焦贊超，梁會(huì)娟，張 箏，劉百順，李中明，王慶飛，董衛(wèi)東

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，鄭州 450001；2.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所，鄭州 450001；3中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

華北陸塊南緣郁山鋁土礦礦物組成研究

焦贊超1，梁會(huì)娟2，張 箏1，劉百順2，李中明1，王慶飛3，董衛(wèi)東2

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，鄭州 450001；2.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所，鄭州 450001；3中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

郁山鋁土礦床是2006年河南省地質(zhì)調(diào)查院在豫西新安縣發(fā)現(xiàn)的一個(gè)大型隱伏鋁土礦礦床。文章通過(guò)利用顯微鏡、X衍射、掃描電鏡、電子探針、紅外光譜、熱重等手段分析發(fā)現(xiàn)，郁山鋁土礦中的礦物組成有：鋁礦物，黏土礦物，鐵礦物，鈦礦物，非晶質(zhì)，其它微量礦物(鋯石、電氣石、硫磷鋁鍶礦、明礬石、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、方解石)六大類(lèi)。非晶質(zhì)組分的存在是華北陸塊南緣鋁土礦研究中物質(zhì)組分方面的一個(gè)突破，為華北陸塊南緣鋁土礦的物質(zhì)來(lái)源，成礦過(guò)程以及物質(zhì)成分變化研究提供了線索和證據(jù)。

郁山鋁土礦；礦物組成；非晶質(zhì)組分；成礦過(guò)程；河南省

0 引言

郁山鋁土礦床是一個(gè)大型隱伏鋁土礦礦床，位于河南省中西部的熊耳山北部、太行山之南端，新安縣城西南約 5 km處，于2006年由河南省地質(zhì)調(diào)查院發(fā)現(xiàn)。

礦區(qū)地處華北陸塊南部澠池—確山陷褶斷束的西北端，為構(gòu)造隆起與坳陷的接合部位[1-3]。區(qū)內(nèi)地層屬豫陜地層分區(qū)澠池—確山地層小區(qū)[1]。礦區(qū)整體為一個(gè)背斜，北東翼地層傾向NE，南西翼地層傾向SW[1]；中部主要出露寒武系和奧陶系，本溪組露頭偶爾可見(jiàn)；東部及西南部斷續(xù)出露二疊系、三疊系，大部為第四系和新近系覆蓋。賦礦層位為石炭-二疊系本溪組(C2-P1b)[1,4]，與下伏馬家溝組(O2m)呈平行不整合接觸，含鋁巖系厚度1.18～26.06 m，平均厚度8. 65 m。鋁(黏)土礦礦石結(jié)構(gòu)為豆鮞狀結(jié)構(gòu)、碎屑結(jié)構(gòu)、海綿狀結(jié)構(gòu)等，按礦物的粒度可分為膠狀、微粒、細(xì)粒、中粒結(jié)構(gòu)；按結(jié)晶程度可分為它形、半自形-自形結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造一般為致密塊狀、礫屑狀、砂狀，風(fēng)化后的礦石常呈蜂窩狀等類(lèi)型。含礦巖系本溪組沉積環(huán)境屬豫西澠池瀉湖東部的潮坪-沼澤相[1]；早二疊世成礦物源來(lái)自北西、南西古陸等地[5]，富鋁物質(zhì)豐富，在瀉湖及濱岸潮坪環(huán)境下形成鋁土礦體[6]。早二疊世早期是華北陸塊南緣主要的鋁土礦成礦期[7]。

對(duì)于華北陸塊南緣鋁土礦礦物組成特征前人做過(guò)大量研究，但是對(duì)于郁山礦區(qū)鋁(黏)土礦礦石礦物組成特征沒(méi)有系統(tǒng)研究。本文在前人對(duì)華北陸塊南緣鋁土礦其它礦區(qū)礦物組分研究的基礎(chǔ)上，將進(jìn)一步研究郁山礦區(qū)鋁(黏)土礦礦石礦物組成特征，以期對(duì)該區(qū)域乃至整個(gè)華北陸塊南緣鋁土礦的物質(zhì)來(lái)源、成礦過(guò)程，以及物質(zhì)成分變化特征提供證據(jù)。

