贵州凯里鱼洞地区铝土矿地质特征及控矿因素分析.pdf

*贵州省矿产勘查基金项目（编号：QDNHZ2010004）。顾业平（1982），男，高级工程师，556000 贵州省凯里市。贵州凯里鱼洞地区铝土矿地质特征及控矿因素分析*顾业平万将（贵州省有色金属和核工业地质勘查局六总队）摘要贵州凯里至黄平区域内以往地质工作中发现诸多铝土矿床（点），通过对鱼洞地区进行地质勘查工作，发现区内的铝土矿产于二叠系梁山组地层中，呈层状产出，矿体厚度受到地层厚度的控制，在岩溶地貌低洼地段矿体厚度较大，品位较高。矿石主要为一水硬铝石，块状构造，豆鲕状结构，具有高硅、中铁、低硫特征，化学成分Al2O3与SiO2、Fe2O3呈负相关关系，与铝硅比呈正相关关系，镓是伴生有益元素。矿床的形成主要受到地层岩性、构造、古气候、古沉积环境、表生淋滤等因素的控制。关键词铝土矿地质特征控矿因素找矿标志DOI：10.3969/j.issn.1674-6082.2023.08.007Geological Characteristics and Ore-controlling Factors of Bauxite in Yudong Area，Kaili，Guizhou ProvinceGU YepingWAN Jiang（6th General Team，Non-ferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau of Guizhou）AbstractMany bauxite deposits(points)have been found in the past geological work in the Kaili-Huangping area of Guizhou Province.Through the geological exploration work in the Yudong area，it isfound that the bauxite deposits in the area are produced in the Permian Liangshan Formation，which is layered.The thickness of the ore body is controlled by the thickness of the stratum.The thickness of the orebody in the low-lying section of the karst landform is large and the grade is high.The ore is mainly monohydrated hard alumina ore，massive structure，bean oolitic structure，with high silicon，medium iron，low sulfur characteristics.The chemical composition of Al2O3is negatively correlated with SiO2and Fe2O3，and positively correlated with the ratio of aluminum to silicon.Gallium is an associated beneficial element.The formation of the deposit is mainly controlled by factors such as stratigraphic lithology，structure，paleoclimate，paleosedimentary environment，and supergene leaching.Keywordsbauxite，geologic characteristics，ore-controlling factors，clue for prespecting总第 652 期2023 年 8 月第 8 期现代矿业MODERN MININGSerial No.652August.2023以往地质工作在凯里至黄平区域内发现诸多铝土矿床（点），鱼洞铝土矿就是其中之一，属于渝南黔中古生代、中生代铁锰铝成矿带1之贵阳遵义瓮安凯里铝土矿成矿亚带2。一些学者对凯里至黄平地区铝土矿的区域成矿规律3-4、地球化学特征5-6、控矿因素7-8进行过研究，但针对鱼洞地区的铝土矿研究甚少，仅有极少数学者在研究区域铝土矿矿床特征时对该区进行过地质概略叙述9。