广西平果铝土矿地质特征及找矿方法分析.pdf

第 51 卷 第 1 期有色金属设计Vol.51 No.12024 年 3 月Nonferrous Metals DesignMar.2024收稿日期:2023-07-20作者简介:黄镜光(1993),男,广西北海人,助理工程师。主要研究方向:地质学,矿产资源,地质勘探。广西平果铝土矿地质特征及找矿方法分析黄镜光(中国铝业股份有限公司广西分公司,广西 百色 531400)摘要:铝土矿是至关重要的矿产资源,广西平果地区的铝土矿资源丰富,为社会经济发展提供必要支持。利用文献资料法等方法对广西平果铝土矿的地质特征及找矿方法进行研究与探讨,解析广西平果铝土矿的地质背景与资源分布状况、地质特征、矿山成因、找矿标志以及找矿方法,探究结果表明广西平果地区的铝土矿资源具有潜在的经济价值,进而根据实际情况灵活应用各种找矿方法,提高铝土矿的开采率。关键词:铝土矿;有色金属矿;地质特征中图分类号:TD15文献标识码:B文章编号:1004-2660(2024)01-0118-05Analysis of Geological Features and Prospecting Methods for Bauxite in Pingguo,GuangxiHUANG Jingguang(Aluminum Corporation of China Limited Guangxi Branch,Baise,Guangxi 531400)Abstract:Bauxite is an essential mineral resource,with abundant reserves located in the Pingguo area of Guangxi.This offers critical support for the areas social and economic development.Through literature review and other methodologies,this paper studied and discussed the geological features and methods for prospecting bauxite in Pingguo,Guangxi.It analyzed the geological background,resource distribution,geological features,mine genesis,and criteria and methods for prospecting bauxite in the area.The findings indicate that the baux-ite resources in the Pingguo area possess potential economic value,enabling the flexible application of various prospecting methods tailored to the specific circumstances to augment the mining rate of bauxite.Keywords:Bauxite;Nonferrous metal ores;Geological features0 引 言在改革开放后,我国对铝土矿资源的需求量不断攀升,但在多种因素的影响下我国较为依赖国外铝土矿的进口,严重威胁到了铝工业的安全。在这种情况下,加大国内相关地区铝土矿的开采力度有利于改善现状,而广西平果地区具有丰富的铝土矿资源,为此需要在现有研究结果的基础上分析广西平果铝土矿的地质特征以及找矿方法,为中国铝工业发展提供有效支持。1 铝土矿与有色金属矿概述1.1 铝土矿铝土矿是工业能够利用的,以三水铝石、一水铝石为主要矿物的矿石统称,是生产金属铝的最佳原料1。