貴州修文大豆廠鋁土礦礦床地質、礦石特征及成礦因素研究

王景騰，劉福坤，賴銀

（1.西南能礦集團股份有限公司，貴州 貴陽 550002；2. 西南能礦建設工程有限公司，貴州 貴陽 550018）

1 區域成礦地質背景

根據徐志剛、陳毓川等關于《中國成礦區帶的劃分方案》（2008），研究區屬渝南—黔中鋁土礦磷塊巖錳汞硫鐵成礦帶（Ⅲ27），大地構造單元屬華南板塊揚子陸塊上揚子地塊。區內發育地層由老到新分別是寒武系、石炭系、二疊系、三疊系以及第四系[1]。

根據《貴州省區域地質志》（2017）劃分，區內處于五級分區—織金穹盆構造變形區的南東部，區域構造主要表現為一系列北東-北北東向褶皺被北東至近東西向的斷層所切割的組合特點。其中北北東向、北東向斷裂構造主要為一系列高角度正、逆斷層，近東西向組為高角度走滑斷層。近東西向組走滑斷層切割北北東向、北東向兩組斷裂構造。研究表明，該系列斷層對區內鋁土礦體的連續性和完整性起切割破壞作用[2]。

2 礦床地質特征

2.1礦區地層構造

礦區位于電廠背斜東翼，呈北北東—南南西向展布，為一單斜構造，礦區出露及鉆遇地層由老至新有寒武系中上統婁山關組（C2-3ls）；石炭系下統九架爐組（C1jj）、擺佐組（C1b）；二疊系中統梁山組（P2l）、棲霞組（P2q）、茅口組（P2m），上統龍潭組（P3l）、長興組（P3c）；三疊系下統大冶組（T1d）及零星出露的第四系（Q）。地層傾向變化較大，總體上自北而南、由北東-近東、南東，傾向分別為52°、90°、136°，傾角自北而南，由西到東逐漸變陡，為9°～38°。礦區及周邊因受區域性斷裂（修文斷層）的影響，發育了較為密集的一系列次級斷裂。總體上以北東走向的一組斷裂發育為主，其次為北西—近東西走向的一組斷裂[3]。

2.2 含礦巖系特征

礦區含礦巖系為下石炭統九架爐組（C1jj），上部為鋁質巖系，由灰綠、紫紅、淺灰等雜色粘土巖、鋁質粘土巖、鋁土礦組成；下部主要由鐵質粘土巖、鋁質粘土巖、赤鐵礦組成，常見透鏡狀、結核狀赤鐵礦，厚0.55～13.45 m，平均厚5.33 m。含礦巖系厚度明顯受寒武系中上統婁山關組頂部古喀斯特巖溶洼地控制，古巖溶洼地凹陷越深,含礦巖系沉積就越厚，賦存的鋁土礦體就越厚，品質越好；凸起地帶含礦巖系變薄，以至尖滅，鋁土礦體隨之變薄，以至尖滅，品質變差。

2.3 礦體特征

礦區內礦體在平面上連續性較好，形態簡單，呈層狀、似層狀分布。各礦塊賦存標高由北至南呈階梯狀降低，礦體傾角逐漸變陡。鋁土礦礦體厚 0.46～9.84 m，平均厚 3.29 m，厚度變化系數 64.97%，屬厚度變化較穩定型，礦體中部厚度較大，并呈反S型港灣狀南北向展布，向四周均變薄。通常礦體厚度與礦系厚度呈正相關，即礦系厚度越大，礦體厚度亦大。礦體單工程Al2O3含量42.76%～70.19%，平均 55.25%，品位變化系數 9.95%；SiO2含量7.00%～25.60%，平均 12.67%，變 化 系 數30.32%；A/S 1.85～9.25，平 均4.20；Fe2O3含量5.31%～24.26%，平均 14.41%，變化系數34.02%；S含量0.05%～1.20%，平均0.19%。詳查探獲鋁土礦石資源量750.26 萬噸。勘查資料表明，礦石工業類型主要為低鐵低硫型，其次為高鐵低硫型，少量為中鐵中硫型。

