河南新密岳村鋁土礦層沉積規律及元素分布特征

劉二歡，常偉麗，陶 馳，李 鋒，葉 星

（河南省地質礦產勘查開發局第二地質勘查院，河南 鄭州 450000）

1 礦床地質特征

新密岳村鋁土礦床位于嵩箕臺隆東部密縣復式向斜北翼米村～岳村礦帶東段。地層表現為向南東緩傾的單斜巖系，傾角一般15°～25°。構造以斷裂為主，褶皺不發育；斷裂構造主要為一組近東西向高角度正斷層，多隱伏產出，由于斷層的切割破壞，不僅控制了含礦地段的分布，而且破壞了礦體的連續性。發育地層主要有下古生界寒武系、奧陶系和上古生界石炭系、二疊系、新生界新近系、第四系等。其中石炭系上統本溪組（C2b） 為鋁土礦賦礦層位（含礦巖系）。地層走向總體近東西，傾向南[1]。

2 鋁土礦層沉積規律

本區含礦巖系（石炭系上統本溪組）為一套巖溶化的不整合面之上的鐵、鋁、硅沉積建造。由于不整合面的凹凸不平，導致各處層位及厚度的差異。凹洼處充填早，厚度大，凸起處沉積晚，厚度小，甚至缺失。本區鋁土礦含礦巖系，厚0.61m～55.41m，平均10.68m。，根據巖性組合不同可分為上下兩段兩個沉積旋回，呈漸變過渡關系。

含礦巖系平行不整合于奧陶系中統馬家溝組之上，頂板為石炭系上統太原組生物碎屑灰巖或炭質黏土巖、煤層（一1煤）等。其巖性為一套較穩定的鐵質黏土巖、鋁質巖、鋁 (黏)土礦沉積，有時夾薄層黏土巖、炭質泥巖和煤線[2-3]。

由于不整合面的凹凸不平，導致各處層位及厚度的差異變化巨大，礦區只有一個鉆孔見到完整的含礦巖系剖面，其余大部分都有缺失。

由于含礦巖性厚度變化較大，層位缺失較嚴重，厚度較厚的地段其韻律特征較為清晰，厚度較薄的地段韻律特征較模糊。相對而言，下段沉積面積小，厚度薄，韻律特征不及上段，而上段沉積面積大，厚度也較大，韻律特征更為明顯，兩個沉積旋回中間有一層煤層分隔，總體上演化趨勢明顯，構成鐵-硅-鋁旋回：

（1） 下部高鐵層：本層Fe2O3含量最高，其巖性為含鐵（或含黃鐵）、鐵質（或黃鐵質） 的黏土巖，局部地段因黃鐵含量特高而成黃鐵礦。

（2）中部高硅層：主要由w(SiO2)＞30%的黏土巖及黏土礦組成，局部地段因鋁高而與上部高鋁層合并。

（3） 上部高鋁層：主要由w(Al2O3)＞40%，A/S＞1的鋁土礦、高鋁黏土巖、黏土巖、黏土礦組成，局部地段因上部鐵質淋濾作用而鐵含量增高。

3 元素分布特征

3.1 主要化學成分分布特征

本礦區鋁土礦可以分為富礦 (w(Al)/w(Si)＞3.8) 和貧礦 (3.8＞w(Al)/w(Si) ＞1.8)。鋁土礦富礦主要分布在上部和中上部，少量分布在中下部和上部，貧礦主要分布在中上部和上部，少量分布在中部和中下部，極少數分布在下部，其礦石類型主要以豆鮞狀一水硬鋁石型和致密塊狀一水硬鋁石型鋁土礦為主。次有稀豆鮞狀一水硬鋁石型和碎屑狀一水硬鋁石型鋁土礦。

鋁土礦體的化學成分主要由Al2O3和SiO2組成，次為 Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、Li2O、V2O5、Ga、P2O5等。據全區鋁土礦化學成分統計（表1）可知，以上組分總量占84.14%。

表1 鋁土礦主要化學成分含量統計

Al2O3主要來自一水硬鋁石中，少量來自高嶺土。SiO2主要來自高嶺土等黏土類礦物。Fe2O3主要來源于褐鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦等鐵礦物。TiO2來自金紅石、白鈦石等金屬礦物。

根據表1中看到主要組分的相關關系：Al2O3與SiO2、Fe2O3為明顯的負相關，與TiO2為正相關。

主要組分的變化規律：近地表處礦石Fe2O3、S含量較低，全部為低硫、低鐵型礦石；深部礦石較高，大部分為高硫、含鐵型，少量高硫中鐵型。Al2O3、SiO2、TiO2含量近地表和深部礦石變化不明顯。LOSS在鉆孔中最高19.92%，最低為13.02%，平均14.64%；采坑中LOSS最高13.30%，最低10.44%，平均12.26%。從鋁土礦分布區域上看，近地表處礦石LOSS較低，深部礦石LOSS較高。主要原因是地表礦石中的硫化鐵容易氧化，與空氣中的氧氣發生化學反應生成三氧化二鐵與二氧化硫，SO2容易揮發，造成礦石中S含量較低，礦石中CaO與氧氣發生化學反應生成CaCO3，所以地表處礦石中LOSS較低。

3.2 伴生元素鎵的分布規律

Ga是稀散元素礦產，本礦區中樣品已達鋁土礦礦石中鎵元素回收利用最低工業指標0.002%的要求，最高為0.0049%。鋁土礦的鎵含量與礦層厚度及礦石品位的含量有一定的正相關關系，即礦石厚度越大，礦石中鎵的含量也越大，礦石品位越高，礦石中鎵的含量也越大。在本礦區中礦體最厚的部位，礦石品位最高，鎵含量也最高。他們之間的關系見圖1所示。

圖1 鋁土礦礦體厚度與鎵含量、Al2O3含量相關曲線圖

4 結論

1）本區鋁土礦層根據巖性組合不同可分為上下兩段兩個沉積旋回，呈漸變過渡關系，兩個沉積旋回中間有一層煤層分隔，總體上演化趨勢明顯，構成鐵-硅-鋁旋回。

2）鋁土礦富礦主要分布在上部和中上部，少量分布在中下部和上部，貧礦主要分布在中上部和上部，少量分布在中部和中下部，極少數分布在下部，：Al2O3與SiO2、Fe2O3為明顯的負相關，與TiO2為正相關。近地表處礦石Fe2O3、S含量較低，全部為低硫、低鐵型礦石；深部礦石較高，大部分為高硫、含鐵型，少量高硫中鐵型，近地表處礦石LOSS較低，深部礦石LOSS較高。

3）鋁土礦的鎵含量與礦層厚度及礦石品位的含量有一定的正相關關系，即礦石厚度越大，礦石中鎵的含量也越大，礦石品位越高，礦石中鎵的含量也越大，反之亦然。