摘 要 本文通过对老郭家漏斗状铝土矿赋存状态、矿体形态、矿石与近矿围岩成分特征的分析，对铝土矿沉积环境、沉积相及矿床成因进行了论述。认为在临汝-郏县-李口向斜南西翼及次级褶皱-粱洼向斜的西翼，第四系和白垩系浅覆盖地段，仍有隐伏漏斗状铝土矿存在，但隐蔽性强，通过高精度磁测、瞬变电磁测量、可控源音频大地电磁测深，最后钻探验证，可望在区域外围获得寻找铝土矿的新突破。
关键词 地质物探；找矿；漏斗状土矿
中图分类号P618 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）64-0069-02
1 区域地质背景
河南省宝丰县老郭家-蛮子营铝土矿区域上位于华北陆块南缘，古地理环境为“古海近陆（秦岭-大别古陆）北部边缘”，为近滨的潮汐带和泻湖环境。地层区划分为华北地层区――豫西-豫东南地层分区―渑确小区。
矿区位于区域褶皱构造――临汝-郏县-李口向斜南西翼的次级褶皱――粱洼向斜的西翼，位于区域断裂――双头山正断裂的北东翼。
区域地层主要是寒武系和石炭-二叠系，前者为加里东运动时期长期遭剥蚀的古风化面，岩性主要为白云岩和灰岩等碳酸盐岩，后者为海陆交替相以碎屑岩为主的含煤及含铝建造。铝土矿产于与寒武系崮山组白云岩呈平行不整合接触的石炭系本溪组中部地层中。
除白垩系下统大营组（K1d），第四系（Q）沿石龙河两岸和北部平原区分布外，向斜两翼依次从新到老出露二叠系下统山西组（P1s）-石炭系上统太原组（C2t），石炭系上统本溪组（C2b），下古生界寒武系上统崮山组（3g），中元古界蓟县系汝阳群云梦山组（Jxy），太古宇太华岩群（Arth）。
岩层倾角6°~20°，因受青草岭逆断层组的牵引作用，南西翼地层出露零星，面积狭小，岩层倾角陡，局部达60°~70°。
2 矿区地质特征
2.1 地层
1）寒武系中-下统镘头组（1-2m ）：主要分布于详查区东北角，岩性为紫红色含云母页岩，棕红色粉砂质页岩夹鲕状灰岩，与上覆张夏组呈断层接触；
2）寒武系中统张夏组（2z ）：主要分布于马家-金井洼以西以及董家岭南坡，表现为：“鲕状灰岩-内碎屑灰岩-白云质灰岩-结晶灰岩”层序，在详查区共计2个上述韵律层，反映动荡-宁静的沉积环境，未见底，顶部与崮山组整合接触。详查区厚度398 m，其中两层水泥灰岩厚度分别为65m、50m；
3）寒武系上统崮山组（3g）： 分布于详查区中部，为铝土矿层的间接底板，岩性较单一，主要为中-厚层状细晶白云岩，少量灰质白云岩。详查区剖面测量该岩组厚度为165m；
4）石炭系上统本溪组（C2b ）：为铝土矿含矿岩系,由于剥蚀作用，该岩组地层残留于白云岩古风化面的洼地中，平面呈近椭圆状，不规则状，剖面呈各种形态的漏斗状，与下伏崮山组呈假整合，与上覆地层太原组呈整合接触，与白垩系呈角度不整合接触。仅部分含矿岩系地层出露全，自下而上分三个岩性段：
下段（C2b1 ）：主要岩性为铁质粘土岩,有时为含钙泥岩，灰绿色硅质页岩，详查区平均厚2.47m，最厚4.87m。一般在漏斗状含矿岩系的边部倾角较陡，为铝土矿直接底板。
中段（C2b2）：为铝土矿层位。底部主要为紫红色、褐黄色铁铝质岩，平均厚4m，常夹铁钒土及赤褐铁矿透镜体，下部主要为铝土矿边界矿层，亦常夹铁钒土，赤褐铁矿及少量铁铝质岩，平均厚3.12m，上部主要赋存铝土矿工业矿层，局部夹高铝粘土和硬质粘土，平均厚7.12m。顶部为低铁高硅的铁铝质岩，平均厚1.51m（以上均为真厚度）。详查区该岩段平均厚15.75m，最厚达45.68m（该段的详细特征见3.2-矿床地质特征中叙述）。