我国铝土矿具有分布集中、以大型与中型矿床为主等特点,且主要分布在山西、山东、河北、河南、贵州、四川、福建、广西等地区,但适合露采的铝土矿矿床相对较少,只占全国总储量的 34%。1.2 有色金属矿有色金属矿指的是除黑色金属矿以外的所有黄镜光:广西平果铝土矿地质特征及找矿方法分析金属矿产,主要包括铝、镁等轻金属矿产,铜、铅、镍、钴等重金属矿产,金、银、铂等贵金属矿产,稀有金属矿产,稀土金属矿产和分散金属矿产。这些有色金属矿产资源在现代工业、农业以及国防和科学技术中发挥着重要作用,是不可替代的基本原料之一。2 广西平果铝土矿地质背景与资源分布2.1 地质背景平果市是广西壮族自治区辖县级市,位于广西西南部,地处右江中游、地势北高南低,南北为低山丘陵,中部为岩溶地貌,属于亚热带季风性气候。平果地区是右江盆地的主体部分,而右江盆地位于华南板块西缘与印支板块北缘的结合处,西部距离思茅地块较近,西北部距离二叠纪峨眉山大火成岩省,在远古时期盆地经历了裂谷作用与被动大陆边缘的发展,逐渐形成孤立碳酸盐台地,而铝土矿就产于这一台地中2。同时,平果地区附近分布了果化、那豆、太平、新安以及教美等 5 个矿区。2.2 资源分布广西平果地区铝土矿是广西重要的铝资源供应地,而平果铝土矿主要分布在上述几个矿区中,且矿区主要分布在海拔 120650 m 之间,产于岩溶地、洼地、缓坡以及缓坡丘陵等地貌单元中,呈 NW-SE 方向展布,长 20 km、宽 6 km、面积 120 km2。3 广西平果铝土矿的矿山地质特征3.1 矿区地层特征广西平果铝土矿的矿区地层主要是由泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系共同构成的,具有地层丰富等特点。(1)泥盆系。泥盆系主要分布在矿区的东部、东北部以及西南部,是由白云质灰岩、生物屑灰岩以及白云岩构成的,涉及到灰色、灰黑色以及米白色等颜色,其中白云质灰岩为泥晶-细晶结构、生物屑灰岩为生物碎屑结构与细晶结构,且灰岩中存在一定的燧石结核。(2)石炭系。石炭系是由灰岩夹泥质条带灰岩构成的,涉及到深灰色、灰黑色等颜色,以微晶或细晶结构为主,总体呈现中-厚层状产出,具有一定的分层性。同时,岩石具有颜色深、含有铁质泥质、层理清晰等特点,会产出泡沫内沟珊瑚、凯苏木珊瑚等化石。(3)二叠系。二叠系是含矿岩系层,其中:二叠系中统栖霞组主要分布在矿区的西南部,以灰岩为主,呈深灰色,岩层上部为中厚层泥晶灰岩,层厚为 0250 m;二叠系中统茅口组以生物碎屑灰岩为主,呈现浅灰色、灰白色,岩石结构以微晶结构与生物碎屑结构为主,岩层具有粒序层理、平行层理以及水平层理,对铝土矿的分布与规模有一定的控制作用;二叠系上统合山组属于台地内部相,是由灰岩、薄层钙质页岩、含生物屑燧石灰岩等岩石构成的,底部为铁铝岩或铝土矿层,厚度为80180 m,呈北西向布展,是铝土矿唯一赋矿层,且按照岩性以及特征可以将其划分为合山组上段与下段,其中上段具有水平层理、底冲刷构造、压溶缝合线构造,厚度为 10 120 m,而下段有黏土矿物、含铁绿泥石、黄铁矿以及少量的一水硬铝石,在部分地区较少出现;二叠系上统领薅组分布在矿区外围东侧以及南西方向,有泥岩、硅质岩,其中泥岩的厚度较厚3。(4)三叠系。矿区内三叠系有下统马脚岭组、北泗组等,其中:下三叠统马脚岭组有浅灰色薄板状灰岩、深灰-浅灰色凝质灰岩、泥质条带灰岩夹泥岩等,具有交错层理、波状层理,厚度为 80170 m;下-中三叠统北泗组以浅灰色白云岩为主,地层厚度为 3001 000 m;中三叠统果化组下段上部以灰岩为主,局部以白云岩为主,底部火山碎屑存在缺失。3.2 矿区构造特征广西平果铝土矿区内构造发育,构造变形较为复杂。(1)褶皱特征。褶皱主要为 NW 向、近 EW向背斜或向斜,例如太平向斜、那豆背斜等,发育较为平缓。