李戰(zhàn)明，馬曉輝，郭 銳，杜春陽(yáng)，陳曉龍，朱聰雅，付治國(guó)

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 許昌 461000）

河南大冶礦區(qū)晚石炭世巖相古地理特征及鋁土礦找礦方向

李戰(zhàn)明，馬曉輝，郭 銳，杜春陽(yáng)，陳曉龍，朱聰雅，付治國(guó)

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 許昌 461000）

河南大冶鋁土礦區(qū)晚石炭世早期處于古島高地之間的濱岸潟湖沉積環(huán)境。中奧陶統(tǒng)以后，經(jīng)歷了160Ma風(fēng)化剝蝕，在碳酸鹽巖的侵蝕面上發(fā)育了鈣紅土鐵、鋁、硅風(fēng)化殼。晚石炭世本溪期，海侵作用使礦區(qū)所在區(qū)域變?yōu)闉I岸潟湖沉積環(huán)境，沉積相出現(xiàn)濱湖相、淺灘相、淺湖相、淺海相、濱岸沼澤相等5種；晚石炭世晚期形成海陸交互相的復(fù)理石沉積建造，將早期形成的鋁土礦完整保存下來(lái)。今后鋁土礦的找礦工作應(yīng)重點(diǎn)放在淺灘-淺湖巖相帶、含鋁巖系相序發(fā)育相對(duì)完全的地段、含鋁巖系厚度大且穩(wěn)定的區(qū)段，并注意含鋁巖系的表生富集作用。

鋁土礦床；晚石炭世；巖相古地理；沉積環(huán)境；海侵；淺灘相；大冶鋁土礦區(qū)；河南省

0 引言

河南省鋁的產(chǎn)量位居全國(guó)第二，嵩（山）—箕（山）地區(qū)又是河南省鋁土礦的主要礦集區(qū)，共發(fā)現(xiàn)并探明大、中型鋁土礦床15個(gè)，其中大冶鋁土礦床為嵩箕地區(qū)具有代表性的大型礦床。大冶鋁土礦床為產(chǎn)于奧陶系碳酸鹽巖古老侵蝕面上的一水硬鋁石型沉積鋁土礦床，成礦時(shí)代屬于晚石炭世，賦礦地層為上石炭統(tǒng)本溪組。本文對(duì)大冶鋁土礦區(qū)所在區(qū)域晚石炭世的巖相古地理特征和鋁土礦的找礦方向進(jìn)行分析與探討。

1 嵩箕地區(qū)古地理特征

1.1 晚石炭世的古構(gòu)造特征

河南省嵩箕地區(qū)地處華北地臺(tái)的南緣，地層分區(qū)為華北區(qū)豫西分區(qū)嵩箕小區(qū)。晚元古代的中岳運(yùn)動(dòng)使本區(qū)古老結(jié)晶基底發(fā)生了強(qiáng)烈褶皺和斷裂，確定了本區(qū)的基本構(gòu)造格局。中岳運(yùn)動(dòng)以后直至早古生代末期，地殼基本趨于穩(wěn)定，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較弱，多表現(xiàn)為區(qū)域性的隆起與拗陷等幅度不大的升降運(yùn)動(dòng)，并且發(fā)育了早古生代以碳酸鹽巖為主體的穩(wěn)定地臺(tái)型蓋層建造；加里東運(yùn)動(dòng)期間，本區(qū)穩(wěn)定抬升成陸，地層基本上未產(chǎn)生褶皺，并經(jīng)歷了160Ma的風(fēng)化剝蝕；至晚石炭世中期，來(lái)自北東方和東方的海侵，使嵩箕地區(qū)除嵩山、箕山和長(zhǎng)葛等幾處古島外的大部區(qū)域都被海水浸沒(méi)，在這些古島之間的濱海潟湖或湖沼等有利場(chǎng)所，開(kāi)始了晚石炭世鐵、鋁、硅建造沉積。

大冶鋁土礦區(qū)位于嵩山、箕山和長(zhǎng)葛3個(gè)古島之間的登密拗陷中，屬嵩箕濱岸潟湖相沉積環(huán)境（圖1）。石炭系［1］總體上以平行不整合形式沉積在奧陶系（局部為寒武系）碳酸鹽巖的侵蝕面上；這一時(shí)期的構(gòu)造方向和構(gòu)造形態(tài)，仍以近EW向褶皺和NW和NE向斷裂為主，近EW向和近SN向斷裂次之，幾乎與下伏古生界的構(gòu)造一致，表現(xiàn)出對(duì)古構(gòu)造的繼承性。

