河南省新安县后沟铝土矿地质特征及成矿物质来源

曹芳芳

(1.河南省有色金属地质矿产局第一地质大队;2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院)



河南省新安县后沟铝土矿地质特征及成矿物质来源

曹芳芳1,2

(1.河南省有色金属地质矿产局第一地质大队;2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院)

摘要新安县后沟铝土矿主要赋存于中石炭统本溪组中，矿石类型主要为一水硬铝石型铝土矿。结合该矿区地质工作成果，对铝土矿地质特征进行了分析，并对采集的铝土矿样品进行了稀土元素测试分析，认为区内铝土矿的矿源物质主要来源于底板灰岩的风化碎屑。结合底板灰岩物质来源分析，认为铝土矿中的稀土元素具有一定的继承性。

关键词地质特征成矿物质来源稀土元素继承性

河南省新安县后沟铝土矿大地构造位置属华北地台Ⅱ级构造单元豫淮台褶带西段，北临山西台北斜，南靠秦岭褶皱带[1-4]。该区构造位于中朝准地台西南部，华北中断坳和嵩箕中台隆交界部位，基底主要由太古宇古老变质岩和元古宇沉积-变质岩系组成，盖层自下而上为古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和中—新生界，由于加里东构造运动使华北地台隆升，致使上奥陶统—下石炭统缺失，中石炭世—二叠纪沉积建造为区内铝、煤、铁等矿产的主要赋矿层位，区内岩浆活动较弱，对铝土矿无明显的破坏作用。为进一步指导区内找矿工作，对区内铝土矿地质特征及成矿物质来源进行分析。

1矿床地质特征

区内铝土矿体赋存于奥陶系中统石灰岩古侵蚀面上，位于石炭系中统本溪组中上部[5-7]。矿体形态、产状、规模与沉积成矿时的基底地形密切相关，基底平坦处矿体呈似层状，基底低洼处矿体呈透镜状，基底为岩溶漏斗处矿体呈囊状，具鲜明的层控特点。

1.1含矿岩系特征

石炭统本溪组为区内铝土矿的赋存层位[8]，本溪组主要为1套铁铝沉积建造，区内本溪组自下而上主要分为3个岩性段：下部以铁质黏土岩、黏土岩为特征，局部夹有黏土矿，平均厚约2.95 m；中部为铝土矿的主要层位，主要为灰色—深灰色铝土矿，层位分布稳定，同时含有高铝耐火黏土岩，局部为硬质耐火黏土；上部多以富碳质及陆源碎屑为特征，一般由碳质(铁质)黏土岩、粉砂质黏土岩及少量的石英砂岩组成，局部夹有煤线。后沟铝土矿床的放射性伽码测量结果显示，该区铝土矿含矿岩系表现为低强度放射性异常。

1.2矿体特征

区内铝土矿体形态受奥陶纪古侵蚀面的控制，矿体形态主要有似层状、透镜状、漏斗状等。矿体形态与古岩溶侵蚀面关系密切，在古地形为平坦、开阔的岩溶盆地、洼地时，形成似层状矿体，厚度稳定，品位一般较低；在奥陶纪侵蚀面起伏幅度大的地段，形成漏斗状矿体，矿体厚度大，矿石品位高，但矿体延伸有限。透镜状矿体为似层状矿体与漏斗状矿体的过渡类型。区内主矿体为Ⅵ#矿体，该矿体东西长700～1 750 m，南北延深225～700 m，平面呈较规则状，矿体规模类型系数0.4，矿体厚0.86～7.19 m，平均3.96 m，厚度变化系数31.15%，为稳定类型。Al2O3品位47.95%～71.74%，平均 64.48%，品位变化系数12.00%；SiO2品位12.83%～21.74%，平均16.00%。矿体单工程铝硅比(A/S)3.1～7.2，平均4.9。矿体直接顶板为黏土矿、黏土岩夹薄煤层，直接底板为黏土矿、硫铁矿，矿体埋深150～170 m，赋存标高29.74～113.87 m。区内矿体特征见表1。

2铝土矿成矿物质来源

2.1稀土元素配分特征

在研究区内采集3件铝土矿样品进行稀土元素测试分析，结果(表2)表明，区内稀土元素相对较富集。

表1　后沟铝土矿区矿体(除主矿体外)特征

表2后沟铝土矿区稀土元素分析结果

×10-6

区内3件铝土矿石样品的REE配分模式基本一致，并具有普遍特征。样品REE配分曲线总体形状相似，总体右倾明显，LREE部分右倾更大，而HREE部分相对平缓(图1)，样品Ce正异常(δCe=1.42>1)和Eu负异常(δEu=0.74<1)明显，显示出∑REE富集、LREE与HREE分异明显且LREE相对富集、Ce正异常和Eu负异常明显的普遍特征。

图1　铝土矿样品REE配分曲线

区内铝土矿的REE配分模式与底板灰岩的REE配分模式基本一致，矿石样品除Ce正异常和Eu负异常明显外，与底板灰岩样品的REE配分曲线形状相似，仅位置高低(含量)不同(图2)，表明区内铝土矿与底板灰岩的REE配分模式基本一致。

图2　铝土矿与底板灰岩REE配分曲线

为进一步分析环境对铝土矿形成的影响，在豫北安阳地区采集了无铝土矿形成且尚未风化的奥陶系不同岩性的稀土样品进行分析。该类样品的REE配分模式与区内铝土矿的REE配分模式差异明显。奥陶系各类岩石的Ce正异常、Eu负异常明显，与铝土矿REE配分曲线的形状、斜率等差异较大(图3)。

图3　铝土矿与奥陶系各类岩石REE配分曲线

综合上述分析，可知区内铝土矿的REE配分模式与底板灰岩的REE配分模式基本一致，而与岱眉寨古岛基底寒武系及震旦系各类岩石的REE配分模式差异明显[9-10]。因此，区内铝土矿的矿源物质主要为奥陶系底板灰岩(风化碎屑物)。

2.2稀土元素物源示踪

为进一步分析铝土矿成矿物质来源，对采集的铝土矿样品及底板灰岩样品进行了REE物源区示踪投图，可知：①底板灰岩稀土元素含量较低，均落入沉积岩、钙质泥岩中，表明奥陶系底板灰岩中的稀土元素主要来源于沉积岩、钙质泥岩;②铝土矿稀土元素来源于钙质泥岩，花岗岩及碱性玄武质岩，表明铝土矿成矿物质来源具有多源性([11])。但根据区域地层分布情况分析，区内古岛核心为安山岩系列，从古岛核心部分的老地层到石炭系，相隔震旦系、寒武系地层，直接来源的可能性较小([12-13])。因此，区内铝土矿的矿源物质主要来源于底板灰岩的风化碎屑物即钙质泥岩，铝土矿中的稀土元素具有一定的继承性。

3结语

在分析新安县后沟铝土矿含矿岩系特征、矿体特征的基础上，对该矿的成矿物质来源进行了探讨，对于区内铝土矿找矿勘探工作有一定的参考价值。

参考文献

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(收稿日期2015-09-13)

曹芳芳(1984—)，女，工程师，硕士研究生，450016 河南省郑州市经济技术开发区第八大街166号。