云南文山紅舍克巖溶堆積型鋁土礦成礦機制

鄭國龍，班日箭，李 卿

(云南省有色地質局三〇六隊，云南 昆明 650217)

紅舍克鋁土礦礦區地處云南硯山縣干河鄉紅舍克村，大地構造屬于揚子準地臺，富寧-那坡被動陸緣，硯山斷陷盆地西緣部位。礦區已發現沉積型及堆積型鋁土礦二類礦體[2、4]，目前礦區資源開采已接近枯竭，但在堆積礦采空區內發現巖溶堆積型礦床，以Ⅰ號礦體為研究對象，探討其形成機制。

礦區早古生代(寒武紀及早-中奧陶世)連續沉積了泥砂質建造和碳酸鹽建造、中奧陶世本區隆起成陸，缺失上奧陶統及志留系。晚古生界為地臺型沉積，除下泥盆統砂泥質建造屬海陸交互相以外，其余均為淺海相碳酸鹽建造，局部夾硅質巖建造。晚二疊世-晚三疊世為一套厚度不大的碳酸鹽建造和碎屑巖建造。晚三疊世末印支運動，全區褶皺回返形成褶皺帶，未接受侏羅系、白堊系沉積[1]。

1 礦區地質

1.1 地 層

礦區僅出露泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系和第四系(圖1)。主要含礦巖系為第四系，由底板碳酸鹽巖和含鋁巖系的炭質灰巖、鋁土巖、粘土巖及鋁土礦層等，經物理化學風化和次生巖溶墜積作用形成殘坡積物。主要沿中泥盆統古木組(D2g)、威寧組(D2w)的巖溶坡地呈近南北向分布，形成溶蝕洼地地貌特征。厚度一般0m～25m，最大厚度100.46m。多呈港灣狀、碟狀等，剖面上礦體呈似層狀、層狀、透鏡狀、扁豆狀。第四系含礦富厚部位主要分布于礦區南西部巖溶漏斗中，巖溶堆積型鋁土礦其品位、厚度均優于礦區其他礦體。

圖1 礦區地質簡圖(底圖據云南省有色地質局306隊，2018年)

1.2 構 造

礦區地處文山-阿猛弧形復式褶皺帶轉折部位，構造線方向由北北東轉為北東，導致礦區發育一系列軸向北東的相互平行次級褶皺，局部地層(龍潭組)倒轉。斷裂北東向較為發育，其次為北西向，與鋁土礦關系密切的主要斷裂為F1，具體詳述如下：

F1：分布于礦區中部，長約4300m，規模較大，屬區域性斷裂，是紅舍克斷裂向北東的延續，走向25°～67°，傾向南東，傾角72°～80°。斷裂兩盤地層標志明顯，南東盤泥盆系、石炭系相對上升，北西盤二疊系、三疊系相對下降。破碎帶寬約10m左右，局部地段角礫特征明顯，屬逆斷層性質。對沉積型鋁土礦為破礦斷裂，為本文研究的巖溶堆積型鋁土礦提供前提條件，加速了基底的巖溶作用，為礦體提供空間位置。

2 Ⅰ號礦體地質特征

Ⅰ號礦體總體為北東-南西向延伸，北東高，南西低，最大高差136m，厚度1.4m～61.05m，平均厚18.02m，礦體厚度變化系數102.86%，為不穩定型，Al2O3平均品位59.86%，鋁硅比平均值7.07，呈透鏡狀、“雞窩”狀，礦礫為較細的礦砂、礦粉及粉質粘土膠結，表現為成巖過程的早期階段特征，如粉砂質泥巖、角礫巖等。礦體微層理發育，但總體無產狀，受巖溶漏斗控制明顯(圖2)。

圖2 A-A’勘查線剖面圖(底圖據云南省有色地質局306隊，2018年)

(1)礦石質量及其變化規律

礦石由一水軟鋁石、一水硬鋁石、鐵泥質組成，其次為褐鐵礦、黃鐵礦、高嶺石、三水鋁石、石英等，具有碎屑狀、砂狀、粉砂狀結構。經鉆探工程系統取樣分析表明(表1)，礦石主要化學成分為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，含有少量CaO和其他成分，礦體礦石質量的不均勻性主要體現在鋁硅比值，就單個漏斗而言，礦體由低往高，其SiO2含量逐漸增高，鋁硅比值由89.5變化至1.24不等，說明漏斗底部礦石的脫硅效率更高。

表1 礦石基本分析成果統計表(據云南省有色地質局306隊，2018年)

(2)礦體圍巖夾石

礦體頂板為褐黃色、褐紅色粘土雜灰綠色、紫紅色鋁土礦碎塊，即礦區堆積型鋁土礦層，底板為孤島狀分布的淺灰色生物碎屑灰巖，礦體夾層主要為褐紅色、褐黃色粉砂質粘土層，厚1m～30m不等，說明礦體具有多期次沖刷富集的特點。

