貴州省修文縣銀鼎鋁土礦地質(zhì)特征及成因分析

王曉江，劉 丹，薛亞飛，蘇晶晶

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊，河南鄭州450016）

貴州省修文縣銀鼎鋁土礦地質(zhì)特征及成因分析

王曉江*，劉 丹，薛亞飛，蘇晶晶

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊，河南鄭州450016）

通過對該區(qū)鋁土礦礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律的詳實研究，總結(jié)成礦規(guī)律，明確找礦方向，為今后的勘查和開發(fā)提供依據(jù)。

礦床地質(zhì)特征；礦床成因；找礦標志；銀鼎鋁土礦

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)

本區(qū)所在大地構(gòu)造位置屬揚子準地臺范圍；位于黔中古陸的南緣[1]。區(qū)域內(nèi)地層從前震旦系晚期至第四系地層中，除無奧陶系、志留系、泥盆系沉積外，其余均有沉積，其中以三疊系及二疊系分布最廣，發(fā)育最好。區(qū)域地層從新自老有：

三疊系頁巖、灰?guī)r、白云巖成片出露于區(qū)域西部及邊緣地帶。

二疊系碳酸鹽巖系及煤系地層分布于大背斜的兩翼和向斜軸部，部分地段上下統(tǒng)間有峨眉山玄武巖。

石炭系下統(tǒng)九架爐組鐵、鋁礦系，擺佐組碳酸鹽巖系呈條帶狀出露于區(qū)域中部、東部各向斜、背斜的翼部，以及西南黑土田一帶。

寒武系中、上統(tǒng)白云巖出露較全，分布較廣。

此外，在新生代形成的盆地中零星分布有侏羅系砂巖、粘土巖和上白堊系紅色礫巖、砂泥巖層。常構(gòu)成向斜的核部。

二疊系與上白堊系之間為整合接觸，上白堊系與下伏地層為角度不整合接觸，其余地層間均為假整合接觸。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)

1.2.1 地層

第四系、茅口組、棲霞組、梁山組，石炭系下統(tǒng)擺佐組、九架爐組，寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群。現(xiàn)由新到老分述如下[2]：

（1）第四系（Q）。主要為腐植粘土、砂質(zhì)亞粘土和沖洪積層，較集中分布在低洼溝谷地帶及地勢較緩的緩坡地帶，不整合覆蓋于各時代地層之上。

（2）二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）。上部為灰、灰白色中至厚層狀細粒及致密狀灰?guī)r。巖石中含乳白色方解石脈或團塊燧石；中部是以灰、棕灰色厚層細粒及致密狀灰?guī)r為主，其間夾灰白色中—厚層狀白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r。含白云質(zhì)及方解石團塊，沿層常見煙灰色多孔狀、蜂窩狀燧石團塊。從上往下燧石透鏡體和條帶逐漸增多；下部為灰色、深灰色厚層細粒及致密狀灰?guī)r。偶夾薄層灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，含形態(tài)多樣、大小不等的白云質(zhì)團塊，風(fēng)化面呈豹皮狀。

（3）棲霞組（P2q）。淺灰色厚層狀中—細粒白云巖，含少量生物碎屑化石。見塊徑懸殊（最大10cm）的團塊狀、細脈狀方解石脈穿插。下部見灰白色球狀燧石，最大直接約20cm。本層穩(wěn)定，風(fēng)化面黑色、粗造，為礦區(qū)良好標志層之一。

（4）梁山組（P2l）。以灰、灰黑色粘土質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖為主。頂部和中部夾薄層石英粉砂巖；底部夾褐灰色含星點狀黃鐵礦之石英砂巖；上部局部地段夾厚2m左右的灰?guī)r；下部有1～2層劣質(zhì)煤，但極不穩(wěn)定。

（5）石炭系下統(tǒng)擺佐組（C1b）。淺灰、灰色中厚層夾厚層細粒至致密狀灰?guī)r。縫合線構(gòu)造發(fā)育；頂部0.3m常呈角礫狀，質(zhì)地較純；底部為褐黃色、灰色粘土質(zhì)白云巖，多呈角礫狀，有時見少許星點狀黃鐵礦。

（6）九架爐組含鋁鐵礦系（C1jj）。上部黃綠、灰綠、灰色粘土巖、其頂部有時為雜色含鐵質(zhì)粘土巖或鋁土巖；下部淺灰—深灰色碎屑狀、土狀含鋁土質(zhì)粘土巖、鋁土巖和鋁土礦、粘土巖。偶夾一層粘土質(zhì)白云巖。