通过地质勘查工作，初步探明鱼洞地区铝土矿资源量约2 000万t，显示了该区有较好的找矿前景。本文通过对鱼洞地区铝土矿地质特征进行总结，分析含矿岩系变化规律、控矿因素及找矿方向，为该区下一步地质工作提供参考。1地质特征1.1区域地质背景区内大地构造位于扬子陆块江南复合造山带，30现代矿业2023 年 8 月第 8 期总第 652 期黔南坳陷区铜仁复试褶皱变形区10。区域出露的地层有寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系及第四系地层。区域构造以北东向为主，向斜有鱼洞向斜、大泡木向斜、苦李井向斜（图1）。1.2地层概况区内出露地层有泥盆系高坡场组（D3gp）；二叠系梁山组（P2l）、栖霞组（P2q）。高坡场组（D3gp）由灰色厚层状碎屑白云岩及细晶白云岩夹灰绿、黄绿色钙质页岩、泥岩以及灰色中厚层状生物碎屑灰岩、泥灰岩组成。梁山组（P2l）为该区铝土矿赋存层位，由1套铝土矿、铝质岩、铝质泥岩（页岩）、炭质页岩、煤层和石英砂岩组成，其厚度及岩系组成均变化较大，厚039 m。栖霞组（P2q）由深灰灰黑色灰岩、泥灰岩夹炭质钙质页岩及灰色细晶灰岩组成。1.3构造特征区内构造主要为鱼洞断层（图2），呈北东向贯穿全区，断层倾向南东，倾角5075，长约15 km，断距80100 m，正断层。1.4含矿岩系特征区内含矿岩系为二叠系中统梁山组（P2l），分为3层（图3），下部为褐红色、紫红色铁质黏土岩夹黄褐色、棕红色含结核状菱铁矿，中部为灰白、灰绿、浅灰色豆鲕状铝土岩夹豆鲕状、半土状、土状、块状铝土矿，上部为中厚层细中粒石英砂岩夹褐黑色炭质页岩及煤层。在基底高坡场组白云质灰岩凸起地段，含矿岩系变薄；在起伏不大的古岩溶地带，含矿岩系厚度514 m，在古岩溶深洼地带，呈椭圆形、槽形、锅底形的洼地、漏斗，厚度1539 m。据探矿资料显示，区内矿体的厚度与含矿岩系呈正相关关系，含矿岩系厚，矿体厚度大，含矿岩系薄，矿体变薄或未含矿（图4），说明含矿岩系受到古岩溶地貌控制3。2矿床地质特征2.1矿体特征据探矿工程资料显示，鱼洞地区主矿体为Al-y-1号矿体，矿体层状产出，产状与围岩基本一致，矿体走向1040，倾向280310，倾角623；矿体走向长3.6 km；矿体厚0.984.45 m，平均1.61 m，变化系数为32%。通过对26个探矿工程厚度分析，区内矿体厚度31顾业平万将：贵州凯里鱼洞地区铝土矿地质特征及控矿因素分析2023 年 8 月第 8 期多在1.02.0 m，占比65.4%，如表1所示。在平面上，矿体厚度等级常分布在一定地段内，说明矿体形态和厚度受到底板碳酸盐岩基底的控制3。2.2矿石化学成分矿石主要化学成分为A12O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，据资料显示，铝土矿中所含元素有40个左右，次要化学成分有S、Mn、Pb、Zn、Ba、Be、Ge、Co、V、CU、Ca、Mg、Sr、Ni、Sn、Ga等。矿石中含镓，镓含量0.001 5%0.006 1%，平均 0.003 1%，含量与 A12O3呈正相关关系，与部分学者研究区域内铝土矿伴生元素特征具有相似性6。据26个探矿工程资料，矿石主要化学成分为矿石中 A12O3含 量 50%60%占 46%；SiO2含 量 大于20%占42%；Fe2O3含量 6%15%占42%；S含量小于0.3%占81%，表明区内的矿石具有高硅、中铁，低硫特征。反映出Al2O3与SiO2、Fe2O3呈负相关关系，即Al2O3含量越高，则SiO2、Fe2O3含量越低，铝硅比值越高，反之则相反。2.3矿石矿物成分矿石中常见含铝矿物有一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石、高岭石、水云母、鳞绿泥石、菱铁矿、赤铁矿、黄铁矿、锆石、金红石等。一水硬铝石（Al2O3H2O）是矿石中的最主要矿物组分，常呈板状、柱状、束状或片状，颜色以灰白、浅灰及浅红褐色为主，少许为黄褐或浅棕色，为自形、半自形或他形粒状结构，矿物粒度原生为0.0020.005 mm，次生重结晶可达0.010.1 mm。2.4矿石结构矿石结构有豆鲕状结构、他形粒状结构、半自形-自形、隐晶结构、胶状结构及碎屑状结构。（1）豆鲕状结构是区内矿石的主要结构之一，粒径2 mm称为豆粒，2 mm为鲕粒，浑圆形和次浑圆形，由一水硬铝石组成。