陕西省铝土矿地质特征及成矿规律.docx

王党国，祝国柱（陕西省地质调查院， 西安 ）摘 要：陕西省已知铝土矿产地主要分布于陕北的府谷县、 渭北的铜川 韩城一带和陕南的西乡、 镇巴、 南郑地区； 已知铝土矿都位于沉积间断面上， 受地层层位控 制， 属滨海 浅海相沉积矿床。 陕北和 渭 北 铝 土 矿主要产于石炭系下统下部本溪 组， 陕南铝土矿主要产于二叠系上统吴家坪组底部王坡页岩段。 成矿的地质构造条 件是隆起区边缘。 成矿物质来源既有基底碳酸盐岩的溶蚀分解物， 也有陆源铝硅酸 盐岩的风化分解物。 气候条件是有利于使岩石中铝质析出的温暖潮湿条件。 时间上 有一个较长时间的沉积间断。 对成矿有利的地形条件是古地形总体比较平缓， 有利 于铝硅酸盐风化物在缓慢的搬运过程中充分分解析出 。关 键 词： 铝土矿； 地质特征； 成矿规律； 控矿条件； 陕西省中图分类号：文献标识码：陕西省已知铝土矿产地主要分布于陕北的府谷县、 渭北的铜 川 韩 城 一带和陕南的西 乡、 镇巴、 南郑地区。 目前共发现铝土矿矿产地 处。 其中中型矿床 处， 小型矿床 处，矿点 处。 皆为滨海 浅海相沉积矿床。成矿区地质特征地层特征陕北、 渭北地区地层属华北地层大区鄂尔多斯地层区鄂尔多斯地层分区。 地层结构总体形成两个构造层， 即前古生界为基底构造层， 古生界以上组成盖层构造层。 区内地层除在韩 城东北出露小块太古宇外， 最老的地层是寒武系， 向上依次为奥陶系、 二叠系、 三叠系、 侏 罗系、 白垩系、 第三系及第四系。 全区缺失志留纪至早石炭世地层沉积， 无岩浆活动。 含矿 地层为石炭系下统本溪组。 石炭系零星分布在府谷地区和铜川 韩城一带， 平行不整合在奥 陶系不同层位之上。 下统本溪组岩性组合自上而下可分为两部分， 下部是紫色粘土页岩、 粘收稿日期：作者简介： 王党国， 男， 岁， 高级工程师， 从事矿产地质勘查和技术管理工作。陕西地质第 卷图石炭系剖面柱状对比图 灰岩；砂岩；含砾砂岩；页岩；煤层；粘土；铝土矿；黄铁矿土夹铝土矿， 与中奥陶统之接触面附近常含黄铁矿或褐铁矿 （黄铁矿风化产物） 凸镜体， 其间的粘土常呈棕红色。 上部以页岩、 炭质页岩为主， 夹薄煤层 （或煤线）、 薄层细砂岩， 有 的地方 （如汤家峪、 上店） 上部之页岩、 炭质页岩发育较差， 仍为粘土和铝土矿。 本溪组一 般厚约 ； 上统太原组 主 要 为 灰 黑 黑 色 泥 岩、 砂 质 泥 岩 及 灰 白 色 石 英 砂 岩， 夹 煤 层、 灰岩及钙质泥岩， 厚 （见图 ）。 顶部含铁质结核， 泥岩中产大量植物化石， 灰岩中含丰富的蜒及腕足化石。 太原组与本溪组呈假整合接触。陕南西乡 镇巴地区属上扬子地层分区， 为陆 缘 型 细 碎 屑 泥质 夹 少 量火山凝灰岩建 造。 按构造层次分为分基底变质岩系和盖层沉积岩系。 基底岩系主要由中、 上元古 界 西 乡 群、 火地垭群组成， 分布于碑坝 西乡一带。 岩性为一套变质火山岩、 火山碎屑岩。 盖层沉 积有震旦系、 寒武系、 奥陶系、 志留系、 二叠系、 三叠系及侏罗系浅变质碳酸盐岩 碎屑岩 组成。 其中在震旦系与寒武系之间 （）、 寒武与奥陶系之间 （ ） 存在两个平行 不整合面， 反映区内为一个动荡的沉积环境。 含矿地层二叠系在区内分布广泛， 富含廷、 珊 瑚、 菊石、 腕足类、 植物化石等。 铝土矿赋存于二叠系上统吴家坪组底部王坡页岩段， 王坡页岩段由上而下岩性为：（） 咖啡色粘土， 局部夹有煤线或全为煤线。 厚度 ； （）铝土页岩， 呈灰白、 灰黄、 红黄、 紫灰等杂色。 