0 引言

河南省铝土矿资源丰富，已探明资源量位于全国第二位，其中嵩（山）—箕（山）地区是铝土矿主要矿集区之一。岳村矿区位于嵩箕地区最东端，行政隶属新密市岳村镇和白寨镇，矿区东西长 2.40～12.50 km，南北宽 1.90～8.40 km，面积 39.33 km²。自50年代起，多个单位围绕矿区地层划分、构造、铝 （黏）土矿、煤等做了大量调查和勘查工作，形成了丰富的基础地质和矿产资料。但前人对矿区铝土矿的地质特征、沉积环境、矿床成因、物质来源等仅有少量研究（雷德正等，2017；杨延伟等，2018；刘二欢等，2019；朱建刚等，2020；韩文斌；2021；徐伟等， 2022），在铝土矿特别是深部铝土矿的控矿因素及找矿方向研究方面一片空白。本文结合前人研究成果，总结了岳村矿区铝土矿床地质特征及矿体征，分析了其控矿因素和找矿标志及方向，为矿区下步工作及相似矿区的找矿提供一定的参考借鉴。

1 区域地质背景

研究区属华北地层区豫西地层分区嵩箕隆起小区东部，发育地层有古元古界嵩山群，中元古界五佛山群，下古生界寒武系、奥陶系，上古生界石炭系、二叠系，中生界三叠系及新生界新近系和第四系等（河南省地质矿产局，1989），大地构造上位于秦岭纬向构造带东段北支南侧及新华夏系第二沉降带西侧。区域内断裂和褶皱发育，并伴随滑动构造。褶皱主要为轴向近东西的开阔对称背向斜，断裂以与褶曲轴大致平行的近东西向高角度正断层为主，发育少量北西、北东向断层。区域内未发现岩浆岩。

在上石炭统本溪组沉积之前，华北陆块盖层是以浅海陆源碎屑、镁质碳酸盐岩沉积为主的上古生界，以碳酸盐建造为主的寒武系和奥陶系（吴国炎等，1996；曹高社等，2018；俎新许等，2019a）。中奥陶世末期，华北板块受加里东运动作用影响开始上升隆起。在长期（约 1.5 亿年）隆起过程中，盖层被风化剥蚀，以致缺失晚奥陶世—早石炭世的沉积，使整个板块夷为准平原化状态，与此同时也形成了丰富的铝土矿风化壳物质（俎新许等，2019b）。到晚石炭世，整个板块受华力西运动的影响逐渐下沉，沉积了海陆交互相的上石炭统和过渡相的下二叠统含煤建造，含矿岩系本溪组就形成于该时期 （俎新许等，2019b）。

2 研究区地质特征

研究区位于嵩箕台隆东部密县复式向斜北翼米村—岳村矿带东段中段，区内上石炭统本溪组地层表现为向南东缓倾的单斜岩系。构造以断裂为主，褶皱不发育，断裂构造以隐伏高角度正断层为主，走位为近东西向；上石炭统本溪组受断层严格控制，含矿岩系（本溪组）被断层切割破坏，铝土矿体被切割为多个不连续矿体（图1）。

2.1 地层

研究区属华北地层区豫西地层分区嵩箕隆起小区。区内地层由老到新依次为古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系及新生界新近系和第四系（图1）。矿区地层单斜产出，地层走向总体近东西，倾向南，倾角一般 15°～20°，局部受构造影响产状变化大。

上石炭统本溪组为铝土矿赋矿层位，俗称含铝岩系。本溪组出露于矿区的北中部，厚 0.61～55.41 m，平均 10.68 m。其岩性为一套较稳定的铁质黏土岩、铝质岩、铝（黏）土矿沉积，局部夹薄层黏土岩、炭质泥岩。根据沉积旋回及岩性组合不同可分为上、下两段，呈渐变过渡关系。

下段：厚 0～18.66 m，平均 4.47 m。主要由铁质黏土岩、含铁黏土岩及黏土岩组成，是下层铝土矿、黏土矿的赋存层位。硫铁矿层常赋存于下层铝土矿、黏土矿的下部。

上段：厚 0.61～36.75 m，平均 6.21 m，为本区主要含矿层位。顶板为上石炭统太原组生物碎屑灰岩或炭质黏土岩、煤层等。中上部为铝土矿、黏土矿、黏土岩等，铝土矿一般一层，局部钻孔见2～3 层，个别孔多层；铝土矿的顶部一般为煤层、黏土岩，黏土矿常为铝土矿的底板或夹层，有时铝土矿缺失相变为黏土矿、黏土岩。下部为黄铁质黏土岩、铁质黏土岩、黄铁矿等。

2.2 构造

研究区位于密县复式向斜北翼米村—岳村矿带东段，受密县复式向斜控制，地层表现为向南东倾斜的单斜层，倾角一般 15°～20°。矿区断裂构造发育，多为北西西—近东西向高角度正断层。矿区在平面上呈现出近于平行和剖面上形成阶梯状的同向正断层组合形式，断层的切割破坏不仅控制了含矿地段的分布，同时也使矿段成为北盘下降、南盘相对抬升的阶梯状单斜构造，破坏了矿体的连续性。矿区内主要断层有王口断层、崔岗断层、牌房沟断层、梁山断层、梁山支断层、芦沟断层、魏寨南断层等（图1）。