上段（C2b3）：为矿层的直接顶板，岩性主要为黄褐色、黄绿色、灰白色页岩夹细砂岩，粉砂岩及瘦煤线，该段平均厚1.88m，最厚3.90m；
5）石炭系上统太原组（C2t）：分布于本溪组的上部，多在山顶或山脊处。下部为含蜓科化石灰岩或紫红色细粒石英砂岩；中段为粉砂岩、长石砂岩、页岩、泥岩、炭质页岩或煤线；上段为厚层燧石灰岩或燧石层。平均厚16.90m，钻孔揭穿最大厚度28.40m。下部含蜓科化石灰岩，为铝土矿层间接顶板；
6）白垩系下统大营组（K1d）：仅在详查区东部见零星露头，岩性为安山质晶屑、岩屑凝灰岩。另在少量钻孔中见紫红色泥岩夹灰绿色泥岩、凝灰质粉砂岩、凝灰岩等。与寒武系及石炭系呈角度不整合接触，与上覆K2平行不整合接触；
7）白垩系上统（K2）：在九子山东坡多见零星露头，在钻孔中普遍见到，岩性为杂色砾岩、紫红色砾岩、砂砾岩、泥岩、粉砂岩等,与寒武系崮山组不整合,局部超覆于C2b、C2t之上，为矿层顶板或间接顶板。据钻孔揭露，最大铅厚42.5m，真厚度36.73m。
2.2 矿区构造
1）褶皱：矿区除含矿岩系外， 张夏组―白垩系地层总体倾向南东东。呈单斜构造，形成梁洼向斜的北西翼。在含矿岩系中见短而宽缓的褶曲，规模不大，对矿体形态有一定的改造作用；
2）断裂：区域断层―枕头山正断层从详查区西南角通过，呈北北西走向，倾向南西，北东东盘（即详查区的部分）上升，南西西盘下降从而造成详查区铝土矿受到了较多的剥蚀，西部铝土矿体得到了较多的保存（如详查区外的老崔家铝土矿体），由于下盘上升，使详查区见少量馒头组地层零星出露，对详查区找铝土矿形成不利因素。此外，在详查区内未发现有规模的断层。
2.3 矿区岩浆岩
在详查区东部，见大营组火山岩地层零星露头。岩性为安山质凝灰熔岩，在钻孔中普遍见大营组下部层位，岩性主要为灰绿色泥质粉砂岩，粘土夹砾岩，紫红色泥岩夹灰绿色泥岩、凝灰质粉砂岩等，为温湿条件下的河湖沉积，由于第四系大面积掩盖，未见火山机构，也未见同源异相的侵入岩。区内所见岩浆岩为梁洼向斜盆地中湖盆底裂隙式喷发成因。
3 矿体特征
通过地质填图和工程揭露，详查区内共圈出漏斗状铝土矿矿体36处。较大的进行铝土矿资源储量估算的漏斗状矿体13个 （ 其中一个独立铁矿体，一个独立铁矾土矿体）。主要分布于九子山上以及老郭家南山。
3.1 矿体赋存状态
铝土矿含矿岩系产于寒武系上统崮山组白云岩古风化面上，白云岩为矿体的间接底板，铝土矿的间接顶板主要为太原组，底部生物碎屑灰岩，局部由于剥蚀作用及后来的白垩系超覆,铝土矿含矿岩系的顶板局部为白垩系砾岩、砂砾岩等。
3.2 矿体形态产状和规模
矿体均呈漏斗状，平面形态各异，呈椭圆状、近圆形、长条状、不规则状。一般较大矿体总体产状较缓，较小矿体主要为陡倾斜，仅中心部位少量缓倾斜地段。详查区最大矿体长400m，最宽近210m，最小者仅2×2m2 ，一般长150m，宽50m~80m，受古地形起伏控制，矿体厚度变化较大，单工程边界矿体最厚达42.45m，最薄仅0.83m ，平均铅厚5.98m，矿体厚度变化系数为94.86 %，属不稳定类型。单工程工业矿体铅厚最厚达30.80m.最薄为2.46m，工业矿体平均铅厚12.80m，矿体总体具有形态复杂，厚度变化大，平均厚度大的特征。