含赤铁矿及 鲕 状 赤 铁 矿， 一 般 底 部 含 铁 更 多，呈紫红色页岩。 无层理或层理不显， 厚度 ；（） 角砾岩， 由底板灰岩与杂色 铝土页岩碎块、 粉末及黄色粘土组成， 有时全变为黄棕色、 咖啡色粘土。 受假整合面上喀斯 特微地形影响厚度变化大 （ ）。 下伏二叠系下统阳新组地层与吴家坪组呈假整合 接触。构造特征陕北、 渭北地区的铝土矿位于华北陆块的鄂尔多斯晚古 中生代坳陷盆地边缘， 坳陷盆地呈南北向延伸的矩形盆地。 全区构造比较简单， 南部构造方向总的为北东东向， 北部转为第 期王党国等： 陕西省铝土矿地质特征及成矿规律近南北向， 倾向多为北西， 倾角在之间。 地层结构总体形成两个构造层， 即前古生界为基底构造层， 古生界以上组成盖层构造层。 除基底构造层发育紧密褶皱以外， 其余地层 只见宽缓的向、 背斜和上下错动为主的断裂构造。 依据沉积建造和沉积作用特点， 可以划分 个四级构造单元， 即鄂尔多斯坳陷盆地和鄂尔多斯盆缘碳酸盐台地。陕南地区大地构造位置属于华南陆块之上扬子古陆块之米仓山 大巴山基底逆冲带， 构 造线方向由北东转向近于南北， 构造形式以短轴背、 向斜为主， 岩层倾角都在， 断 裂构造比较发育。 按构造层次分为分基底变质岩系和盖层沉积岩系。 基底岩系主要由中、 上 元古界西乡群、 火地垭群组成， 分布于碑坝 西乡一带古 陆 核。 盖层沉积有震旦系、 寒 武 系、 奥陶系、 志留系、 二叠系、 三叠系及侏罗系组成， 围绕基底展布。岩浆岩特征陕北、 渭北地区火山岩、 侵入岩不发育， 地壳长期处于较稳定状态， 没有或很少有岩浆 活动。陕南地区侵入岩分布于米苍山 大巴山基底逆冲带上， 岩浆活动集中在扬子早期， 有大 规模基性岩和酸性岩等岩盘、 岩基侵入， 震旦纪以来未见明显岩浆活动。铝土矿床特征陕北地区铝土矿主要分布在府谷县城以北黄河西岸之天桥则、 海则庙和浪湾一带约 的范围内， 已发现中型矿床 处， 小型矿床 处， 目前省内最大的铝 土 矿 床 即 产 在 该 处。 铝土矿产在本溪组下部距中奥陶统侵蚀面不远处， 矿体一般呈层状、 似层状产出， 与围岩一致， 近水平状（见图）。 矿体上界平整， 下界凸凹不平。 铝土矿与粘土密切共生， 厚度及底界面形态受中奥陶统侵蚀面古地形控制， 并有尖灭再现和分枝复合现象， 在古地形隆起部位矿床较薄， 甚至尖灭， 凹下部位矿体底界也随之下凸， 厚度也相应 增 大。 主 矿 体 长 ， 厚 ， 一般厚度 。 矿石呈灰色、 灰白色、 暗红色， 主 要矿物成分为水铝石、 高岭石和褐铁矿 赤铁矿、 铁绿泥石， 次为白云母、 水云母、 多水高 岭石等。 矿石构造为致密状、 角砾状、 鲕状等。 矿石中含 ， ， 。图铝土矿产出状态图灰色条带 上 中石炭统本溪组铝土矿含矿层； 黑色条带 上石炭统太原组煤层渭北地区矿产主要由煤炭、 石油、 天然气、 油页岩、 石灰岩及铝土矿等。 铝土矿主要分布在铜川 韩城一带， 呈北东 南西向带状分布， 含矿地层出露面积约 ， 该区铝陕 西 地 质第 卷土矿的层位与府谷地区相当， 含矿岩系剖面结构也基本相同。 目前已发现中型矿床 处， 小型矿产 处， 矿点 处。 该地区铝土矿的层位与府谷地区相当， 含矿岩系剖面结构也基本相 同。 铝土矿产在本溪组下部距中奥陶统侵蚀面不远处。 矿体一般呈透镜状、 层状、 窝状， 主 要取决于基底古侵蚀面的地形， 地形平坦者矿体呈似层状， 地形凹凸不平时矿体呈透镜状产 出。 矿体产状平缓， 产于粘土岩建造中， 呈近水平状产出。 铝土和粘土之间常呈相变过渡关 系。 