贵州务正道地区铝土矿成矿规律浅析

田合利 ，聂 坤，李信念

(贵州省地矿局一〇六地质大队 贵州 遵义 563000)

贵州务正道(务川-正安-道真)铝土矿矿产地质调查调查区位于贵州省遵义市务川县、正安县、道真县，2016年6月至2017年10月完成1∶50000旧城幅遥感地质解译及矿产地质填图453km2；
地质剖面59.63km，1：100精细剖面测量1.01km /97条；
并开展一般工作区概略检查及道真向斜、浣溪向斜重点工作区的重点检查工作。

调查区大地构造属扬子陆块，上扬子地块，黔北隆起区，凤冈南北向构造变形区(《贵州省区域地质志》 2013)。属近南北向黔中-渝南铝土矿成矿带内正安铝土矿带和道真铝土矿带。出露最老地层为寒武系第二段金顶山组，最新为晚白垩系茅台群。古生界缺失泥盆系，残留部分晚石炭系黄龙组，中二叠系至晚白垩系较为发育[1]。中晚寒武系以台地相碳酸盐岩为主，出露于各背斜核部；
奥陶系为碳酸盐岩夹碎屑岩建造，志留系、上石炭统以及中二叠统早期浅海陆棚-台地碎屑岩及碳酸盐岩主要分布于测区中北部，呈断续透镜状产出；
晚二叠世海陆交互相龙潭组与浅海相合山组为一套含煤岩系，主要出露于各向斜中；
中二叠世至中三叠世早期遍及全区；
侏罗系主要分布于测区西北隅，北部白垩系为大型内陆河湖砂泥岩沉积；
东南部零星白垩系为小型内陆山间盆地类复理式砂砾岩沉积，第四系在黔北山地残留不多。区域内近南北向褶皱构造、逆冲断裂及北东向断裂发育。凤冈南北向褶皱区东部褶皱轴以近南北向及北北东为主，大型褶皱多复式褶皱，延长数十至百余千米，以线状紧闭型为主，与中常-宽缓型疏密相嵌，为侏罗山式褶皱。大型走向逆冲断层发育，走向大多北东向，断面多倾向北西，形成叠瓦状组合。其次北东向断层较发育，斜切大型褶皱，表现为走滑性质[2]。

务正道地区铝土矿床位于正安铝土矿带和道真铝土矿带内二叠系下统大竹园组(P1d)中上部，大竹园组和下伏石炭系上统黄龙组(C2h)或志留系下统韩家店组(S1hj)为平行不整合接触，局部有古喀斯特地貌和古风化壳，在风化面上有大量铁质富集，偶见铝土矿。是沉积型铝土矿[3]。矿床类型为风化沉积型，属产于碳酸盐岩侵蚀面上的一水硬铝型铝土矿矿床。以单层矿产出为特征，主要保存于向斜构造内，长200m～7400m，宽200 m～7700m。呈层状、似层状，局部透镜状产出，其厚度变化较小，产状与岩层产状基本一致，除部分地段产状较陡外，总体产状平缓。平面上偶见无矿天窗，剖面上偶见无矿地段[4]。

2.1 典型矿床特征

本次1∶5万矿产地质调查成果，以“大竹园铝土矿”为典型矿床对比研究，总结其地质特征，提取典型矿床成矿要素和预测要素，建立工作区找矿模型。

大竹园铝土矿矿床是区内最典型矿床，位于黔北务川县北部北东-南西向展布的栗园-鹿池向斜区北段，有1个矿体出露于向斜两翼及北部转折端，由西往北向东呈“∩”形展布，走向长12.5km，宽400m～3800m，展布面积10.13km2。栗园向斜是矿床的主体构造格架，其北段是矿床最主要的含矿构造体系，无论是向斜的核部还是两翼均存在铝土矿层(图1)。

图1 大竹园铝土矿床地质略图(据贵州省地矿局106地质大队2014修改)

(1)地层：矿内出露志留系兰多维列统韩家店组，石炭系上统黄龙组、二叠系船山统大竹园组，二叠系阳新统梁山组、栖霞组、茅口组，乐平统长兴组、合山组，三叠系下统夜郎组、嘉陵江组及第四系。其中大竹园组是区内铝土矿赋存层位。下部为黄铁矿粘土岩、紫红色、灰色粘土岩、绿泥石粘土岩及绿泥石岩，间或夹有菱铁矿或赤铁矿结核、透镜体或扁豆体；
中上部为灰、灰黄色半土状、碎屑状铝土矿和铝土岩，偶见灰绿色绿泥石、粘土岩、灰色致密状铝土岩或灰色缅状、豆瓣状铝土矿等。与下伏地层呈假整合接触[5]。

