河南大冶矿区晚石炭世岩相古地理特征及铝土矿找矿方向.pdf

第 2 7卷第 4期 2 0 1 2年 1 2月 ： 4 3 3 4 3 9 地质找矿论丛 Cont r ibu t ions t o Ge ol o gy a nd M ine r a l Re s o ur c e s Re s e a r c h V0 1 2 7 NO 4 S e p 2 01 2： 4 3 3 4 3 9 -I 南 大 冶 矿 区 晚 石 炭 世 岩 相 古 地 理 特 征 及 铝 土 矿 找 矿 方 向 0 引言 李 战明， 马 晓辉 ， 郭 锐 ， 杜 春 阳， 陈晓龙 ， 朱聪雅 ， 付 治国 ( 河 南省地质矿产勘 查开发 局第二地质勘查院 ， 河南 许 昌 4 6 1 0 0 0 ) 摘 要： 河南大冶铝土矿 区晚石 炭世 早期 处 于古 岛高地之 间 的滨岸 渴湖沉 积环 境 。中奥 陶统 以 后 ， 经历了 1 6 0 Ma 风化剥蚀 ， 在 碳酸盐岩的侵蚀面上发育 了钙红土铁 、 铝 、 硅风化壳 。晚石 炭世本 溪期 ， 海侵作用使矿区所在 区域变为滨岸 渴湖沉 积环境 ， 沉 积相 出现滨 湖相 、 浅滩相 、 浅湖相 、 浅海 相 、 滨 岸沼泽相等 5种 ； 晚石炭 世晚期形成海陆交互相 的复理石 沉积建造 ， 将早期 形成 的铝 土矿完 整保存下来 。今后铝 土矿 的找矿工作应重点放在浅滩 一浅湖岩 相带 、 含铝岩 系相序发育相对 完全 的地段 、 含铝岩系厚度大且稳定 的区段 ， 并注意含铝岩 系的表生 富集作用 。 关键词 ： 铝土矿床 ； 晚石 炭世 ； 岩相古地理 ； 沉积环境 ； 海侵 ； 浅滩相 ； 大冶铝土矿区 ； 河南省 中图分类号 ： P 5 3 1 ； P 6 1 8 4 5 文献标识码 ： A文章编号 ： 1 0 0 l _ 1 4 1 2 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 4 3 3 0 7 河 南 省 铝 的 产 量 位 居 全 国 第 二 ， 嵩 ( 山 ) 一 箕 ( 山 ) 地 区又是 河 南 省 铝 土矿 的 主要 矿 集 区 ， 共 发 现 并探明大、 中型铝土矿床 1 5个 ， 其 中大冶铝土矿床 为嵩箕地区具有代表性的大型矿床。大冶铝土矿床 为产 于奥 陶系碳 酸 盐岩古 老 侵蚀 面上 的一 水硬 铝 石 型沉积铝土矿床 ， 成矿时代属于晚石炭世 ， 赋矿地层 为上石炭统本溪组 。本文对大冶铝土矿区所在 区域 晚石炭 世 的岩相 古地 理特 征 和铝 土矿 的找 矿方 向进 行 分析 与探 讨 。 1 嵩箕地 区古 地理 特征 1 1 晚石炭 世 的古 构造 特征 河南 省嵩 箕地 区地 处华北 地 台的南缘 ， 地层 分 区 为华北区豫西分区嵩箕小区。晚：元古代的中岳运动使 本 区古老结 晶基底 发生 了强烈褶 皱和 断裂 ， 确定 了本 区的基本构 造格 局 。中岳 运 动 以后 直 至早 古 生代 末 期 ， 地壳基本趋于稳定 ， 构造运动较弱， 多表现为区域 性的隆起与拗陷等幅度不大的升降运动， 并且发育了 早古生代 以碳 酸盐岩 为主 体 的稳 定地 台型盖层 建造 ； 加里东运动期间， 本区稳定抬升成陆， 地层基本上未产 生褶皱， 并经历了 1 6 0 Ma的风化剥蚀； 至晚石炭世 中 期 ， 来自北东方和东方的海侵， 使嵩箕地区除嵩山、 箕 山和长葛等几处古岛外 的大部区域都被海水浸没， 在 这些古岛之间的滨海渴湖或湖沼等有利场所， 开始 了 晚石炭世铁 、 铝 、 硅建造沉积 。 