鋁土礦為一層，層厚3.9～0.78m，平均2.81m。鋁土礦之下通常為含鐵或高鐵鋁土礦。本層不穩(wěn)定，有缺失。

（7）寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群（∈2-3ls）。褐黑色、肉紅色、淺灰色至灰色薄—中厚層細粒白云巖。含藻粒，有時夾有厚度不大的灰綠色、紫紅色粘土質(zhì)頁巖及泥質(zhì)白云巖。古卡斯特地貌明顯，頂部白云巖常呈角礫狀與粘土巖混雜，裂隙及洞穴內(nèi)常為粘土巖、鐵質(zhì)粘土巖充填。厚度不詳。

1.2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于北北東向電廠背斜的北西翼，為一形態(tài)簡單的單斜構(gòu)造。地層傾向208°～320°。

區(qū)內(nèi)褶曲主要為一些規(guī)模不大的波狀撓曲，這些撓曲的軸向都為北北東—北東向，延長40～100m，橫向跨度幾米至十幾米。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

2.1.1 含礦巖系

根據(jù)探礦工程揭露資料統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的含礦系（以下簡稱礦系）剖面結(jié)構(gòu)類型有：

（1）鋁質(zhì)巖段加鐵質(zhì)巖段（A+F）：這種結(jié)構(gòu)類型在區(qū)內(nèi)最為常見，其出現(xiàn)概率約為50%。

（2）單一的鋁質(zhì)巖段（A）：這種結(jié)構(gòu)類型也較為常見，其出現(xiàn)概率約為50%。另外，每一段的段內(nèi)結(jié)構(gòu)也常常發(fā)育不完整，多數(shù)情況小缺失1～2個小層。例如，鋁質(zhì)巖段上部之雜色鐵質(zhì)粘土巖，一般在有厚達鋁土礦產(chǎn)出的地段才有出現(xiàn)；鐵質(zhì)巖段底部之黑色粘土巖，只有當?shù)V系厚度較大時才有出現(xiàn)；鐵質(zhì)巖段之黑色粘土巖，只有當?shù)V系厚度較大時才發(fā)育，并常沿巖石內(nèi)部的裂隙貫入基底的較深處。

區(qū)內(nèi)礦系是在基底古巖溶風(fēng)化面上堆積起來，并在相對封閉和平靜的瀉湖環(huán)境中形成的。原先堆積在古巖溶風(fēng)化面上半固結(jié)的礦系物質(zhì)進入水體后，在風(fēng)浪和潮汐的作用下遭簸選和破壞，使處于相對突起部位的礦系物質(zhì)在重力作用下再次發(fā)生搬運。如果高處的礦系堆積物全部被破壞帶走，則造成礦系缺失；部分被帶走，則造成這些地方礦系發(fā)育不完整。

2.1.2 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)僅出露1條礦體，礦體地表出露長約373m，寬約330m，傾向北西320°，傾角有一定的變化，礦體平均傾角26°。地表有6個槽探、1個采坑、1個淺鉆控制，深部有30個深鉆控制。礦體平均垂厚度1.98m，最薄1.63m，最厚3.05m。礦體的厚度一般由地表及淺部向深部總體趨于變薄。礦體厚度變化不均勻，厚度變化系數(shù)47.1%。礦體平均Al2O3含量59.91%，單樣最低45.95%，單樣最高78.34%，變化系數(shù)13.1%；平均SiO2含量9.59%，單樣最低0.72%，單樣最高24.18%，變化系數(shù)55.8%；平均Fe2O3含量7.66%，單樣最低0.92%，單樣最高23.17%；平均S含量0.12%，單樣最低0.02%，單樣最高0.36%；平均鋁硅比值6.3，單樣最低2.0%，單樣最高108.8%。

2.2 礦石的礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.2.1 礦石礦物組成

（1）鋁礦物。一水硬鋁石（Al2O3·H2O）：顏色以灰白、淺灰及淺紅褐色為主，少數(shù)為黃褐色或淺棕色。一般為自形、半自形或他形粒狀結(jié)構(gòu)為主，少數(shù)為隱晶或膠狀結(jié)構(gòu)。粒狀結(jié)構(gòu)之水鋁石呈板狀、柱狀、束狀或片狀集合體形式產(chǎn)出。

三水鋁石（Al2O3·3H2O）：無色透明，干涉色為一級灰白。礦物結(jié)晶完好，多呈自形粒狀結(jié)構(gòu)，粒度0.03mm，集合體為板狀。多產(chǎn)于鋁土礦石內(nèi)部微細裂隙中，主要是后生作用產(chǎn)物。在礦石中得含量甚微。

（2）硅礦物。多水高嶺石（Al2O3·2SiO2·4H2O）：區(qū)內(nèi)有隱晶及膠狀2種結(jié)構(gòu)。隱晶質(zhì)多水高嶺石色蘭灰或黃綠，鏡下呈無色透明，具纖維狀消光。