3 礦石特征

3.1 礦物組成與結構構造

3.1.1 礦石物質成分

礦區內鋁土礦的礦物組分主要有以下七種：

（1）一水鋁石：硬水鋁石是礦石主要礦物，含量 56%～95%。呈＜0.005 mm的微晶，少部分呈細板條狀，由于鐵染多呈棕紅色、黃褐色、黃綠等異常色。集合體多呈膠狀、絮狀、塑性凝塊狀。呈淺黃色，正高突起，干涉色為一級黃。硬水鋁石基底特征：分布較為均勻。以結晶粒度＜0.03 mm 微-泥晶級硬水鋁石為主，＜0.06～0.03 mm 粉晶級硬水鋁石少見。

（2）三水鋁石：三水鋁石是另一種主要的有用礦物，含量1%～3%。呈不規則粒狀、細小柱板條狀，正低突起，表面潔凈、透明。三水鋁石基底特征：分布較為均勻，以結晶粒度＜0.06～0.004 mm 粉-微晶級三水鋁石為主，結晶粒度＜0.25～0.06 mm 細晶級三水鋁石少見；粉-微晶級三水鋁石/細晶級三水鋁石約9/1；半自形-它形、柱粒狀。當礦石中三水鋁石含量少時，賦存形式呈原生基底（或次生“碎屑”及其填隙物）微量礦物構成形式產出。

（3）粘土礦物：主要由伊利石、高嶺石、綠泥石等組成。多為隱晶質，鏡下無色，略有混濁狀。粘土礦物賦存形式：樣品呈原生基底（或次生“碎屑”及其填隙物）次要礦物構成形式產出，結晶粒度＜0.004 mm，為泥晶粘土礦物，具良好的定向性。高嶺石：無色，片狀、蠕蟲狀，大小0.02～0.05 mm。正低突起，Ⅰ級干涉色，平行消光。

（4）鐵 礦 物：含 量 一 般 1%～5%。主 要為分布較為均勻，局部偏集。結晶粒度基本上＜0.30～0.004 mm。褐色，粉末狀，呈條痕狀、條紋狀出現。

（5）石英：樣品微量礦物 成分，含量＜1%。在樣品中的賦存形式僅見一種：呈自生礦物形式產出，它形，結晶粒度＜0.03 mm，微-隱晶級，零散分布。

（6）方解石：高級白干涉色，茜素紅染色紅色。

（7）陸源碎屑：樣品微量礦物成分含量＜1%。在樣品中的賦存形式僅見一種：樣品呈原生基底（或次生“碎屑”及其填隙物）微量礦物構成形式產出。

3.1.2 礦石結構構造

（1）礦石結構

根據鏡下鑒定，區內鋁土礦礦石結構有碎（礫）屑結構、泥晶結構、致密狀結構及半土結構四種，分述如下：

①碎（礫）屑結構

為礦區主要礦石結構類型，礦石表面粗糙，斷口參差不齊，吸水性強。由礫屑、填隙物組成，礫屑一般為雜亂分布，少量礫屑大致定向分布。二者界線明顯，礫屑呈棱角狀和次棱角狀，有的次圓狀或圓狀。粒徑差異較大，一般2～6 mm，大者可達10 mm，少量為0.3～2.0 mm。按其粒度可分為＜0.2mm稱粉砂屑狀結構，粒徑為0.2～2.0 mm的稱砂屑結構，＞2 mm稱礫狀碎屑結構。礫屑成分由硬水鋁石組成，一水硬鋁石表面粗糙，無色，呈泥晶狀，小于0.004 mm。其次有片狀高嶺石，水云母等粘土礦物及鐵質，高嶺石無色，片狀、蠕蟲狀，大小0.01～0.04 mm，水白云母無色，鱗片狀；鐵質多呈粉未狀，偶見微量方解石。填隙物或膠結成分一般與碎屑成分相同，碎屑含量占70%以上（如圖1和圖2所示）。