大冶铝土矿区位于嵩山、 箕山和长葛 3个古岛之 间 的登密拗陷 中， 属嵩 箕滨岸渴 湖相沉 积环境 ( 图 1 ) 。 石炭系_ 1 总体上以平行不整合形式沉积在奥陶系( 局 部为寒武系) 碳酸盐岩的侵蚀面上； 这一时期的构造方 向和构造形态， 仍以近 E W 向褶皱和 N w 和 N E向断 裂为主， 近 E w 向和近 S N向断裂次之， 几乎与下伏古 生界的构造一致 ， 表现出对古构造 的继承性 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 1 1 - 2 1 ； 责任编辑 ： 王传泰 作者简介 ： 李战明( 1 9 6 8 一 ) ， 男 ， 高级工程师 ， 学士 ， 从事矿产地质勘查工作 。通信地址 ： 河南 省许昌市许继大道 1 2号 省地勘二院 ； 邮政编 码 ： 4 6 1 0 0 0。 通信作者 ： 付治国( 1 9 5 6 - ) ， 男 ， 高级工程师 ， 从事 矿产地 质勘查工作 。通信地址 ： 河南省许 昌市许继 大道 1 2号省地 勘二 院； 邮政编码 ： 4 6 1 0 0 0。 第 2 7卷第 4期 李战 明等 ： 河南大冶矿 区晚石炭世岩相古地理 特征及铝 土矿找矿 方向4 3 5 改变 ， 粗碎屑物质迅速发生沉淀。 ( 2 ) 浅滩 相。位于由溻湖湖滨相到浅湖相的过 渡地带 ， 分布在浪基面以下由湖岸斜坡 向湖心底过 渡的地带。其特征为 ： 上石炭统本溪组以黏土岩 类及 铝 土矿 为 主 ， 粒度 较 细 ； 上 石炭 统太 原组 则 以粉 砂岩， 砂质黏土岩为主； 物质成分单一 ， 颜色为较 单纯的深灰 、 灰 白、 银灰等色 ； 层位较稳定 ， 多具定 向水 平层 理 ， 块 状 及 薄 层 状 构 造 ； 不 论 岩 层 还 是 铝 ( 黏) 土矿体 ， 均呈似层状或大而稳定的透镜状 ， 矿体 规模较大； 出现较多 的菱铁矿 、 黄铁矿及铁绿泥石 矿物 。上述特点反映水深 比湖滨相增大 ， 水介质条 件 为 中性 一偏 碱性 和 相对平 静 的还 原环 境 。因此 有 利 于细碎屑物质 的沉积， 亦利于氢氧化铝胶体 的凝 聚 和沉淀 ， 同时 铁 质 则 以 F e 形 式 发 生 沉 淀 ， 生 成 菱铁 矿 、 黄铁 矿及 铁绿 泥石 。 ( 3 ) 浅湖相。主要分布于溻湖湖心一带 ， 其沉积 特征 为 ： 岩 性为单 一 的黏 土岩 ( 包 括铝 土矿 ) ， 颜 色 常为深灰、 灰黑乃至沥青黑色； 层位稳定 ， 岩石具 水 平层 理 ， 块状 及 薄层 状甚 至为 页理 构造 ， 常形 成 规 模较大的层状黏土矿体 ， 如东邻平陌矿 区 n t l 4号黏 土矿体长达 3 2 0 0 m； 出现较多的黄铁矿 、 菱铁矿 和铁绿泥石； 黄铁矿呈不规则 团块状 ， 菱铁矿呈豆鲕 状 ， 它们的含量常随埋藏深度而增加 ， 当埋深较大时 可 构成 厚层 的黄 铁 矿 、 菱 铁 矿 矿 层 。上 述 特 征 反 映 沉 积 物在 宁静 的深水 还 原环境 沉 积 的特点 。 ( 4 ) 浅 海相 。由于海 水 的不 断入侵 ， 漓 湖湖 水 逐 渐 加深 ， 形 成 具 有 化 学 沉 积 作 用 的浅 海 沉 积 环 境 。 发育 以生物碎屑微 晶或隐晶灰岩为主的碳酸盐岩 建造 ， 生物碎 屑多为浅海动物碎屑 ， 如群体珊瑚 、 有 孔虫类 、 腕足类 、 釜类及海百合等化石残体及碎 片； 灰岩 中常含有 燧 石 团块 或 夹 有 燧 石 条 带 ， 且 越 向 上 燧石 含量 越 多 ， 甚 至 某些 灰 岩 层 顶 出现 厚 层燧 石 层 ， 在 与燧 石层 的 接触 层 面 以及 燧 石 层 的底 面往 往 有 大量 腕 足 类 化 石 ， 化 石 形 态 完 整 、 清 晰 而 相 互 重 叠 ； 在灰岩中常夹有煤线及碳质黏土岩 ； 在上石 炭统最底部的灰岩 中普遍具波状层 理， 尤以湖盆 四 周 最为 明显 ， 各 单 层灰 岩呈 连 续 的凸 镜 状 叠加 在 一 起 ， 且在 层 理 面上 夹 有 灰 岩 及 生 物碎 屑 。