1 —第四系和新近系；2—寒武系和奥陶系；3—石炭系；4—二叠系；5—断层；6—研究区范围

3 矿体（层）特征

3.1 矿体形态、产状和规模

矿区古沉积环境波动较大，含矿岩系各岩层均有不同程度的缺失，使铁—硅—铝旋回韵律不甚明显。根据铝土矿赋存特征，本区铝土矿分为上、中、下 3 层，共圈定 22 个矿体，3 层矿体中间为（含）铁 （质）黏土岩、黏土矿等，其中，上层铝土矿为主矿层，矿体长约3300 m，宽约1000 m，矿体厚度0.89～4.96 m，平均 1.82 m。矿体走向近东西，倾角平缓，一般 13°，矿体剖面形态呈似层状、透镜状，平面形态呈不规则状。

3.2 矿石质量特征

3.2.1 矿石矿物成分

矿物成分主要由一水硬铝石（含量80%～85%） 组成，其次为黏土矿物高岭石、伊利石及赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿等，微量矿物有金红石、白钛石、榍石、电气石、锆石和金属矿物。一水硬铝石呈细小粒柱状，粒径一般小于0.1 mm，浅褐色、无色，高正突起，糙面显著，平行消光，负延长符号，鲜艳干涉色。黏土矿物主要为高岭石，呈显微鳞片状，无色，低正突起，一级灰白干涉色。氧化铁有多种形式，完全交代黄铁矿呈其自形粒状假象，呈条纹状顺层分布，呈脉状分布。

3.2.2 矿石的化学成分

铝土矿的化学成分主要由Al₂O₃和SiO₂组成，次为 Fe₂O₃、TiO₂、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、Li₂O、V₂O₅、Ga、 P₂O₅等，以上组分占总量85%以上。其中，主要组分 Al₂O₃与 SiO₂、Fe₂O₃为明显负相关，Al₂O₃与 TiO₂为正相关。

3.2.3 矿石结构构造

矿石结构主要以鲕（豆）状和碎屑状结构为主，其次为泥质结构、多孔状结构等。构造主要以层状为主，多孔状或蜂窝状构造少见。

3.2.4 矿石类型和品级

矿区内矿石自然类型以灰色鲕（豆）粒状一水硬铝石型（图2）为主，少量为灰色微致密块状一水硬铝石型铝土矿，偶见深灰色稀鲕（豆）粒结构一水硬铝石型铝土矿。近地表处矿石（氧化矿石）工业类型全部为低硫、低铁型矿石；深部矿石（原生矿石）大部分为高硫、含铁型，少量为高硫中铁型。

4 成矿的主要控制因素

4.1 长期的沉积间断是先决条件

中奥陶世末期至晚石炭世早期约有1.5亿年的沉积间断（班宜红等，2012；李战明等，2012；袁跃清，2015；俎新许等，2019a），嵩箕古岛上的铝硅酸盐岩和基底中奥陶统碳酸盐岩因此有充分的时间进行风化分解作用，为铝硅分离的地球化学过程提供足够的时间和条件，更有利于成矿物质的分异和富集。加之碳酸盐岩中的钙转入溶液，造成了碱性环境更有利于氧化硅的带出（班宜红等，2012）。

4.2 古地理位置及古构造对成矿的控制

河南省铝土矿严格受古陆古岛边缘的控制（刘宝珺，1980；瓮纪昌等，2008；李建全等，2017）。岳村矿区位于洛固古陆东侧，嵩箕古岛北缘，所处古地理位置十分有利接受古陆古岛排泄而来的大量硅质和少量铝质物质。

岳村铝土矿床位于密县复式向斜北翼向南东倾斜的单斜上，矿体走向近东西，与构造线方向基本一致。由图1可明显看出断层严格控制了铝土矿的分布格局，也破坏了铝土矿体的连续性。

4.3 适宜的古气候是成矿的前提

前人已对豫西铝土矿形成时的古气候有深入研究，均认为本区的古气候为热带亚热带的温暖潮湿的气候，而且有干湿相间的季节变化（刘宝珺， 1980；俎新许等，2019a）。这种气候对基岩的深刻风化、红土的形成，硅铝的游离演化起了重要的促进作用，地表植被因此富含大量的有机酸，使风化作用强度大大增加（党亚鹏，1980）。湿热的气候加强了降水的循环速度，增强了雨水对基底的冲刷作用、雨水和岩石间的物理化学风化作用。适宜的气候还促进了水溶液中能使铁和铝富集的细菌（刘宝珺，1980）的繁衍。