1 華北陸塊南緣鋁土礦礦物組成

本次研究工作對(duì)郁山鋁(黏)土礦及區(qū)域內(nèi)的鋁土礦礦石樣品進(jìn)行了X衍射分析，初步厘定礦石中礦物組成30余種(表1)。

表1 華北陸塊南緣鋁土礦典型礦區(qū)礦石中礦物組合特征

注：+++含量很多；++含量較多；+含量較少或微量。

表1歸納了華北陸塊南緣典型鋁土礦中礦石礦物組成特征，結(jié)果顯示不同地區(qū)鋁土礦礦石中礦物組成整體一致，略有差異；反映了鋁土礦礦石礦物學(xué)和化學(xué)特征嚴(yán)格受其形成環(huán)境的影響。含鋁礦物為硬水鋁石、勃姆石、三水鋁石；黏土礦物主要為高嶺石，其它還有地開(kāi)石、埃洛石、蒙脫石、綠泥石、葉臘石、伊利石等；鐵礦物有赤鐵礦、針鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、鉭鐵礦；含鈦礦物有銳鈦礦、金紅石、板鈦礦等；微量礦物有鋯石、電氣石、方鉛礦、方解石、白云巖、云母、石英、長(zhǎng)石、黃鉀鐵礬、硫磷鋁鍶石。在郁山鋁土礦礦物組成中發(fā)現(xiàn)了非晶質(zhì)組分。

2 郁山鋁土礦礦石礦物特征

本次研究工作采用多種分析手段對(duì)郁山鋁(黏)土礦礦石組成礦物進(jìn)行測(cè)試研究，總體上以硅、鋁、鈦、鐵礦物為主，但在不同地段(鉆孔)有不同的礦物組合，反映其具有不同的成礦特征。鋁土礦中的礦物大部分顆粒細(xì)小，有許多都呈膠體狀，故礦物組成研究的過(guò)程中除了利用常規(guī)的顯微鏡觀察之外，還利用了X衍射、掃描電鏡、電子探針、紅外光譜、熱重等分析手段。

2.1 X衍射分析

本次選取郁山礦區(qū)ZK1910孔剖面進(jìn)行系統(tǒng)剖面取樣，以期研究鋁(黏)土礦礦石礦物組成特征以及在剖面上的變化規(guī)律。首先進(jìn)行樣品全巖分析，在全巖分析基礎(chǔ)上對(duì)不同層中挑選具有代表性的樣品進(jìn)行X衍射分析來(lái)確定礦物組成特征。

在ZK1910孔剖面中的礦石段內(nèi)(共分為八個(gè)取樣層)，按10 cm間隔取樣進(jìn)行化學(xué)全巖分析，并在此基礎(chǔ)上選取20個(gè)典型的、具有代表性的樣品

表2 郁山鋁土礦礦區(qū)ZK1910孔剖面全巖X衍射分析

量單位：wB/%

表3 郁山鋁土礦礦區(qū)Zk1910孔

來(lái)進(jìn)行X衍射分析(全部組成礦物+黏土礦物)，其分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3和圖1所述。

(1)礦層底板馬家溝組灰?guī)r。X衍射分析結(jié)果顯示底板奧陶系馬家溝組灰?guī)r(取樣號(hào)1910-01、1910-02、1910-03)主要組成礦物為方解石、白云石、黏土礦物(伊利石)、石英、鉀長(zhǎng)石以及少量黃鐵礦。三個(gè)不同位置的樣品礦物組成有所差別(表2)。從底向上，石英及黏土礦物由少(樣品號(hào)1910-01)變多(樣品號(hào)1910-02)，再由多(樣品號(hào)1910-02)又變少(樣品號(hào)1910-03)；而且樣品1910-02中出現(xiàn)有還原環(huán)境下形成的黃鐵礦，反映了沉積環(huán)境由淺→變深→變淺的過(guò)程?？拷X土礦層中的基底灰?guī)r較為純凈，只含有大概6.7%的黏土礦物(伊利石)。