上述 特 征 反映当海侵作用不断加大时 ， 水动力条件由强减弱 ， 水介质条件 由中性一偏碱性一碱性变化 的还原沉积 环境 。 ( 5 ) 滨岸沼泽相。这时的水体很浅 ， 并逐渐转 为 沼泽 沉 积环 境 ， 一 般 为 每 个 沉积 旋 回 的末 期 。 随着 时间的推移 ， 溻湖湖盆因沉积充填变浅缩小 ， 该相带 在空间位置上也逐渐 由溻 湖的边缘 向溻湖 中心迁 移 。其特征为 ： 沉积物 常以泥质为主 ， 含少量砂 质 ， 富含碳质而使颜色变为深色 ， 含有大量植物根茎 化石 ( 多 为鳞 木 、 羊 齿 和蕨 类 ) ； 沉 积层 不 稳 定 ， 常 为透镜状及小 薄层状 ， 可见有 水平层理 、 页理等构 造 ； 常夹有薄煤层 ( 线) ； 含有少量的菱铁矿 、 黄 铁矿 。岩相特点反映湖盆水体变浅的同时 ， 湿热 的 气候条件使得溻湖 内及周 围的植物大量繁殖 ， 植物 枯萎死亡后随陆源碎屑物沉积 ， 形成泥炭层 ， 夹于弱 水动力条件下的泥质和粉砂质： 之间。 上述 5个 相带 在平面分 布上有一定 的分带 性， 即自渴湖边缘向湖的中心 ， 由湖滨相一浅滩相一 浅湖相； 当海侵水深加大时成为浅海相沉积， 当海退 或湖水 干 涸变 浅 时常形成 滨岸 沼泽 相沉 积 。在剖 面 上分布也有一定 的规律性 ， 呈明显的沉积韵律旋 回： 沉积物粒度 由粗到细， 颜色由浅变深， 反映湖水 由浅 一深一浅 ， 水动力条件由强一弱， 水介质条件为由偏 酸性一 中性一偏碱性( 一碱性) 一 +偏酸性的由氧化到 还 原 的沉积 环境 。 各 岩相 带之 间有 时并 无 明显 的 界线 ， 呈 渐 变过 渡关系或突变关 系， 这是由于沉积时各种外界因素 影 响 的缘故 。如 果 沉 积 速 度 缓慢 、 沉 积 物 厚 度 较 大 时比较容易区分 每一沉积旋 回的各个相带 ， 较薄时 就不易 区分 。另外 ， 每个沉积旋 回末期 的滨岸沼泽 相与下个沉积旋 回开始的湖滨相 紧密相连， 因而其 界 线不 十分 明显 。 2 1 2 沉 积环 境 大冶矿区及所在 区域 自晚石炭世开始海侵 ， 接 受湖盆 四周红土化残积物沉积。 在海侵开始以前( 早古生代末 晚古生代初) 的 漫 长时期 内 ， 处 于 陆地 环 境 的 嵩 箕地 区处 于 炎热 干 燥 的气候 环境 ， 形成 的大 量 红 土化 产 物 残 积 于原 地 ( 或 发生 近距 离迁 移 ) 。随 着 海水 的入 侵 ， 气 候 逐 渐 湿润 ， 降雨量增多， 陆生植物生长并繁茂起来 ， 大量 的地 表水 不但 加 速 了红 土化 产 物的进 一 步 风 化 、 迁 移 ， 而且加 速 了基底 碳酸 盐岩 的风 化溶蚀 ， 在 盆地 边 部形成低 凹不平 的岩溶地貌 ， 并残存 了初期风化残 积物 。 海水 进入 沉积 盆地 ， 湖 盆水 不 断 加 深 ， p H 值 增 高 ， 使注入盆地 的地表弱酸性水溶液( 胶体溶液) 发 生 中和反 应 ， 导 致所 携带 的物 质发 生化学 分异 沉积 。 4 3 6 地质找矿论丛 2 0 1 2年 注 ： 大冶矿区为光谱分析数据 ； 其他数据据 P o t t e r e t a l ， 1 9 6 3 。 