其中太平向斜处于旧城背斜与那豆背斜之间,受到了右江复式向斜构造的影响,走向约为 300,整体呈 SE-NW 方向布展,核部位为三叠系早中统北泗组和中统板那组地层;那豆背斜主要呈现 NW-SE 走向布展,约为 310,属于对称褶皱,背斜核部位为泥盆系上统融县组地层;背斜的转折端以及两侧铝土矿已经被风化侵蚀且下部的碳酸岩受到了地表水作用的影响。且地层倾角为 10 20,褶皱两翼局部倾角达到了 40。(2)断裂特征。断裂主要呈现 NW-SE 向与NE-SW 向,断层具有纵横交错等特点,在一定911有色金属设计第 51 卷程度上影响到了铝土矿的规模与形态。同时,岩层倾向为 210235、倾角为 2540,其中 NE组为张性断裂,断距为 2070 m,会对铝土矿层造成破坏,而 NW 组的发育情况为层间滑动与倾向东北的正断层,倾角为 60、断距为 620 m,也会对铝土矿的连续性造成破坏,但不会造成较大的影响。3.3 矿体总特征广西平果铝土矿呈层状、透镜状,矿体规模受茅口组灰岩古侵蚀面的控制,其中凹下地段的矿层厚度较大、凸起地段的矿层厚度较小甚至存在缺失。同时,矿体规模存在较大差异、埋藏相对较浅,在漏斗发育处有多层矿,厚度在 3 15 m 之间,最厚处的厚度超过 30 m。矿体之间被基岩、峰林分割成多个部分,从平面角度来看矿体成群分布且形态十分复杂,具体有:部分矿体呈现带状、长条状,部分矿体呈现岛状、轴状、枝状;矿体剖面呈层状、透镜状;处于洼地当中的矿体具有中心低、边缘高的特点,中部倾角为 015、边缘倾角会达到 50;坡地上的矿体会受到地形变化等因素的影响且倾角为15254。3.4 矿石结构特征广西平果铝土矿的矿石以青灰色为主,但在风化等因素的影响下部分矿石会呈现黄褐色或红褐色,在黄铁矿含量等因素的影响下部分矿石会呈现灰黄色、在碳质的影响下部分矿石为暗黑色。同时,一水铝石主要呈现交代结构、碎屑状结构,见图 1。其中:长柱状自形结构,黄铁矿呈现半自形-自形结构与细粒草莓状结构,黏土矿呈细小鳞片状结构与泥状结构,其中交代结构中有方解石与石英细脉,宽度为 0.02 mm;碎屑结构主要是由一水铝石构成的,而一水铝石呈泥晶状或结晶细小粒状,粒度变化相对较大,部分碎屑分选较差,颗粒大小为 0.020.1 mm,含量在 3040%之间;自形-半自形结构是由一水铝石、黄铁矿以及黏土矿物构成的,且一水铝石的粒度为 0.1 0.3 mm、黄铁矿的粒度为0.041 mm、黏土矿物的粒度为 0.050.1 mm;细粒草莓状结构主要是由黄铁矿、一水硬铝石以及少量的黏土矿物构成的。3.5 矿石构造特征广西平果铝土矿的矿石构造主要包括豆状、砂屑状、土状等,其中:豆状构造矿石主要分布在矿层的中上部,含量在 2030%之间,其中的豆粒呈现青灰色或深灰色,粒径为 520 mm,且矿石核部为一水硬铝石,周围有黏土矿物;砂屑状构造矿石中的铝矿物呈现椭圆形、长条形碎屑,粒径为 0.1 2 mm,以深灰色-青灰色为主,其中黄铁矿的含量相对较少;土状或半土状构造矿石具有结构疏松、吸水性强、基质成分少等特点,以青灰色、浅灰-灰黑色为主;豆、鲕状构造矿石多出现在含矿岩系的中上部,且其中存在同心层状构造,含有黄铁矿、黏土矿物等填充物;致密块状构造矿石中的矿物分布十分均匀且以含铁矿物为主,主要分布在铝土矿的顶部与底部5。图 1 碎屑状铝土矿Fig.1 Clastic bauxite3.6 矿物组成特征在分析后发现广西平果铝土矿矿石的主要矿物成分有铝矿物、铁矿物、钛矿物以及黏土矿物,其中铝矿物为一水硬铝石、铁矿物为黄铁矿、钛矿物为锐钛矿、黏土矿物为绿泥石以及叶腊石等。4 广西平果铝土矿的矿山成因及找矿标志4.1 成因广西平果铝土矿位于北回归线附近,其周围分布着可溶性碳酸盐岩。在印支-燕山运动的影响下,这一区域产生了构造运动与岩溶作用,且形成了以右江大断裂为主的挤压冲断裂与褶皱,为铝土矿的形成提供了场所。