are Cambrian or Ordovician carbonate rocks，and the well-developed karst funnel is conducive to the high quality bauxite min⁃eralization.The coexistence of bauxite with refractory clay ore，Shanxi-style iron ore and pyrites is usually found，but their de⁃posits scales are often negatively correlated.
Keywords bauxite deposit，geological characteristics，metallogenic regularity，deposit genesis，prospecting direction
1950年，冯景兰、张伯声等在巩义小关首次发现了铝土矿，认为具有工业价值，拉开了河南省铝土矿勘查工作的序幕。1954—1958年，中南地质局417勘探队在巩义开展了铝土矿勘查工作，提交了竹林沟、茶店、钟岭等勘探报告。接下来，许多学者对巩义铝土矿地质特征、成因等进行了研究。至此，巩义铝土矿闻名全国，为郑州铝厂的建设提供了资源条件。1955—2000年，各勘查单位以巩义铝土矿的勘查及研究成果为借鉴，在新安、陕县、渑池、登封、密县等地开展了大量的勘查工作，探明了一
英语语言学大批铝土矿床。2000年至今，各勘查单位以煤下铝为重点进行了深入的勘查工作，认为河南省煤下铝找矿潜力巨大。河南省铝土矿资源丰富，有矿产地104处，其中超大型1处，大型18处、中型37处，小型45处，矿点3处。截至2018年底，查明（333）以上资源储量13.45×108t，保有资源储量11.61×108t，居全国第二位。河南省是我国铝工业最重要的矿石原料来源地之一。因此，对河南省铝土矿床地质特征、成矿规律、矿床成因、成矿预测、找矿潜力评价、开发利用等方面进行研究至关重要。本研究重点对河南省铝土矿床的地质特征及成矿规律进行研究，为境内铝土矿勘查及开发提供有益参考。
1地质背景
河南省铝土矿床均属与古风化壳有关的海相沉积型孝义式（修文式）铝土矿床［1-2］，赋矿地层为石炭系本溪组（C
2
b），成矿时代属晚石炭世。铝土矿集中分布于黄河以南、京广线以西的三门峡市、渑池县、新安县、偃师市、巩义市、荥阳市、登封市、新密市、禹州市、宜阳县、伊川县、汝州市、宝丰县、鲁山县和郏县，在黄河以北的济源市和沁阳市有少量分布［3-4］（图1）。
铝土矿成矿区在大地构造位置上处于华北陆块南缘的华熊台缘坳陷渑池—确山陷褶断束中西段、嵩萁台隆和山西台隆太行山拱断束南段［5］。属华北地层大区、晋冀鲁豫地层区、山西地层分区和豫陕地层分区［6］。地层具有双层结构，基底地层为新太古界登封岩群、太华岩群和古元古界嵩山群；盖层自下而上为中元古界长城系熊耳群、汝阳群、洛峪群、五佛山群、新元古界震旦系、古生界寒武系、奥陶系、石炭
系、二叠系和中生界、新生界。加里东构造运动使华
北陆块隆升，造成上奥陶统—下石炭统地层缺失。上石炭统本溪组是铝土矿的赋矿层位。
铝土矿成矿区岩浆岩不发育。在基底地层中有岩脉侵入，为元古宙钾长花岗岩、辉绿岩和中生代石英闪长岩等。在盖层中见有早白垩世中基性火山岩和第三纪超基性火山岩。
2矿床地质特征
2.1含矿岩系
河南省铝土矿床含矿岩系均为上石炭统本溪组（C
2
b）（图2），主要分布于豫西和豫北的太行山东麓一带，出露于三门峡以东，京广线以西，汝州—宝丰—平顶山一线以北，呈西窄东宽的三角形地带，面积约20000km2［7］。本溪组平行不整合于下伏地层寒武
系或奥陶系之上［8-9］，与上覆地层太原组（C
2
identical
P
1
t）整合接触。