表 2铝土矿中硼 、 镓 、 锶 、 钡丰度及生成环境对 比 Ta bl e 2 Con t e nt o f Bo r on a nd g a l l i um s t r o nt i u m a nd ba r i u m a nd me t a l l o ge ni c e nv i r on me nt of ba u xi t e de p os i t 近代 海洋 沉积物 的研 究证 实 ， 黏 土矿 物 受 沉积 分异作用影响十分显著， 由海岸 向海洋 的方 向， 高 岭石 由多渐 少 ， 而 伊 利 石 、 蒙 脱 石 反 而 增 高 。上 石 炭统本溪组中黏土矿物 以高岭石为主， 说 明其形成 于滨 岸 溻湖沉 积环境 。 据铝土矿粒 度分析 表 明， 在各类 离散 图落 入 区、 概率累计频率 曲线 图、 直方 图上及 萨胡判 别式 计算结果， 其成因均为浅湖( 滩) 相碎屑沉积。 大冶矿区铝土矿微量元素特征的研究表明( 表 1 ， 表 2 ) ， 绝大部分属于海相沉积 ， 少数属于陆相环 境 。当海侵 扩 大 、 湖水 加 深 时 ， 出 现 明 显 的浅 海 相 韵 律沉 积 ， 多套韵 律沉 积 的 重复 出现表 明当 时海 水 波动较 大 。 2 2 晚石炭 世 大冶矿 区沉 积盆地 的演 化 早 古 生代末 期 ( 奥 陶纪 中期 ) ， 大 冶矿 区所 在 的 沉积盆地雏形就 已基本形成 ， 在经历 了 1 6 0 Ma的 风化剥蚀 ， 分解得较为彻底 的风化产物由于大气 降 水较稀少而基本处 于原地未动或仅作 了极短距离 的迁移。这些风化残余物质与现代风化壳 的情形 是基 本 相 同的 ， 多 为 铝 、 铁 、 硅 、 钛 等 的 氧化 物 或 水 化物 。这些产物将成 为晚石炭世海侵沉积盆地沉 积物 ( 包 括铝 土矿 ) 的物质 来源 。 2 2 1 晚石 炭世 早期 ( 1 ) 海 侵 开 始 阶 段 ， 气 候 温 暖 潮 湿 。大量 的 地 表水促使原风化物进一步水解分化 ， 另一方面将基 底 碳酸 盐岩 的溶蚀 ， 在 岩石 中薄 弱地 带 形 成岩 溶 地 貌 ， 在 溶蚀 凹地 中残 积部 分风 化 产物 ； 同时 ， 地表 水 使更大量的残积物带入滨海的溻湖盆地。 ( 2 ) 这些物质被带人溻湖盆地以后 ， 流速急剧 减小 ， 形成 机 械 ( 重 力 流 ) 沉 积 ， 在 渴 湖 边 缘 形 成 砂 砾及泥质的混合沉积物 ， 形态上常呈冲积扇形 ， 砾 石常呈扁椭 圆形 ， 大小不一 ， 最大可达 1 8 c m。砾石 成分主要为滨岸动荡环境 中被 冲碎 的铝 土矿或红 土化 过程 中形成 的残 积铝 土 矿 、 黏 土岩 。一 般 不 易 见到残留的碳酸盐岩碎屑 ， 这是 由于红土化作用时 间 较长 ， 残 积物 分解 得 较 彻底 的缘 故 。这些 砾 石顺 沉 积层理 方 向沉积 。 ( 3 ) 较 细 的物质 由于沉 积 作 用缓 慢 而 被带 入 溻 湖 内部 ， 平静的环境使其逐渐沉积下来 。从沉积剖 面 上看 ， 这些 较 细 的粉 砂 质 一泥 质 沉 积 物 ， 由湖 盆 边缘向湖心粒度渐细 ， 厚度渐小 ， 反映出机械沉积 的分异作用 。 ( 4 ) 在 机械 沉 积 作 用 的 同 时 ， 由于 地 表 注 入 湖 盆 的弱 酸 一酸性 溶 液 携 带 的 物 质 ( 包 括 A1 ， S i ， F e ， Ti 等) ， 在介质条件( 主要是 p H值) 变化的情况下 ， 发生化 学分 异沉 积 ， 当 p H 值 为 2 5时 ， F e 。 ( ) 。大 量沉淀， A1 。 O 。 