貴州省三聯(lián)鋁土礦床地質(zhì)特征及控礦因素淺析

李雪

（貴州一零二地質(zhì)工程有限公司，貴州遵義 563000）

我國境內(nèi)最有主要經(jīng)濟效益的鋁土礦產(chǎn)區(qū)是貴州礦區(qū),其貴州鋁土礦含量占用到了全國儲量總數(shù)的18%。三聯(lián)鋁土礦是近年來新發(fā)現(xiàn)的黔北地區(qū)鋁土富礦區(qū)。黔北-黔中地區(qū)鋁土礦富礦地層主要為下石炭紀(jì)到二疊紀(jì)礦層,形成為不同地質(zhì)時期的鋁土富礦。

1 礦床地質(zhì)特征

貴州省三聯(lián)鋁土礦區(qū)處于向革木背斜東南翼，下半部赤鐵礦化，鋁土泥巖呈灰白色，顯現(xiàn)為豆鮞狀、礫狀結(jié)構(gòu)[1]。

三聯(lián)鋁土礦區(qū)礦體分為四層，產(chǎn)出形態(tài)較為穩(wěn)定。礦層傾向于東南方向，傾角為47°-62°，露天鋁礦斷續(xù)露出超過1100m，厚度約為半米到一米。礦層內(nèi)部三氧化二鋁的含量約為55%-65%，均值為60%左右；二氧化硅含量約為3%-23%，均值為12%左右；三氧化二鋁和二氧化硅含量比值約為2-18；二氧化鈦含量約為0.1%-4%，均值含量為2.88%；三氧化二鐵的含量約為1.4%-8.5%，均值為4%。

礦石中的浸蝕或變性物質(zhì)存在類似于赤鐵的礦物化、褐鐵石礦化、黃鐵素礦物化、磁鐵的礦物化、閃酸鋅的礦化、螢石化、硅化,局部也有較微弱的高嶺土化現(xiàn)象[2]。

2 控礦因素分析

地層序列的間斷沉積、長期穩(wěn)定的構(gòu)造背景、溫濕氣候條件、巖溶地貌等因素是形成三聯(lián)地區(qū)鋁土礦的重要成因。

2.1 地層因素

對中寒武紀(jì)到奧陶紀(jì)地層局限臺地進(jìn)行分析，鋁土礦主要為沉積白云巖，從晚志留紀(jì)至早期泥盆紀(jì)時代,由于廣西的地殼運動使華南大裂溝逐漸消失,和揚子路塊一起拼合古華南大陸,并由此造成了貴州中部地區(qū)的隆起,導(dǎo)致三聯(lián)地區(qū)地表發(fā)生巨大沖擊,下奧陶紀(jì)至志留紀(jì)的巖層缺失。早石炭紀(jì)紫云地殼運動引起揚子地塊發(fā)生了不斷上升的現(xiàn)象,并導(dǎo)致泥盆紀(jì)的巖石地層出現(xiàn)剝蝕現(xiàn)象,最后產(chǎn)生了下伏婁山關(guān)與上覆九架爐組相連處平行不整合碰撞現(xiàn)象。又由于海水入侵現(xiàn)象對該地區(qū)侵蝕的逐漸拓展,最后產(chǎn)生了九架爐組碎屑巖和上司組灰?guī)r。

三聯(lián)鋁土的成礦群地層位于沉積形成于前新生代上晚寒武紀(jì)和中新生代-后新生代的下上中奧塞陶紀(jì)統(tǒng)的上婁山關(guān)組之間與后中生代上下中晚石炭古統(tǒng)上九架爐組之間相互平行接觸不對稱整合界面帶上的下九架爐組地層的下中和下部[3]。

2.2 構(gòu)造因素

廖士范、凌小明等研究者分別提出了鋁土礦脈形成前需要形成相對比較穩(wěn)定的地質(zhì)古地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境,在風(fēng)化成殼物質(zhì)的形成過程之后,需要繼續(xù)存在一種較為相對平穩(wěn)的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境,才能讓鋁礦不出現(xiàn)流失現(xiàn)象。在早石炭紀(jì)紫云地殼運動之后,三聯(lián)鋁礦所處地域長期沒有大范圍的地殼運動,具有較為平穩(wěn)的鋁礦保存環(huán)境,較為頻繁的小范圍海水侵蝕,讓三聯(lián)鋁礦所處地區(qū)形成九架爐組鋁土礦。之后小范圍的地殼運動和燕山形成時導(dǎo)致的地殼變化導(dǎo)致鋁土礦層出現(xiàn)裂隙和巖溶情況。在酸性地下水長期的沖刷影響下,導(dǎo)致交代物質(zhì)淋濾及富集。在地殼緩慢上升過程后,地下的原始硅鋁土層大量暴露于地表,在長期大氣循環(huán)條件中開始出現(xiàn)大量硅元素的流失現(xiàn)象,鋁元素進(jìn)一步出現(xiàn)富集現(xiàn)象[4]。