本溪组以富铁铝质为特征，厚0.50～68.34m，平均厚15m。自下而上分为6层：
（1）底砾岩。仅个别矿区的局部地段见及，如宝丰县清凉寺矿区［10］、新安县郁山矿区等。厚度一般不超过1m，砾石为寒武系或奥陶系碳酸盐岩，磨圆度差，砾石间胶结物为高岭石、伊利石黏土等。
（2）（含）铁质黏土（页）岩。多数矿区发育，厚0.50～20.0m。该层含铁质黏土（页）岩，质软，可塑性强，上部页理相对发育，黏土中常含铁质，铁质常富集成鸡窝状、透镜状铁矿体，俗称“山西式”铁矿（包括赤铁矿、硫铁矿和菱铁矿）。在深部铁质主要为黄铁矿和菱铁矿，岩石多呈褐灰色。在地表黄铁矿和菱铁矿氧化为褐铁矿、赤铁矿和针铁矿，岩石呈紫红色、黄褐色等，顶部偶见窝状铝土矿。
（3）黏土岩或铝土岩。多数矿区发育，厚0.5～26.0m。呈灰、灰白、灰黑、褐红色，具有泥质结构、豆鲕状、砾状结构，层理不明显。黏土岩和铝土岩在走向上和倾向上渐变过渡，主要由高岭石和伊利石黏土、一水硬铝石组成，当以黏土矿物为主时称黏土岩，一水硬铝石为主时称铝土岩。黏土岩和铝土岩多数可作耐火黏土矿。局部地段当一水硬铝石富集可形成透镜状铝土矿体。该层在深部夹有碳质页岩
2021年第5期
姬果等：河南省铝土矿床地质特征及成矿规律
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口头禅的英语和煤线，含植物化石，为铝土矿的赋矿层位之一。
登乐游原李商隐
（4）铝土矿。区内普遍发育，局部在走向、倾向上相变为铝土岩或黏土岩（矿），厚0～59.55m （禹州市方山矿区）。铝土矿呈灰、灰白色、灰黄色，具有鲕状、豆状、豆鲕状、碎屑状、致密块状结构，层理不明显。该层为铝土矿的主要赋矿层位
［11-14］
。
（5）铝土岩或黏土岩。厚0.5～13m，铝土岩或黏土岩基本特征与第3层黏土岩或铝土岩地层相似，局部夹透镜状铝土矿体，为铝土矿的赋矿层位之一。
（6）碳质页岩。多数矿区发育，厚0～5m。呈灰—灰黑色，具有泥质结构、页理发育，属半软质黏土。主要由高岭石、伊利石，少量蒙脱石等组成，含有碳质，植物叶片化石较多。该层中上部夹有煤线（层）。在三门峡地区，顶部多有一层厚不超过1m 的黑色含碳高岭石泥岩（硬质）。
总体上，本溪组岩性和含矿性特征可总结为：
①不同地区岩石组合特征相似，可分为6个岩层，除
了底部第1层底砾岩局部发育外，其余5个岩层不同地区均较发育。②受古岩溶地貌影响，总体厚度和
单一岩层厚度变化均较大，在漏斗发育地段，本溪组和铝土矿层厚度较大。③豫北与豫西地区相比，本溪组岩性组合变化较大，豫北地区主要为铁质黏土岩、绿泥石黏土岩、黏土矿，夹铝土矿和粉砂质黏土岩，局部见中—细粒石英砂岩，所含黏土矿为主矿产；豫西地区以铝土岩（矿）为主，夹铁质黏土岩、黏土岩（矿），所含铝土矿为主矿产。④豫西地区较豫北地区的济源、焦作、沁阳地区铝土矿含矿性好。2.2
矿层特征
本溪组含铝土矿1～4层，分别赋存于本溪组的第2、3、4、5岩层之中。在嵩箕北部涉村、钟岭、水头一带一般含矿3～4层，在嵩箕南部含矿1～3层，其他地区多为1层，局部1～2层。其中，赋存于第4层中的铝土矿为主矿层，赋存于第3、5层中的铝土矿为次要矿层，赋存于第2层中的铝土矿少见，规模小，不具有工业意义。2.3
矿体特征
铝土矿主矿（层）体平面形态多为不规则状，
地
金属矿山2021年第5期
总第539期142
