吳　波，鄧明秋，張中福

(貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州　貴陽　550004)

貴州修文紅黃鋁土礦礦床地質(zhì)特征及控礦因素

吳波，鄧明秋，張中福

(貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州貴陽550004)

[摘要]貴州修文紅黃鋁土礦床位于黔中鋁土礦成礦帶，鋁土礦體產(chǎn)于下石炭統(tǒng)九架爐組中部或中下部，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。礦石按自然類型可分為碎屑狀、半土狀、致密狀三種，一水硬鋁石為主要礦物，為沉積型鋁土礦床。通過野外地質(zhì)觀察及資料綜合分析，總結(jié)了紅黃鋁土礦地質(zhì)特征及礦體的變化規(guī)律，礦體與含礦巖系的厚度變化呈正相關(guān)關(guān)系。區(qū)內(nèi)鋁土礦嚴(yán)格受地層巖性、構(gòu)造、巖相古地理、古氣候等控礦因素的制約。提出了該區(qū)鋁土礦找礦標(biāo)志。

[關(guān)鍵詞]紅黃鋁土礦床；地質(zhì)特征；控礦因素；找礦標(biāo)志[中圖分類號(hào)]P618.45

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1000-5943(2016)01-0024-05

貴州是鋁土礦資源大省，黔中地區(qū)(修文-清鎮(zhèn)-織金一帶)是貴州鋁土礦的重要產(chǎn)地之一，區(qū)內(nèi)鋁土礦產(chǎn)于石炭系下統(tǒng)九架爐組中下部，具有礦體厚度穩(wěn)定、品位高、礦石質(zhì)量好的特點(diǎn)。近年來，不同學(xué)者從不同角度對(duì)黔中鋁土礦進(jìn)行了研究。劉克云等[1]從巖相、古地理方面研究，表明黔中鋁土礦床是由于黔中隆起長(zhǎng)期風(fēng)化夷平，老地層碳酸鹽巖紅土化和巖溶化作用后作為基底，經(jīng)再沉降的海進(jìn)階段沉積和再沉積作用形成；孫建宏等[2]從鋁土礦礦物組成研究，認(rèn)為黔中鋁土礦是沉積形成的，經(jīng)晚期成巖作用的脫硅、去鐵和富鋁，再經(jīng)表生成巖作用的風(fēng)化淋濾及重結(jié)晶等一系列成巖期后改造，形成質(zhì)量較優(yōu)的鋁土礦；劉克云等[3]從鋁土礦結(jié)構(gòu)特征研究，認(rèn)為黔中鋁土礦床的成因，是鈣紅土沉積和再沉積改造礦床，物質(zhì)來源于古老地層鈣紅土化風(fēng)化殼，沉積于陸緣淺海的沼澤瀉湖地區(qū)，經(jīng)成巖期后改造和風(fēng)化淋濾成為優(yōu)質(zhì)鋁土礦。高道德、馮學(xué)嵐、陳慶剛等提出了黔中鋁土礦的成礦模式[4-6]。上述可知，黔中鋁土礦成因認(rèn)識(shí)的觀點(diǎn)較多，本文選取黔中修文紅黃鋁土礦床，從該礦床地質(zhì)特征入手，通過巖石礦物學(xué)研究、地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析手段，總結(jié)本區(qū)鋁土礦變化規(guī)律、控礦因素，提出找礦標(biāo)志，為黔中鋁土礦找礦勘查提供新的思路。

