黔北地區桃園向斜鋁土礦礦床地質特征及找礦方向

吳先彪，鄧 虎，王 兵，朱尤青

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局一總隊，貴州清鎮551400）

1 成礦地質背景

研究區大地構造位置為揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳岡北北東向構造變形區的北部.桃園向斜鋁土礦是黔北鋁土礦帶的重要組成部分，位于務川-正安-道真地區的北東部.區域內除缺失泥盆系地層外，從寒武系至侏羅系均有出露，其中寒武系地層分布較為廣泛.寒武系以碳酸鹽巖為主，主要分布在背斜核部；奧陶系發育齊全，主要為淺海臺地碳酸鹽巖和碎屑巖組成；志留系常形成褶皺構造的閉合圈，下統各組發育齊全，中統部分缺失，上統無沉積，碳酸鹽巖和鋁硅酸鹽巖約各占一半；石炭系缺失下統及上統，中統碳酸鹽巖僅局部有零星分布；二疊系分布于向斜兩翼，主要出露碳酸鹽巖；三疊系廣泛分布于向斜核部，主要為碳酸鹽巖，見碎屑巖；侏羅系僅見于道真向斜中，分布范圍很小，為湖泊相與河流沖積相交互的地層.

區內主要構造形跡方向呈北北東向，局部近南北向.褶皺發育，一般背斜平緩開闊，向斜較為緊閉，為典型的隔槽式.區內褶皺從西向東有大矸背斜、樂群背斜、道真-安場向斜、洛龍背斜、大塘向斜、分水嶺背斜等.區內斷裂發育，多沿背斜軸或向斜兩翼分布，往往長十余至數十千米，規模大，以逆沖斷層為主.除北北東向斷裂外，尚有少量北西向斷裂，規模稍小，常常切錯北東或北北東向的斷裂，其形成時間晚于后者（圖 1）.

圖1 貴州省務川-正安-道真地區構造綱要圖（據武國輝等，2008）Fig.1 Tectonic outline of Wuchuan-Zhengan-Daozhen area in Guizhou Province（fromWUGuo-hui,2008）

在地質歷史時期該區經歷了多次的構造運動演變［1］.寒武紀至中志留世該區處于海侵階段，發生沉積作用，沉積作用一直持續至海西運動早期.在志留紀末期發生了廣西運動，使得本區抬升，開始接受長期的地表風化、剝蝕、搬運作用，形成鋁土礦的初始富集.中二疊世梁山期，該區緩慢下降，形成海侵.在流水的作用下，原來富集的礦質搬運至沉積盆地中，再次分異富集形成鋁土礦床.后期又遭受燕山運動的影響，形成褶皺構造.該區在地質歷史時期以垂直方向上的運動為主，表現為該區抬升之后又下降，這對本區鋁土礦的形成有重要作用.

2 礦床地質特征

2.1 含礦巖系特征

二疊系中統梁山組（P2l）為區內鋁土礦的賦礦層位.該組巖性主要為黏土巖、鋁土質巖系列，總厚度1.5～10.8 m，與下伏黃龍組呈假整合接觸，有時直接假整合于韓家店群之上.與上覆地層棲霞組整合接觸.梁山組劃分出的6個巖性段一般發育不全，每一工程中往往僅見到3～5層，其中第3～4層為本礦區的主礦層.

上覆地層：二疊系中統棲霞組（P2q），為深灰色中厚—厚層灰巖及生物碎屑灰巖.底部夾少量片狀泥質灰巖或鈣質頁巖.下部含燧石結核或團塊，厚40～60 m.中部為淺灰色厚層、塊狀細晶灰巖，厚50 m左右.頂部為30 m左右的深灰色含有機質、泥質瘤狀灰巖，盛產珊瑚及腕足類化石，總厚105 m.與下伏梁山組整合接觸.

下伏地層：黃龍組（C2h）：淺灰-灰白色薄至中厚層細晶灰巖，呈小透鏡體產出，主要在工作區北面及中部出露，厚0.2～3 m.與上覆二疊系中統梁山組呈假整合接觸.

