0 引言

河南省陕县－渑池－新安铝土矿带是豫西地区最重要的铝土矿基地，累计查明铝土矿床33个，其中大中型矿床20个，小型矿床13个.随着国家对铝土矿资源开发秩序的进一步规范，氧化铝企业的矿石供应面临紧缺.为缓解铝土矿资源的供需矛盾，河南省政府在近年启动了铝土矿整装勘查项目，目前已取得突破性进展.区域上对铝土矿的研究已取得了一定的成果，多从铝土矿矿床地质特征、矿物组成、物质来源、成因理论、成矿区地球化学、找矿方向或标志及水文地质特征等多个方面做了探索^[1-15].本文总结对比陕县七里沟铝土矿、渑池小阳河铝土矿、陕县尖草地铝土矿、渑池贾家洼铝土矿等矿床的地质特征，以及最近实施的河南省渑池县曹窑以西煤下铝整装勘查成果资料，旨在探讨三门峡地区铝土矿的控矿条件.

1 区域地质特征

研究区位于扣门山断层以西的陕县断陷盆地，夹持于秦岭隆起和岱嵋寨隆起之间，大地构造上位于秦岭构造系和太行山构造系的交接部位.在寒武纪—中奥陶世海侵沉积了厚度巨大的碳酸盐岩，形成区域上铝土矿的沉积底板.后经140 Ma的沉积间断至晚石炭世本溪期，形成本溪组的铝土矿含矿岩系，太原期发生海侵，铝土矿为太原组覆盖，得到了较好的保存；中三叠世以来的构造运动，使得铝土矿抬升到地表，北东向及北西向断裂发育，铝土矿被断裂带分割成大小不一的菱形断块，本溪组在断陷盆地中保存较好，形成铝土矿床，在相对隆起地区被剥蚀殆尽.

2 三门峡铝土矿地质特征 2.1 地层

区内地层除上奥陶统、志留系、泥盆系及石炭系下统缺失外，自前寒武系至新生界均有出露（图 1），沉积厚度巨大.从震旦系的陆相碎屑岩到寒武系、奥陶系的海相碳酸盐岩，从中上石炭统的铝质岩、碳酸盐岩、含煤泥质岩、碎屑岩到二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系的陆相碎屑岩，显示了2次较大的沉积旋回，造成不同成因的多种岩性的岩石类型.

2.2 构造

区域构造线方向整体上呈北西西向、近东西向，区内盆地北东向构造发育.该区变形强烈，褶皱、断裂构造发育.主要的褶皱构造有岱嵋寨背斜、渑池向斜，主要的断层有近东西、北西及北东向3组，断层均为燕山期形成，在生成次序上，东西向较早，北东向稍次，北西向较晚. 3组断层相互交错，形成以扣门山断层和龙潭沟断层为界的三大地垒式扇形断块及断陷盆地，对铝土矿的展布起着重要的控制作用.

1）北东向断层组：主要分布于陕县断陷盆地，以扣门山断层为代表，呈北北东至北东向展布，属压扭性正断层及平推正断层，表现为顺时针方向扭动，北北东向断层相对比较密集，规模较小；北东向断裂相对较稀，规模较大，两者呈“Y”字形交接，断层倾向多为北西，倾角70~80°以上，断距数十至百米.断层一般间隔数千米一条，构成阶梯状断层组.

2）北西向断层组：主要分布在区域南部、东部，西部较少，与北东向断层组呈“八”字形交汇，以龙潭沟断层为代表，向北东方向断层密度增加，走向渐转向东西，且有西部收敛，东部散开之势.龙潭沟断层走向北西，倾向北东，倾角70~80°，属平推正断层，断层规模较大，延长深远，并伴生紧密背斜，断层北东盘向北西推移数千米，显示压扭性质，表现为逆时针方向扭动.

3）东西向断层组：主要分布在盆地南侧靠近北秦岭构造带地区，以义马断层为代表.义马断层为规模巨大的逆（冲）断层，断距数百米以上，断层靠近渑池向斜的向斜轴，使渑池向斜南翼倒转并隐伏其下.此外，渑池向斜北部，还有稀疏的几条近东西向正断层，断距一般数十至百米.