1地質(zhì)背景

黔中鋁土成礦帶位于黔中隆起南北兩側(cè)之滇黔淺海邊緣沉積區(qū)，分南北兩個(gè)礦帶，北礦帶分布于遵義-息烽0開陽一帶，稱為“息烽式”鋁土礦；南礦帶分布于修文-清鎮(zhèn)-織金一帶，稱為“修文式”鋁土礦[3]。修文紅黃鋁土礦床位于黔中鋁土成礦帶之南礦帶，礦區(qū)位于“黔中隆起”南緣的古巖溶盆地的黔中鋁土礦成礦區(qū)的東側(cè)瀉湖沼澤相，低鐵鋁土礦帶(見圖1)。區(qū)域在前震旦紀(jì)至第四紀(jì)的沉積系列中，除無晚奧陶系、晚志留系、晚侏羅系及白堊系沉積外，均有沉積，區(qū)域地層由老到新為：前震旦系、寒武系、奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、第四系。其中三疊系及二疊系分布最廣。區(qū)域構(gòu)造較簡(jiǎn)單，以褶皺為主，斷裂次之。構(gòu)造形態(tài)多為開闊的向斜和背斜。斷層多為正斷層及高角度的逆斷層。礦區(qū)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，屬電廠背斜南東翼，總體為一單斜構(gòu)造。地層走向北北東至近南北，傾向95°～115°，傾角10°～15°。局部地段受斷層影響，地層產(chǎn)狀發(fā)生變化。從南至北，依次發(fā)育有F1～F10等10條斷層。根據(jù)斷裂構(gòu)造的產(chǎn)出及其對(duì)礦體的破壞作用分析，礦區(qū)發(fā)育的斷裂構(gòu)造均為成礦后期構(gòu)造，斷裂構(gòu)造破壞了礦體的連續(xù)性，控制了含礦巖系和礦體的分布形態(tài)(見圖2)。

圖1　黔中鋁土礦分布與早石炭世大塘期巖相

1—瀉湖洼地相，硫鐵礦帶；2—瀉湖洼地相，硫鐵鋁土礦帶；3—瀉湖沼澤相，低鐵鋁土礦帶；4—瀉湖沼澤相，含鐵鋁土礦帶；5—瀉湖凹槽相，高鐵鋁土礦帶；6—泥坪相，粘土巖帶；7—濱海相，碳酸鹽巖帶；8—隆起邊界線；9—鋁土礦床

2礦床地質(zhì)

2.1含礦巖系

礦區(qū)鋁土礦呈層狀、似層狀產(chǎn)于下石炭統(tǒng)九架爐組中部或中下部，含礦巖系是一套以粘土巖類為主，伴有鋁土礦、赤鐵礦、黃鐵礦、硬質(zhì)耐火粘土等礦產(chǎn)的含礦巖系。含礦巖系賦存于下石炭統(tǒng)擺佐組灰?guī)r之下，中上寒武統(tǒng)婁山關(guān)群白云巖古喀斯特面之上。含礦巖系厚度一般穩(wěn)定在4.5～10 m之間，最厚為15.29 m。按巖性組合不同自上而下分兩段：①鋁質(zhì)巖段：由鋁土巖、鋁土質(zhì)粘土巖、雜色粘土巖、鋁土礦等組成；②鐵質(zhì)巖段：由粘土巖、鐵質(zhì)粘土巖、赤鐵礦等組成(見圖3)。

2.2礦體地質(zhì)特征

礦體賦存于石炭系下統(tǒng)九架爐組中下部，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀95°～115°∠10°～15°，與地層產(chǎn)狀基本一致。礦體直接頂板為灰黑色粘土巖、灰色鋁質(zhì)粘土巖，厚2.6～17.5 m；礦體直接底板為灰褐色鐵質(zhì)粘土巖，厚0.10～0.50 m?？傮w上礦體厚度較穩(wěn)定，礦石質(zhì)量較好。礦區(qū)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦體(見表1)。

圖2　紅黃鋁土礦床地質(zhì)圖

圖3　含礦巖系綜合柱狀圖

Ⅰ號(hào)礦體位于礦區(qū)西南、中部，礦體形狀在平面上呈南北向多邊形，礦體長(zhǎng)1 200～1 400 m，寬400～600 m，礦體傾向東，傾角8°～12°。單工程鉛垂厚度0.80～6.90 m，平均鉛垂厚2.74 m；單工程品位在45.47%～71.34%之間，礦體平均品位61.59%；單工程A/S 2.6～14.8，平均A/S6.6。