二疊系中統梁山組（P2l）地層層序如下：

2.2 礦體特征

圖2 青龍礦段勘探線剖面圖Fig.2 The exploration profile at Qinglong ore block

鋁土礦體賦存于梁山組中上部，呈透鏡狀、似層狀產出，其產狀與地層產狀一致，礦體連續性較好（圖2）.到目前為止，經過地質勘查工作，在桃園地區發現了3個鋁土礦段.各礦段主要特征如下.

1）桶坪-燕子巖礦段分布于向斜東翼北部-中部桃園鄉群益村老鴨塘至忠信鎮山巖村桶坪一帶，地表露頭約8 km，礦段總體傾向北西，傾角平均50°左右.整個礦段連續性一般，內部分布有5個無礦天窗及3個無礦帶.少數工程含有一層夾石.礦段平均真厚度1.77 m，加權平均 Al2O3含量 59.10%，A/S：6.15.礦段自北向南分為天道堂礦體、白果坪礦體和燕子巖礦體.

2）青龍礦段分布于向斜東翼南段于舊城鎮關壩村生基坪至青龍一帶，地表露頭約2.5 km，礦段平均真厚度0.82 m，加權平均 Al2O3含量 54.40%，A/S：5.19.礦段總體傾向南西，傾角平均45°左右.

3）硫磺堡-安家灣礦段分布于向斜西翼北部忠信鎮山巖村硫磺堡至安家灣一帶，地表露頭約4.2 km.在中部把整個礦段分割為2個小礦體：硫磺堡礦體和安家灣礦體.北段硫磺堡礦體平均真厚度1.97 m，加權平均 Al2O3含量 65.66%，A/S：14.19，礦體傾向南東，傾角平均45°.南段安家灣礦體平均真厚度1.48 m，加權平均 Al2O3含量 61.79%，A/S：5.63，礦體傾向南東，傾角較硫磺堡礦體陡，傾角 45～80°，平均 60°.

2.3 礦石特征

2.3.1 礦石礦物成分

礦石中主要鋁礦物為一水硬鋁石，占礦物總量65%～95%，另有少量的一水軟鋁石、膠鋁石等.黏土礦物有：高嶺石、多水高嶺石、水云母、蒙脫石等，占礦物總量5%～35%.其次有褐鐵礦、赤鐵礦、綠泥石、方解石等，占礦物總量1%～5%.

2.3.2 礦石化學成分

礦石主要化學成分有：Al2O348.89%～79.87%，平均 65.79%；SiO23.27%～14.98%,平均 8.45%；Fe2O32.62%～8.98%，平均 6.16%；TiO22.96%～4.18%,平均3.66%；燒失量 13.70%～15.26%，平均14.52%；A/S：平均7.8.4項元素分析之和：81.24%～86.28%,其中Al2O3、SiO2、Fe2O3三元素之和為 78.28%～82.62%.

2.3.3 礦石結構與構造

礦石結構：一水硬鋁石有碎屑（主要是粒屑）結構、豆狀結構、豆鮞狀結構等.礦石中的膠結物主要為硬鋁石、黏土礦物，并常混染少量鐵質（褐鐵礦、磁鐵礦），呈泥狀，基底式膠結.

礦石構造：半土狀構造、土狀構造、碎屑構造、豆鮞狀構造、致密塊狀構造等，其中以豆鮞狀和致密塊狀為主.

2.3.4 礦石類型

按結構構造的不同，礦石的自然類型有：土狀、半土狀、致密塊狀、豆鮞狀鋁土礦等，各種礦石類型界限較為明顯，但也存在過渡類型和混合型.若是按主要的鋁礦物成分可分為一水型鋁土礦，這是礦床中最常見的礦石類型；另外一種礦石類型為一水軟鋁石型鋁土礦?鄧虎，等.貴州省務（川）正（安）道（真）地區桃園向斜鋁土礦整裝勘查（2010-2011年度）普查階段性報告.2011.，這類礦石只出現在礦床局部地段且量很少.