同时,易溶的碳酸盐岩很容易出现红土化作用,便会使易溶的钙、镁等元素受到淋失作用的影响,使不易溶的铁、铝等元素被残留下来并形成铝土质红土。且二叠系上统合山组区域内的下覆地层都是碳酸盐类岩石,很容易产生岩溶作用,而铝土矿与上部煤系021黄镜光:广西平果铝土矿地质特征及找矿方法分析很难溶便会形成隔水层。此外,矿石中的硫、碳等元素会不断流失,而铝不会,便逐渐形成了铝土矿矿山。4.2 找矿标志明确找矿标志可以为后续找矿提供支持,而广西平果铝土矿的找矿标志有区域内向斜与背斜、矿体裸露、顶板燧石灰岩、古地理特征、地层标志等。(1)区域内向斜与背斜。从地势特点来看,向斜就是地势比较低洼的区域,受外部环境侵蚀较小,不会对堆积型铝土矿造成较大的破坏。而背斜是地势比较高的区域,很容易受到环境侵蚀的影响,便会形成沉积型铝土矿,所以可以将向斜与背斜当作找矿标志,为堆积型铝土矿与沉积型铝土矿的寻找提供支持6。(2)矿体裸露。在外部环境不断变化的过程中,铝土矿表层的土壤会被剥离且会逐渐形成比较明显的铝土矿,所以矿体裸露是最直接的找矿标志。(3)顶板燧石灰岩。这是矿层的顶板地层,其保存情况可以揭示下部铝土矿的完整度,如果顶板燧石灰岩的保存较为完整就说明下部的铝土矿也比较完整,所以可以根据这一标志进行找矿。(4)古地理特征。一般情况下,铝土矿的含矿岩系多分布在古陆/古侵蚀平原周围且主要分布在沉积盆地或山前凹地中,所以在找矿前需要综合分析古地理特征。(5)地层标志。上述内容表明,广西平果铝土矿主要分布在二叠系中,所以可以根据二叠系这一地层的特征寻找铝土矿。(6)放射性标志。铝土矿体具有一定的放射性,可以根据这一标志进行找矿。5 广西平果铝土矿的矿山找矿方法5.1 遥感找矿法遥感找矿法是通过遥感途径对有色金属矿区的控矿因素、找矿标志以及成矿规律进行研究并从中提取矿化信息,最终实现找矿目标的方法,具有较强的综合性。在应用这种方法时需要通过遥感设备获取不同矿物的光谱特征,之后识别和成矿有关的矿物信息并分析这些信息与成矿作用之间的联系。同时,也可以应用遥感地质找矿法,即利用地质体的遥感信息进行找矿。在这一过程中需要从一定距离利用现代化运载工具与仪器对地表与近地表地质体进行探测,在识别地质体与地质现象的过程中进行找矿。5.2 CSAMT 法CSAMT 法为人工场源频率域电磁探测法,是常用的有色金属找矿方法。相比于其他找矿方法,CSAMT 法具有诸多优势,例如可以根据地质条件以及地电条件科学调整勘探范围、其在电性层或目标地质体厚度的埋深之比可以达到 10%、可以穿透高阻盖层或浅部高低阻间杂地层并充分反映矿体深部的空间形态以及结构。在应用这种找矿方法时需要利用发射机向地下发射不同频率的电磁波,之后在地面观测电场分量和磁场分量,最后通过公式(1)计算视电阻率7。由于勘探深度与视电阻率呈正相关,与电磁波频率呈负相关,因此灵活应用这种找矿方法可有效降低频率并加大勘探深度。但是在应用时需要根据视电阻率探测曲线明确高阻基底面的起伏以及沉积岩系的分层情况并明确断层与圈定局部构造,之后再找出良好的导电矿体。s=1w=ExHy2(1)式中:s 视电阻率;Ex 电场分量;Hy 磁场分量。5.3 TDEM 法TDEM 法在有色金属找矿中发挥着重要作用,可以通过电磁场响应与时间变化之间的关系明确有色金属的埋藏情况。相比于其他找矿方法,TDEM 法具有操作方便、成本低、可以为深部找矿提供支持等优势,所以应提高对这种找矿方法的重视程度。在应用这种方法时需要利用不接地回线或接地线源向地下发射脉冲电磁场,并根据矿体内部是否形成涡旋电流判断地下是否存在良导电矿体。同时需要观测一次脉冲电磁场的间隙是否形成交变电磁场,从而分析地下导体的电性分布情况以及结构分布形态。但这种方法也存在一定的不足,例如信号较弱、抗干扰能力较差等,所以需要加大对可控源音频大地电磁法、提高分辨率混合源电磁法等方法的研究力度,更好地反映深部矿体的分布特征。