(2)近臨底板的含菱鐵礦黏土巖。馬家溝組灰?guī)r之上的含菱鐵礦黏土巖層(取樣號(hào)1910-04—1910-07)中選取樣品1910-05、1910-07進(jìn)行X衍射分析。分析結(jié)果顯示組成礦物主要為黏土礦物(伊利石)、菱鐵礦、銳鈦礦以及33.8%和31.3%的非晶質(zhì)，充分反映了膠體溶液沉積作用的存在。而且，非晶質(zhì)的全巖地球化學(xué)分析顯示，主要膠體為硅鋁凝膠和鋁凝膠。

(3)含鋁菱鐵礦層。在含鋁菱鐵礦層(取樣號(hào)1910-08—1910-12)中，樣品1910-12為菱鐵礦層向鋁土礦層過(guò)渡巖石類(lèi)型，本次選取樣品1910-09、1910-12進(jìn)行X衍射分析。其中，樣品1910-09中主要組成礦物為菱鐵礦、黏土礦物(伊利石以及少量高嶺石)；樣品1910-12中主要組成礦物為黏土礦物(伊利石、高嶺石以及少量的綠泥石)、黃鐵礦、銳鈦礦以及少量硬水鋁石，另外還有36.5%的非晶質(zhì)組分。反映了海平面上升、水體環(huán)境再次加深的現(xiàn)象，膠體溶液沉積再次起著主導(dǎo)作用。

圖1 郁山鋁土礦礦區(qū)ZK1910典型樣品X衍射圖譜Fig.1 X-ray diffraction atlas of typical samples in drill hole ZK1910 in Yushan bauxite depositK.高嶺石；Q.石英；F.鉀長(zhǎng)石；I.伊利石；S.菱鐵礦；A.銳鈦礦；Ch.綠泥石；D.硬水鋁石；C.方解石

(4)豆鮞狀鋁土礦層。豆鮞狀鋁土礦層(取樣號(hào)1910-13—1910-64)為優(yōu)質(zhì)鋁土礦層，本次選取樣品1910-18、1910-27、1910-30、1910-62進(jìn)行X衍射分析。分析結(jié)果顯示硬水鋁石含量為76.1%～85%之間，占據(jù)了礦物組成的絕對(duì)部分；黏土礦物含量較少，整體均小于10%，以伊利石為主，有少量高嶺石；4個(gè)樣品分析結(jié)果均有大概0.7%左右的鉀長(zhǎng)石。從該層底部到達(dá)頂部，鐵礦物由菱鐵礦變?yōu)辄S鐵礦，說(shuō)明沉積環(huán)境由淺逐漸變深；鈦礦物含量比較穩(wěn)定，但也顯示出含量增加的趨勢(shì)；樣品1910-62中含有少量菱硫鋁鍶礦礦物。該礦層沒(méi)有非晶質(zhì)組分出現(xiàn)，說(shuō)明沉積作用主要是以碎屑堆積+化學(xué)溶液沉積作用為主。

(5)黏土質(zhì)鋁土礦層。黏土質(zhì)鋁土礦(取樣品1910-65—1910-72)選取樣品1910-67、1910-68進(jìn)行X衍射分析。分析結(jié)果顯示該層中硬水鋁石含量較低，在樣品1910-67、1910-68中的硬水鋁石含量分別為31.2%和34.7%；銳鈦礦含量分別為5.9%和6.2%。樣品1910-68含有0.4%鉀長(zhǎng)石。2個(gè)分析樣品都顯示黏土礦物含量較高，分別為35.8%和31.1%；黏土礦物主要為伊利石，其次有綠泥石和高嶺石。該層中非晶質(zhì)組分再次出現(xiàn)，含量高達(dá)26.2%、25.2%。說(shuō)明該層黏土質(zhì)鋁土礦沉積的過(guò)程中，膠體溶液沉積作用再次占據(jù)了主導(dǎo)作用。