3 控礦因素

3.1 構造運動與古地理格局對成礦的作用

該區鋁土礦的形成與構造運動關系密切，特別是在漫長的地質歷史中所發生的沉積間斷，對鋁土礦的形成起到了決定作用.該區在中志留世前處于海侵階段，為濱海、淺海相，主要完成了寒武系、奧陶系、志留系地層的沉積；到了早泥盆世，由于構造運動，該區已經抬升為古陸或隆起，直到早二疊世梁山期又一次的海侵.在泥盆紀到石炭紀期間，該古陸一直進行著風化剝蝕作用，由于時間較長，形成了厚達數百米的古風化殼.古風化殼中富含 Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2等惰性物質，這些物質是形成鋁土礦的重要物質.根據古地磁測量結果，貴州省在石炭紀時處于南緯8～14°之間，屬于熱帶地區［2］.此時該區氣候炎熱，紅土化作用明顯，有利于形成初始的鋁土礦層.這是后期得以形成規模大、品位高的鋁土礦床的前提條件.至早二疊世梁山期該區緩慢下降，海水入侵，形成內陸湖泊沼澤環境［3］.此時的古地理格局對鋁土礦的分布起了決定作用（圖3）.二疊紀時期，黔北地區由南往北依次形成淺海、障壁、

湖環境［4］，而 湖中的深湖、半深湖環境是鋁土礦沉積的有利場所.先期形成的鋁土礦層在風化作用下以碎屑搬運的方式進入附近的深湖、半深湖中，再經歷成巖后生階段和表生的富集作用，最終形成了現今的鋁土礦床.在鋁土礦形成過程中，構造運動控制著本區古地理格局的變化，古地理格局影響鋁土礦的分布，長期的沉積間斷對鋁土礦的形成起決定作用.從圖3中可以看到，中二疊世早期，務川-正安-道真地區是深湖、半深湖環境，這里是鋁土礦再次富集的有利場所.

圖3 黔渝地區中二疊世早期梁山組巖相古地理、鋁土礦分布及其沉積模式（據張啟明等，2012）Fig.3 Lithofacies-paleogeography,bauxite deposit distribution and sedimentary model for early Middle Permian Liangshan Formation in Guizhou-Chongqing region（f r o mZ H A N GQ i-m i n g e t a l.,2012）

3.2 古巖溶對鋁土礦層厚度的控制作用

圖4 桃園地區燕子巖礦體含礦巖系厚度對比圖Fig.4 Correlation of thickness of the ore-bearing series in Tongping-Yanziyan ore block

在桃園地區的桶坪-燕子巖礦段，含礦巖系的厚度變化較大.從探槽揭露的礦體來看，礦層的厚度往往與含礦巖系的厚度呈正比（圖4）.含礦巖系與下伏黃龍組為巖溶不整合接觸，含礦巖系的厚度隨巖溶起伏面的變化而變化.在巖溶洼地、巖溶漏斗處，含礦巖系明顯增厚，巖溶漏斗中心處往往是礦層最厚的地方.在整個風化剝蝕過程中，風化產物往往會搬運至古地貌的拗陷處.在海水入侵后，這些拗陷處往往形成深湖、半深湖的環境.而要直接形成深湖、半深湖環境的一個捷徑就是海水入侵前這里就存在巖溶洼地，在巖溶洼地沉積的鋁土礦往往也比較厚.一般情況下，下伏地層為碳酸鹽巖分布的地段，易形成巖溶漏斗、巖溶洼地，這里往往是鋁土礦儲存的良好場所.它們的存在，也可作為尋找鋁土礦的一個標志.此外，含礦巖系的厚度與古巖溶地貌環境有關，其是鋁土礦含礦巖系地層厚度變化的控制因素之一［5］.