2.3 古氣候因素

石炭紀(jì)時的華南板塊長期處于在赤道板塊附近,氣候特征屬典型熱帶-西亞熱帶季風(fēng)溫暖和潮濕型氣候,有利于鋁土礦床的形成。鍶銅比值與化學(xué)蝕變指數(shù)等均值是用于反映地層化學(xué)腐蝕風(fēng)化嚴(yán)重程度、恢復(fù)古地層氣候條件潛力的綜合性指標(biāo)。鍶銅比值>10 時，表示當(dāng)時地區(qū)的氣候較為干燥寒冷;鍶銅比值為1～10 之間,表明當(dāng)時處于較為溫濕的環(huán)境。化學(xué)蝕變指數(shù)處于50～60 之間表示化學(xué)風(fēng)化作用較弱,氣候處于較為干燥寒冷的時期;化學(xué)蝕變指數(shù)處于60～80 之間表明化學(xué)風(fēng)化作用中等,當(dāng)時氣候較為溫暖潮濕。化學(xué)蝕變指數(shù)>80 表明化學(xué)風(fēng)化作用已十分劇烈,當(dāng)時的氣候十分干燥炎熱。三聯(lián)區(qū)鋁土礦鍶銅比值平均為2.5～5.40、均值在4左右,化學(xué)蝕變指數(shù)分別為均值94～99,均值高達(dá)98,均能表明石炭紀(jì)時期三聯(lián)礦區(qū)一直處于大陸氣候的溫暖而潮濕的陸域相沉積環(huán)境,大量豐富的動植物化石資料也都驗證出了這一推斷[5]。

2.4 古地貌因素

晚上志留紀(jì)中期到早中泥盆紀(jì)時期,廣西強烈的古地殼上升運動作用讓整個下古揚子地區(qū)自中部開始上升迅速轉(zhuǎn)變上升為古陸地,形成包含了整個貴州地層的古中部隆起,后段地區(qū)經(jīng)較長期而強烈復(fù)雜的古地下巖溶侵蝕活動作用和第四紀(jì)巖石強烈風(fēng)化侵蝕及剝蝕和沉積交替作用,形成了古巖溶地貌。三聯(lián)礦區(qū)地處于在我國貴州的中部隆起構(gòu)造線上的中部東南斜坡處,海水主要從自東南開陽山一帶起逐漸開始侵入三聯(lián)礦區(qū),在未受海水的強烈切割沖刷的海水作用前期,海水流速相對一般都較快,攜帶來的氧氣成分亦較多,鋁礦地區(qū)也長時間處于海底強烈的氧化與還原氧化環(huán)境,形成了沉積的鐵質(zhì)巖系;隨后在長期遭受海水的弱重力沖刷下的白堊紀(jì)中期,海水鹽分漸趨飽和穩(wěn)定化，碳酸鹽沉積程度加深,氧氣資源供應(yīng)開始逐漸變得極度不足,處于相對極低弱強度的碳氧化分解和碳酸鹽還原沉積的酸性環(huán)境,形成了酸性沉積鈣質(zhì)鋁土巖系地層;中生代晚期的水體鹽度則變得趨于淺化并基本完全處于鹽度停滯的缺氧狀態(tài),形成碳酸鹽沼澤環(huán)境,缺氧酸化后又形成灰黑色泥巖、炭質(zhì)泥巖[6]。

鋁土礦的主要特征形成作用于各種化學(xué)或風(fēng)化等作用因素中,在某些物理與風(fēng)化等作用均較之強時,鋁土礦特征的特征形成研究難度將較高;在化學(xué)風(fēng)化作用條件較強地區(qū)時,鋁土礦硫化物的形成和難度也較低,三聯(lián)鋁土礦化學(xué)風(fēng)蝕蠕變指數(shù)為94～99,均值為高達(dá)98,表明我國早中石炭世化學(xué)風(fēng)化作用強烈,鋁土礦形成較為容易。

3 結(jié)束語

綜上所述,礦床貴州省三聯(lián)鋁土礦巖系位于石炭統(tǒng)九架爐組系的正中至下部構(gòu)造區(qū),鋁土礦體呈層狀產(chǎn)成于晚中始寒天武統(tǒng)-中下晚奧陶統(tǒng)婁山關(guān)組之間的碳酸鹽巖的古構(gòu)造侵蝕堆積層位上,與中上下覆中下層石炭統(tǒng)上司組之間為一整合構(gòu)造接觸堆積層,屬中古風(fēng)化殼堆積類型礦床。含錫礦巖系沉積物中的錳銅比值以及化學(xué)蝕變指數(shù)表明中國鋁土礦的形成地區(qū)天氣為溫暖干旱而潮濕。鋁礦中主要含一水硬鋁巖、三水鋁巖等礦物。