宋 漢，謝應(yīng)波，張漢金，胡萬強

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北武漢 430034)

0 引言

湖北省保康—南漳—宜城一帶，于中二疊世梁山組中部常形成鋁土巖［1］，是省內(nèi)沉積型鋁土礦的重要產(chǎn)出層位［2］。調(diào)查結(jié)果表明，鋁土礦呈層狀、似層狀、透鏡狀，含礦1 ～2 層，厚 0.6 ～5.82 m，Al2O3含量一般為27%～69%，具較好工業(yè)價值。為查明其成礦因素，進(jìn)一步拓寬找礦視野，本文擬通過該區(qū)巖相古地理研究，進(jìn)一步揭示其形成環(huán)境和成礦規(guī)律，為更好開展找礦與勘查提供有益的地質(zhì)依據(jù)。

1 梁山組地質(zhì)特征與區(qū)域變化

自下而上依次為中—薄層狀細(xì)粒石英砂巖、含鐵質(zhì)細(xì)粒砂巖、粉砂巖、鋁土巖、粘土巖、炭質(zhì)頁巖夾煤層或煤線。綜合區(qū)域分布特征，由下向上可分為五個巖性層(表1):第一層為灰白色中厚層狀石英砂巖，底部見黃褐色粘土巖，宜城湯家畈一帶底部見含礫石英砂巖，厚0～24 m;第二層為灰白色薄層狀鋁土質(zhì)粘土巖夾鮞綠泥石赤鐵礦層或透鏡體，厚0～11 m;第三層為灰白色中層狀鋁土礦，沿走向常相變?yōu)轷b、豆?fàn)钿X土礦和鋁土質(zhì)粘土巖，局部形成礦床，厚0～4.38 m;第四層為灰白色、雜色薄層狀鋁土質(zhì)粘土巖，中部夾一層赤鐵礦，厚0～5.61 m;第五層為灰黑色炭質(zhì)頁巖夾薄煤層，向上為中層狀粘土質(zhì)粉砂巖，厚0～4.38 m。巖層以平行層理為主，常見透鏡狀層理，厚度變化較大，宜城雙砦子厚19.19 m、青石嶺厚11 m，鐘祥陳家棚厚2.34 m，荊門仙居厚 27 m、野雞池厚14.51 m，遠(yuǎn)安白坡厚2.4 m。分別與下伏石炭紀(jì)、泥盆紀(jì)或志留紀(jì)地層呈不整合接觸，含腹足類Euomphlidae，Schuchertella;植物化石及碎片Sigillaria acutagula，Lepidodendron oculusfelis，Stigmaria ficoides，Sphenopteris sp.，是中國南方早二疊世晚期常見分子。

2 鋁土礦層地質(zhì)特征

通過對區(qū)內(nèi)多條剖面鋁土巖特征分析研究，其礦層產(chǎn)出位置比較固定，主要見于梁山組第三巖性層，于石英砂巖、粉砂巖之上，炭質(zhì)頁巖和煤層之下，以似層狀為主。礦層較穩(wěn)定，礦層沿走向長可達(dá)數(shù)百米—上千米，厚度變化一般0～4 m，宜城雙砦子最厚4.38 m。鋁土礦為灰白、藍(lán)綠色，致密塊狀、角礫狀和鮞、豆?fàn)?，礦物成分簡單，主要有隱晶質(zhì)一水硬鋁石、膠鋁石和高嶺石，三者占 80%以上，礦石中 Al2O327.41% ～69.31%，平均51.04%?？刹傻V層主要分布于宜城板橋店、雙砦子、張家泉、西山、青石嶺、松林崗，南漳猴子巖、獅子巖、報信坡、游星寨、王家山，保康官驛溝、孫家沖，谷城西埡及荊門三股泉、仙居、野雞池等地，多形成小型礦床。

3 巖相古地理與沉積模式

區(qū)內(nèi)梁山組為棲霞早期陸源碎屑濱海環(huán)境沉積，經(jīng)歷了一次海平面升降，由于古地理地貌環(huán)境差異，便形成不同的沉積相。

表1 湖北中部中二疊世梁山組綜合地層—巖相劃分表Table 1 Comprehensive classification table of the strata－lithofacies for the Liangshan Formation in central Hubei Province