圖1 嵩箕地區(qū)上石炭統(tǒng)本溪組巖相古地理圖Fig.1 Late Carboniferous-Permian benxi formation lithofacies palaeogeographic map of Songji area

圖2 大冶鋁土礦區(qū)基巖地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of bed rocks in Daye bauxite mine

1.2 古構(gòu)造對(duì)本溪組的控制作用

大冶礦區(qū)位于登封—密縣復(fù)向斜的次級(jí)構(gòu)造楊臺(tái)—大冶向斜的西翹起端。經(jīng)鉆探證實(shí)，向斜軸近EW向，長(zhǎng)約5km，寬3～4km，西端翹起；北翼地層傾向180°～190°，傾角10°～30°；南翼因被后期斷裂切割，產(chǎn)狀變化較大，西端有鋁土礦產(chǎn)出的部位，其傾向280°～320°，向斜軸部產(chǎn)狀變緩。從平面上看，本溪組分布于盆地邊緣呈環(huán)帶狀（圖2）；從剖面上看，本溪組則分布于湖盆地底部奧陶系侵蝕面之上，向上繼續(xù)沉積了上石炭統(tǒng)太原組及二疊系，表明大冶潟湖盆地自晚石炭世至二疊紀(jì)的沉積作用［2］，雖然局部隨地殼升降或湖水物理化學(xué)條件變化的影響，發(fā)生過(guò)沉積物變化或有沉積間斷，但其始終受到古湖盆地形、地貌的控制，而這一潟湖盆地正是由早古生代以前地層在古EW向褶皺構(gòu)造的基礎(chǔ)上，又經(jīng)后期風(fēng)化侵蝕繼承發(fā)展起來(lái)的。

綜上所述，礦區(qū)晚石炭世為一個(gè)近EW向的潟湖盆地，沉積作用受構(gòu)造的控制，同時(shí)巖溶地貌對(duì)于本溪組的沉積具明顯的控制作用［3］。

2 礦區(qū)沉積巖相特征

2.1 晚石炭世大冶礦區(qū)沉積巖相特征

晚石炭世大冶礦區(qū)處于海侵期的濱岸潟湖沉積環(huán)境。巖相特征為一套以陸源碎屑巖為主，夾生物碎屑灰?guī)r（碳質(zhì)黏土巖）煤層（線）的濱岸潟湖-沼澤相沉積建造，化學(xué)成分上屬鐵鋁硅質(zhì)建造，微量元素地球化學(xué)分配類(lèi)型為過(guò)渡型。

2.1.1 沉積相劃分

根據(jù)巖石組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、古生物化石組合及巖石地球化學(xué)特征，將石炭系地層劃分為5個(gè)相。

（1）濱湖相。位于潟湖湖盆沿岸一線，處于水動(dòng)力條件較強(qiáng)的浪基面以上的受破浪和回旋作用影響較強(qiáng)的地帶，其特征為：①含有大量陸源碎屑物質(zhì)，底部常含有礫石、砂屑等；碎屑物磨圓度差-中等，具次棱角狀-半滾圓狀，分選性亦差；②物質(zhì)成分及結(jié)構(gòu)混雜，因而造成沉積物顏色的混雜（如雜色黏土巖）；③具沖刷面、槽模、層紋等特征；④富含鐵質(zhì)，并發(fā)育赤鐵礦、褐鐵礦層（雞窩狀山西式鐵礦）；⑤含有碳質(zhì)和植物根莖化石［4］；⑥從礦區(qū)含鋁巖系和礦體分布形態(tài)分析，在該相帶發(fā)育湖濱沖積扇，其厚度自湖濱向湖心逐漸變薄，形態(tài)常呈“掌狀”；僅在巖相凹地及漏斗處發(fā)育有厚度較大的含鋁巖系及鋁土礦層。上述特征表明，沉積物隨地表水大量進(jìn)入潟湖，由于湖濱地帶水淺而動(dòng)蕩，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，氧的補(bǔ)給充足，水介質(zhì)條件多為偏酸性的氧化環(huán)境，陸源物質(zhì)以不同遷移方式注入潟湖，由于流速和介質(zhì)條件改變，粗碎屑物質(zhì)迅速發(fā)生沉淀。