同心环带不明显，豆鲕边缘常有赤铁矿粉末或褐铁矿浸染。（2）一水硬铝石呈他形粒状，粒径0.010.05 mm，紧密嵌生，多见于致密状铝土矿石中。（3）一水硬铝石晶形较好，为半自形-自形结构，粒径多为 0.020.05 mm，少数为 0.10.5 mm，多在豆鲕碎屑状铝土矿中。（4）粒径0.0010.003 mm隐晶结构在致密状矿石中最为常见。（5）由高岭石和一水硬铝石及少许鳞片状水云母混合组成的胶状结构，常见于致密状铝土矿石或铝土岩中。（6）矿石中的碎屑物质多为一水硬铝石和少许高岭石，以砾屑、砂屑较为常见。2.5矿石构造矿石构造主要有块状、层纹状及孔隙状构造。（1）块状构造。矿石中一水硬铝石，高岭石与其他矿物呈无定向排列现象，矿物粒径多在2 mm以下，呈微晶隐晶质紧密嵌生。（2）层状构造。矿石在垂直层理方向上深色部分与浅色部分相间排列，深色与浅色两部分矿物组份无明显差别，均由一水硬铝石、高岭石及少量黏土矿物和其他微量矿物组成。（3）孔隙状构造。一些分布不均匀的细小孔洞，孔洞直径多小于1.5 mm，沿孔壁有时可见一水硬铝石晶簇。32现代矿业2023 年 8 月第 8 期总第 652 期3控矿因素分析3.1地层岩性因素鱼洞地区铝土矿产于二叠系梁山组地层中3，矿体厚度受到地层厚度的控制11。根据鱼洞铝土矿床探矿资料，所有的探矿工程揭露的地层仅梁山组含铝土矿，说明铝土矿的产出严格受到地层的控制。梁山组地层分布于各向斜中，地表露头范围宽，分布面积广，厚度539 m，一般在815 m，厚度相对稳定，为铝土矿的形成提供了良好的地质基础。区内的铝土矿呈豆鲕状、粒状、碎屑状产于梁山组的中部地层中，据26个探矿工程资料显示，矿体的厚度与含矿岩系呈正相关关系，含矿岩系越厚，矿体厚度越大，且矿石质量越好。部分学者研究表明12，在岩溶洼地区域含量岩系厚度大，品位好且矿体稳定。3.2构造因素在向斜相对完整的区域，铝土矿连续且品位稳定，显示了构造运动形成的古地理环境为铝土矿的形成提供了场所。加里东运动促使本区抬升为陆，形成相对稳定的陆地环境并经历了长时间的风化剥蚀和夷平作用9，形成古岩溶地貌。在红土化作用下7，13，逐渐形成富铝的钙红土风化壳，为本区铝土矿的形成准备了丰富的物质基础，通过迁移、富集、淋滤过程形成铝土矿层。燕山运动造就现今的地貌和地质构造，已形成的铝土矿体在向斜中由于得到上覆地层的覆盖，未遭受剥蚀和侵蚀而得以保存。在背斜或区域性断裂地带，由于长时间暴露剥蚀和冲刷，未能得到较好保持。3.3古气候因素据资料显示7，贵州石炭纪处于南纬814，属热带多雨、炎热、湿润的古海洋气候14，在炎热潮湿的气候条件下，经过物理、化学、微生物作用下产生的CO2、H2S和有机酸使得岩石遭受到强烈风化，促使风化物中以高岭石为主的富铝黏土矿物在适宜的环境中迁移、富集、淋滤形成铝土矿。3.4沉积环境因素早二迭世梁山期海水由南西入侵，本区处在湘黔古陆西侧边缘海湾泻湖地带9。在铁铝、硅酸盐等物质大量搬运进入海水中，由于铁质能与碳酸盐较快发生作用，故首先沉积于下部，在海水较深区域形成结核状菱铁矿。当溶液呈碱性反应时，Al（OH）3进入海盆地，溶液中硅多于铝，因此接着沉淀的是铝土泥岩。在经历脱硅去铁富铝作用过程中6，逐渐沉淀形成了铝土矿。铝沉淀的颗粒又较细小，在铝与陆源碎屑物质分离，并形成碎屑状、豆鲕状铝土矿。由于基底地形起伏不平，使矿层厚度变化明显，基底地形低凹处，含铁、铝层增厚。此后地壳继续上升，在气候炎热潮湿条件下，形成适于植物生长的沼泽地带，在长期地壳变动作用下形成煤层，该层盛产孢粉化石，厚达20 m，属早二迭世梁山期常见孢粉化石，表明该区的梁山组为海陆交替相滨岸沼泽沉积9。3.5后期表生淋滤因素燕山至喜山期，由于地壳隆起，埋藏深处的铝土矿接近或直接暴露于地表，铝土矿再次发生脱硅、去硫、除铁的淋滤作用。区内的铝土矿属于低硫中铁型铝土矿，地表矿体品位优于深部矿体，说明后期经历了一系列的表生淋滤作用5。4找矿标志及方向4.1找矿标志（1）地貌标志：在含矿岩系厚的地段往往形成陡崖或陡坎，地貌特征突出。（2）颜色标志：含矿岩系上部为黑色、灰黑色的煤矿层，有梁山组煤矿层出露的地方，就可能有铝土矿产出。（3）转石标志：地表有铝土矿或转石，一般都有铝土矿产出。（4）菱铁矿石标志：铝土矿常和赤铁矿石相伴产出，地表有菱矿石产出的地方，一般都伴有铝土矿。4.2找矿方向据区内铝土地质特征和控矿因素分析，区内矿体厚度与底板高坡场组的岩溶地貌有着直接的联系，在侵蚀地貌低洼地段，往往是矿体赋存较好的区域。因此在该区找矿工作首先应重点研究区内岩溶地貌特征，依据岩溶地貌选取沉积较好的地段开展工作。