3.1 層序地層

3.1.1 結(jié)構(gòu)變化特征

梁山組下部由細(xì)砂巖—粉砂巖，中部由粉砂巖—鋁土頁巖，上部由炭質(zhì)頁巖或煤層組成，由下向上砂巖減少，鋁土巖或耐火粘土巖增多，頂部出現(xiàn)煤層，總體為海退過程中的次級海進(jìn)→海退沉積，鋁土礦形成于地層體中部。區(qū)內(nèi)典型的礦床有宜城雙砦子和南漳猴子巖礦床，礦體呈似層狀，礦層厚度與含礦巖系成正相關(guān)關(guān)系，礦石質(zhì)量較好，荊門野雞池一帶雖然含礦層較厚，但間夾粘土層，礦石質(zhì)量較差;礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造類型主要有角礫狀、鮞豆?fàn)詈湍z狀三種，角礫狀、鮞豆?fàn)钪饕喾濉鍙V斷裂分布，膠狀則主要分布于南部，說明該區(qū)為北部地勢較高、南部地勢較低的古地理地貌特征。

3.1.2 層序地層特征

綜合區(qū)內(nèi)剖面特征，梁山組形成一個三級層序［3－4］，層序底界分別與志留紀(jì)紗帽組、泥盆紀(jì)云臺觀組、石炭紀(jì)黃龍組呈不整合接觸，該不整合界面歷經(jīng)數(shù)百萬年夷平和喀斯特化，形成Ⅰ型界面，頂界被棲霞組底部灰?guī)r所限定，層序持續(xù)沉積時間約9 Ma。沉積階段以濱海環(huán)境為主，晚期逐漸演變?yōu)檎訚森h(huán)境，其地層結(jié)構(gòu)顯示:下部海侵體系域主要由細(xì)砂巖—粉砂巖多次沉積所組成，其上未形成饑餓段，上部高水位體系域由鋁土質(zhì)粘土巖—炭質(zhì)頁巖或煤層、煤線組成，屬海退沉積產(chǎn)物。顯然，鋁土礦形成于高水位體系域下部、海退初期之后的濱泥坪環(huán)境。

3.2 沉積相基本特征

梁山組鋁土巖沉積時期，其古地理地貌基本為古陸—濱海格局［5］，古陸主要分布于青峰—襄廣斷裂北，東南部京山一帶也曾上升為陸，沉積區(qū)主要為無障壁海岸環(huán)境，自北向南依次沉積后濱、前濱和臨濱相，其中后濱為鋁土巖沉積相區(qū)(圖1)。

3.2.1 古陸

區(qū)內(nèi)古陸有二種類型:一是位于青峰—襄廣斷裂以北，為淮陽古陸的一部分，古陸原始物質(zhì)主要為富鋁花崗巖類，是鋁土巖及其它相區(qū)的主要物源地;二是揚子區(qū)之京山古陸，位于東南角，為短時古陸，主要為細(xì)碎屑巖物源區(qū)。

3.2.2 后濱鋁土巖相

呈不規(guī)則狀分布于青峰—襄廣斷裂南側(cè)的?？?、南漳及宜城東部雙砦子、荊門北部野雞池等地，巖性組合主要為灰色中—薄層狀細(xì)粒石英砂巖、含鐵細(xì)砂巖、粉砂巖、鋁土巖、鋁土頁巖等，北部靠近青峰—襄廣斷裂，下部沉積石英砂巖、粉砂巖，上部鋁土巖、鋁土頁巖和耐火粘土巖，局部形成鋁土巖和耐火粘土礦床。相區(qū)北部為海平面附近呈透鏡狀產(chǎn)出的豆?fàn)睢Ⅴb狀及角礫狀鋁土巖，向南則為淺水區(qū)似層狀、膠狀鋁土頁巖夾粘土巖，顯示出北淺南深的古地理地貌格局。

3.2.3 前濱砂泥巖相

分布于后濱鋁土巖相區(qū)之南，向東與京山古陸相鄰。巖性組合主要為灰色薄—中層狀含鐵質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖、粘土巖等，相區(qū)特點以砂泥質(zhì)沉積為主，巖石單層呈不規(guī)則互層，以平行層理和長條狀透鏡層理為主，古生物主要為近岸淺水雙殼類和陸緣植物等。

3.2.4 臨濱泥砂巖相

分布于前濱砂泥巖相南西。巖性組合主要為灰色薄層狀細(xì)砂巖、粉砂巖、粘土巖及含炭頁巖等，相區(qū)以泥砂質(zhì)沉積為主要特點，巖層呈層狀互層，以平行層理為主，古生物主要為淺水腕足和雙殼類等。