3 成礦機制分析

3.1 成礦條件

在潮濕溫暖古氣候的還原環境條件下，龍潭組底部以不整合接觸于石炭世古風化殼上，從石炭世至晚二疊世龍潭組的沉積，其沉積間斷時間達40Ma，證明鋁土礦就位于長期遭受風化的古陸上[6]，其層序結構與陸上侵蝕喀斯特面呈直接過渡關系，堆積在侵蝕面上的硅鋁-鐵鋁-鋁土型風化物及異地(古陸區)搬運的鋁硅酸鹽礦物，在長期風化淋濾過程中，Ca、Mg、K、Na被帶出，轉變為粘土礦物(如高嶺石、蒙脫石、伊利石等)，在二氧化碳和生物作用下，使Al2O3、TFe2O3、SiO2發生分離，形成紅土化風化殼。在晚二疊世龍潭期，隆起的古陸緩慢下降，巖溶形成洼地、湖盆及局限瀉湖、沼澤等開始接受沉積，紅土風化殼接受海解，它們在水中變成膠體物質，SiO2溶膠溶于堿性溶液中被帶走(即去硅作用)，使鋁達到飽和并構成鋁土礦的主體，Al2O3普遍提高，SiO2明顯降低，最后堆積在喀斯特化的溶蝕洼地地段，在上覆沉積物和水體壓力下發生成巖作用，形成較富的原生沉積型鋁土礦床。

后期本區抬升為陸，受斷裂作用，南東盤地層抬升，北西盤地層下降，抬升后的龍潭組(P3l)原生沉積型鋁土礦遭受風化剝蝕形成堆積礦，同時基底灰巖受斷層影響，其巖溶作用更加強烈，地下水位以上的巖溶現象表現為垂向發育；地表細粒的礦石和泥土被雨水攜帶至溶洞內，在水流不斷沖刷下，粘粒物質及礦石中SiO2隨水流沿裂隙下滲，被地下暗河帶走，高品位的礦砂礦粉則在溶洞內逐漸富集；在水流長期侵蝕下，溶洞不斷擴大，并最終垮塌形成溶蝕漏斗，上部堆積型鋁土礦與局部基底灰巖一并將溶洞中的巖溶堆積型鋁土礦覆蓋；在上覆蓋層的壓力下，局部巖溶堆積型鋁土礦呈現成巖的初期特征，如角礫巖、泥巖等。

巖溶堆積型鋁土礦的形成，是長期地質歷史演化的產物，具有多因素、多階段的成礦特點，各成礦階段見圖3。

圖3 成礦階段示意圖(底圖據云南省有色地質局306隊，2018年)

3.2 控礦規律

區域地質特征、礦床成因、地貌特點、礦床空間位置展布特點表明，巖溶堆積型鋁土礦的形成不但與環境氣候、巖溶作用及地下水關系密切，又與沉積型礦床有著因果聯系[4、5、6]：

①沉積型鋁土礦是本區巖溶堆積型鋁土礦的物質來源；

②氣候條件：紅舍克地區位于北緯23°30′附近，屬亞熱帶季風氣候，濕熱多雨，在潮濕炎熱氣候條件下，有利于原生沉積型鋁土礦風化剝蝕及搬運富集。

③構造及巖溶作用：斷裂構造加速了本區巖溶作用，基底灰巖溶洞發育并最終垮塌，沿斷層走向形成串珠狀巖溶漏斗，控制了巖溶堆積型鋁土礦分布及規模大小；

④地下水：本區地下水位較低，地下水位之上巖溶現象表現為垂向發育，溶洞底部則如同“過濾器”，粘粒物質及礦石中SiO2被濾出，通過地下暗河帶走，高品位礦砂礦粉逐漸堆積富集。

3.3 找礦標志

根據成礦條件、控礦因素及鋁土礦的空間分布規律總結出以下找礦標志[3、8]：

古侵蝕面找礦標志：從鋁土礦床成因和礦床空間定位機制表明，東吳運動形成的中晚石炭世古侵蝕面風化剝蝕及異地搬運物提供了鋁土礦物質來源，不整合面是間接找礦標志，要重視起伏在不整合面之上龍潭組的找礦，也應關注直接超覆不整合面之上其它時代地層找礦。

地層巖性標志：滇東南鋁土礦床嚴格受上二疊統龍潭組(P3l)控制，已發現的原生沉積礦床均賦存于上述地層含鋁巖系中，而煤層則是原生沉積型鋁土礦層的上覆蓋層，其與鋁土礦同時遭受風化剝蝕，因此發現煤的地段不僅需注意原生沉積型鋁土礦床的找礦工作，而且還需謹慎分析巖溶堆積型鋁土礦存在的可能性；

巖溶地貌標志：基底灰巖的巖溶作用嚴格控制該巖溶堆積型鋁土礦的形成及規模，因此在堆積礦區可深入研究其基底灰巖的巖溶發育情況。

構造標志：斷層錯斷基底灰巖后，沿斷層走向形成串珠狀巖溶漏斗，控制了巖溶堆積型鋁土礦的分布，為尋找該類型鋁土礦提供一定的方向。

5 結 論

通過從礦區地質、礦體特征等方面出發，分析成礦機制，總結礦床成礦規律與找礦標志，此類型鋁土礦的發現具有重要意義，在以后堆積型鋁土礦勘查過程中，希望此文章具有一定幫助。