（2）淺灘相。位于由潟湖湖濱相到淺湖相的過(guò)渡地帶，分布在浪基面以下由湖岸斜坡向湖心底過(guò)渡的地帶。其特征為：①上石炭統(tǒng)本溪組以黏土巖類(lèi)及鋁土礦為主，粒度較細(xì)；上石炭統(tǒng)太原組則以粉砂巖，砂質(zhì)黏土巖為主；②物質(zhì)成分單一，顏色為較單純的深灰、灰白、銀灰等色；③層位較穩(wěn)定，多具定向水平層理，塊狀及薄層狀構(gòu)造；不論巖層還是鋁（黏）土礦體，均呈似層狀或大而穩(wěn)定的透鏡狀，礦體規(guī)模較大；④出現(xiàn)較多的菱鐵礦、黃鐵礦及鐵綠泥石礦物。上述特點(diǎn)反映水深比湖濱相增大，水介質(zhì)條件為中性-偏堿性和相對(duì)平靜的還原環(huán)境。因此有利于細(xì)碎屑物質(zhì)的沉積，亦利于氫氧化鋁膠體的凝聚和沉淀，同時(shí)鐵質(zhì)則以Fe2＋形式發(fā)生沉淀，生成菱鐵礦、黃鐵礦及鐵綠泥石。

（3）淺湖相。主要分布于潟湖湖心一帶，其沉積特征為：①巖性為單一的黏土巖（包括鋁土礦），顏色常為深灰、灰黑乃至瀝青黑色；②層位穩(wěn)定，巖石具水平層理，塊狀及薄層狀甚至為頁(yè)理構(gòu)造，常形成規(guī)模較大的層狀黏土礦體，如東鄰平陌礦區(qū)nt14號(hào)黏土礦體長(zhǎng)達(dá)3 200m；③出現(xiàn)較多的黃鐵礦、菱鐵礦和鐵綠泥石；黃鐵礦呈不規(guī)則團(tuán)塊狀，菱鐵礦呈豆鮞狀，它們的含量常隨埋藏深度而增加，當(dāng)埋深較大時(shí)可構(gòu)成厚層的黃鐵礦、菱鐵礦礦層。上述特征反映沉積物在寧?kù)o的深水還原環(huán)境沉積的特點(diǎn)。

（4）淺海相。由于海水的不斷入侵，潟湖湖水逐漸加深，形成具有化學(xué)沉積作用的淺海沉積環(huán)境。①發(fā)育以生物碎屑微晶或隱晶灰?guī)r為主的碳酸鹽巖建造，生物碎屑多為淺海動(dòng)物碎屑，如群體珊瑚、有孔蟲(chóng)類(lèi)、腕足類(lèi)、類(lèi)及海百合等化石殘?bào)w及碎片；②灰?guī)r中常含有燧石團(tuán)塊或夾有燧石條帶，且越向上燧石含量越多，甚至某些灰?guī)r層頂出現(xiàn)厚層燧石層，在與燧石層的接觸層面以及燧石層的底面往往有大量腕足類(lèi)化石，化石形態(tài)完整、清晰而相互重疊；③在灰?guī)r中常夾有煤線及碳質(zhì)黏土巖；④在上石炭統(tǒng)最底部的灰?guī)r中普遍具波狀層理，尤以湖盆四周最為明顯，各單層灰?guī)r呈連續(xù)的凸鏡狀疊加在一起，且在層理面上夾有灰?guī)r及生物碎屑。上述特征反映當(dāng)海侵作用不斷加大時(shí)，水動(dòng)力條件由強(qiáng)減弱，水介質(zhì)條件由中性→偏堿性→堿性變化的還原沉積環(huán)境。