2.3 岩浆岩

区域内有大安－中刘家山岩体燕山期侵入，呈岩床状侵入上石炭统，岩浆岩对铝土矿体影响不大，局部对山西组下部煤层有一定影响.曲里岩体钾长石K－Al同位素年龄分别为156 Ma和145 Ma，形成于燕山晚期^[16].

3 矿体地质特征 3.1 矿体形态、厚度及空间变化

七里沟铝土矿区矿体主要呈似层状和透镜状.似层状如Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号矿体，分别由4~9个工程控制，长度在100~800 m，宽度为50~220 m，平均厚度1.93~3.38 m；透镜状如Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ及沟西矿段约0.4 km2范围内的7个矿体，多数矿体由单工程控制，厚度在2.25~10.50 m^❶.

❶河南省地质矿产勘查开发局第四地质勘查院.河南省三门峡市湖滨区七里沟-崤里矿区铝土矿详查报告. 2006.

小阳河铝土矿区矿体主要呈透镜状，个别矿体呈似层状.透镜状矿体一般由单钻孔或2个钻孔工程控制，厚度1.59~31.15 m.呈似层状的矿体有Ⅴ、Ⅷ和Ⅸ号，分别由9个、4个、3个钻探工程控制，长度320~600 m，宽度140~280 m，平均厚度为2.62~5.74 m^❷.

❷河南鑫汇矿业有限公司.河南省渑池义正诚矿业有限公司渑池小阳河铝（粘）土矿生产勘探报告. 2017.

尖草地铝土矿区矿床类型分为沉积型铝土矿和堆积型铝土矿^[17].堆积型铝土矿矿（化）体呈层状局部分布在张上正断层南部沉积型铝土之上（图 2），但该类型铝土矿在实际勘查工作中无经济评价.沉积型铝土矿矿体呈透镜状，6个矿体全部由单工程控制，矿体平均厚度为1.10~25.70 m^❸.

❸河南省地质矿产勘查开发局第四地质勘查院.河南省陕县尖草地矿区铝土矿详查报告. 2007.

河南省三门峡曹窑以西煤下铝勘查区铝土矿体主要呈似层状和透镜状，区内构造发育，铝土矿体多被断层切割呈块状，如在该勘查区内的五门沟－柴洼矿段共圈出11个铝土矿体（表 1），厚度在0.70~23.25 m，铝土矿体在浅部（埋深小于300 m）多呈透镜状，如Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号矿体，在深部多呈似层状，如Ⅳ、Ⅸ号矿体.而在该勘查区内的黄漫矿段，矿体多呈透镜状，埋深较深，如Ⅻ、ⅩⅢ、ⅩⅣ号矿体分别平均埋深在500.27、569.00及1026.36 m^❶.

❶河南省有色金属地质矿产局第六地质大队.河南省渑池县曹窑以西煤矿之下铝土矿普查报告. 2015.

三门峡境内的其他铝土矿体形态呈层状、似层状的数量少，其平均厚度也较小，多为1~3 m，品位变化小，但规模较大；呈扁豆状、透镜状矿体数量数个至十几个，品位变化较大，厚度一般为3~7 m；呈溶斗状的矿体数量10至几十个，厚度大，多为5~15 m，品位变化大^{[8, 18]}.

三门峡境内的铝土矿矿体空间上整体呈层状－似层状、透镜状（扁豆状）、溶斗状，三者之间均有过渡类型，说明矿体的产出形态与古岩溶侵蚀面有密切关系，矿体的形态严格受古地形的控制，当古地形为较平坦开阔的岩溶盆地和洼地，有可能形成层状－似层状矿体；在古地形起伏较大的部位，就可能构成透镜状矿体；而于古地形高差悬殊相对较大的溶斗发育区，则易于出现溶斗状矿体.

3.2 矿石及化学特征 3.2.1 主要矿物特征

三门峡境内铝土矿的主要矿物组成基本类似，在不同矿区其含量略有不同.主要矿物成分由一水硬铝石、高岭石组成，次为伊利石.微量矿物有叶绿泥石、水云母、赤铁矿、针铁矿、锐钛矿、金红石、埃洛石、电气石、方解石和石英等.矿石多呈他形柱状晶粒结构，自形或半自形晶粒结构、泥晶或隐晶质结构等.按矿物颗粒形态划分，矿石呈砾屑状、砂（粒）状、蜂窝状、豆鲡状和致密状结构.矿石主要构造类型为块状、层状构造.