(2)矿体(矿层)特征：产于大竹园组含铝岩系中上部，一个主矿体，主要以单层产出，出露于栗园-鹿池向斜两翼及北部转折端，由西往北向东呈扇形展布，产状与围岩一致，形态简单完整，连续稳定。矿体厚度0.83m～6.30m，平均厚度为2.06m，在平面上总体呈由地表向深部，从北往南逐渐变薄的趋势，沿走向总体上呈现出向南逐渐变薄的趋势，走向长12.5km，宽400m～3800m，展布面积10.94km2(图1)。提交铝土矿资源储量8400余万吨，含Al2O357.04ω%～73.07ω%，平均63.99ω%，A/S4.21～15.83，平均6.27，达超大型矿床规模；
下部为灰绿色厚层-块状绿泥石粘土岩、绿泥石岩和浅灰及深灰色黄铁矿粘土岩、粘土岩。局部夹赤铁矿、硫铁矿透镜体(图2)，大竹园铝土矿沉积剖面图如图3。由下至上为灰绿色中厚层状致密状绿泥石粘土岩，浅灰及灰色中厚层状致密状黄铁矿粘土岩，分布于无矿地段[6]。

图2 大竹园铝土矿床A—A′剖面图(据贵州省地矿局106地质大队2014修改)

图3 大竹园铝土矿沉积剖面图(据贵州省地矿局106地质大队2014修改)

(3)矿石结构构造及矿物成分：矿石结构有碎屑结构、豆鲕结构、粉晶结构和泥晶结构；
构造有块状构造、半土状构造和致密状构造；
以一水硬铝石为主，其次少量高岭石、水云母和绿泥石等粘土矿物，极少量的赤铁矿、黄铁矿、锆石、锐钛矿、金红石、板钛矿和电气石等；

(4)矿石类型及化学成分：矿石自然类型以半土状铝土矿、碎屑状铝土矿和致密状铝土矿为主，少数豆鲕状铝土矿；
工业类型以低硫型矿石为主，占59.15%，高硫型矿次之，占40.85%，均可用于氧化铝生产；
化学成分主要为Al2O3、SiO2、Fe2O3、SiO2、TiO2、TS和LOI。S是铝土矿中有害物质，地表矿石TS含量低于深部矿石[7]。

2.2 控矿因素

贵州区域二叠纪处于南纬8°～14°热带地区，铝土矿岩石为暗灰-灰黑色，内含植物化石叶片，据此，当时古气候总体特点为炎热潮湿，有利于铝土矿形成，图4。在岩溶型或沉积型铝土矿类型中，矿体在含矿系地表、浅部或顶部存在溶洞中，受地表水、地下水淋滤作用是成矿的重要步骤。原生矿石中CaO、SiO2、Fe2O3及S不同程度地被带走，Al2O3相对富集。底部黄龙组灰岩残积物中铝土矿品质较好，可能与黄龙组透水作用使得杂质元素随垂向流动的地下水被带走，使淋滤作用增强有关[8]。证明淋滤作用对于铝土矿的形成有着重要的意义。

图4 黔北务正道地区铝土矿含矿层下伏地层特征(据贵州省地矿局106地质大队2014修改)

2.3 矿床成矿模式

务正道地区早二叠世铝土矿控矿作用表现为沉积古地理控制了含矿岩系分布和厚度，决定了暴露淋滤区范围，准同生及后生淋滤作用控制了铝土矿品质和分布，成矿模式见图5。找矿模型如图6。晚石炭世后期，黔北准平原受大规模海退而暴露，下二叠统大竹园组和上石炭统黄龙组呈平行不整合，部分地区黄龙组被剥蚀殆尽形成大竹园组与志留系韩家店组平行不整合。由于该区处于热带干湿相间的气候条件下，长期的风化作用导致黄龙组岩石风化成钙红土、韩家店组岩石风化成红土，为早二叠世铝土矿成矿准备了充足物源[9]。早二叠世末期到中二叠世早期，黔北地区又一次发生大规模暴露。已经形成的铝土矿和含矿岩系再次经历淋滤。之后中二叠世海侵形成了梁山组泥质岩和栖霞组灰岩，沉积又淋滤到大竹园组顶部，导致大竹园组顶部含矿岩系不成矿或矿石品质较差。

图5 务正道地区早二叠世铝土矿的成矿模式(据贵州省地矿局106地质大队2014修改)

图6 务正道地区铝土矿找矿模型图(据贵州省地矿局106地质大队2014修改)

2.4 区域成矿要素

在“大竹园铝土矿”典型矿床研究基础上，总结典型矿床地质特征，提取典型矿床成矿要素，务正道式铝土矿成矿要素见表1。

3.1 古构造、古地貌、古气候及古地理位置

古地磁研究表明，贵州所在区域于石炭纪处于南纬8°～14°热带地区，铝土矿相间的地层为暗灰色-灰黑色，内含植物化石叶片，当时古气候总体特点为炎热潮湿，这种气候条件非常有利于铝土矿的形成[11]。务正道地区早二叠世铝土矿控矿地质作用表现为沉积古地理控制了含矿岩系的分布和厚度，决定了暴露淋滤区的范围，准同生及后生的淋滤作用控制了铝土矿的品质和分布[12]。