圖1 礫屑結構

圖2 砂屑結構

②泥晶結構

由＜0.005 mm的粒狀一水硬鋁石和少量高嶺石、鐵質等組成，礦物雜亂分布。一水硬鋁石表面粗糙，鋁土礦物粒級均勻，呈泥晶狀、粒狀自形、半自形晶；高嶺石呈無色，片狀、蠕蟲狀，大小0.02～0.06 mm。鐵質：褐色，粉末狀。伴有少量水云母和褐鐵礦，為礦區次要結構類型（如圖3和圖4所示）。

圖3 泥晶結構

圖4 泥晶結構

③致密狀結構

礦石外觀細膩致密，由＜0.005 mm的粒狀一水硬鋁石組成，礦物在鏡下為隱晶、微晶或膠狀結構，礦物組分由一水硬鋁石及少量高嶺石、鐵質等組成。

④半土狀結構

由＜0.005 mm的粒狀一水硬鋁石組成的微晶構成，有外形像粉砂巖，集合體常呈絮狀顆粒，少量呈碎屑顆粒，成分為半自形晶一水硬鋁石，伴有葉片狀、鱗片狀的高嶺石和水云母混雜。具此類型結構的礦石質量較好。為礦區少量礦石結構類型。

（2）礦石構造

礦區礦石構造主要包括塊狀、致密狀、半土狀。

①塊狀構造

塊狀結構作為礦區礦石最主要的類型，具礫屑結構，塊狀構造。巖石由礫屑、填隙物組成，礫屑雜亂分布。

②致密狀構造

礦石呈灰、深灰色，泥晶結構，碎屑含量一般小于5%。礦石斷面平整，質地致密，硬度大，吸水性弱。礦物成分以一水硬鋁石為主，粘土礦物相對較多。

③半土狀構造

礦區極少數的礦石構造類型。礦石呈灰白、淺灰及黃灰色，大部分礦石具碎屑結構，碎屑呈棱角狀及次棱角狀，分選差，少部分為泥晶結構。礦物成分以一水硬鋁石為主，伴有少量粘土礦物、鐵質等。

3.2 主要化學成分含量及變化規律

3.2.1 Al2O3含量和變化規律

Al2O3是礦區鋁土礦礦石中主要有用成分，主要賦存于一水硬鋁石中，其次是呈鋁硅酸鹽的形式賦存于粘土礦物中。單件樣品含量為41.14%～73.32%，礦體平均55.25%。其中40%～45%者占13.21%，45%～50%者 占35.85%，50%～55%者 占28.30%，55%～60%者占11.32%，60%～65%者占9.44%，65%～70%者占0.94%，大于70%者占0.94%。Al2O3含量在45%～58%間均勻分布，占樣品總數的64.15%。

3.2.2 SiO2含量和變化規律

SiO2是礦區鋁土礦礦石中主要有害成分，主要呈鋁硅酸鹽賦存于粘土礦物中。單件樣品含量為4.30%～32.23%，礦體平均12.67%。其中小于5%者占6.00%，5%～10%者占15.00%，10%～15%者占31.00%，15%～20%者占14.00%，20%～25%者占9.00%，25%～30%者占9.00%，30%～35%者占12.00%，35%～40%者占4.00%。以上可見SiO2含量主要分布在10%～15%。

3.2.3 Fe2O3的含量及其變化規律

鋁土礦礦石中Fe2O3是以含鐵的礦物出現，主要礦物有赤鐵礦、綠泥石、黃鐵礦及褐鐵礦等。鋁土礦單件樣品含量為2.01%～25.62%，礦體平均14.41%。其中小于3%者占6.00%，3%～6%者占20.00%，6%～15%者占30.00%，大于15%者占44.00%。可見礦區高鐵占大多數。