（5）濱岸沼澤相。這時(shí)的水體很淺，并逐漸轉(zhuǎn)為沼澤沉積環(huán)境，一般為每個(gè)沉積旋回的末期。隨著時(shí)間的推移，潟湖湖盆因沉積充填變淺縮小，該相帶在空間位置上也逐漸由潟湖的邊緣向潟湖中心遷移。其特征為：①沉積物常以泥質(zhì)為主，含少量砂質(zhì)，富含碳質(zhì)而使顏色變?yōu)樯钌写罅恐参锔o化石（多為鱗木、羊齒和蕨類(lèi)）；②沉積層不穩(wěn)定，常為透鏡狀及小薄層狀，可見(jiàn)有水平層理、頁(yè)理等構(gòu)造；③常夾有薄煤層（線）；④含有少量的菱鐵礦、黃鐵礦。巖相特點(diǎn)反映湖盆水體變淺的同時(shí)，濕熱的氣候條件使得潟湖內(nèi)及周?chē)闹参锎罅糠敝?，植物枯萎死亡后隨陸源碎屑物沉積，形成泥炭層，夾于弱水動(dòng)力條件下的泥質(zhì)和粉砂質(zhì)之間。

上述5個(gè)相帶［5］在平面分布上有一定的分帶性，即自潟湖邊緣向湖的中心，由湖濱相→淺灘相→淺湖相；當(dāng)海侵水深加大時(shí)成為淺海相沉積，當(dāng)海退或湖水干涸變淺時(shí)常形成濱岸沼澤相沉積。在剖面上分布也有一定的規(guī)律性，呈明顯的沉積韻律旋回：沉積物粒度由粗到細(xì)，顏色由淺變深，反映湖水由淺→深→淺，水動(dòng)力條件由強(qiáng)→弱，水介質(zhì)條件為由偏酸性→中性→偏堿性（→堿性）→偏酸性的由氧化到還原的沉積環(huán)境。

各巖相帶之間有時(shí)并無(wú)明顯的界線，呈漸變過(guò)渡關(guān)系或突變關(guān)系，這是由于沉積時(shí)各種外界因素影響的緣故。如果沉積速度緩慢、沉積物厚度較大時(shí)比較容易區(qū)分每一沉積旋回的各個(gè)相帶，較薄時(shí)就不易區(qū)分。另外，每個(gè)沉積旋回末期的濱岸沼澤相與下個(gè)沉積旋回開(kāi)始的湖濱相緊密相連，因而其界線不十分明顯。

2.1.2 沉積環(huán)境

大冶礦區(qū)及所在區(qū)域自晚石炭世開(kāi)始海侵，接受湖盆四周紅土化殘積物沉積。

在海侵開(kāi)始以前（早古生代末—晚古生代初）的漫長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，處于陸地環(huán)境的嵩箕地區(qū)處于炎熱干燥的氣候環(huán)境，形成的大量紅土化產(chǎn)物殘積于原地（或發(fā)生近距離遷移）。隨著海水的入侵，氣候逐漸濕潤(rùn)，降雨量增多，陸生植物生長(zhǎng)并繁茂起來(lái)，大量的地表水不但加速了紅土化產(chǎn)物的進(jìn)一步風(fēng)化、遷移，而且加速了基底碳酸鹽巖的風(fēng)化溶蝕，在盆地邊部形成低凹不平的巖溶地貌，并殘存了初期風(fēng)化殘積物。

海水進(jìn)入沉積盆地，湖盆水不斷加深，pH值增高，使注入盆地的地表弱酸性水溶液（膠體溶液）發(fā)生中和反應(yīng)，導(dǎo)致所攜帶的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)分異沉積。

表1 鋁土礦中微量元素含量及生成環(huán)境對(duì)比Table 1 The trace element content and metallogenic environment of bauxite deposits

表2 鋁土礦中硼、鎵、鍶、鋇豐度及生成環(huán)境對(duì)比Table 2 Content of Boron and gallium，strontium and barium and metallogenic environment of bauxite deposit

近代海洋沉積物的研究證實(shí)，黏土礦物受沉積分異作用影響十分顯著，由海岸向海洋的方向，高嶺石由多漸少，而伊利石、蒙脫石反而增高。上石炭統(tǒng)本溪組中黏土礦物以高嶺石為主，說(shuō)明其形成于濱岸潟湖沉積環(huán)境。