表矿体由于受到风化剥蚀，平面形态更为复杂，矿体边界多呈港湾状，深部矿体平面形态相对简单。矿体剖面形态以似层状、透镜状为主，其次为漏斗状、窝状、扁豆状等（图3）。似层状、透镜状矿体规模一般较大，长500～1000m。渑池县曹窑深部铝土矿区Ⅰ号矿体，为似层状，长3900m，宽100～860m，面积1.75km 2，厚0.35～17.86m，一般厚1～9m，平均厚5.28m。偃师市夹沟铝土矿区Ⅰ号矿体呈透镜状，局部为漏斗状，长4220m，宽200～510m，厚0.87～44.86m，平均厚7.39m。漏斗状矿体规模相对较小，但厚度较大，长度一般为数十米至数百米，厚度可达20～30m，乃至更厚。新安县张窑院铝土矿区Ⅰ号矿体呈漏斗状，长500m，宽50～250m，厚0.50～42.17m，平均厚13.32m，开采过程中，发现最大的矿体厚度超过60m。禹州市方山铝土矿区XIII 号矿体呈透镜状—漏斗状，长192m，宽38～90m，厚11.04～59.55m，平均厚40.16m。窝状和扁豆状矿体规模最小。
矿体结构较为简单，无夹层或有少量夹层（一般不超过3层），夹层为黏土岩（矿），厚度一般不大，连续性较差。少部分矿体出现无矿天窗。其他次要矿层矿体形态多为鸡窝状、透镜状，规模较小，结构简单，基本没有夹层。
2.4矿石特征
依据矿石的结构构造，可将河南省铝土矿石分失败是成功之母英语
为7种自然类型（表1）。其中，碎屑状铝土矿和砾状铝土矿属机械沉积，块状铝土矿、豆鲕状铝土矿和薄层状铝土矿属胶体化学沉积，土状铝土矿和蜂窝状铝土矿由次生风化形成。
已查明的河南省境内铝土矿由30多种矿物组成。矿石矿物主要为一水硬铝石，可见三水铝石。黏土矿物主要为高岭石，其次为伊利石，地开石、蒙脱石、埃洛石、绿泥石和叶蜡石少量。在垂向分布上，高岭石主要分布在矿体上部，伊利石主要分布在矿体下部。铁矿物主要为赤铁矿、针铁矿、褐铁矿、菱铁矿（深部）、黄铁矿（深部），可见磁铁矿、钽铁矿等；钛矿物有锐钛矿、金红石、白钛矿、板钛矿和榍石；其他矿物常见有锆石、电气石、方解石、白云石、石英，可见方铅矿、硫磷铝锶石、明矾石、黄钾铁钒、云母、长石、绿帘石、碳质等。一水硬铝石在实体镜下呈无色、浅灰色、深灰色和黄褐色。在薄片中呈无色、浅蓝色、灰色和褐色，透明—半透明，颜色越深，透明度越差。大部分为隐晶质，晶体形态为半自形晶—他形晶粒状、胶团状、板柱状和短柱状。半自形晶—他形晶粒径为0.007～0.100mm，
eyecatcher
胶团状和板柱
2021年第5期
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姬果等：河南省铝土矿床地质特征及成矿规律143
状晶体粒径为0.001～0.005mm，短柱状粒径为0.005～0.050mm。集合体形态有镶嵌状集合体、联合晶体、晶簇状、齿状集合体、胶状集合体和豆鲕状集合体等。
矿床w （Al 2O 3）为63%～68%，w （SiO 2）为8.50%～13.0%，w （Fe 2O 3）为2.0%～4.9%，w （TiO 2）为2.7%～3.4%，A/S （铝硅比）为4～7。Al 2O 3、SiO 2、Fe 2O 3、TiO 2含量总和一般在83%左右。FeO、CaO、MgO、K 2O、Na 2O、P 2O 5、V 2O 5、S、CO 2、C 等平均含量一般小于1%，仅部分矿区CaO、K 2O 含量大于1%，如渑池县曹窑、巩义市涉村、登封市岳窑等矿区K 2O 含量平均较高，宝丰县张八桥等矿区CaO 含量较高。矿床w （S ）为0.03%～2.27%，一般不超过0.3%；w （P 2O 5）含量变化不大，一般为0.02%～0.06%。综上所述，河南省铝土矿总体具有高铝、高硅、低铁、低硫的特点［15-16］。
铝土矿中普遍发现有Sc、Li、Ga、Sr、Ba、Mn、V、B、Zr、Cr、Ni、Sn、Cu、Pb、Zn、Y、Yb、Th、Nb、Ta、Rb、U 共22种微量元素。其中，Li、Ga、Sc、B、Zr、Th、V 等元素含量明显高于地壳克拉克值［17-18］，大部分矿区对Li 和Ga 进行了综合勘查和评价。在104处铝土矿产地中，有62处Ga 含量达到了伴生镓矿要求，占比为
Li 含量达到了伴生锂矿要求，占比为
金属矿山2021年第5期
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