河南申家溝鋁土礦沉積環(huán)境研究

涂恩照

(河南省有色金屬地質礦產局 第四地質大隊，河南 鄭州 450016)

河南申家溝鋁土礦沉積環(huán)境研究

涂恩照

(河南省有色金屬地質礦產局 第四地質大隊，河南 鄭州 450016)

河南申家溝土礦是河南省重要的鋁土礦成礦區(qū)，區(qū)內鋁土礦床分布規(guī)模大，資源潛力好。通過對鋁土礦層中沉積介質的古鹽度、微相礦物、沉積相分析研究，得出本區(qū)鋁土礦的沉積環(huán)境為半封閉海灣，鋁土礦形成兼具陸相沉積與海相過渡沉積的雙重作用，對指導該區(qū)中深部的進一步勘查有積極作用。

申家溝鋁土礦；沉積環(huán)境；古鹽度；巖相古地理

河南省是我國重要的鋁土礦成礦大省，保有資源量全國排名第2[1],鋁土礦資源豐富，分布范圍大，禹州市是重要的鋁土礦基地，禹州申家溝鋁土礦地質勘查項目是河南省2010年重點地質勘查項目，經過普查在中深部煤層下發(fā)現(xiàn)了大型鋁土礦體，文章通過沉積介質的古鹽度、微相礦分析、巖相古理分析等研究了鋁土礦的沉積環(huán)境，分析了本區(qū)的找礦前景，有助于指導該區(qū)進一步勘查工作。

1 區(qū)域地質背景

河南省禹州申家溝鋁土礦區(qū)位于中朝準地臺西南部的嵩箕臺隆、箕山古陸的南緣[1],嵩箕鋁(粘)土礦成礦亞區(qū)。由一套古生界海相碎屑巖—碳酸鹽巖建造，上古生界海陸交互相含煤建造和陸相碎屑巖建造組成[2]。區(qū)內鋁土礦層主要產在上石炭統(tǒng)底界的區(qū)域性平行不整合面之上。

申家溝鋁土礦區(qū)區(qū)域地層屬于華北地層嵩箕分區(qū)，區(qū)內出露的地層從老到新分別是：太古界den登封群(Ar)、元古界(Pt)、寒武系(∈)、奧陶系中統(tǒng)(O2)、石炭系(C)、二疊系(P)及第四系(Q)(圖1)。其中寒武系主要巖性為白云巖，為灰色、青灰色中厚層—厚層狀石灰?guī)r組成；石炭系上統(tǒng)本溪組主要為粘土巖，太原組主要為泥巖、砂質泥巖、細砂巖，夾多層石灰?guī)r及薄煤層，灰?guī)r常含生物碎屑；二疊系主要以砂巖為主；第四系頂部為耕植土、黃土、殘坡積層，中部為粘土、砂質粘土，底部為礫石層。

圖1 禹州申家溝鋁土礦區(qū)區(qū)域地質

研究區(qū)內鋁土礦含礦巖系主要賦存于為石炭系本溪組內，隱伏于研究區(qū)的第四系及二疊系覆蓋區(qū)下，沿地表露頭連續(xù)出現(xiàn)。

2 鋁土礦沉積環(huán)境分析

申家溝鋁土礦典型剖面樣品微量元素分析結果見表1。

鋁土礦的形成環(huán)境主要有陸相環(huán)境及海相環(huán)境，鋁土礦層中沉積介質中的古鹽度是劃分海相、陸相的重要指標，稀土元素和微量元素具有良好的古鹽度指示意義[3]，鋁土礦中B元素有重要的指示意義，據研究資料，陸相淡水環(huán)境中B含量小于60×10-6，過渡相半咸水中為(60～100)×10-6，海相咸水中大于100×10-6[4]，對區(qū)內申家溝典型剖面鋁土礦層中5件樣進行微量、元素與稀土元素化驗分析，B元素含量為(200～329) ×10-6平均為265.4×10-6(表1)，樣品中B元素含量特征表明，本區(qū)鋁土礦層受海水影響較大，同時鋁土礦由于形成時受多期淋濾的影響，B元素得以富集。

表1 申家溝鋁土礦典型剖面樣品微量元素分析結果 ×10-6

鍶鋇法是常用的恢復古鹽度的方法之一，由于鍶運移能力強于鋇的運移能力，在陸海接觸地段，咸水與淡水匯合處，大量的淡水中Ba2+生成BaSO4而較容易沉淀，Sr2+不會沉淀而是保持遷移至深海，由此Sr/Ba在陸相、海相及過渡相環(huán)境中產生不同。大量統(tǒng)計表明，陸相沉積物中Sr/Ba<1，海相沉積物中Sr/Ba>1，半咸水沉積物中0.6

圖2 申家溝鋁土礦區(qū)Sr/Ba關系

陸相環(huán)境中V/Zr在0.10～0.40間，海相相環(huán)境中V/Zr在0.24～4.00，申家溝鋁土礦層V/Zr比值多在0.52～1.14之間，多數(shù)樣品落在海相，僅一個樣品落在陸相，顯示海相的特點，見申家溝鋁土礦區(qū)Sr/Ba關系圖解(見圖3)。

