平果堆积型铝土矿成矿规律及赋存特征

王新萍

(中国铝业广西分公司,广西平果 531400)

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平果堆积型铝土矿成矿规律及赋存特征

王新萍

(中国铝业广西分公司,广西平果 531400)

广西平果铝土矿属岩溶堆积型铝土矿,其矿体的形成、规模、含矿率、矿石质量与沉积铝土矿层、岩溶洼地大小、矿源层的所处位置、地形地貌关系密切。文章对该矿床的成矿过程、控矿因素及富集特点进行了阐述,对矿床的赋存层位及含矿层的特征等方面进行了分析,为该类矿床的地质工作提供参考。

岩溶;堆积型铝土矿;成矿规律;赋存特征

平果铝土矿属岩溶堆积型矿床,共有那豆、太平、教美、新安、果化五个矿区,分布面积达1 750 km2,储量达1.5亿t,该矿床具矿体大小不一,形态呈不连续的似层状、透镜状、扁豆状产出,厚度变化较大,由0.53～10.59 m不等,平均4.48 m,含矿率变化大等特点,矿石质量总体存在低硅、高铁、高铝硅比等特点,其成矿及赋存有其独特的规律和特征。

1 矿区地质特征

1.1 地 层

本区地层有泥盆、石炭、二迭、三迭、第三、第四系,除第三、第四系外,其余均为碳酸盐岩建造为主的地层,含矿层位有两个,原生铝土矿层产出于二迭统合山组底部,厚0～3 m,呈层状,似层状,主要为一水硬铝石,次为三水铝石,伴生有硫铁矿,炭质及粘土矿物组成,延伸较稳定,属滨海沉积型铝土矿床,次生铝土矿产出于下更新统,含矿层由大小不等、分选性差的铝土矿块和少量的褐铁矿块与粘土混杂在一起,厚0.2～21.6 m,靠近原生铝土矿层露头附近,所含的矿石块度大,含矿率也高,属残坡积岩溶堆积型铝土矿床。

1.2 构 造

区内区域褶皱、断裂构造发育。褶皱构造,以北西向为主,次为北东向。主要褶皱有太平向斜、旧城背斜、那豆背斜、果化复向斜、龙味背斜和大隆背斜,褶皱的基底为寒武系地层,盖层为泥盆系-三迭系的碳酸盐岩、陆源碎屑岩。基底断裂构造以北西向断裂较为发育,其次为北东向断层(见图1)。基底断裂构造对本区各种地貌单元的形成与分布有密切的关联,但对于堆积铝土矿体未构成影响。

本区堆积铝土矿体的分布主要沿着背斜核部及两翼峰丛、峰林洼、谷地,斜、缓坡地分布,赋存于第四系更新统堆积红粘土层中。

1.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动较弱,以中三迭世及早二迭世海底火山喷发为主,主要岩性有火山岩,碎屑岩(层凝灰岩)及闪长玢岩等。

2 矿床成矿规律

平果堆积型铝土矿床的成矿及其发展演化过程,不但受地壳运动和地质构造等条件的控制,而且还受成矿过程中的地貌条件和气候因素的制约,其时、空分布和矿化富集与一般的内生矿床和表生矿床相比,有其独特的规律性,其主要表现有以下几个特征。

2.1 成矿过程

在地质发展史上,本区经历了多次构造运动,相继形成了与成矿有关的褶皱及相应的断裂;经历了多期的垂直-水平的岩溶作用过程,区内堆积铝土矿床,是由于岩溶作用,使碳酸盐岩中的原生沉积矿层遭受机械破碎,改造堆积而成的产物,属于岩溶堆积矿床。岩溶堆积铝土矿床成因示意图如图2所示。在岩溶成矿过程中,大体可分为三个阶段:

图1 平果区域地质略图

1.矿源层剥蚀阶段:上二迭统底部的原生沉积铝土矿层及其上部的含煤炭质泥岩、页岩,为本区非可溶性岩层,亦属地下水的隔挡层和溶蚀基准面。在漫长的岩溶化过程中,侵蚀面不断下移、新生,具强烈侵蚀性的水对碳酸盐岩不断进行溶蚀,形成漏斗、落水洞、溶洞、洞穴,直通达溶蚀基准面,水沿构造裂隙往下渗透,开始形成埋藏岩溶,地面溶余物作侧向运移或呈悬浮状态带走(见图2a)。

2.初级成矿阶段:水随岩溶通道及断裂转入炭质泥、页岩层及原生矿,成为承压水,增强溶蚀能力,下伏灰岩受到强烈溶蚀,随着时间的推移,埋藏岩溶形成埋藏洞穴,发展到一定程度,矿源层内聚应力动态平衡遭到破坏,在外营力影响下,由于重力作用发生崩塌,在陷落运移过程中与原地堆积物掺合聚积于适当的部位。形成为初级堆积铝土矿体(见图2b)。

3.富集成矿阶段:初级堆积矿为含水松散碎屑岩层,其水主要由大气降水供给,大气水中富含的二氧化碳,与原生铝土矿碎屑中的黄铁矿经氧化产生硫酸根。CO2与SO4-2均具有强烈的溶蚀作用,对铝土矿及灰岩中的方解石、白云石、黄铁矿、煤屑等进行水解、溶蚀、风化;使硫、碳、钙、镁等流失;次生高岭石中的SiO2亦在风化过程中逐渐流失;最后的残余物为铝土矿,褐铁矿及含铁铝质的红土(其中,铝土矿中的一水硬铝石经风化分解,部分成为三水铝石)。经上述改造富集为现以红土胶结的堆积铝土矿体(见图2c)。