(下转第 125 页)121王天敏:瓮安猴场滑坡地质特征及防治措施研究28HRB400,全粘结长11 m。格构面积16 800 m2。(6)截排水沟工程。为保证在施工期间,坡面流水直接冲刷坡体岩土体,在滑坡后缘布设 1条临时截水沟,拦截坡面流水,减少雨水直接灌入滑坡体,总长 370 m。截排水沟长 2 000 m,截排水沟底 M10 浆砌块石砌筑,厚 30 cm;沟壁采用 MU30 浆砌片石砌筑,壁厚 30 cm,底板与沟壁均采用 M10 水泥砂浆抹面。沿沟每 10 m 或地基土层变化较大处设沉降伸缩缝,缝宽 2 cm,采用沥青麻筋有效止水。护坡工程结束后,于马道上种植乔木 600 株,胸径 10 cm,土质边坡播撒草籽绿化。面积45 000 m2。5 结 语调查区内老煤窑巷道支护措施落后且年代久远,在长期降雨作用下,老采空区塌陷,最终使坡体整体失稳,形成大规模变形,诱发滑坡。区内岩层为顺向坡,且岩体节理裂隙发育,岩体破碎,滑带力学性质差,在雨水的浸泡作用下,润滑深层岩土体,导致该斜坡不断蠕滑,最终失去稳定,形成滑坡。通过参数反演分析,滑坡在天然工况下并不稳定。滑坡宽约 200 m,最大滑体厚 26 m,滑距约 150 m,总体规模约 780 000 m3,建议采取削方减荷,逐级放坡,坡顶削坡工程 130 000 m3,坡底回填反压方 20 000 m3。滑坡中下部设置抗滑桩,坡脚设挡土墙,坡身采用格构+锚杆护坡,格构面积 16 800 m2。滑坡后缘布设临时截水沟370 m.,坡面布设截排水沟 2 000 m。该滑坡及塌陷防治工程的实施,使得滑坡地质灾害得到有效的治理,实现当地的和谐发展,保护村民的生命财产安全,具有巨大的防灾减灾效益。参考文献:1施雄斌,杨泽.某石灰岩露天矿高陡边坡稳定性评价J.有色金属设计,2023,50(01):1-4.2杜金.土质边坡岩土工程勘察及稳定性评价J.有色金属设计,2022,49(02):96-100.3谢光娜,余仲勋,向金鑫,等.高速公路边坡绿化灌溉给水系统的研究J.有色金属设计,2020,47(04):79-82.4李彬.安徽省矿区周边施工项目边坡地质灾害发育特征及防治措施J.中国金属通报,2020(12):90-91.5陈垿.贵州省高位隐蔽性地质灾害特征及防治措施探究J.冶金与材料,2020,40(05):62+64.(上接第 121 页)5.4 SIP 法作为新兴激电方法,SIP 法可以在超低频段中进行多频视复电阻率测量,且可以根据实际频谱特性解决地质问题,为有色金属找矿提供了有效支持。但这种找矿方法的应用成本相对较高且效率较低,所以需要将其应用在成矿有利地段的勘测中。在应用这种找矿方法时需要通过偶极装置增强抗电磁干扰能力并加大穿透覆盖层的深度,且需要应用含有选频与滤波系统的接收机,从而接收固定频率信号,减少电极化不稳等因素的影响。6 结 语在社会经济快速发展的背景下,只有不断开采矿产资源才能够为工业生产奠定基础。而广西平果地区的铝土矿资源不仅十分丰富,也具有较高的经济价值,在维护铝工业安全中发挥着重要作用,因此需要根据矿山地质特征以及实际情况进行铝土矿的开采,通过遥感找矿法、CSAMT 法等多种手段加大铝土矿资源的开采力度,从而为铝工业的发展提供原材料。参考文献:1耿飞.广西铝土矿地质特征及找矿前景分析J.世界有色金属,2021(09):51-52.2徐勇,林权,林大统,等.广西来宾市北敢堆积型铝土矿地质特征及找矿标志J.矿产与地质,2021,35(01):58-62.3陈泰.广西平果县龙律果化堆积型铝土矿地质特征及找矿标志J.矿产与地质,2019,33(02):264-269.4冯曦轩.广西靖西西部地区成矿地质特征及找矿远景J.世界有色金属,2021(06):49-50.5严帅,宣娴.有色金属矿成矿地质特征和找矿趋势J.世界有色金属,2022(08):83-85.521