与 S i O 形成凝胶 ， 形成含铁质较多 的高岭石黏 土岩类及少量 的富铁铝土矿薄层或透 镜 体 。 ( 5 ) 随后 海 水 进 一 步 加 深 ， 沉 积 环 境 逐 渐 变 为 中性 一偏 碱 性 的还 原 环 境 。渴 湖 盆 地 继 续 缓 慢 地 接受着风化物质 的沉积 ， 湖水 中的 S i O 一方 面由 第 2 7 卷 第 4期 李战 明等 ： 河南大冶矿区晚石炭世岩相古地理特征及铝 土矿 找矿方 向4 3 7 于与部分 A1 ： O。 在弱酸性条件下 生成 高岭石类黏 土矿 物受 到消 耗 ， 另一 方 面 中性 一偏 碱 性 的海 水 提 高了它的溶解度 ， 使湖水 中的 S i O 趋于不饱 和状 态 ； 而此时过饱和的 A1 。 O。 则在这种条件下发生大 量沉淀， 形成致密层状 的铝 土岩及铝土矿层 ， 常 以 含 有 大量 豆鲕 为其 特征 。而 F e 则 以 F e 。 形 式形 成 黄 铁矿 、 菱 铁矿 和 铁绿 泥 石 沉 淀 。在 溻 湖沿 岸 及 较 浅 的港 湾 ， 植 物 大 量 繁 殖 ， 产 生 大 量 有 机 质 进 入 湖 盆 ， 因而 在 这 些 地 带 的 沉 积 物 往 往 富 含 有 机 质 和 煤 线 。 ( 6 ) 晚石炭世早期 的末尾阶段 ， 海侵渐渐消退 ， 原先沉积的未固结的沉积物( 黏土岩类 、 铝土矿层) 经 常处 于湖 滨水 线 附 近甚 至 露 出地 表 ， 再 度 风 化 剥 蚀受到冲刷而被破坏， 这些破碎 的堆积物经过海浪 的冲刷 、 淘洗 ， 其 中的铝质进一步富集 ， 并向溻湖中 心 位置 迁移 ， 在 早 先 沉 积 的薄 层 状 、 豆 鲕 状 铝 土 矿 层 上沉 积下 来 ， 形成 较 富的厚层 碎 屑状 铝 土矿层 。 ( 7 ) 海水 的进一步退却 ， 海边 的植物逐渐 向滨 岸的水 中发展 ， 使滨岸地带渐趋 沼泽化， 形成含碳 质的黏土岩类和煤层( 或煤线) ， 完成晚石炭统早期 的全部 沉积 。 从大冶矿 区所在 的渴湖 盆地晚石炭世早期 的 沉 积过 程不 难看 出 ， 沉 积 盆地 经 历 了 一次 自缓 慢 海 侵到海水缓慢退 出的过程。当然 渴湖 中的海水不 一 定全部退完 ， 因为在溻湖盆地的中心并未见到煤 层 或煤 线 。 2 2 2晚 石炭世 晚 期 晚石炭世晚期， 海水迅速 广泛侵入 ， 整个溻湖 盆 地均 处于 海水 浸没 之 中， 出现 海 相碳 酸 盐 岩 和陆 源 碎屑 岩 的沉 积 ， 沉 积物 沉 积速 度快 、 厚 度 大 ， 并 出 现 有规律 地 多旋 回沉积 ( 至少 有 4次 较大 的 旋 回 ) ， 每个旋 回大都为正粒序 ： 砂砾岩一粗砂岩一细砂岩 一砂质泥岩一泥岩一生物灰岩 ， 最后多以沼泽沉积 物 ( 碳质黏土岩夹煤线 ) 结束 ， 反 映出海水多次进退 的沉积 过程 。 ( 1 ) 海水 大量 侵 入 后 ， 沉 积 盆 地 处 于 正 常 的浅 海环境 。沉积物为含生物碎屑灰岩 ( 图 3 ) ， 底部常 具 波状 层 理 ， 向 上 逐 渐 含 燧 石 团块 甚 至 变 为 燧 石 层 ， 近岸 处有 时夹 有 薄 煤 层 ( 或 煤 线 ) ， 反 映 湖 水 由 浅加深 ， 水动力条件 由强 渐弱， 水介质条件 由中性 一偏 碱性 一 碱 性 变化 的还 原 环 境 。温 暖 浅 海 中 的 大量 生物 使 水 中 C O 急剧 减 ! ， 促 使 C a C O 。