據(jù)鋁土礦粒度分析表明，在各類(lèi)離散圖落入?yún)^(qū)、概率累計(jì)頻率曲線圖、直方圖上及薩胡判別式計(jì)算結(jié)果，其成因均為淺湖（灘）相碎屑沉積。

大冶礦區(qū)鋁土礦微量元素特征的研究表明（表1，表2），絕大部分屬于海相沉積，少數(shù)屬于陸相環(huán)境。當(dāng)海侵?jǐn)U大、湖水加深時(shí)，出現(xiàn)明顯的淺海相韻律沉積，多套韻律沉積的重復(fù)出現(xiàn)表明當(dāng)時(shí)海水波動(dòng)較大。

2.2 晚石炭世大冶礦區(qū)沉積盆地的演化

早古生代末期（奧陶紀(jì)中期），大冶礦區(qū)所在的沉積盆地雛形就已基本形成，在經(jīng)歷了160Ma的風(fēng)化剝蝕，分解得較為徹底的風(fēng)化產(chǎn)物由于大氣降水較稀少而基本處于原地未動(dòng)或僅作了極短距離的遷移。這些風(fēng)化殘余物質(zhì)與現(xiàn)代風(fēng)化殼的情形是基本相同的，多為鋁、鐵、硅、鈦等的氧化物或水化物。這些產(chǎn)物將成為晚石炭世海侵沉積盆地沉積物（包括鋁土礦）的物質(zhì)來(lái)源。

2.2.1 晚石炭世早期

（1）海侵開(kāi)始階段，氣候溫暖潮濕。大量的地表水促使原風(fēng)化物進(jìn)一步水解分化，另一方面將基底碳酸鹽巖的溶蝕，在巖石中薄弱地帶形成巖溶地貌，在溶蝕凹地中殘積部分風(fēng)化產(chǎn)物；同時(shí)，地表水使更大量的殘積物帶入濱海的潟湖盆地。

（2）這些物質(zhì)被帶入潟湖盆地以后，流速急劇減小，形成機(jī)械（重力流）沉積，在潟湖邊緣形成砂礫及泥質(zhì)的混合沉積物，形態(tài)上常呈沖積扇形，礫石常呈扁橢圓形，大小不一，最大可達(dá)18cm。礫石成分主要為濱岸動(dòng)蕩環(huán)境中被沖碎的鋁土礦或紅土化過(guò)程中形成的殘積鋁土礦、黏土巖。一般不易見(jiàn)到殘留的碳酸鹽巖碎屑，這是由于紅土化作用時(shí)間較長(zhǎng)，殘積物分解得較徹底的緣故。這些礫石順沉積層理方向沉積。

（3）較細(xì)的物質(zhì)由于沉積作用緩慢而被帶入潟湖內(nèi)部，平靜的環(huán)境使其逐漸沉積下來(lái)。從沉積剖面上看，這些較細(xì)的粉砂質(zhì)-泥質(zhì)沉積物，由湖盆邊緣向湖心粒度漸細(xì)，厚度漸小，反映出機(jī)械沉積的分異作用。

（4）在機(jī)械沉積作用的同時(shí)，由于地表注入湖盆的弱酸-酸性溶液攜帶的物質(zhì)（包括Al，Si，F(xiàn)e，Ti等），在介質(zhì)條件（主要是pH值）變化的情況下，發(fā)生化學(xué)分異沉積，當(dāng)pH值為2～5時(shí)，F(xiàn)e2O3大量沉淀，Al2O3與SiO2形成凝膠，形成含鐵質(zhì)較多的高嶺石黏土巖類(lèi)及少量的富鐵鋁土礦薄層或透鏡體。

（5）隨后海水進(jìn)一步加深，沉積環(huán)境逐漸變?yōu)橹行?偏堿性的還原環(huán)境。潟湖盆地繼續(xù)緩慢地接受著風(fēng)化物質(zhì)的沉積，湖水中的SiO2一方面由于與部分Al2O3在弱酸性條件下生成高嶺石類(lèi)黏土礦物受到消耗，另一方面中性-偏堿性的海水提高了它的溶解度，使湖水中的SiO2趨于不飽和狀態(tài)；而此時(shí)過(guò)飽和的Al2O3則在這種條件下發(fā)生大量沉淀，形成致密層狀的鋁土巖及鋁土礦層，常以含有大量豆鮞為其特征。而Fe則以Fe2＋形式形成黃鐵礦、菱鐵礦和鐵綠泥石沉淀。在潟湖沿岸及較淺的港灣，植物大量繁殖，產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì)進(jìn)入湖盆，因而在這些地帶的沉積物往往富含有機(jī)質(zhì)和煤線。