矿体长 ， 厚 。 矿 石 分 为 两 类， 一 类 为 铝 土 矿， 另 一 类 为 高 铝 粘 土 矿。 铝土矿呈灰、 灰黑色， 致密 块 状 构 造， 豆 鲕 状、 粉 砂 状、 蜂 窝 状、 粗 粒 状、 细 粒 状 结 构， 含 ， ， ； 高铝粘土矿呈致密块状、 疏 松豆状， 含 。 主要矿物为水铝石、 高岭土、 褐铁矿 赤铁矿、 铁绿泥石等。 陕南地区铝土矿主要分布于西乡以南、 镇巴以西、 南郑以东地区， 层位稳定， 目前已发现铝土矿矿点 处， 尚未有成型矿床。 该成矿区铝土矿成因类型为滨海 浅海相沉积型， 含 矿地层为上二叠统吴家坪组， 其岩性由下而上为角砾岩、 铝土页岩、 红色 铝 土 矿、 铝 土 页 岩。 矿体主要产于该组底部王坡页岩段， 含矿层位稳定。 矿体产状与围岩一致， 呈凸镜状、 扁豆状及串珠状， 长 ， 多数在 之间， 厚 ， 多在 之间， 最厚 左右。 矿石结构主要有致密状、 鲕状， 此外还有豆状等。 矿物成分以高 岭石、 一水铝石为主， 其次有黄铁矿、 赤铁矿及石英碎屑等。 含 ， ， ，。铝土矿成矿规律成矿区带划分陕西省潜力评价项目在以往研究成果基础上， 结合全国潜力评价项目 级成矿区带划分 方案， 对本省 、 级成矿区带进行了划分。 其中与铝土矿有关的 、 、 级成矿区带如 表。表陕西省与铝土矿有关的 、 级成矿区带划分表煤 煤层气远景区古生代石膏煤铁黄铁 矿 粘 土 远 景地层层位控矿 级成矿区带名称 级成矿区带名称（成矿亚带） 级成矿区带名称（矿田或远景区）成矿区 鄂尔多 斯 （盆 地） 油 气 煤 盐类成矿区（；） 渭北煤成矿亚带 渭 北 石 炭 二 叠 纪 煤矿田渭北地区 山西（断隆） 铝土 矿 石 膏 煤 煤层气成矿带 墙 头 海 则 庙煤 煤层气成矿亚带 墙 头 海 则 庙陕北地区 龙门 山 大 巴 山（台 缘 坳 陷） 重晶石 铝土矿成矿带（；） 宁 强 镇 巴 元古代 中生代 石膏 煤成矿亚带 司 上 镇 巴 晚 区陕南地区第 期王党国等： 陕西省铝土矿地质特征及成矿规律我省铝土矿受地层层位控制， 陕北和渭北铝土矿主要产于石炭系下统下部本溪组， 陕南铝土矿主要产于二叠系上统吴家坪组底部王坡页岩段， 沉积环境为浅海 滨海 泻湖相， 沉 积物为一套碎屑岩系并夹煤层。 在剖面上铝土矿与铁质往往紧密相随出现， 铝土矿本身含铁 也较普遍。 多数铝土矿下的铁质层原为黄铁矿透镜体或结核， 由此可知铝土矿是与铁质同时 带入沉积区， 都是在还原条件下沉积的。构造控矿形成铝土矿的基本要素是有充足的物质来源和持续缓慢的堆积场所。 一般认为铝质是由 铝硅酸盐岩石或碳酸盐岩石风化分解提供。 这除了要求适宜的气候、 理化条件外， 在地质构 造条件上必须是使这类岩石处在长期暴露不断遭受风化侵蚀， 也就是物源地和堆积地都要求 地壳的构造性质相对稳定， 以缓慢升降为主。 隆起区边缘具备这些条件， 其隆起部分处在长 期剥蚀的环境， 其边缘坳陷的部分处在持续接受沉积的环境。物质来源陕西省已知铝土矿都位于沉积间断面上， 基底都是灰岩。 当含少量铁铝质的灰岩、 白云 质灰岩长期暴露， 在适宜的气候条件下遭受溶蚀时， 其中铁、 铝质也随着分离出来， 由水携 带入盆地成为铝土的原始组成之一。 铝质的另一个主要来源是古陆地上铝硅酸盐的风化和矿 物分解， 同时由水体携带入盆地沉积， 也成为铝土的原始组成物之一。 所以陕北、 渭北一带 石炭系的铝土矿和陕南二叠系铝土矿， 其物质来源是多元的， 既有陆源铝硅酸盐岩的风化分 解物， 也有基底碳酸盐岩的溶蚀分解物。