Ⅱ號(hào)礦體位于礦區(qū)北部，礦體形狀在平面上呈北東～南西向多邊形，礦體長(zhǎng)800～1 200 m，寬600～800 m，礦體傾向東，傾角12°～18°。單工程鉛垂厚度0.86～6.63 m，平均鉛垂厚2.27 m；單工程品位在44.88%～74.44%之間，礦體平均品位62.83%；單工程A/S1.9～17.2，平均A/S6.0。

表1　礦區(qū)鋁土礦體特征

Ⅲ號(hào)礦體位于礦區(qū)西北部，礦體形狀在平面上呈楔形，礦體長(zhǎng)300～400 m，寬150～200 m，礦體傾向東，傾角10°～14°。單工程鉛垂厚度0.80～3.08 m，平均鉛垂厚1.52 m；單工程品位在56.12%～67.78%之間，礦體平均品位60.14%。單工程A/S3.0～6.9，平均A/S5.1。

Ⅳ號(hào)礦體位于礦區(qū)東南部，礦體形狀在平面上呈北西～南東向多邊形，礦體長(zhǎng)600～800 m，寬200～400 m，礦體傾向東，傾角10°～16°。單工程鉛垂厚度1.21～6.30 m，平均鉛垂厚3.24 m；單工程品位在54.18%～69.07%之間，礦體平均品位62.55%；單工程A/S2.6～14.3，平均A/S8.2。

2.3礦石類型

礦區(qū)鋁土礦主要由一水硬鋁石組成的低鐵低硫沉積型鋁土礦床，礦石類型比較簡(jiǎn)單，按礦石自然類型可分為碎屑狀、半土狀、致密狀鋁土礦三種(見圖4)。

碎屑狀鋁土礦顏色以淺灰、灰色為主，鏡下為微晶砂屑結(jié)構(gòu)。碎屑顆粒的粒徑>0.1 mm，一般在1 mm左右。碎屑顆粒主要由一水硬鋁石組成，占55%～90%，次為高嶺石，約占3%～30%的粘土礦物組成，顆粒間基質(zhì)往往由一水硬鋁石、高嶺石，多水高嶺石、水云母針鐵礦綠泥石等組成。礦石中Al2O3含量55%～65%，SiO2含量5.45%～18.87%，F(xiàn)e2O3含量2.01%～14.52%，A/S 3.5～16.8。

半土狀鋁土礦顏色以淺黃、土黃色為主，礦物顆粒近于等軸顆粒，其中原生礦物粒度0.003～0.006 mm。主要由一水硬鋁石組成，含量>80%，次為高嶺石、多水高嶺石，水云母等多種粘土礦物及少許針鐵礦、水針鐵礦、銳鈦礦綠泥石等，含量<20%。礦石中Al2O3含量>65%，SiO2含量<10%，F(xiàn)e2O3含量1.62%～10.00%之間，A/S>7。

致密狀鋁土礦顏色以灰、深灰或灰黑色為主。礦物顆粒以小于0.005 mm為主，極少為0.01 mm。

圖4鋁土礦石自然類型

Fig.4Natural types of bauxite

礦石礦物多由一水硬鋁石組成，含量55%～96%，有少量三水鋁石，其它粘土礦物、鐵礦物含量較少。礦石中Al2O3含量65%～70%，SiO2含量3.4%～19.64%，F(xiàn)e2O3含量2.50%～14.92%，A/S>7。

3礦體變化規(guī)律

從垂向上看，鋁土礦一般賦存于含礦巖系中下部，上部一般不成礦(見圖5)。鋁土礦結(jié)構(gòu)自上而下依次為碎屑狀鋁土礦、半土狀鋁土礦、致密狀鋁土礦，但這種結(jié)構(gòu)分布并不完全，有時(shí)互相穿插，有時(shí)僅為致密塊狀礦石，有時(shí)僅為碎屑狀礦石，有時(shí)僅為半土狀礦石，有時(shí)碎屑狀礦石和半土狀礦石同時(shí)出現(xiàn)。