（6）晚石炭世早期的末尾階段，海侵漸漸消退，原先沉積的未固結(jié)的沉積物（黏土巖類(lèi)、鋁土礦層）經(jīng)常處于湖濱水線附近甚至露出地表，再度風(fēng)化剝蝕受到?jīng)_刷而被破壞，這些破碎的堆積物經(jīng)過(guò)海浪的沖刷、淘洗，其中的鋁質(zhì)進(jìn)一步富集，并向潟湖中心位置遷移，在早先沉積的薄層狀、豆鮞狀鋁土礦層上沉積下來(lái)，形成較富的厚層碎屑狀鋁土礦層。

（7）海水的進(jìn)一步退卻，海邊的植物逐漸向?yàn)I岸的水中發(fā)展，使濱岸地帶漸趨沼澤化，形成含碳質(zhì)的黏土巖類(lèi)和煤層（或煤線），完成晚石炭統(tǒng)早期的全部沉積。

從大冶礦區(qū)所在的潟湖盆地晚石炭世早期的沉積過(guò)程不難看出，沉積盆地經(jīng)歷了一次自緩慢海侵到海水緩慢退出的過(guò)程。當(dāng)然潟湖中的海水不一定全部退完，因?yàn)樵跐暫璧氐闹行牟⑽匆?jiàn)到煤層或煤線。

2.2.2 晚石炭世晚期

晚石炭世晚期，海水迅速?gòu)V泛侵入，整個(gè)潟湖盆地均處于海水浸沒(méi)之中，出現(xiàn)海相碳酸鹽巖和陸源碎屑巖的沉積，沉積物沉積速度快、厚度大，并出現(xiàn)有規(guī)律地多旋回沉積（至少有4次較大的旋回），每個(gè)旋回大都為正粒序：砂礫巖→粗砂巖→細(xì)砂巖→砂質(zhì)泥巖→泥巖→生物灰?guī)r，最后多以沼澤沉積物（碳質(zhì)黏土巖夾煤線）結(jié)束，反映出海水多次進(jìn)退的沉積過(guò)程。

（1）海水大量侵入后，沉積盆地處于正常的淺海環(huán)境。沉積物為含生物碎屑灰?guī)r（圖3），底部常具波狀層理，向上逐漸含燧石團(tuán)塊甚至變?yōu)殪菔瘜?，近岸處有時(shí)夾有薄煤層（或煤線），反映湖水由淺加深，水動(dòng)力條件由強(qiáng)漸弱，水介質(zhì)條件由中性→偏堿性→堿性變化的還原環(huán)境。溫暖淺海中的大量生物使水中CO2急劇減少，促使CaCO3飽和發(fā)生大量沉淀，伴隨著生物遺體沉積形成生物碎屑灰?guī)r；水體較淺地帶的沉積物因受波浪的作用形成波狀層理，而隨著海侵水體加深，波狀層理逐漸消失；在濱岸地帶局部的沼澤化形成煤線及碳質(zhì)黏土巖類(lèi)。水體的變淺使富含SiO2的水溶液發(fā)生“濃縮”，加之注入潟湖的酸性-弱酸性溶液改變了水中的pH值，使之趨于中性乃至酸性，SiO2開(kāi)始大量沉淀，或以凝膠團(tuán)塊沉積于灰?guī)r之中，或呈薄層于灰?guī)r之上，同時(shí)大量海中生物死亡，遺骸被硅質(zhì)巖層掩埋。生物碎屑灰?guī)r的沉積厚度受潟湖湖底地貌的影響，在底凹處和湖盆中心水深地段，沉積厚度一般較大；相反在湖底高地凸出處及潟湖邊緣，厚度變小以至尖滅，因而其沉積的“填平補(bǔ)齊”作用仍有一定繼承性。

圖3 大冶礦區(qū)橫8勘探線巖相剖面圖Fig.3 Lithofacies profile of prospecting line 8in Daye bauxite deposit