3.3 古氣候的控礦作用

古地磁資料表明，黔、渝、川在石炭紀、二疊紀時期位于南北緯0～10°之間，屬于熱帶地區，氣候炎熱，潮濕多雨.這樣的氣候有利于巖溶作用的發生和發展，促使富鋁質巖層發生風化淋慮作用.流水作用使得較活潑的K、Na、Ca、Mg等元素及相對易溶的組分被淋漓帶走，而風化作用使得難溶惰性的Al、Fe、等殘留原地或搬運至鄰近的湖泊中，形成初始的礦源層.在這樣長期的地表作用下，發生風化淋濾的深度可達數百米.若是沒有適合的氣候條件，雖然也發生風化淋濾作用，但是形成風化殼和成礦母質的速度會相當的緩慢.這就不能保證后期在形成鋁土礦床的時候，有豐富的物質來源供應.因此，合適的氣候條件也是鋁土礦得以形成的影響因素之一.

3.4 地層的控制作用

區內鋁土礦賦存于二疊系中統梁山組地層中，嚴格受梁山組地層控制，產出層位固定.鋁土礦往往位于含礦巖系的中上部，含礦巖系厚度與鋁土礦層厚度成正比.一般含礦巖系越厚，鋁土礦層厚度就越大.當含礦巖系較薄時，鋁土礦層變薄或消失，一般變化為鋁土質泥巖、黏土巖或炭質頁巖.

4 找礦標志

4.1 古侵蝕面標志

在桃園向斜中鋁土礦的形成，志留紀末期的廣西運動起到了重要作用.廣西運動使得此區抬升為古陸，遭受長期的風化剝蝕，形成了古侵蝕面，而鋁土礦就分布在古侵蝕面之上.因此，古侵蝕面的存在可以作為尋找鋁土礦的一個標志.

4.2 古地貌標志

梁山組的下伏地層韓家店組泥巖、頁巖為鋁土礦的形成提供了豐富的物質來源?劉文凱，等.貴州省正安、道真、務川鋁土礦成礦時代、成礦環境和成礦規律研究.1991..黃龍組灰巖易形成巖溶洼地、巖溶漏斗，但海水侵入時，這些部位往往形成深湖、半深湖環境，這些地方往往是礦質堆積的場所.因此，存在古巖溶的地方應注意鋁土礦的找尋.

4.3 地貌標志

梁山組之上的棲霞組和茅口組的灰巖較厚且分布較為廣泛，易形成懸崖峭壁，礦體露頭往往出現在其的下方，即陡崖與平緩斜坡轉折部位.因此，從地貌上來講，懸崖峭壁也可作為其標志之一.

5 找礦方向

在地質勘查工作中，于桃園向斜的東翼和西翼的北部找到了鋁土礦礦體，這些地段具備鋁土礦成礦的各種地質條件，成礦條件優越.桃園向斜的東翼和西翼的北部的淺部礦體基本達到了探明的程度，深部找礦潛力較大.另外，在本區地質工作程度較低的桃園向斜西翼中部和南部，從成礦地質環境、成礦規律及找礦標志分析，結合所獲得及顯示的礦產信息來看，也具有良好的找礦前景，找到礦體的可能性較大.

致謝：本文在編寫過程中得到了劉俊等專家的指導和幫助，本文收集和引用了貴州省有色金屬和核工業地質勘查局地質礦產勘查院的部分成果資料，在此表示衷心的感謝！

［1］劉幼平，夏云，王潔敏.黔北地區鋁土礦成礦特征與成礦因素研究［J］.礦物巖石地球化學通報, 2010, 29（4）: 422—425.

［2］王俊達，李華梅.貴州石炭紀古緯度與鋁土礦［J］.地球化學, 1998,27（6）: 575—578.

［3］武國輝，金中國，鮑淼，等.黔北務正道鋁土礦成礦規律探討［J］.地質與勘探, 2008, 44（6）: 31—35.

［4］張啟明，江新勝，秦建華.黔北-渝南地區中二疊世早期梁山組的巖相古地理特征和鋁土礦成礦效應［J］.地質通報, 2012, 31（4）: 558—568.

［5］杜定全，任軍平，王約，等.古巖溶起伏對黔北鋁土礦的控制作用［J］.礦物學報, 2007, 27（3/4）: 473—476.