圖3 申家溝鋁土礦區(qū)V/Zr關系

巖石在不同環(huán)境中形成的Lree/Hree(輕稀土/重稀土)有很大不同，陸相沉積物因富含Lree元素，Lree/Hree值大于11，海相沉積物因少含Lree元素，Lree/Hree值小于11。研究區(qū)內申家溝鋁土礦層中Lree/Hree范圍為2.8～7.7，平均值為7.2(見表2)。總體指示海相環(huán)境，說明海洋對鋁土礦成礦環(huán)境有強烈影響。

3 鋁土礦中微相礦物分析

根據區(qū)內鋁土礦層樣品檢測結果(據河南省巖石礦物測試中心的鑒定報告)：礦物的組成以粘土礦物、硬水鋁石為主，其次為砂屑礦物，除此之外還含有少量鐵質礦物。粘土礦物以高嶺石和伊利石為主，砂屑礦物主要有以一水硬鋁石碎屑為主，并含少量高嶺石和少量的氧化鐵[5]。

申家溝鋁土礦層底部見自生黃鐵礦和菱鐵礦，表示為海相弱堿性—弱酸性還原—還原環(huán)境；中部見少量自生黃鐵礦，顯示為海相弱堿性—中性—弱堿性的還原環(huán)境；上部含炭質及高嶺石，顯示為酸性沼澤環(huán)境。

表2 申家溝鋁土礦典型剖面樣品微量元素分析結果

4 巖相劃分

區(qū)內主要發(fā)育有瀉湖、潮坪相沉積，依據垂向上沉積序列的組合特征及其沉積環(huán)境，可以劃分為瀉湖相、潮坪相沉積。

泥炭沼澤+瀉湖沉積序列：上部為紫褐黃色、黑紫色粘土質頁巖、炭質頁巖和煤層(線)，具水平層理；下部為灰色、灰褐色、灰黃色粘土巖，灰色、灰白色鋁(粘)土質巖夾鋁土礦和耐火粘土礦，紫紅色雜色鐵質粘(鋁)土巖。

潮坪+瀉湖沉積序列：上部為灰色、灰褐色、灰黃色粘土巖；中部為灰色、灰白色鋁(粘)土質巖夾鋁土礦和耐火粘土礦；下部為紫紅色雜色鐵質粘(鋁)土巖。

5 古生物標志

本次研究將礦區(qū)鋁土礦層頂板生物灰?guī)r樣中微體古生物樣品送到中國科學院南京地質古生物研究所進行檢測，測定主要古生物化石為假希瓦格蜓(未定種)Pseudoschwagerina sp，大豆形似紡錘蜓Quasifusulina phaselus (Lee)，似紡錘蜓(未定種)Quasifusulina sp.(碎片)，年輕擬希瓦格蜓Paraschwagerina primaeva rauser，確定地層時代為二疊世[6]。

6 結 論

本次研究認為申家溝鋁土礦沉積環(huán)境為半封閉海灣，鋁土礦層因長期受海侵影響，并在大氣降水的作用下，形成咸水—半咸水，不斷循環(huán)，形成海陸相雙重沉積。

禹州申家溝鋁土礦是在海浸、海退及大氣降水大環(huán)境下形成，海浸時帶入的粘土礦物起填平作用，海退后高于海平面的陸相巖層被風化、天水淋濾后，經搬運、沉積形成鋁土礦。

[1] 陳旺. 豫西石炭紀鋁土礦成礦系統(tǒng)[D]. 北京：中國地質大學(北京), 2009.

[2] 陳守民，張璐，胡斌，等. 河南省上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)本溪組沉積時期古地理特征[J]. 古地理學報，2011(2): 127-138.

[3] 崔濤，焦養(yǎng)泉，杜遠生，等. 黔北務正道地區(qū)鋁土礦形成環(huán)境古鹽度識別[J]. 地質科技情報，2013(1): 14-15.

[4] 郭書元，閻國順，薛峰，等. 河南省地層古生物研究第七冊(地質環(huán)境變遷)[M].鄭州：黃河水利出版社，2008.

[5] 吳國炎. 華北鋁土礦的物質來源及成礦模式探討[J]. 河南地質，1997(3): 2-7.

[6] 真允慶，王振玉. 華北式(G層)鋁土礦稀土元素地球化學特征及其地質意義[J]. 桂林冶金地質學院學報，1991(1): 49-56.

Bauxite Deposits Environmental Research in Shenjia-gou of Henan

TU Enzhao

(No.4GeologyTeam,HenanProvincialNonferrousMetalsGeologicalandMineralResourcesBureau,Zhengzhou,Henan450016,China)

Shenjia-gou bauxite is an important mining area in Henan. It is also the masses of bauxite deposit in the area distribution of great resource potential. By means of bauxite deposit in the medium layer of paleosalinity, microfacies mineral and lithofacies, we get to study the sedimentary environment of bauxite in this area for the sedimentary environment in semi-closed bay, including bauxite mineralization both continental sediments and Marine transition of the dual role of sedimentary. It is now guiding the deep exploration has a positive role in further.

Shenjia-gou bauxite; Deposits-environment; Paleosalinity; Lithofacies-paleogeographic

2017-02-26

河南省地質勘查基金重點項目(豫國土資發(fā)[2015]258號)

涂恩照(1972-)，男，河南唐河縣人，高級工程師，研究方向：礦產地質勘查、科研及管理工作，手機：15838008357，E-mail：514131055@qq.com.

P618.45

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.023