3.3 沉積模式與鋁土巖形成環(huán)境

梁山組鋁土巖沉積階段為北陸南海的古地理格局，依據(jù)其沉積特點，其為陸源碎屑濱海沉積體系，沉積模式如圖2所示。青峰斷裂以北為陸源區(qū)，以南為濱海沉積區(qū)，其中后濱是鋁土巖系主要沉積區(qū)，95%的鋁土礦形成于該相區(qū)。

由于區(qū)內(nèi)處于無障壁海岸環(huán)境，后濱區(qū)位于平均海平面附近，是一片較平坦地帶，海水具較弱的波浪和潮汐作用，該古地理部位不僅有大量陸源鋁土質(zhì)供給，還有適宜于鋁土質(zhì)沉淀和保存的古地理條件，是鋁土質(zhì)聚沉和富集的理想場所。

圖1 湖北中部中二疊世梁山組鋁土礦沉積期巖相古地理圖Fig.1 Lithofacies and paleogeographicmap of the bauxite at Liangshan Formation，middle Permian in central Hubei Province

圖2 湖北中部中二疊世梁山組鋁土巖沉積模式示意圖

4 鋁土巖系成礦規(guī)律

4.1 鋁土巖成因分析

鋁質(zhì)巖成因分為二種:①殘余型鋁質(zhì)巖，即經(jīng)風(fēng)化殘余作用原地堆積而成，常是風(fēng)化殼的組成部分;②沉積型鋁質(zhì)巖，即經(jīng)過搬運作用在水盆地沉積而成［6］。顯然，后者則是本區(qū)鋁土巖的真正成因。

區(qū)內(nèi)沉積型鋁土巖主要是北部古陸富鋁母巖經(jīng)風(fēng)化作用后，以碎屑物形式或膠體溶液被水介質(zhì)帶入后濱地帶沉積而成［7］，區(qū)域分布不太穩(wěn)定，最長數(shù)千米，最厚近十米，鋁土巖礦物成分比較簡單，近岸地帶常形成鮞狀和豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，稍遠(yuǎn)則為膠狀結(jié)構(gòu)，以一水硬鋁石為主，其次為一水軟鋁石、高嶺石、水云母、赤鐵礦及碎屑礦物等，局部地段具礫屑結(jié)構(gòu)和泥狀結(jié)構(gòu)。這些鋁質(zhì)巖之下往往為砂巖，之上為含煤建造;自下而上有一種特定的層序:

這表明鋁土巖成因有一定的規(guī)律性，是某些沉積作用的必然結(jié)果。綜合研究認(rèn)為，區(qū)內(nèi)鋁土礦是因富鋁古陸經(jīng)風(fēng)化、搬運和分選作用，于較平坦的后濱環(huán)境沉積形成。

4.2 鋁土巖古地理地貌條件

本區(qū)自加里東運動以后，處于較長時期的隆起狀態(tài)，且構(gòu)造運動微弱，巖石遭受長期的風(fēng)化剝蝕，地貌已準(zhǔn)平原化。直到二疊紀(jì)時，才開始接受沉積。當(dāng)時本區(qū)處于低緯度熱帶地區(qū)，由于氣候炎熱，古陸區(qū)基巖以鋁硅質(zhì)巖石為主，經(jīng)長期風(fēng)化作用，鋁土質(zhì)富集，之后經(jīng)搬運作用，鋁土質(zhì)于后濱相區(qū)得以沉積，從而形成廣泛的鋁土巖分布區(qū)。

形成于后濱相區(qū)的鋁土巖系，以薄—中層狀砂質(zhì)巖、泥質(zhì)巖為主，夾鋁土礦層主要特點是:單層較薄，以平行層理為主，沉積物粒度粗細(xì)不太均勻，為近距側(cè)向慢速搬運，加上地貌平坦，海水?dāng)_動較弱，那些含鋁土物質(zhì)經(jīng)過坡折地帶之后，水循環(huán)減弱，得以在后濱地帶沉積，并形成工業(yè)礦床。

5 結(jié)論

(1)通過對湖北中部二疊紀(jì)梁山組鋁土巖沉積階段巖相古地理格局分析研究，確定為古陸—濱海格局，古陸主要分布于青峰—襄廣斷裂北，東南部京山一帶也曾上升為陸，沉積區(qū)自北向南依次為后濱、前濱和臨濱環(huán)境。

(2)確定區(qū)內(nèi)鋁土礦的沉積與后濱環(huán)境密切相關(guān)，是鋁土礦的主要成礦區(qū)。這一認(rèn)識拓寬了該區(qū)找礦的新思路。

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