石炭纪泥质岩密度块体与铝土矿的找矿方向

我国铝土矿分布遍及全国，分两种，一种是沉积型铝土矿，主要产于中、上石炭统，标示为G层铝土矿，是我国最有经济价值的铝土矿层，河南、山西的储量为最多；其次为二叠系、三叠系中的铝土矿。另一类型为风化残余型，主要是南方第三系玄武岩风化产生。

我们选择华北地区的G层铝土矿作为岩石物性块体的研究对象。

G层铝土矿的赋存主要与古风化壳表现的古地理所决定的沉积环境有关（翟东兴等，2002；程东等，2001；水兰素等，1999；李海光，1998；吴国炎，1997；卢静文等，1997；汤明章等，1996），与泥质岩共生或伴生（李海光，1998；吴国炎，1997；汤明章等，1996；石岩等，1996）。如我国最大的铝土矿资源地之一的孝义-霍州铝土矿带形成于本溪期一条狭长的低凹盆地，盆地中心由泥质岩-铁质岩或铁质岩-泥质岩区组成；盆地边缘相由铝质岩区、泥质岩-铝质岩区、铝质岩-泥质岩区构成，铝土矿主要分布于盆地边缘相内（李海光，1998）。

基于上述地质认识，我们选择石炭纪泥质岩为研究对象，通过泥质岩的密度分布来认识华北地区G层铝土矿的赋存规律以及找矿方向。

华北地区石炭系1214个泥质岩的密度分布见图1-8。显见其密度的变化范围极大，并且呈多峰分布，反映其富含地质信息。对泥质岩中各代表性岩石进行密度统计，发现炭质页岩、粘土岩的密度较低，页岩、铝土质页岩、砂质页岩的密度中等，而硅质泥岩、粉砂质泥岩、泥岩的密度较高（表1-5）。从页岩到泥岩，其矿物颗粒趋于减小，密度渐趋增大。因此，密度从低至高，反映出了沉积环境从浅水的近源沉积（含炭质比较高）至深水的远源沉积，而铝土矿的沉积则介于浅水—深水之间，可能是浅水与深水间的化学变化较大的区带即盆地边缘相。

图1-8 石炭系泥质岩密度直方图

表1-5 石炭系泥质岩中代表性岩石密度（10³kg·m^-3）统计表

把华北地区石炭系泥质岩的密度绘制成等值线图可发现：晋冀豫陕在石炭纪存在4个泥质岩低密度块体，3个次低密度块体，4个高密度块体。低密度块体与高密度块体基本上无或较少有铝土矿床的开发。而铝土矿床主要分布在低密度块体与高密度块体的过渡地带。把过渡带分成两部分，第一部分为较低的密度分布区；第二部分为较高的密度分布区（图1-9）。

图1-9 石炭纪泥质岩密度块体与铝土矿床分布的关系（单位：10³kg·m^-3）

根据泥质岩从浅水沉积到深水沉积即从古潜山的剥蚀区向盆地中心的沉积区，其密度具有增高的趋势（表1-5），得出如下的推论：低密度块体代表了剥蚀区，4个低密度块体与3个次低密度块体是铝土矿的矿源区。从矿源区向外运移，当发生运移环境的变化（地球化学障）时，发生铝土矿的沉积，沉积物质通过此化学障时，铝基本上沉积完毕，再向深处的盆地中心时，铝离子或铝络合物的浓度趋于零，即没有铝的沉积作用发生，因此在盆地中心与古潜山区不形成铝土矿床（图1-9）。

据此，我们得到了华北地区G层铝土矿的找矿远景区（图1-9）。

上述对成矿围岩的密度块体的分析，我们得到如下认识：利用与矿床/矿体具有成生联系的岩石进行岩石物性的定量化描述与空间解构，可建立岩石物性块体-地质环境-成岩成矿作用模型，从而较精确地定位成矿远景区，从而指导找矿方向，这也说明了岩石物性块体对地质块体的定量化描述具有潜在的经济意义。

总之，与地球化学块体中的元素指标一样，岩石物性参数指标也是定量化数字式描述地质块体的指标，岩石物性块体能够较好地描述地质块体，并且能够有效而精确地进行地质块体的解构，在科学研究与矿业生产活动中具有使用价值。