饱 和 发生大量沉淀 ， 伴随着生物遗体沉积形成生物碎屑 灰岩； 水体较浅地带 的沉积物因受波浪的作用形成 波状层理 ， 而随着海侵水 体加深， 波状层理逐渐消 失 ； 在滨 岸地 带局部 的沼 泽化 形 成 煤线 及 碳 质黏 土 图 3大冶矿 区横 8勘探 线岩 相剖面图 F i g 3 I i t h o f a c i e s p r o f i l e o f p r o s p e c t i n g l i n e 8 i n Da y e b a u x i t e d e p o s i t 1 第四系 ； 2 下 二叠统 山西组 ； 3 上石炭统太原组上段 ； 4 上石炭统太原组 中段 ； 5 上石炭统太原组 下段 ； 6 上石炭统本溪组 ； 7 中奥 陶统马家沟组 ； 8 铝土矿体 ； 9 黏土岩 ； 1 o 含生物燧石 团块 ( 条带) 灰岩 ； 1 1 白云质灰岩 ； 1 2 铝土矿 ； 1 3 砂岩 ； 1 4 铁质黏土岩 ； 1 5 含泥 白云质灰岩 ； 1 6 山西式铁矿 ； 1 7 钻孔及编号 4 3 8 地质找矿论丛 岩类 。水体 的变浅使 富含 S i O 。的水 溶液发生“ 浓 缩” ， 加之注入渴湖的酸性一弱酸性溶液改变 了水 中的 p H值 ， 使之趋 于中性乃至酸性 ， S i O 开始大 量沉 淀 ， 或 以凝 胶 团块 沉 积 于 灰 岩 之 中 ， 或 呈 薄层 于灰 岩之 上 ， 同时 大 量 海 中生 物 死 亡 ， 遗 骸 被 硅 质 岩层掩埋 。生 物碎 屑灰岩 的沉 积厚度受溻 湖湖底 地貌 的影响， 在底 凹处和湖盆 中心水深地段 ， 沉积 厚度一般较大 ； 相反在 湖底高地 凸 出处 及溻湖边 缘 ， 厚度变小 以至尖灭 ， 因而其沉积 的“ 填平补齐” 作用仍有一定继承性。 ( 2 ) 在灰岩 和燧石岩沉积之上 ， 虽然各 旋 回沉 积物不尽相同， 但总的特点是 以砂岩为主的陆源碎 屑岩沉 积 。一般 是 正 粒 序 的 由砂 砾 岩 一 细 粒 砂 岩 一 粉砂 质黏 土 岩 一 黏 土 岩沉 积 。但 也 有 的 旋 回是 在 燧石 层之 上先沉 积 黏 土岩 类 ， 然 后再 由粗 到 细 沉 积 ， 表明各旋 回之间沉积物来源、 受剥蚀程度 、 沉积 速度和沉积环境 等诸因素的差异性。碎屑岩常具 交错层理 ， 由滨 岸地段向涡湖中心， 沉积厚度逐渐 变薄 甚 至尖 灭 ， 颜色 则逐 步 加深 ， 粒 度依 次 变细 ； 碎 屑磨 圆度 和 分 选 性 均 较 差 。上 述 规 律 表 明陆 源 碎 屑物 质在 近距 离搬运 之 后 ， 在滨 岸 地 带水 波 动 较大 的条 件下 迅速 产生机 械沉 积 的结 果 。 ( 3 ) 在各 旋 回的末期 ， 均 以沉积 黏 土岩 类 、 碳质 黏土 岩夹 煤线 为 特 征 ， 并 含 有 丰 富 的植 物 化 石 ， 表 现 为典 型的沼 泽相沉 积特 征 。 在上述各大沉积旋 回中， 还包含有小 的沉积旋 回 ， 这在 野外 剖 面 及 钻 孔 岩 心 中得 到 证 实 ， 小 旋 回 的厚 度一 般不 大 ( 0 0 5 1 5 0 m) 。 二叠 纪开 始 ， 海 相沉 积 则 完 全 退 出 ， 矿 区所 在 区域成为陆表湖泊 ； 同时水体变浅 ， 范 围变小 ， 沉积 物则以陆相碎屑岩类夹煤层 的煤系地层 为基 本特 征 。 总 之 ， 从 对本 区溻 湖 盆地 上石 炭 统 岩相 的分 析 不难看 出 ， 晚 石 炭 世 时 ， 矿 区所 在 区域 为 一 陆 表 海 性质 的溻 湖环 境 ， 经 历 了 多 次 的 海 侵 海退 过程 ， 至 二叠 纪开始 转为 陆相 环境 。 3 找矿方 向分析 迄 今 为止 ， 河南省 发 现并 探 明 的钙 红 土 一沉 积 型铝土矿床 的成矿时代均为晚石炭世， 这种成矿 时代的专属性无疑将是今后寻找 同类铝土矿床 的 重要依 据 。 ( 1 ) 钙红土一沉积型铝土矿床的形成和分布明 显地受构造 的控制 。大型铝土矿 带多赋存 于古隆 起 边缘 的 凹 陷地 带 ， 矿 田受 三 级 构 造 单 元 的 控 制 ， 矿 区则 受 区 域 构 造 的 控 制 。在 此 范 围 内 的古 负 地 形 ( 古 构造 盆 地 或 古 岩 溶洼 地 ) 是 铝 土 矿 沉 积 的有 利场所 ， 这些古负地形往往 同时发育有石炭一二叠 纪煤 系地层 ， 是 寻找铝 土矿 的 明显 标 志 。 ( 2 ) 铝 土矿 的形 成严 格 受 岩相 古地 理 沉 积环 境 的控制。已知铝土矿体 的分布在平 面上有 明显 的 分带性， 其 中岩溶漏斗状矿体多发育于湖滨相 ， 而 较大的矿体则多发育于浅滩 一浅湖相 。在湖滨 区 其面含矿系数通常小于 3 0 ， 而在浅滩 浅湖泊相 面含 矿系 数一般 在 5 0 6 0 ， 因而在 寻 找铝 土矿 床时， 首先要进行岩相古地理 的研究 ， 在 已知矿 区 或矿 点 的 同一成 矿 带 上 ， 寻 找 浅 滩 一浅 湖 相 带 ， 以 期 找到规 模较 大 的矿床 ( 体 ) 。 ( 3 ) 根据含铝岩系岩性组合的地球化学分异规 律 7 ， 含 铝岩 系 相 序 发 育 愈 完 全 ， 对 铝 土矿 的形 成 愈有利 。含铝岩 系发育 的相序应 为铁硅组合 一硅 铝组合 一铝质组合 一铝硅组合( 图 4 ) ， 其中铝质组 合赋存于含铝岩系中上部 ， 是铝土矿发育的主要层 位。按照其组合规律 ， 将含铝岩系划分为 4个岩相 阶段 ， 如果 4段均有发育 ， 即使较薄 ， 一般仍能见到 图 4 Z K 8 0 6含铝岩系主要化学成分 质量 分数 曲线 图 F i g 4 C o n t e n t c u r v e o f ma j o r e l e me n t s Al u mi n i f e r o u s r oc k s e q ue n c y f r o m dr i l 1 h ol e ZK8 06 1 黏土岩 ； 2 铝土岩； 3 铁质黏土 岩； 4 含生物 灰岩 ； 5 白云 质灰 岩； 6 黏土矿 ； 7 铝土矿； 8 ( AI 2 O 3 ) 曲线 ； 9 ( S i O 2 ) 曲线 ；l O w( F e 2 O3 ) 曲线 ； 1 1 含铝岩系厚度 ； 1 2 采样位置及编号 第 2 7卷第 4期 李战明等 ： 河南 大冶矿区晚石炭世岩相古地理特征及铝土矿找矿方 向 4 3 9 薄层铝土矿 ； 在铝土矿体赋存地段 ， 一般仅发育 一 段 和 四段 ， 即 在 矿 区 所 见 含 铝 岩 系 ， 不 论 其 有 矿 与 否 ， 均能见到一段铁质黏土岩层位和四段含煤或碳 质黏土岩层位 。含铝岩系相序发育完全， 往往反 映 其化学沉积分异作用进行得较为彻底 ， 因而其矿体 顶底 板 围岩粒 度均 较 细 微 ， 故 今后 寻找 铝 土 矿 的重 点对象， 是寻 找发育完 全 的相序 中 的铝 质组合 层 位 。 ( 4 ) 含 铝 岩 系 沉 积 厚 度 ， 反 映 沉 积 物 质来 源 和 沉 积条 件 的优 劣 ， 一 般 含 铝 岩 系 厚 度 小 于 1 0 m 者 铝 土矿 不发 育 ， 含 铝 岩 系 与铝 土 矿 厚度 呈 明显 的 正 相关关系 ， 所 以含铝岩系厚度大 的分 布区 ， 也是 寻 找大型铝土矿床最有希望的地 区。同时 ， 含铝岩系 厚度稳定 的程 度， 控 制着 铝土 矿体厚 度 的稳 定程 度。