(6)塊狀鋁土礦層。塊狀鋁土礦層(取樣號(hào)1910-73—1910-95)中的硬水鋁石含量有所增加，樣品1910-73、1910-80、1910-95的測(cè)試結(jié)果顯示硬水鋁石含量分別為74.0%、84.8%、52.9%。鐵質(zhì)礦物由黃鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)榱忤F礦，再由菱鐵礦變?yōu)辄S鐵礦，體現(xiàn)了沉積水體由深變淺→再由淺→變深的旋回韻律。在此過(guò)程中硬水鋁石含量也發(fā)生了由少→變多→再變少的類(lèi)似規(guī)律。黏土礦物則是由多→變少→再變多，與硬水鋁石呈互消長(zhǎng)變化。黏土礦物以伊利石為主、有少量高嶺石和綠泥石。鈦礦物含量相對(duì)穩(wěn)定；含有少量鉀長(zhǎng)石以及菱硫鋁鍶礦。該層中未出現(xiàn)非晶質(zhì)組分，推測(cè)沉積作用主體為碎屑堆積和化學(xué)溶液沉積為主。

(7)鋁質(zhì)黏土巖。鋁質(zhì)黏土巖(取樣號(hào)1910-96—1910-108)中主要礦物組分為黏土礦物，含量高達(dá)70%以上；黏土礦物主要為高嶺石，有少量綠泥石和伊利石。硬水鋁石含量由20%左右向上逐漸變?yōu)榱?；含?.3%的鉀長(zhǎng)石；鈦礦物含量相對(duì)穩(wěn)定，大概為5%左右。樣品1910-96、1910-100均含有少量菱硫鋁鍶礦。

(8)炭質(zhì)泥頁(yè)巖。炭質(zhì)泥頁(yè)巖未取樣分析。其頂板砂巖取樣品(取樣號(hào)1910-109)進(jìn)行X衍射分析，結(jié)果顯示砂巖礦物組分為石英、鉀長(zhǎng)石以及少量黏土礦物。

縱觀上述ZK1910孔剖面，從不同礦層中的礦物組分分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的規(guī)律：去除礦層頂?shù)装宓貙拥慕M成，鋁土礦剖面大概能劃分為7個(gè)層，礦物組分主要為鐵礦物(菱鐵礦、黃鐵礦)、鋁礦物(硬水鋁石)、黏土礦物(伊利石、高嶺石和綠泥石)，以及非晶質(zhì)組分；四者之間互相消長(zhǎng)組成了鋁土礦剖面的變化特征。此外，鈦礦物含量基本相對(duì)穩(wěn)定，鉀長(zhǎng)石含量較少，還有少量的菱硫鋁鍶礦與銀星石。其中，非晶質(zhì)礦物組分的存在是本次研究中一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)。

圖2 郁山鋁土礦區(qū)ZK1910孔中樣品1910-13掃描電鏡圖譜Fig.2 Scanning electron microscopy map of sample1910-13 in drill hole ZK 1910 in Yushan bauxite deposit

2.2 掃描電鏡

為更加全面查明鋁土礦礦石中礦物組成、礦物之間空間組合關(guān)系，以及礦物基本形貌特征，本此對(duì)郁山鋁土礦區(qū)ZK1910孔中不同類(lèi)型鋁土礦礦石的探針片進(jìn)行掃描電鏡分析。分析對(duì)象為鮞狀鋁土礦層中的1910-13、1910-31樣品，塊狀鋁土礦層中的1910-85、1910-94樣品。

本次掃描電鏡分析結(jié)果如圖2、圖3、圖4、圖5所述。本次電鏡掃描工作不僅為研究提供了更多的、更加全面的礦物組成，還觀察到了一些X衍射分析沒(méi)有分辨到的微量礦物；明顯地觀察到幾大類(lèi)礦物組分在空間的排列以及變化關(guān)系特征。此外，在分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了部分未知礦物，為礦物組分的進(jìn)一步研究打開(kāi)了更大的空間。以下將上述4個(gè)樣品中的主要礦物組成以及礦物間空間關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