气候条件含矿岩系中炭质页岩、 煤线或煤层、 海相化石的存在， 说明当时的气候是温暖潮湿的， 这样的气候促使基底岩石大量溶蚀分解析出铝质， 丰沛的降水形成常年地表迳流与地下水的 不断运动， 携带着铝质源源不断地供给沉积盆地。时间因素成矿作用是在地壳的演化过程中， 使分散在地壳和上地幔中的元素和有用物质， 在一定 的地质环境中， 相对集中形成矿床的作用。 它是地质作用的一部分， 是一个漫长的过程， 因 此， 时间对成矿起重要作用。 陕北渭北下石炭统铝土矿沉积在中奥陶统之上， 之间缺失志留 和泥盆世沉积， 间断时间在一亿年以上， 其中的铝土矿厚大质好， 已发现中小型矿床， 而陕 南铝土矿的沉积间断发生在上、 下二叠统之间， 间断时间短得多， 其上发育的铝土 矿 薄 质 差，目前尚未发现成型的矿床。 它们之间的差别见表。 从表 可以看出， 时间效应在铝土 矿形成期间所起的作用是巨大的， 因为灰岩风化淋滤需要很长的时间， 铝硅酸盐矿物分解则 需要更长时间， 只有在一个较长时间稳定的地质环境中， 才可以使各种有用物质绝大部分分 解出来， 形成具有一定规模的矿床。地形条件如上所述， 从陆源铝硅酸 盐风化 物 中充分分解析出 ， 需要 一 个 较缓慢的搬运过 程。 从含矿岩系大面积稳定分布的情况可说明铝土矿的基底灰岩的古地形总的比较平缓， 这 对成矿是有利的， 此种情况下铝质由风化剥蚀区到沉积区的搬动过程比较缓慢， 因在有利于 铝硅酸盐风化物在缓慢的搬运过程中充分分解析出 。成矿模式陕 西 地 质第 卷表陕北、 渭北和陕南铝土矿对比表 陕北、 渭北地区铝土矿成矿模式该区寒武 奥陶纪广泛海侵， 沉积大面积海相灰岩， 自中奥陶世后海水退出， 沉积发生间断， 中奥陶统马家沟组灰岩长期处于隆起区， 暴露地表遭受长期剥蚀。 马家沟组灰岩一方 面遭受风化剥蚀、 淋滤、 硅碱金属等元素的带出， 铝质、 铁质就相对富集， 为含铝岩系的沉 积提供了雄厚的物质基础。 另一方面， 灰岩基底表面形成了喀斯特地貌， 表面凸凹不平， 高 低相间。下石炭世再度海侵， 海水漫淹了古风化地壳， 但初期海水较浅， 为滨海 浅海区， 气候 温暖， 以氧化环境为主， 基岩中黄铁矿分解淋滤堆积， 有褐铁矿 赤铁矿的形成。 以后随着 海水加深， 有机质繁殖由少增多， 致使铝土矿沉积之初出现还原环境， 此时形成铁绿泥石。 由于地壳振荡运动频繁， 海水时升时降， 喀斯特地貌带来的水流不畅， 在水底低温高压之下 发生红土风化壳的水解作用， 此时碱金属和氧化硅被移出带走， 铝土矿便在胶体溶液和化学溶液中沉积成矿（图）， 至二叠纪时转为陆相沉积。陕南地区铝土矿成矿模式该区志留纪时为浅海区， 沉积有笔石页岩， 中志留世后地壳上升形成沉积间断。 二叠纪初期地壳下降， 区内再次遭海侵， 海水从西南方向入侵， 形成早二叠世浅海相碳酸盐岩层和 薄煤层、 粘土沉积。 早二叠世晚期因东吴运动地壳有短暂抬升， 形成上下二叠统之间的沉积 间断。 晚二叠世初复为浅海区， 沉积物主要为细碎屑物、 铝土、 粘土和薄煤层， 早二叠世形成的浅海碳酸盐岩经受风化侵蚀， 喀斯特面的溶蚀、 潜蚀， 形成碟形盆地。 晚二叠世初地壳位 置 地 质 特 征陕北、渭北陕南成矿时代下石炭世晚二叠世含矿层位本溪组吴家坪组矿体最大厚度 矿体最大长度 矿体形态似层状、透镜状透镜状主要矿物成分一水硬铝石、高岭石高岭石、一水铝石主要化学 成分 ，一般 左右 ，一般 左右 ，一般 左右 ，一般 左右 ，一般 左右伴生组分稀土（）镓（）矿石主要结构类型致密块状、豆（鲕）状鲕状、致密块状矿层