以大冶矿 区为例 ， 在滨岸区含铝岩系厚度变化 系数为 6 9 3 5 ， 控制着漏斗状矿体的分布 ， 而在浅 滩 一浅湖 区 ， 含 铝岩 系厚 度 变化 系数 为 5 9 3 6 ， 则 控制着似层状矿体 的分布。 ( 5 ) 富铝土矿石 均赋存 于滨岸 岩相带中， 次生 和表生作用对矿石 中铝的富集也有较大的影响。 参考文献 ： 1 3 杨式溥 ，侯鸿飞 ， 高联达 ，等中国的石炭系 J 地质学报 ， l 9 8 0，( 3 )：l 6 7 1 7 5 2 张源有豫西铝 土矿物质来源和化学沉积分异作用 刀地质 与勘探 ，1 9 8 2 ( 1 0 ) ：1 - 8 3 王清光 ，王志宏 焦作本 溪组粘 土岩中发现海 相化石及 其时 代划分_ J 河南地 质，I 9 8 4( 2 ) 4 耿国胜 ， 付治 国对嵩箕地区铝土矿 时代 归属的看法 J 河 南地质 ，I 9 8 4( 1 ) 5 吴国炎河南省 中西部地区铝 ( 黏 ) 土矿层的时代 与沉积相浅 析_ J 地质与勘探 ，l 9 8 4 ，( 4 ) ：7 - 1 3 6 刘长龄山西 、 河南 高铝 黏土 的矿床 类型 J 地质 与勘探 ， I 9 8 4，( 9 )：l 1 1 7 7 布 申斯 基 r M铝 土 矿地 质 学 M 北 京 ：地 质 出版 社 ， 1 9 8 4：2 l 2 2 6 3 La t e Ca r b o nif e r o u s l it ho f a c ie s p a l a e 0 g e 0 g r p hic f e a t u r e o f Da y e b a u x it e min e a r e a in De ng f e ng c o u n t y， He n a n pr o v inc e a n d t h e p r o s p e c t ing d ir e c t io n LI Zha n min g， M A Xi a o - h ui， GUO Rui， DU Chu n y a n g， CHEN Xia o - l o ng， ZHU Co ng - y a， FU Zhi g u o ( No 2 Ge o l o - gic a l Ex pl o r a t io n I n s t it u t e o f He n a n Ge o l o g y& Min e r a l Re s o u r c e s Ex p l o r a t io n& De v e l o pme n t Bu r e a u， Xu c h a n g 4 6 1 0 0 0， He n a n， Ch i 口 ) Ab s t r a c t ：Lit h o f a c ie s p a 1 e o g e o g r a p h ic s e d ime n t a r y e n v ir o n me n t o f Da y e b a u x it e mi n e a r e a in De n g f e n g c o unt y，He na n pr o v inc e wa s c o a s t a l l a g o on be t we e n a nc ie nt is l a nd h e i ght s in t he Ea r l y p e r io d of La t e Ca r b o n if e r o u s Ep o c h Du r in g we a t h e r in g a n d e r o s io n f o r 1 6 0 M a Fe AI S i b e a r i n g c a l I