(1)樣品1910-13。取樣點(diǎn)位于鮞狀鋁土礦層底部，其掃描電鏡分析結(jié)果見(jiàn)圖2。結(jié)果顯示組成樣品1910-13的主要礦物為：硬水鋁石、銳鈦礦、金紅石、板鈦礦、鋯石、伊利石以及一些未知礦物。硬水鋁石晶體晶形較差，顆粒堆砌雜亂無(wú)章，反映其具有經(jīng)過(guò)一定短距離的搬運(yùn)特征，而且堆積速率較快。樣品中金紅石、銳鈦礦、板鈦礦以及鋯石含量較高，鑲嵌在硬水鋁石中間，顆粒大小不一，邊部磨損嚴(yán)重，說(shuō)明礦物顆粒形成于陸源區(qū)，之后與鋁質(zhì)溶液一起以“碎屑+膠體”混合的形式搬運(yùn)至有利環(huán)境條件下沉積。此外，在硬水鋁石表面有較多礦物被溶蝕的孔隙，說(shuō)明在沉積過(guò)程中還有其它一些礦物同時(shí)堆積，后來(lái)經(jīng)歷了一期溶液的溶蝕作用，致使部分易溶物質(zhì)溶解流失，留下礦物孔隙，而難溶的、抗腐蝕的鈦礦物以及重砂礦物(鋯石等)存在了下來(lái)。

(2)樣品1910-31。取樣點(diǎn)位于鮞狀鋁土礦層內(nèi)，樣品的掃面電鏡分析結(jié)果見(jiàn)圖3。圖中顯示組成該鋁土礦樣品的礦物組分為硬水鋁石、黃鐵礦、高嶺石、剛玉、鋯石、銳鈦礦、板鈦礦、明礬石、金紅石等。此外，1910-31-04圖片中可見(jiàn)小顆粒的黃鐵礦鑲嵌在硬水鋁石中，而且黃鐵礦顆粒的周?chē)蝗芪g，出現(xiàn)了溶蝕坑，說(shuō)明黃鐵礦在沉積形成之后經(jīng)歷了一期溶液的溶蝕作用，部分被溶蝕掉，留下了溶蝕坑，而局部沒(méi)有溶蝕完成。

圖3 郁山鋁土礦區(qū)鉆孔1910孔中樣品1910-31掃描電鏡圖譜Fig.3 Scanning electron microscopy map of sample 1910-31in drill hole ZK 1910 in Yushan bauxite deposit

圖4 郁山鋁土礦區(qū)ZK1910孔中樣品1910-85掃描電鏡圖譜Fig.4 Scanning electron microscopy map of sample 1910-85in drill hole ZK 1910 in Yushan bauxite deposit

(3)樣品1910-85。取樣點(diǎn)位于重砂塊狀鋁土礦層，樣品的掃面電鏡分析結(jié)果見(jiàn)圖4。圖中顯示組成該樣品的主要重砂礦物鋯石、金紅石以及銳鈦礦明顯有破碎，大概能分為兩類(lèi)，一類(lèi)為磨蝕較為嚴(yán)重者，第二類(lèi)為機(jī)械破碎者。前者反映經(jīng)歷了一定距離的搬運(yùn)，而后者則說(shuō)明礦物可能來(lái)自于附近。塊狀鋁土礦組分為硬水鋁石、蒙脫石、金紅石、斜長(zhǎng)石、伊利石以及硫菱鋁鍶礦。圖片中明顯顯示該層中鋁土礦經(jīng)歷了比較嚴(yán)重的溶蝕現(xiàn)象，對(duì)先形成的硬水鋁石溶蝕明顯，而且呈顆粒狀和比較難溶的重砂礦物組分呈現(xiàn)分散堆積。部分有后期形成的硬水鋁石顆粒晶形較好，而且在此過(guò)程中形成了微量元素礦物硫菱鋁鍶礦。硫菱鋁鍶礦礦物晶形較好，鑲嵌在黏土礦伊利石中間。