高嶺石（Al2O3·2SiO2·2H2O）：顏色多為白色或無色透明，呈糖粒狀、蠕蟲狀、管狀結(jié)構(gòu)，集合體為鱗片狀、流紋狀。

（3）鐵礦物。赤鐵礦（Fe2O3）：鋼灰色、紫紅色，膠狀結(jié)構(gòu)。常與鱗綠泥石伴生，互呈帶狀產(chǎn)出。此種礦物在鋁土礦中很少見到，但鋁土礦之下可形成獨立礦體。

菱鐵礦（FeCO3）：淺灰或灰褐色，細粒結(jié)構(gòu)，星散浸染或假脈產(chǎn)出，粒度0.2～0.6mm。鋁土礦中一般含量很少。

（4）鈦礦物。銳鈦礦（TiO2）多數(shù)顯淺蘭色，少數(shù)為藍灰色。自形程度較高，晶體呈四方厚板狀。

（5）硫化物。黃鐵礦（FeS）：是區(qū)內(nèi)鋁土礦中最主要的硫化礦物，色亮黃，灰黃，呈自形、半自形細至粗粒結(jié)構(gòu)，晶體多呈立方體，粒度0.01～1mm，少數(shù)可達2mm。

（6）鈣鎂礦物。鋁土礦中的主要鈣鎂礦物為方解石和白云石，這2種礦物多呈微細粒狀結(jié)構(gòu)，星散浸染產(chǎn)出，礦石的含量甚微，主要見于碳酸鹽為直接頂板的鋁土礦礦體的頂部。

2.2.2 鋁土礦礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

2.2.2.1 礦石的結(jié)構(gòu)特征

區(qū)內(nèi)鋁土礦石的宏觀結(jié)構(gòu)有土狀、碎屑狀等2種類型。

（1）土狀結(jié)構(gòu)：鋁土礦宏觀意義上的土狀結(jié)構(gòu)與微觀意義上的粒狀結(jié)構(gòu)含義相似。礦物顆粒近于等軸粒狀，礦石中原生粒度0.003～0.006mm，具重晶作用之礦物粒度可達0.01～0.1mm。具這種結(jié)構(gòu)的礦石外觀上酷似粉砂巖，鏡下呈粉屑微晶結(jié)構(gòu)。

（2）碎屑狀結(jié)構(gòu)：礦石在宏觀上，肉眼可清楚地辨別出有碎屑顆粒的存在，鏡下為微晶砂屑結(jié)構(gòu)。碎屑顆粒的粒徑大于0.1mm，一般在1mm左右，個別可達40mm。碎屑顆粒按其礦物組成可分為單礦屑（90%以上為一水硬鋁石）及復(fù)礦屑（由55%～90%的一水硬鋁石及5%～40%的粘土礦物組成）；按碎屑形態(tài)可分為近軸狀圓形碎屑、次棱角狀剛性碎屑、扁平橢球狀塑性碎屑及不規(guī)則凝塊狀碎屑等。

2.2.2.2 礦石構(gòu)造特征

區(qū)內(nèi)礦石構(gòu)造主要有塊狀、孔穴狀2種，另見有少量斑狀、細脈狀等構(gòu)造。

（1）塊狀結(jié)構(gòu)：礦石中一水硬鋁石等鋁礦物含量大于50%。鋁礦物與鋁礦物，鋁礦物與其他礦物之間無定向分布和有規(guī)律排布現(xiàn)象，宏觀上礦石之礦物組份呈均勻嵌布的統(tǒng)一體。

（2）孔穴狀結(jié)構(gòu)：礦石中常具一些細小的孔洞，孔洞直徑都小于1mm。沿孔壁生長有一水硬鋁石晶簇。

3 礦床成因及找礦標志

3.1 礦床成因

包括本區(qū)在內(nèi)的黔中鋁土礦，不少單位和個人進行了系統(tǒng)而詳細的研究。根據(jù)對區(qū)內(nèi)鋁土礦的野外觀察結(jié)合上述研究成果表明，本區(qū)應(yīng)屬“產(chǎn)于碳酸鹽巖侵蝕面上的一水硬鋁石型沉積礦床”，是“陸生、水成、表生富集”多階段，多因素綜合作用的產(chǎn)物。

自廣西運動后，本區(qū)較長時間地處于相對穩(wěn)定的陸上環(huán)境，歷次海侵都只抵及區(qū)域的南緣，這為本區(qū)鋁土礦的形成提供了一個良好的地質(zhì)環(huán)境。長期的隆起，加上濕熱的氣候條件，使古陸上原先沉積的巖石開始了紅土化進程。在紅土化的作用小，巖石中得Ca、Mg、Si及堿金屬組份被淋濾流失，而Al、Fe、Ti等惰性組份相對地富集起來。隨著紅土化進程的不斷加深，原始貧Al巖石被覆以富Al的鈣紅土風(fēng)化殼。