（2）在灰?guī)r和燧石巖沉積之上，雖然各旋回沉積物不盡相同，但總的特點(diǎn)是以砂巖為主的陸源碎屑巖沉積。一般是正粒序的由砂礫巖→細(xì)粒砂巖→粉砂質(zhì)黏土巖→黏土巖沉積。但也有的旋回是在燧石層之上先沉積黏土巖類(lèi)，然后再由粗到細(xì)沉積，表明各旋回之間沉積物來(lái)源、受剝蝕程度、沉積速度和沉積環(huán)境等諸因素的差異性。碎屑巖常具交錯(cuò)層理，由濱岸地段向潟湖中心，沉積厚度逐漸變薄甚至尖滅，顏色則逐步加深，粒度依次變細(xì)；碎屑磨圓度和分選性均較差。上述規(guī)律表明陸源碎屑物質(zhì)在近距離搬運(yùn)之后，在濱岸地帶水波動(dòng)較大的條件下迅速產(chǎn)生機(jī)械沉積的結(jié)果。

（3）在各旋回的末期，均以沉積黏土巖類(lèi)、碳質(zhì)黏土巖夾煤線為特征，并含有豐富的植物化石，表現(xiàn)為典型的沼澤相沉積特征。

在上述各大沉積旋回中，還包含有小的沉積旋回，這在野外剖面及鉆孔巖心中得到證實(shí)，小旋回的厚度一般不大（0.05～1.50m）。

二疊紀(jì)開(kāi)始，海相沉積則完全退出，礦區(qū)所在區(qū)域成為陸表湖泊；同時(shí)水體變淺，范圍變小，沉積物則以陸相碎屑巖類(lèi)夾煤層的煤系地層為基本特征。

總之，從對(duì)本區(qū)潟湖盆地上石炭統(tǒng)巖相的分析不難看出，晚石炭世時(shí)，礦區(qū)所在區(qū)域?yàn)橐魂懕砗Ｐ再|(zhì)的潟湖環(huán)境，經(jīng)歷了多次的海侵海退過(guò)程，至二疊紀(jì)開(kāi)始轉(zhuǎn)為陸相環(huán)境。

3 找礦方向分析

迄今為止，河南省發(fā)現(xiàn)并探明的鈣紅土-沉積型鋁土礦床［6］的成礦時(shí)代均為晚石炭世，這種成礦時(shí)代的專(zhuān)屬性無(wú)疑將是今后尋找同類(lèi)鋁土礦床的重要依據(jù)。

（1）鈣紅土-沉積型鋁土礦床的形成和分布明顯地受構(gòu)造的控制。大型鋁土礦帶多賦存于古隆起邊緣的凹陷地帶，礦田受三級(jí)構(gòu)造單元的控制，礦區(qū)則受區(qū)域構(gòu)造的控制。在此范圍內(nèi)的古負(fù)地形（古構(gòu)造盆地或古巖溶洼地）是鋁土礦沉積的有利場(chǎng)所，這些古負(fù)地形往往同時(shí)發(fā)育有石炭-二疊紀(jì)煤系地層，是尋找鋁土礦的明顯標(biāo)志。

（2）鋁土礦的形成嚴(yán)格受巖相古地理沉積環(huán)境的控制。已知鋁土礦體的分布在平面上有明顯的分帶性，其中巖溶漏斗狀礦體多發(fā)育于湖濱相，而較大的礦體則多發(fā)育于淺灘-淺湖相。在湖濱區(qū)其面含礦系數(shù)通常小于30%，而在淺灘-淺湖泊相面含礦系數(shù)一般在50%～60%，因而在尋找鋁土礦床時(shí)，首先要進(jìn)行巖相古地理的研究，在已知礦區(qū)或礦點(diǎn)的同一成礦帶上，尋找淺灘-淺湖相帶，以期找到規(guī)模較大的礦床（體）。