(4)樣品1910-94。取樣點(diǎn)位于塊狀鋁土礦層，樣品的掃描電鏡分析結(jié)果見(jiàn)圖5。掃描結(jié)果顯示組成該層鋁土礦的主要礦物組分為硬水鋁石、高嶺石、金紅石、銳鈦礦、方解石等。溶蝕作用明顯存在，硬水鋁石被溶蝕的現(xiàn)象比較明顯；重砂礦物雖然也經(jīng)歷了溶蝕作用，但是其自身的特征使其保存比較完整。雖然溶蝕現(xiàn)象明顯，導(dǎo)致有些硬水鋁石的形態(tài)復(fù)雜多樣，晶型較差，但是部分硬水鋁石晶形較好，晶體較為完整，代表了較為穩(wěn)定的一種沉積環(huán)境。

2.3 電子探針

為進(jìn)一步研究郁山鋁土礦的主要礦物成分特征，以及含量過(guò)少、其他分析手段沒(méi)檢出的礦物，本此工作對(duì)ZK1910孔中一些典型的樣品進(jìn)行了電子探針?lè)治鰷y(cè)試。分析結(jié)果如表4—表10、圖6所述。

結(jié)果顯示，所選鋁土礦樣品(1910-04、1910-08、1910-13、1910-31、1910-31-49、1910-50、1910-85、1910-94)中主要的幾種組成礦物為硬水鋁石、菱鐵礦、伊利石、鋯石、金紅石、磁鐵礦、黃鐵礦、剛玉，以及硅鋇石等。此外，電子探針還探測(cè)到了一些礦物中的微量元素賦存狀態(tài)。

圖5 郁山鋁土礦區(qū)ZK1910孔中樣品1910-94掃描電鏡圖譜Fig.5 Scanning electron microscopy map of sample 1910-94in drill hole ZK 1910 in Yushan bauxite deposit

(1)硬水鋁石。電子探針?lè)治?表4)顯示硬水鋁石中的Al2O3組分含量為w(Al2O3)=78.32%～83.98%，有比較明顯的SiO2、TiO2和FeO代換，尚有少量的Na2O、K2O、CaO、MnO組分存在。

(2)剛玉。剛玉的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果顯示，其Al2O3組分含量達(dá)w(Al2O3)=96.37%(表5)，尚有少量SiO2、Na2O、CaO、TiO2、FeO存在，其具體賦存狀態(tài)是類(lèi)質(zhì)同相代換，還是機(jī)械混入值得進(jìn)一步分析研究。剛玉中的混入組分和類(lèi)質(zhì)同象代換組分與硬水鋁石具有一致性，推測(cè)剛玉可能為硬水鋁石變質(zhì)而成。

表4 郁山礦區(qū)ZK1910孔中硬水鋁石電子探針?lè)治鼋Y(jié)果

量單位：wB/%

表5 郁山礦區(qū)ZK1910孔中剛玉電子探針?lè)治鼋Y(jié)果

量單位：wB/%

表6 郁山礦區(qū)ZK1910孔中鋯石電子探針?lè)治鼋Y(jié)果

量單位：wB/%

表7 郁山礦區(qū)ZK1910孔中伊利石電子探針?lè)治鼋Y(jié)果

量單位：wB/%

表8 郁山礦區(qū)ZK1910孔中菱鐵礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果

量單位：wB/%

表9 郁山礦區(qū)ZK1910孔中磁鐵礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果

量單位：wB/%

表10 郁山礦區(qū)ZK1910孔中金紅石電子探針?lè)治鼋Y(jié)果

量單位：wB/%

圖6 郁山鋁土礦區(qū)ZK1910孔中電子探針?lè)治鰳悠芳包c(diǎn)位圖Fig.6 Electron microprobe analysis samples and the sapling locationsin dreill hole ZK 1910 in Yushan bauxite deposit