3.2.2 矿石化学成分

铝土矿化学成分主要为Al₂O₃，次为SiO₂，及少量Fe₂O₃、TiO₂、S、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、Ga、稀土等.在小阳河、贾家洼和曹窑以西等地区伴生有益组分为Ti、Ga、稀土.

区内Al₂O₃含铝矿物主要为一水硬铝石，次为高岭石.矿石品位与矿体厚度关系密切，矿体厚度越大，Al₂O₃含量越高；反之，矿体厚度越薄，则Al₂O₃含量低.一般顶、底部Al₂O₃含量低，SiO₂含量高，中部则Al₂O₃含量高，SiO₂含量低，且二者呈负相关关系.区内SiO₂含硅矿物主要为高岭石、水云母. Fe₂O₃铁质矿物主要是赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿和褐铁矿，在矿石中呈浸染状产出，部分在矿石孔隙中聚集成团粒；分布不均匀，下部含Fe₂O₃高于上部，Fe₂O₃含量与Al₂O₃含量呈负相关. S主要产于黄铁矿中，分布不均匀，其含量与Al₂O₃含量略显负相关，但不明显. TiO主要存在于锐钛矿和金红石中，部分呈类质同象分散于一水硬铝石中，在不同铝土矿区含量变化不大，其含量与Al₂O₃含量呈正相关. A/S是衡量铝土矿石的主要指标之一，它反映了Al₂O₃与SiO₂的变化综合特征，在三门峡不同铝土矿区内的走向、倾向上呈跳跃式变化，在垂向上，一般矿体中部A/S值高于顶、底部，且该值与矿体厚度呈显著正相关关系.镓和稀土有密切的成生关系，镓在铝土矿中以类质同象混入物的形式产出，稀土主要以离子或分散态分布于本溪组含矿岩系中^[19].

3.2.3 矿石类型及特征

三门峡不同铝土矿区的矿石类型及特征基本一致，本文以曹窑以西整装勘查区内为代表简易述之.矿石类型按矿石结构、构造特征划分为：砾屑状、砂（粒）状、蜂窝状、豆鲡状及致密状铝土矿，以及它们之间的复合类型.铝土矿按矿物组成及化学成分特征，属于中硫、含铁型一水硬铝石型沉积铝土矿.

碎屑状结构：碎屑由一水硬铝石和高岭石组成，成分约占40%，长1~10 mm，个别达10~20 mm（图 3A），呈长条状－短柱状，碎屑有时呈定向排列，多数无明显规律，主要由显微晶质、隐晶质的一水硬铝石、勃姆石组成.

砂状结构：砂粒粒径为0.1~2 mm，砂粒和胶结物主要由一水硬铝石、高岭石组成，含有少量氢氧化铁.砂粒成分与胶结物之间常是界线模糊不清（图 3B），砂屑有的全部由一水硬铝石组成，有的全部由碳酸盐组成，有的碳酸盐晶体中或多或少含有一水硬铝石包裹体，胶结物成分主要是一水硬铝石和少部分高岭石.

豆鲕状结构：鲕粒粒径0.5~2 mm.豆粒粒径4~5 mm.主要由一水硬铝石及少量高岭石、铁质等组成.豆粒具有同心层状构造（图 3C），鲕粒矿物成分主要是一水硬铝石和碳酸盐，其中碳酸盐属于晚期蚀变矿物，交代一水硬铝石，有的鲕粒完全被交代，可见同心层残留痕迹，多数鲕粒部分被交代.胶结物成分主要是一水硬铝石和少部分高岭石和黄铁矿.

蜂窝状结构矿石长期受地表水的淋蚀作用，使部分豆鲕及硅、硫、铁等杂质流失，形成蜂窝状及针状孔洞，孔径一般1~5 mm，孔洞常为次生高岭石等充填.致密状结构矿石主要由隐晶质的一水硬铝石及少量铁质组成.矿物颗粒较细，肉眼不易分辨，表现为致密状，含少量砂屑.