4.4 稳定构造环境控制铝土矿的沉积

铝土矿的沉积受特定构造条件的控制。根据矿区沉积层序和岩性特征分析，上石炭统本溪组经历了由海侵到海退的完整沉积序列。底部的铁质泥岩和黄铁矿是早期海侵的产物，此时产生的泥岩没有层理，将铁和部分硅分离。中期海侵逐渐停止，地壳运动相对稳定，为铝土矿沉积提供有利条件，铝和硅逐渐沉积。后期海水退去淹没，奠定了泥岩（黏土岩）的沉积。综上，铝土矿的成矿过程是在地壳升降运动相对稳定，并由海进到海退这一过渡转变时期的相应产物（陈廷臻，1985）。

4.5 多阶段的成矿作用和表生期的次生富集

铝硅分离的地球化学过程是铝土矿成矿和富集的过程，可分为以下4个阶段：

（1）风化分异阶段，促使基底岩石的红土化，给铝土矿的成矿提供丰富的物质来源。根据矿层中 Al/Na 为 300～750，K₂O/Na₂O 为 3～10 的矿石成熟度，可以判定母岩的风化作用是相对深刻的。

（2）沉积成岩阶段，风化分异、沉积分异（机械的和化学的分异）及成岩分异三者共同作用的结果。从矿区的矿石结构的豆鮞状和碎屑状广泛发育来看，机械分异作用是主导分异作用。从豆鮞中各同心壳层的成分变化和鲕中的裂纹来看，沉积过程是有间断的，有暴露的。这说明沉积环境存在变化，而且是不止一次的再冲刷，再筛选，再沉积的结果。

（3）后生蚀变阶段，叶腊石化、硅化和水云母化，黄铁矿化使矿石贫化。

（4）表生期的次生富集阶段。水的淋滤在该阶段起主要作用，使硅、铁等杂质不断流失，铝相对富集。浅部铝土矿矿石品位高于深部，且矿石的小体重随着铝硅比增大而减小，这些现象都是次生富集的证明。

5 找矿标志及方向

（1）上石炭统本溪组含矿岩系是寻找铝土矿的主要前提条件。铝土矿严格受本溪组含矿岩系层位控制，本溪组是寻找铝土矿最直接的标志。新密地区有本溪组发育区域均发育铝土矿，其主要分布在平陌、楚岭、杨台、岳村、来集等区域，矿体面积大小不等，以中小型矿体为主。

（2）中奥陶统马家沟组灰岩为致密灰岩和角砾状灰岩，风化裂隙岩溶比较发育，含裂隙岩溶水，对形成铝土矿非常有利（王征征等，2019），因此具有角砾状结构和岩溶发育的中奥陶统灰岩是找矿工作中值得重视的一种下伏围岩。此外，含矿岩系直接覆盖在中奥陶统马家沟组灰岩剥蚀面上，古侵蚀面经历一亿多年风化剥蚀，形成许多大小不等、形态各异的岩溶、岩坑、溶斗等岩溶地貌，是形成铝 （黏）土矿的良好场所，矿区内铝土矿厚度大且富的钻孔均位于岩溶、岩坑或溶斗等负地形内（钻孔 ZK2427本溪组 55 m，铝土矿厚度 35 m，而走向和倾向上本溪组和矿层均很薄）。矿区勘查过程中应遵循上述特征，对全矿区进行地质调查，查清基底地貌特征，寻找古岩溶、岩坑、溶斗，间接推测铝土矿的赋存部位。

（3）河南铝土矿普遍分布在古陆边缘，古岛四周的湖盆、洼地的斜坡地带。这些湖盆、洼地都是铝土矿沉积的有利场所，为一级容矿单元。通过勘查发现的盆地中的岩溶漏斗、溶蚀坑等负地形是铝土矿富矿体的聚集场所，为二级容矿单元，是今后找矿的重要方向。

（4）古陆（岛）范围大小和母岩性质与铝土矿形成有密切关系。古陆（岛）范围大对成矿有利；酸性岩类、碳酸盐岩类为对铝土矿形成有利的母岩，其所含矿物，如钾长石、云母等，容易转化为含铝矿物和铝土矿。据此推断，在河南省岱嵋寨古岛、嵩山古岛及洛固古陆等地区边缘沉积的铝土矿床较有远景。

（5）从岩相的角度找铝土矿也是行之有效的。河南省铝土矿几乎全部形成于陆表海边缘的古岛、水下高地所局限的泻湖盆地中的泻湖沼泽相带内。根据矿区沉积层序和岩性特征分析，矿区在盆地边缘的潮上带微相控制铝土矿的沉积，潮间带是耐火黏土和粉砂岩的混合坪沉积，潮下带是铝土页岩和粉砂岩的沉积。因此，在大比例尺的岩相古地理研究中，注意控制相带的研究是找铝土矿重要的工作方法。

6 结论

（1）结合前人研究成果和本矿区特点，研究表明岳村铝土矿床是在长期沉积间断的前提下，在特定的古地形、古构造、古气候、成矿作用等因素综合作用下而形成。

（2）建议在今后的找矿中注意古陆（岛）边缘潮上带微相控制的岩溶、岩坑或溶斗等负地形地段，结合本溪组顶底板地层及岩性特征，对矿区的控矿因素和找矿标志进行综合分析研究，有助于找到大而富的铝土矿。

参考文献