(3)鋯石。電子探針?lè)治?表6)顯示鋯石中的ZrO含量為w(ZrO)=63.52%～68.86%，SiO2含量為w(SiO2)=30.23%～32.96%，還有TiO2、FeO、MgO以及少量Al2O3、Na2O、MnO、K2O、CaO元素組分。

(4)伊利石。伊利石電子探針?lè)治?表7)顯示，除了Al2O3、SiO2、K2O三個(gè)主要組分以外，還有Na2O、FeO、TiO2、CaO、MgO等元素組分混入。

(5)菱鐵礦。菱鐵礦電子探針?lè)治?表8)顯示，w(FeO)含量范圍在51.06%～57.56%之間，尚有MgO、MnO等代換FeO；此外，還發(fā)現(xiàn)有Al2O3、SiO2、K2O以及Na2O等微量組分的混入。

(6)金紅石。金紅石電子探針?lè)治?表10)結(jié)果顯示，其主要組成是TiO2，w(TiO2)值范圍在93.57%～98.47%之間，其它組分含量較少。

縱觀各樣品礦物組成特征，可以初步看出一些變化規(guī)律：從含礦層下部向上，菱鐵礦含量減少，硬水鋁石逐漸增加，金紅石、鋯石以及磁鐵礦等礦物沒(méi)有太明顯的變化，黏土礦物含量由逐漸變少到增多；具有菱鐵礦和硬水鋁石含量相互變化消長(zhǎng)的關(guān)系，其反映了對(duì)高頻率海平面的響應(yīng)。

2.4 IR分析

本次研究中選取郁山礦區(qū)鋁土礦典型礦石樣品進(jìn)行紅外分析，礦石樣品的紅外光譜圖見(jiàn)圖7，分析結(jié)果見(jiàn)表11所述。

郁山礦區(qū)鋁土礦礦石樣品的紅外光譜分析結(jié)果顯示，樣品中含有大量的硬水鋁石。從樣品的紅外光譜圖中可以看出峰值最典型的礦物是硬水鋁石；樣品的紅外光譜中的紅外光譜特征波：OH鍵伸縮振動(dòng)波數(shù)為3 690 cm-1、2 920 cm-1，音頻紅外吸收帶波數(shù)為2 110 cm-1、1 975 cm-1，OH鍵面內(nèi)彎曲振動(dòng)波數(shù)為1 050 cm-1，OH鍵面外彎曲振動(dòng)波數(shù)為9 60 cm-1；Al-O鍵伸縮振動(dòng)波數(shù)為740 cm-1、570 cm-1、380 cm-1、350 cm-1等。2 110 cm-1和1 975 cm-1為鋁土礦中硬水鋁石的特征波。

圖7 郁山礦區(qū)鋁土礦典型樣品紅外光譜分析Fig.7 Infrared spectroscopic analysis of typical sample in Yushan bauxite deposit

樣號(hào)OH鍵伸縮振動(dòng)音頻紅外吸收帶OH鍵面內(nèi)彎曲振動(dòng)OH鍵面外彎曲振動(dòng)Al—O鍵伸縮振動(dòng)1910?182877、36382118、198210319767381910?302894、36312118、199110399767551910?672894、36312118、1991136410247551910?802910、29742125、199010959767551910?963638、29252118、19911031912747

量單位：λ/cm-1

表12 郁山礦區(qū)不同礦物熱溫度

量單位：T/℃

圖8 郁山礦區(qū)典型樣品DTA曲線圖Fig.8 DTA curve of typical sample in Yushan bauxite deposit

2.5 DTA分析

差熱分析能輔助判斷鋁土礦石樣品中的礦物組成，同時(shí)也能識(shí)辨出組成礦物的熱演化歷史。本次研究對(duì)部分典型礦石樣品進(jìn)行差熱分析，分析譜線見(jiàn)圖8所示，礦物熱溫度歸屬性見(jiàn)表12所述。