從縱向上看，鋁土礦體集中分布在礦區(qū)南部，礦石類型以半土狀和碎屑狀礦石為主，礦體厚度較大，礦石品位較高，沿礦體走向從南至北礦體厚度總體逐漸變薄或消失，礦石類型也以致密狀和碎屑狀礦石為主，半土狀礦石較少見，礦體厚度薄，礦石品位較低。

圖5含礦巖系柱狀對(duì)比圖

Fig.5Column comparison of ore-bearing rock series

1—擺佐組；2—九架爐組；3—婁山關(guān)群；4—灰?guī)r；5—白云巖；6—粘土巖；7—鋁土質(zhì)粘土巖；

8—鐵質(zhì)粘土巖；9—鋁土礦體；10—赤鐵礦體；11—樣品編號(hào)

礦體與含礦巖系的厚度變化呈正相關(guān)關(guān)系，一般來說，含礦巖系厚，則礦體厚，含礦巖系薄，則礦體薄。礦體中心部位含礦巖系較厚，而四周則較薄。礦區(qū)內(nèi)含礦巖系厚度受古巖溶侵蝕面制約，凹陷處厚度大，凸起處厚度薄，甚至缺失，形成無礦天窗。

4控礦因素分析

(1)地層巖性因素：地層巖性因素是區(qū)內(nèi)鋁土礦成礦的首要條件。區(qū)內(nèi)鋁土礦產(chǎn)于石炭系下統(tǒng)九架爐組地層中，其他地質(zhì)時(shí)代無鋁土礦產(chǎn)出，這與國(guó)內(nèi)眾多風(fēng)化殼沉積型鋁土礦形成的時(shí)代一致。本區(qū)鋁土礦主要分布在含礦層位的中下部，上部一般不成礦。

(2)構(gòu)造因素：相對(duì)穩(wěn)定的古構(gòu)造環(huán)境是鋁土礦形成的前提條件。風(fēng)化殼物質(zhì)形成以后，必須有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，才能保存風(fēng)化殼鋁土物質(zhì)。有研究表明[7]，后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造對(duì)鋁土礦的富集十分有利。由于上覆巖層靜壓力的加大，使已固礦體或巖層產(chǎn)生裂隙和壓溶作用，在地下水的參與和影響下，引起礦層的交代作用。當(dāng)?shù)貧ど仙?，深埋在地下的原始鋁土礦層又返回地殼淺部，使粘土礦物中的硅質(zhì)淋失，加劇了鋁土物質(zhì)的富集。

(3)古地貌因素：長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕作用形成的準(zhǔn)平原化地形是鋁土礦成礦的一個(gè)必要條件。鋁土礦主要形成于化學(xué)風(fēng)化作用，如果準(zhǔn)平原化程度低，物理風(fēng)化作用強(qiáng)于化學(xué)風(fēng)化作用，則不利于鋁土礦的形成。喀斯特洼地和低谷地貌形態(tài)是鋁土礦成礦母巖物質(zhì)的早期匯集地，母巖物質(zhì)風(fēng)化后在水介質(zhì)滲透淋濾的過程中，帶走易溶物質(zhì)，同時(shí)伴隨脫硅、排鐵、富鋁的紅土化作用，有利于鋁土礦的形成[8]。

(4)古環(huán)境因素：溫暖潮濕的氣候是鋁土礦成礦的制約條件[9]。經(jīng)古地磁研究，本區(qū)在晚古生代處于低緯度帶，屬熱帶、亞熱帶的氣候環(huán)境，古地理位置處于古陸近海地帶，總體為瀉湖沉積環(huán)境，潮間～潮下帶交界區(qū)域[10]，且受海洋潮濕多雨氣候的影響，有利于風(fēng)化作用的進(jìn)行。

5找礦標(biāo)志

(1)地層標(biāo)志：黔中地區(qū)鋁土礦是早石炭世的特定產(chǎn)物。因此，在石炭系下統(tǒng)九架爐組地層分布的地區(qū)均有找到鋁土礦的可能。但是，由于鋁土礦形成時(shí)受到沉積相的嚴(yán)格控制，鋁土質(zhì)粘土巖、鋁土巖和鐵質(zhì)粘土巖發(fā)育的淡化瀉湖沼澤相區(qū)應(yīng)是找礦的主要靶區(qū)。