3.2 成矿时空演化过程

早二叠世冰期-间冰期引起研究区大规模的海侵-海退循环。在间冰期海侵期，全区红土、钙红土被淹没，而在冰期海退期，滨岸平原乃至黔北平原的红土、钙红土向半封闭海湾方向搬运，形成含矿岩系。冰期的气候变化(小冰期)也引起高水位和低水位的差别。在高水位期，滨岸湿地被淹没，滨岸平原红土、钙红土继续向海湾方向搬运，在低水位期，滨岸湿地形成，并出现准同生期的淋滤作用，导致土状、半土状优质铝土矿的形成[13]。

表1 务正道式铝土矿成矿要素

3.3 淋滤作用在铝土矿成矿过程中的作用

在岩溶型或沉积型铝土矿类型中，矿体在地表、浅部或矿系顶部存在溶洞地层中经受地表水、地下水的淋滤作用被认为是铝土矿成矿的重要步骤。原生矿石中CaO、SiO2、Fe2O3及S不同程度地被带走，造成Al2O3的相对富集。随着淋滤程度的加强，由于易溶矿物的流失使得矿石的孔隙度增加，矿体密度减小。而具有滑腻感的层状或鳞片状粘土矿物向粒柱状的一水硬铝石转化造成矿石粗糙程度增加。对于矿层内部的元素质量平衡计算表明，淋滤作用发生时，杂质元素诸如碱土元素、Si、Fe、S等相对Al的更高程度移除是决定铝土矿成矿的关键因素。因此，多期淋滤事件对铝土矿品质的提升，优质矿层厚度的增加有着重要的控制作用[14]。铝土矿层在沉积时的古水文系统的演化模式概括如下图7所示。

图7 黔北务正道地区铝土矿层形成过程中古地下水文系统演化示意图

阶段Ⅰ：在黄龙组灰岩结束沉积之后，该区域发生暴露，此时由于区域内广布透水性强的灰岩，古气候适宜，发生喀斯特化形成岩溶地貌，大气降水可以直达韩家店组隔水层，因此，在黄龙组灰岩中地下水的流动方向以垂直方向为主，而在韩家店组泥岩中，由于泥岩层的阻碍，地下水流动方向以水平方向为主[15]。

阶段Ⅱ：形成的成矿母质(韩家店组与黄龙组风化形成的红土质物质)被搬远到岩溶凹陷或溶洞中随之发生沉积。由于成矿母质大量为松散堆积的红土化物质，因此大气降水能穿透该层继续侵蚀黄龙组灰岩，使喀斯特化进一步加剧[16]。

阶段Ⅲ：强烈的喀斯特化及成矿母质沉积之后发生的次生岩溶作用导致黄龙组灰岩的厚度大幅减薄，部分区域内铝土矿层直接与韩家店组泥岩接触[17]。与灰岩接触的矿层由于底部存在灰岩透水层，此时仍然会发生地下水的垂向迁移，铝土质充填到灰岩裂隙中，次生岩溶作用继续发生也使得次生岩溶角砾随着地下水的流动发生迁移；
而与韩家店组接触的铝土矿层，由于泥岩的阻隔作用，地下水的垂向流动受阻，大部分水流呈近水平方向在矿层内部流动，铝土矿层内部发生改变，底部层位与下部层位呈现渐变过渡关系，且出现底部层位出现下部层位的充填及下部层位中出现底部层位碎屑的现象[18]。

(1)务正道地区早二叠世铝土矿矿床类型为风化沉积型，属产于碳酸盐岩侵蚀面上的一水硬铝型铝土矿矿床。

(2)控制铝土矿的关键因素是沉积古地理控制了含矿岩系的分布和厚度，决定了暴露淋滤区的范围，准同生及后生的淋滤作用控制了铝土矿的品质和分布。

猜你喜欢竹园红土铝土矿国内外铝土矿拜耳法氧化铝溶出对比分析世界有色金属(2021年4期)2021-06-21朽木颂老友(2020年2期)2020-03-08漫步千竹园有感散文百家·下旬刊(2019年11期)2019-12-05W2018078 马来西亚延长铝土矿出口禁令至2018年底中国有色冶金(2018年5期)2018-01-31河南省铝土矿的勘查现状及找矿前景中国资源综合利用(2017年4期)2018-01-22失眠记诗潮(2017年4期)2017-12-05红土象湖感化溪红土地(2016年6期)2017-01-15竹园散文选刊·下半月(2016年11期)2016-12-23红土镍矿中的钙、镁、铁、钻、镍等含量测定中国资源综合利用(2016年10期)2016-01-22贵州大竹园铝土矿地质特征及综采工艺探析有色金属设计(2015年2期)2015-02-28