從圖8不難看出，差熱曲線上明顯反映出組成礦石主要礦物為硬水鋁石，還有部分黏土礦物以及菱鐵礦。在515～540℃時(shí)，硬水鋁石中結(jié)構(gòu)水全部失去，轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3，表現(xiàn)在差熱曲線圖上是在這個(gè)溫度范圍之間有一強(qiáng)的吸熱谷。菱鐵礦的吸熱溫度在493℃左右，吸熱釋放出CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦。伊利石和高嶺石分別顯示有兩個(gè)峰值，伊利石的第一個(gè)峰值在490℃左右吸熱釋放結(jié)構(gòu)水，在910～930℃之間放熱發(fā)生相轉(zhuǎn)變。高嶺石礦物在550℃左右有一個(gè)吸熱峰，釋放結(jié)構(gòu)水，在980℃左右放熱發(fā)生相轉(zhuǎn)變。

綜上各種測(cè)試分析結(jié)果表明，郁山礦區(qū)鋁土礦中礦物組成可分為六大類(lèi)：鋁礦物(硬水鋁石、波姆石、三水鋁石)，黏土礦物(高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石、葉蠟石、地開(kāi)石、埃洛石等)，鐵礦物(赤鐵礦、針鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、鉭鐵礦等)，鈦礦物(金紅石、銳鈦礦、板鈦礦等)，非晶質(zhì)，其它微量礦物(鋯石、電氣石、硫磷鋁鍶礦、明礬石、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、方解石)。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)郁山礦區(qū)鋁土礦石組成總體上是以硅、鋁、鈦、鐵礦物為主，不同鉆孔中反映的不同礦物組合顯示出成礦特征的差異。

(2)郁山礦區(qū)鋁土礦中的礦物組成有六大類(lèi)：鋁礦物(硬水鋁石、波姆石、三水鋁石)，黏土礦物(高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石、葉蠟石、地開(kāi)石、埃洛石等)，鐵礦物(赤鐵礦、針鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、鉭鐵礦等)，鈦礦物(金紅石、銳鈦礦、板鈦礦等)，非晶質(zhì)，其它微量礦物(鋯石、電氣石、硫磷鋁鍶礦、明礬石、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、方解石)。

(3)鋁土礦層從下向上，菱鐵礦含量減少，硬水鋁石逐漸增加，金紅石、鋯石以及磁鐵礦等礦物沒(méi)有太明顯的變化，黏土礦物含量由逐漸變少到增多；其菱鐵礦和硬水鋁石含量相互變化消長(zhǎng)的關(guān)系，反映了對(duì)高頻率海平面的響應(yīng)。

(4)本次研究工作在郁山鋁土礦區(qū)首次發(fā)現(xiàn)非晶質(zhì)組分的存在，是整個(gè)華北陸塊南緣鋁土礦研究中物質(zhì)組分方面的一個(gè)突破，為華北陸塊南緣鋁土礦的形成機(jī)制及其演化特征增加了證據(jù)。

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Research on the mineralogy of Yushan bauxite deposit on the south margin of the North China Landmass

JIAO Zanchao1，LIANG Huijuan2，ZHANG Zeng1，LIU Baishun1， LI Zhongming1，WANG Qingfei3，DONG Weidong2

(1.HenanInstitutionofGeologicalSurvey； 2.HenanInstituteofGeologicalSurvey，Zhengzhou450001； 3.ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083)

Yushan bauxite deposit is a large blind deposit discovered in Xinan county in the west Henan province in 2006 by Henan Geological Survey Institute. Results of microscope observation and analysis of X-ray differaction, scanning electron microscope, electronic probe, infrared spectroscopy, thermogravimetry etc., show that aluminium mineral, clay mineral; iron mineral, titanium mineral, amorphous mineral and rare mineral (zircon, tourmaline, svanbergite, alunite, plagioclase , K-feldspar, quartz, calcite) occur in bauxite. The first discovery of amorphous mineral in the deposit on the south margin of north China landmass is a breakthrough which provides reliable clues and proofs for its material source and ore-forming process as well as the changes of the composition.

Yushan bauxite deposit; mineralogy; amorphous mineral; ore-forming process; Henan province

P618.45，P575

A