(2)構(gòu)造標(biāo)志：準(zhǔn)平原化盆地巖溶地貌受加里東構(gòu)造格架控制，區(qū)域南北向構(gòu)造與東西向背、向斜及同向斷裂交切部位的巖溶洼陷帶和巖溶槽谷帶，是鋁土礦的富集地帶，優(yōu)質(zhì)鋁土礦石往往賦存在巖溶洼陷較開闊、含礦巖系增厚的部位。

(3)地貌標(biāo)志：由于含礦巖系含礦性的差異及鋁土礦與上下粘土巖的抗風(fēng)化能力的不同，一般含有鋁土礦的含礦巖系露頭多呈蛇曲狀、蠶食狀展布。當(dāng)鋁土礦產(chǎn)狀平緩時(shí)，地形常出現(xiàn)大范圍緩坡。有時(shí)，地形上的背脊地段常有富厚礦體的產(chǎn)出。

(4)地化標(biāo)志：在鋁土礦分布地段，土壤中有明顯的鎵元素異常顯示，且伴有Bi、V、Cr等元素組合。古巖溶洼地中心，礦系地層中富Ti、Ga、Sn、W等元素，洼地邊緣則富Mn、Ni、Co、Cu等元素，也預(yù)示有鋁土礦的賦存。

(5)其他標(biāo)志：如民采遺址、鋁土礦和鐵礦的混雜轉(zhuǎn)石等，是鋁土礦最直接的找礦標(biāo)志。此外，有鋁土礦產(chǎn)出的地段，常見的栗木類灌木林發(fā)育。

6結(jié)論

(1)區(qū)內(nèi)鋁土礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)于下石炭統(tǒng)九架爐組中下部，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，礦石按自然類型可分為碎屑狀、半土狀、致密狀三種，一水硬鋁石為主要礦物，為沉積型鋁土礦床。

(2)區(qū)內(nèi)鋁土礦體與含礦巖系的厚度變化呈正相關(guān)關(guān)系，含礦巖系厚，則礦體厚，含礦巖系薄，則礦體??；含礦巖系厚度受古巖溶侵蝕面制約，凹陷處厚度大，凸起處厚度薄，甚至缺失，形成無礦天窗。

(3)區(qū)內(nèi)鋁土礦形成過程中，不僅受到地層巖性因素的控制，還受到構(gòu)造、古地貌、古環(huán)境等因素的控制作用。提出了該區(qū)鋁土礦找礦標(biāo)志，主要有地層標(biāo)志、構(gòu)造標(biāo)志、地貌標(biāo)志、地化標(biāo)志、其他標(biāo)志等。

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Geologic Characteristics and Ore-controlling Factors of Honghuang Bauxite Deposit in Xiuwen，Guizhou

WU Bo，DENG Ming-qiu，ZHANG Zhong-fu

(Guizhou Academy of Geologic Survey，Guiyang 550005，Guizhou，China)

[Abstract]Honghuang bauxite deposit in Xiuwen located in bauxite metallogenic zone of central Guizhou，the orebody occurs in the middle or lower Jiujialu formation of lower Carboniferous Series，the occurrence is same as the formation occurrence.The minerals include clastic，semi-earthy and massive shape，the main mineral is diaspore the deposit is sedimentary bauxite deposit.By field observation and comprehensible analysis，the geologic characteristics of Honghuang bauxite deposit and changing regulation of orebody are summarized，the relation of orebody and ore-bearing rock thickness is positive.In the area, bauxite is restricted by stratum lithology，structure，lithofacies paleogeography，paleoclimate and other factors，then the prospecting indicators are pointed out.

[Key words]Honghuang bauxite deposit；Geologic characteristics；Ore-controlling factors；Prospecting indicators

[收稿日期]2016-01-01

[作者簡(jiǎn)介]吳波(1981—)，男，四川武勝人，2010年畢業(yè)于貴州大學(xué)礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事各類固體礦產(chǎn)勘查與評(píng)價(jià)工作。