（3）根據(jù)含鋁巖系巖性組合的地球化學(xué)分異規(guī)律［7］，含鋁巖系相序發(fā)育愈完全，對(duì)鋁土礦的形成愈有利。含鋁巖系發(fā)育的相序應(yīng)為鐵硅組合-硅鋁組合-鋁質(zhì)組合-鋁硅組合（圖4），其中鋁質(zhì)組合賦存于含鋁巖系中上部，是鋁土礦發(fā)育的主要層位。按照其組合規(guī)律，將含鋁巖系劃分為4個(gè)巖相階段，如果4段均有發(fā)育，即使較薄，一般仍能見(jiàn)到薄層鋁土礦；在鋁土礦體賦存地段，一般僅發(fā)育一段和四段，即在礦區(qū)所見(jiàn)含鋁巖系，不論其有礦與否，均能見(jiàn)到一段鐵質(zhì)黏土巖層位和四段含煤或碳質(zhì)黏土巖層位。含鋁巖系相序發(fā)育完全，往往反映其化學(xué)沉積分異作用進(jìn)行得較為徹底，因而其礦體頂?shù)装鍑鷰r粒度均較細(xì)微，故今后尋找鋁土礦的重點(diǎn)對(duì)象，是尋找發(fā)育完全的相序中的鋁質(zhì)組合層位。

圖4 ZK806含鋁巖系主要化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線圖Fig.4 Content curve of major elements Aluminiferous rock sequency from drill hole ZK806

（4）含鋁巖系沉積厚度，反映沉積物質(zhì)來(lái)源和沉積條件的優(yōu)劣，一般含鋁巖系厚度小于10m者鋁土礦不發(fā)育，含鋁巖系與鋁土礦厚度呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，所以含鋁巖系厚度大的分布區(qū)，也是尋找大型鋁土礦床最有希望的地區(qū)。同時(shí)，含鋁巖系厚度穩(wěn)定的程度，控制著鋁土礦體厚度的穩(wěn)定程度。以大冶礦區(qū)為例，在濱岸區(qū)含鋁巖系厚度變化系數(shù)為69.35%，控制著漏斗狀礦體的分布，而在淺灘-淺湖區(qū)，含鋁巖系厚度變化系數(shù)為59.36%，則控制著似層狀礦體的分布。

（5）富鋁土礦石均賦存于濱岸巖相帶中，次生和表生作用對(duì)礦石中鋁的富集也有較大的影響。

［1］楊式溥，侯鴻飛，高聯(lián)達(dá)，等.中國(guó)的石炭系［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，1980，（3）：167-175.

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Late Carboniferous lithofacies palaeogeogrphic feature of Daye bauxite mine area in Dengfeng county，Henan province and the prospecting direction

LI Zhan-ming，MA Xiao-hui，GUO Rui，DU Chun-yang，CHEN Xiao-long，ZHU Cong-ya，F(xiàn)U Zhi-guo

（No.2Geolo-gical Exploration Institute of Henan Geology ＆ Mineral Resources Exploration ＆ Development Bureau，Xuchang461000，Henan，China）

Lithofacies paleogeographic sedimentary environment of Daye bauxite mine area in Dengfeng county，Henan province was coastal lagoon between ancient island heights in the Early period of Late Carboniferous Epoch.During weathering and erosion for 160Ma Fe-Al-Si-bearing calcareous lateritic crust were formed at the erosion surface of carbonate rocks.Transgression of Benxi stage of Late Carboniferous Epoch brought the mine area under coastal lagoon environment where are developed shore lake，shoal，shallow lake，shallow sea and shore swamp sedimentary facies.In the late period of Late Carboniferous Epoch flysch sedimentary formation of paralic facies deposited and buried the above mentioned bauxite deposit.Bauxite ore prospecting in future should target at shoal-shallow lake facies（belt），the completely developed aluminiferous rock sequence，the thick and stable aluminiferous rock sequence.In addition，attention should be paid to supergene enrichment of the aluminiferous rock sequence.

bauxite deposit；Late Carboniferous Epoch；lithofacies paleogeography；sedimentary environment；transgression；shoal；Daye bauxite mine area；Henan province

P531；P618.45

A

1001-1412（2012）04-0433-07

10.6053／j.issn.1001-1412.2012.04.007

2011-11-21；

王傳泰

李戰(zhàn)明（1968-），男，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作。通信地址：河南省許昌市許繼大道12號(hào)省地勘二院；郵政編碼：461000。

付治國(guó)（1956-），男，高級(jí)工程師，從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作。通信地址：河南省許昌市許繼大道12號(hào)省地勘二院；郵政編碼：461000。