3.3 矿体结构特征和空间变化
矿体自上而下为铁铝质岩-工业矿层―边界矿层―铁铝质岩。Fe2O3一般由低-中-高，Al2O3由低―高―低，SiO2由高―低―高。矿体水平方向，自中心向漏斗状矿体边缘矿层厚度由大―小或沉积无矿，Al2O3由高-低，Fe2O3、SiO2由低―高，矿体产状由水平-中等倾斜-陡倾斜。大的漏斗状含矿岩系，矿层亦厚，矿石质量亦好，即Al2O3含量高，SiO2、Fe2O3含量低，小的漏斗状含矿岩系矿石质量差，高硅、高铁。
铝土矿含矿岩系中共生的铁矾土矿，具一定规模，连续性较好，以铝土矿的夹层或顶底板、特别是底板形式产出，铝土矿含矿岩系中共生的赤铁矿、褐铁矿连续性差，多为单工程见矿。
本次仅在12、13、16、26、36号矿体中圈定铁矿层。符合高铝―硬质粘土要求的样品、分布零星，一般位于铝土矿顶底和下部，仅有极少量样品达到相应品级的耐火度要求，故本次未圈定耐火粘土矿。
在漏斗状含矿岩系边部常遭剥蚀，后被白垩系磨拉石建造岩系超覆，形成剥蚀无矿，矿体的夹石主要为铁质粘土岩。
4 矿床成因
铝土矿矿石及围岩，见大量的铁质豆鲕及含铁粘土岩碎屑，是典型的风化壳物质，说明在海西期铝土矿形成以前，寒武系崮山组白云岩风化面上广泛发育红土型风化壳。
铝土矿发育水平韵律构造，具碎屑结构，特别是砾状结构及豆鲕状结构，砾、碎屑具定向排列，表明水动力条件为安静和间歇动荡的泻湖环境。
详查区矿石属一水硬铝石型铝土矿，具区域铝土矿矿石的指相特征， 也说明近岸沉积环境。
铝土矿顶板的炭质泥岩中产出瘦煤线，太原组的煤线或炭质页岩及上段燧石岩和燧石灰岩，反映海陆交替相的沉积环境。
据古地貌分析：老郭家铝土矿区与相邻的张八桥铝土矿区，边庄铝土矿区的东部相比，更接近古陆，形成的矿体均为漏斗状，而无层状矿体，老郭家矿体呈漏斗状，呈圈闭形态，其矿体的形成过程应为：古陆边缘先形成岩溶洼地、沟谷，继而形成湖泊，地壳缓慢下沉，沉积形成铝土矿体。
老郭家铝土矿为红土―海陆过渡沉积成因。其物质来源是双重的（古陆、基底），形成是多因素的[机械、化学（去Ca、Mg,Fe 、Al相对富集）]，是多阶段富集成矿的（搬运-沉积-冲刷-再搬运-再沉积-风化淋滤）。
5 外围区域找矿思路
据目前该地区铝土矿开发现状，露头铝土矿已探采殆尽；在临汝-郏县-李口向斜南西翼及次级褶皱-粱洼向斜的西翼，在崮山组与本溪组、太原组及第四系掩盖或掩盖较浅或白垩系大营组地层超覆前二叠系较浅边缘地区，由于矿体呈一个个孤立的漏斗状，隐蔽性强，地表往往无露头线索，而漏斗状铝土矿由于厚达单个矿体达100万吨也是常见，因此，在该地区寻找浅隐伏漏斗状铝土矿具有现实的经济意义。
本论文建议的找矿思路如下：
采用地质物探相结合的办法进行。首先选区临汝-郏县-李口向斜南西翼及次级褶皱-粱洼向斜的西翼寒武系北东侧的第四系或白垩系分布区，通过沿垂直向斜南西翼系统布设地质物探剖面，因为铝土矿含矿岩系具弱磁性，其磁性明显大一围岩白云岩和粘土岩的磁性，因此，采用高精度磁测可获得磁异常；由于含矿岩系铁质含量高，瞬变电磁测量可获得低阻异常, 以及采用可控源音频大地电磁测深等手段，获得物探异常，再用钻探验证可望获得在该地区寻找隐伏铝土矿的新突破。
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