3.2.4 TiO2的含量及其變化規律

TiO2在整個鋁土礦礦石中具有較強的穩定性，其經常被存儲在銳鈦礦物中，單件TiO2樣品含量為0.26%～22.23%，平均2.24%。

3.2.5 有害組分S的含量及變化

硫是鋁土礦中的有害物質，主要賦存于黃鐵礦中。鋁土礦單件樣品中TS含量為0.03%～2.42%，礦體平均0.19%。據礦區191件基本分析樣統計，鋁土礦的主要化學成分之間存在明顯或比較明顯的相關關系。其中：Al2O3和SiO2呈明顯負相關關系，其相關系數為-0.121 7。Al2O3和Fe2O3呈正相關關系，其相關系數為0.053 7。Al2O3和S呈負相關關系，其相關系數為-0.078 1。

4 成礦因素

4.1 大地構造因素

寒武系婁山關組與石炭系間古侵蝕間斷及相對穩定的大地構造環境有利于鋁土礦的形成。區內鋁土礦賦存于寒武系中上統婁山關組頂部古侵蝕間斷面上的石炭系下統九架爐組中上部。其間缺失了奧陶系、志留系、泥盆系和部份石炭系地層，侵蝕間斷近100 Ma。被剝蝕巖石多為易紅土化和淋失的碳酸鹽巖，少量為粉砂巖、粘土巖，從而為區內鋁土礦的形成提供了充足的物源。鋁土礦層產狀與上覆地層和下伏基巖間巖層產狀基本一致，呈平行不整合或整合接觸。表明區內在揚子地臺相對穩定的大地構造條件下，古風化鋁土物質形成以后的地殼運動以緩慢上升的造陸運動為主，從而使古風化鋁土物質得以滯留和保存，從而形成鋁土礦[4]。

4.2 古喀斯特地貌

古喀斯特地貌是直接控制區內鋁土礦改造成礦、就位及保存的重要場所。區內鋁土礦的形態、厚度和規模嚴格受古喀斯特洼地和低谷地貌形態控制，該場所為鋁土礦母巖物質的聚集提供了空間及良好排泄條件，并為區內鋁土物質的反復淋濾脫硅排鐵，最后富集成礦提供了良好的排泄通道[4]。

4.3 古地理環境條件

古地理環境因素是區內鋁土礦成礦的充分必要條件。現有勘查資料表明，區域上鋁土礦床明顯受古地理格局控制。石炭世早期，在貴州境內以貴定、貴陽、安順、赫章以北一線為界，往南為濱海碎屑巖相、淺海臺地碳酸鹽相沉積；往北為半局限瀉湖、沼澤相沉積。海水由南往北入侵，處于揚子古陸邊緣臨海地帶的現修文、清鎮地區古風化鋁土礦母巖，在溫暖潮濕多雨的海洋氣候條件下，強烈的風化作用，使母巖中的可溶物質隨地表水和地下水流失，最終形成鋁土礦[5]。

5 結語

通過對貴州修文成礦因素的歸納總結，結合近年勘查成果資料，對本地區鋁土礦礦床地質特征及成礦因素進行分析研究，獲得的成果供地質找礦及礦產勘查參考。

（1）區內鋁土礦為古風化殼沉積型一水硬鋁石礦床。鋁土礦位于石炭系下統九架爐組中上部，九架爐組與下伏地層寒武系中上統婁山關組為平行不整合接觸。

（2）古喀斯特地貌是控制區內鋁土礦改造成礦、就位及保存的重要場所。區內鋁土礦的形態、厚度和規模嚴格受古喀斯特洼地和低谷地貌形態控制。為鋁土礦母巖物質的聚集提供了良好的空間和排泄條件，并為區內鋁土物質的反復淋濾脫硅排鐵，最后富集成礦提供了良好的排泄通道。

（3）古地理環境因素是區內鋁土礦成礦的充分必要條件。本區古風化鋁土礦母巖，在溫暖潮濕多雨的海洋氣候條件下，強烈的風化作用，使母巖中的可溶物質隨地表水和地下水流失，最終導致鋁土礦形成。

（4）本區石炭系下統九架爐組中上部含鋁巖系是區內鋁土礦的直接找礦標志，區域上各向斜核部、背斜兩翼及婁山關組頂部古侵蝕面是區內鋁土礦的間接找礦標志。