4 控矿条件 4.1 地层

豫西地区自中奥陶世末上升为陆，奥陶纪形成的碳酸盐岩经历了长达140 Ma的风化剥蚀作用，形成的准平原地貌为石炭统含矿岩系的沉积提供了良好的场所^[20].中石炭世，海水入侵，在中奥陶统风化面上沉积了一套铁－铝－黏土－煤岩系，而铝土矿分布于中石炭统本溪组的中上部，是区域上铝土矿唯一赋矿层位，也是区域上铝土矿勘查的主要标志和依据，成矿层位专属性非常明确，是区域上最直观、最重要的成矿控矿因素.

4.2 构造

豫西地区自太古宙在近南北向挤压应力作用下，由太古宇和元古宇组成的地块分区均呈近东西向断续相连，构成隆断褶带，这一构造带经历了长期和多次强烈的构造演变过程.晚太古宙形成雏形，早元古代基本定型.中石炭世这一构造线方向仍占主导地位，形成隆起剥蚀区与其间的拗陷区呈近东西向分布的特征^[21].渑池地区为主要的拗陷区域，拗陷区以中石炭世的沉积为特征，控制了含矿系和铝土矿带的分布.因此区域上的古构造格架控制了豫西晚古生代铝（黏）土矿的分布，矿床均分布在上述拗陷区的边部及其隆起区的过渡地带.

陕县尖草地铝土矿区已发现了沉积型铝土矿和堆积型铝土矿共存的地质现象，说明燕山期区域上的北东向呈阶梯式断裂为主的构造形迹已形成，地壳已有所抬升，开始接受剥蚀.喜山期构造形迹有所复活，继承和加强了老的构造形迹，造成了许多大大小小的地堑和地垒，局部本溪组地层剥蚀，并且形成堆积型铝土矿.虽然堆积型铝土矿目前不具工业开采价值，但是燕山期和喜马拉雅期的构造控制着铝土矿的赋存位置及厚度.

4.3 古地理

豫西地区晚石炭世沉积岩相由西南向东北依次可划分为潟湖－沼泽相区、潟湖－局限台地相区^❶，晚石炭世本溪组含矿岩系即受以上两种相区沉积环境的控制，且该两种相区范围是河南省铝土矿的主要成矿区.三门峡地区晚石炭世本溪组含矿岩系为一套以铝质、铁质、黏土质为主的碎屑岩，底部为铁质黏土岩，中部为铝（黏）土矿层，上部为碳质、砂质黏土岩.而铝土矿多为致密状、豆鲡状及碎屑状，层理不明显，说明铝土矿是在封闭或半封闭的潟湖环境中形成的.封闭或半封闭的潟湖环境使得呈碎屑状迁移的含铝物质不会被搬运得太远，在渑池拗陷区内容易沉积成矿，并且从铝土矿构造特征看，铝土矿是在低能环境、水动力条件呈微弱动荡作用下形成的，符合拗陷区的潟湖－沼泽相区或潟湖－局限台地相区的沉积特征.

❶王建平，等.河南省华北板块中元古代—古生代主要成矿期岩相古地理和构造古地理研究. 2010.

区域上对洛阳市偃龙地区铝土矿成矿过程中研究表明：偃龙铝土矿床区内存在障壁岛沉积相、浅湖－潟湖沉积相、潮坪－沼泽沉积相等3种主要类型沉积环境.铝土矿成矿过程中，在局部的障壁岛沉积相环境无沉积成矿，在浅湖－潟湖沉积相环境下容易沉积成矿，铝土矿的沉积厚度与浅湖－潟湖沉积相下含矿岩系的沉积厚度呈中度相关关系，在潮坪－沼泽沉积相受沉积环境条件的影响，沉积成矿的条件较差.

5 结论

（1）三门峡境内的铝土矿矿体形态与古岩溶侵蚀面有着密切的关系，整体上呈层状－似层状、透镜状（扁豆状）、溶斗状，三者之间均有过渡类型，矿体的形态严格受古地形控制.

（2）铝土矿床矿石类型主要为砾屑状、砂（粒）状、蜂窝状、豆鲡状及致密状铝土矿，以及它们之间的复合类型.铝土矿按矿物组成及化学成分特征，属于中硫、含铁型一水硬铝石型沉积铝土矿.

（3）铝土矿床是产于奥陶系灰岩之上的一水硬铝石型沉积型铝土矿床，矿床的形成主要受本溪组地层、构造、古地理等多种条件控制.