据探矿工作资料显示，在矿体延深方向含矿岩系呈变大的趋势，应是该区今后找矿的重点地段。5结语（1）鱼洞地区铝土矿产于二叠系梁山组地层中，矿体厚度受到地层厚度的控制。（2）区内的矿石具有高硅、中铁，低硫特征，化学成分Al2O3与SiO2、Fe2O3呈负相关关系，与A/S正相关关系，镓是伴生有益元素。（3）矿石主要为一水硬铝石，块状构造，豆鲕状结构。（4）矿床的形成主要受到地层岩性、构造、古气候、古沉积环境、表生淋滤等因素的控制。参考文献1徐志刚，陈毓川，王登红，等.中国成矿区带划分方案 M.北京：地质出版社，2008.2刘幼平，程国繁，周文龙，等.贵州铝土矿成矿区（带）划分 J.地质科技情报，2016，35（3）:128-132.（下转第38页）33青山背斜轴部略偏北西翼，为背斜枢纽隆起部位，岩浆岩杂岩体（、等）呈岩枝、岩墙状沿背斜轴部呈北东向顺层侵入，沿接触带（尤以北西侧）围岩发生强烈的蚀变，矽卡岩带长约1 000 m，最宽150 m，已发现金硫及多金属矿（化）体具多层位、多类型特点，与狮子山矿田“多层楼”成矿模式十分相近，具有多层找矿的有利条件，成矿地质条件好。依据以往工作成果，矿点及外围区域还有不少的找矿区间和前景。进一步探索青山背斜近核部、岩体接触带及附近成矿可能性，对已知矿（化）体进行追索、控制及探边摸底，深部栖霞组（P1q）上硅质层、石炭系黄龙船山组与泥盆系五通组控矿结构界面（C2+3/D3w）是铜陵地区重要的成矿部位，深部钻孔已揭露发现金硫及多金属矿（化）体，应进一步加强控矿作用与矿化富集因素的研究。4结论严冲多金属矿点位于铜陵矿集区狮子山矿田内，具有狮子山矿田典型的“多层楼”成矿模式中的全部控矿地层和含矿岩体、围岩条件，成矿地质条件良好。以往勘查工作已发现多层位、多类型矿体，矿体受地层、构造、岩浆岩等成矿地质背景影响明显，在青山背斜栖霞组（P1q）上硅质层、石炭系黄龙船山组与泥盆系五通组控矿结构界面（C2+3/D3w）寻找“焦冲式”多金属矿和“天马山式”金矿前景较大。参考文献1常印佛，刘湘培，吴言昌.长江中下游铁铜成矿带 M.北京：地质出版社，1991.2陆庆，赵炎.安徽省铜陵市铁山头铜矿床地质特征及找矿潜力J.现代矿业，2020，36（12）:47-48，79.3齐维维.安徽铜陵焦冲金（硫）矿地质特征及找矿标志 J.现代矿业，2016，32（9）:168-171.4张志辉.安徽铜陵焦冲金硫矿床地质特征及成因研究 D 北京：中国地质大学（北京），2009.5储国正.安徽金矿主要特征及找矿方向 J.安徽地质，2010，20（4）:255-259.6郭东伟.安徽铜陵焦冲金矿特征、成因和找矿标志 D.北京:中国地质大学（北京），2017.（收稿日期 2022-12-14）甘鹏陈寿椅等：安徽铜陵严冲多金属矿点地质特征及找矿方向探讨2023 年 8 月第 8 期3刘幼平，周文龙，程国繁，等.贵州铝土矿含矿岩系特征与成矿规律研究 J.矿物学报，2016，36（2）:289-294.4糜从斌，刘松.福泉凯里铝土矿找矿潜力探讨 J.世界有色金属，2020（7）:112-114.5陈健，向震中，严琦，等.黔东南铁厂沟铝土矿含矿岩系地球化学研究 J.矿物学报，2021，41（4/5）:494-508.6陈健，向震中，万斌，等.黔东大田铝土矿（岩）伴生元素分布特征 J.矿物学报，2021，41（4/5）:485-493.7李传班，刘幼平，武国辉，等.贵州省凯里地区铝土矿床控矿因素研究 J.地质与勘探，2012，48（1）:31-37.8刘平.六论贵州之铝土矿铝土矿矿床成因类型划分意见J.贵州地质，1996（1）:45-60.9蔡贤德.贵州省凯里地区铝土矿矿床地球化学特征及矿床成因探讨 D.昆明:昆明理工大学，2011.10 贵州省地质调查院.贵州省区域地质志 M.北京:地质出版社，2017.11 李艳桃，肖加飞，付绍洪，等.贵州主要铝土矿矿集区成矿特征对比研究 J.地质找矿论丛，2014，29（4）:489-494.12 刘幼平，李传班，周文龙，等.贵州凯里黄平地区铝土矿空间分布规律与古岩溶地貌关系的研究 J.科学技术与工程，2014，14（31）:165-171.13 廖士范.论贵州清镇式铁矿、贵州铝土矿形成环境、成矿机理及找矿方向问题 J.贵州地质，1987，4（4）:419-430.14 金中国，黄志龙，刘玲，等.黔北务正道地区铝土矿成矿规律研究 M.北京：地质出版社，2013.（收稿日期 2023-02-17）（上接第33页）38