從寒武紀至石炭紀將近一億年的時間里，區(qū)內(nèi)剝蝕巖石厚度估計在1200m以上。以這些巖石平均Al2O3含量為1%計算，則可形成厚達25m，含Al2O3為40%的鈣紅土風(fēng)化殼。這些紅土化物質(zhì)在暴風(fēng)雨的作用下，以泥石流的方式被搬運到附近地勢低洼處堆積保存下來，成為鋁土礦的原始成礦物質(zhì)。到早石炭世大塘早期，海水由南入侵本區(qū)，此時本區(qū)所在的古陸經(jīng)高度夷平后連同堆積其上的原始成礦物質(zhì)一起淪入相對平靜而閉塞的濱岸瀉湖水體中。在風(fēng)浪和潮汐的作用下，堆積在古風(fēng)化面上半固結(jié)或松散的成礦物質(zhì)遭簸選、破碎和再搬運而重新組合，并被新的沉積物所覆蓋而保存下來，由此開始進入成巖固結(jié)階段。

在燕山期及燕山期后歷次構(gòu)造運動的影響下，已固結(jié)成巖的鋁土礦層重又被抬升到地表，在地表水及地下水的作用下，經(jīng)進一步的脫硅去鐵而富化，形成目前所見的工業(yè)鋁土礦床。

在整個成礦過程中，紅土化作用是最重要的，它不僅僅是原始巖石中含鋁物質(zhì)的機械富集，而且形成了工業(yè)鋁礦物的初步富集。瀉湖沉積階段在整個成礦過程中的作用表現(xiàn)為，使原先堆積在古風(fēng)化面上的成礦物質(zhì)再組合，并在適合的環(huán)境中被保存下來。根據(jù)含鋁工業(yè)礦物組成特點及礦石中碎屑顆粒無明顯定向排列與分選現(xiàn)象表明，區(qū)域在淪入下水后，很少有新的陸源成礦物質(zhì)的沉積。進入表生階段后，成礦作用主要表現(xiàn)為礦體的進一步富化和加厚。因此，紅土化作用是本區(qū)鋁土礦形成的基礎(chǔ)，而沉積成巖和表生富集作用是形成優(yōu)質(zhì)鋁土礦的條件，它們是相輔相成、缺一不可的。這是本區(qū)鋁土礦總是產(chǎn)在古陸邊緣長期沉積間斷面上，并往往向深部質(zhì)量變次的原因。

3.2 找礦標志

（1）地層標志：區(qū)內(nèi)鋁土礦唯產(chǎn)于石炭系九架爐組內(nèi)，因此，凡有石炭系九架爐組分布地區(qū)均是部署鋁土礦找礦的有利地區(qū)，特別是那些礦系剖面結(jié)構(gòu)序列發(fā)育完整，厚度大于5m的地段是較有遠景的地段。但是，如前所述，由于本區(qū)在礦系沉積后又經(jīng)歷了2次暫短的沉積間斷，大多數(shù)地區(qū)礦系頂部巖性已被剝蝕，因此在分析礦系剖面結(jié)構(gòu)序列發(fā)育完整程度及礦系沉積厚度時，需要從較大范圍內(nèi)來考慮，不能以點論面。

（2）構(gòu)造標志：鋁土礦找礦中的所謂構(gòu)造標志與熱液或?qū)涌氐V床的構(gòu)造標志有著完全不同的含義，他們指示意義在于：礦系上方地層中得“向形構(gòu)造”露頭附近的：“背形構(gòu)造”可能預(yù)示下方礦系內(nèi)有厚大鋁土礦產(chǎn)出。這些“向形構(gòu)造”或“背形構(gòu)造”一般均寬緩，單個平面形態(tài)大致為等軸狀，規(guī)模一般為幾十米。地表有導(dǎo)水性較好的寬大張性破碎帶發(fā)育時，其深部切割礦系地段可能有較富的鋁土礦產(chǎn)出。

（3）地貌標志：有鋁土礦產(chǎn)出的地區(qū)一般都有特殊的地貌標志。當?shù)V系傾角近水平時，常呈“斗蓬“狀山型；礦系傾角在20°左右時，常形成礦系（體）大面積暴露的緩坡景觀。

另外，由于礦系中含礦性的不一致以及鋁土礦與上、下圍巖抗風(fēng)化的差異，因此，一般含礦礦系露頭多呈蛇曲出露。此時，地形上的脊部地段常是富厚礦體產(chǎn)出地段，而谷底部分的含礦性一般常較差。

[1]貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)局.貴州省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1987.

[2]河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊.貴州省修文縣谷堡鄉(xiāng)銀鼎鋁土礦資源儲量核實及詳查報告[R].2011.

P618.45

A

1004-5716(2015)11-0113-04

2014-11-20

王曉江（1982-），男（漢族），河南林州人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)找礦工作。