图2 岩溶堆积铝土矿床成因示意图

综上所述,三个阶段不是绝对的,但矿床的形成却是以岩溶化作用为其主导,各种地质因素综合作用的产物,应属岩溶堆积型铝土矿床。主要成矿期为第四系更新统。

2.2 控矿因素

1.矿源因素:由碳酸盐岩地层为基底的岩溶槽、谷地,闭合的山间洼、谷、盆地及斜、缓坡地带,沉积层状铝土矿是形成本区堆积铝土矿的矿源层,该沉积层状铝土矿经褶皱窿起并在岩溶作用下暴露地表,经长期缓慢的风化剥蚀、破碎崩落,机械搬运,在由碳酸盐岩地层所形成的岩溶洼、谷地以及斜、缓坡地中堆积,经红土化作用而形成堆积铝土矿床,一般原生矿质量好,经改造堆积的矿体,矿石质量相对提高。

2.岩性因素:区内地层基本上由可溶性较好的碳酸盐岩类组成,其岩性单纯,而且与矿源层及顶部的碳质泥、页岩的物理化学性质差异极大,一方面利于岩溶化作用的进行,另一方面杂质掺合少,造成了铝土矿碎屑的聚积和化学风化富集成矿;同时由于岩溶地貌的封闭性和以溶蚀为主的特点,使地表径流搬运作用很弱,给堆积铝土矿集中、保存以有利的条件。

3.构造因素:矿区褶皱构造发育,伴生着大小纵横断裂和层间裂隙构造,这些构造体系控制了矿源层和堆积铝土矿的分布;断裂构造的组合与展布,控制了岩溶洼地和堆积铝土矿体的分布及产状形态。

4.地貌因素:区内广泛分布的可溶性岩层(碳酸盐),在岩溶作用下,在地表形成一系列的岩溶地貌,堆积铝土矿体的分布严格受地貌所控制,岩溶凹地、洼地、槽谷、侵蚀平原、缓丘等即为矿体赋存的主要场所。

5.气候因素:矿区位于北回归线上,属于炎热多雨的亚热带气候,有利于岩溶作用的进行。

2.3 矿化富集规律

1.继承性富集:本区堆积铝土矿系由赋存于上二叠统合山组底部(侵蚀面)的原生沉积铝土矿层为矿源,经长期岩溶作用,改造堆积形成。堆积矿石质量与原生矿层的规模和品质优劣密切相关,具有明显的继承性,矿源层厚度大、质量好,形成的堆积矿床规模也大,质量也好。

2.风化强度富集:矿石本身的相对富集取决于风化强度和搬运距离的长短,由于背斜轴部隆起比翼部高,接受风化剥蚀的时间比翼部早,风化的时间就长,搬运的距离就较远,故背斜轴部矿体的矿石质量比翼部矿体的矿石质量好,而翼部矿体的含矿率较轴部矿体的含矿率高。这主要与风化及搬运过程的差异有关,翼部搬运距离较短,保存的矿石碎块就较多,含矿率也相应较高。

3.地层中含有非碳酸盐岩多的地段,堆积层中粘土杂岩屑多,则Al2O3品位低,A/S值小。离原生矿距离远,风化剥蚀时间长,Al2O3品位高,A/S值大。

3 赋存特征

3.1 赋存层位及含矿层的特征

分布于第四系更新统的岩溶洼地、谷地、槽谷及其斜坡地带为堆积铝土矿的赋矿层位,矿体的分布、规模受其严格控制。由粘土、铝土矿、岩屑、铁锰质结核组成的松散堆积层,是矿区内堆积铝土矿的赋矿层位。在垂直剖面上具有典型的三元结构(见图3),由上而下分别为:

1.上部粘土层:灰黄、土黄-褐灰色,主要由粘土组成,结构松散,具弱粘性及可塑性状态,局部夹铝土矿石,铁锰质结核。分布不稳定。多分布在峰林谷地及开阔洼地的低洼地段,厚度0～6.40 m,其平均品位为Al2O357.57%,SiO27.47%,A/S 7.71, Fe2O316.19%,平均含矿率134 kg/m3,而洼地的斜坡、近沉积层状铝土矿的旁侧及各采场地势较高的窿起地段受剥蚀而缺失。

2.中部堆积铝土矿层:褐红、棕红、紫褐、灰黄、灰色等,主要由粘土及铝土矿块组成,夹少量铝土质泥岩、硅质岩、褐铁矿等。铝土矿块大小不一,一般块度3～50 cm,个别大于100 cm,比重中等,硬度较大,呈次棱角至次圆状,夹少量粒径小于1 cm的滚圆度较好的围岩粒屑,大小混杂。矿石分选性差,为粘土胶结。局部地段因含矿率低或品位达不到工业要求而缺失。厚度0.5～18.70 m,一般厚度1.5～10.0 m。其平均品位为Al2O359.14%,SiO26.15%,Fe2O316.41%,A/S 9.62,平均含矿率892 kg/m3,各采场矿体在地形坡度变化较大的斜坡、地势较高的隆起地段、凸包等部位及沉积层状铝土矿的旁侧多裸露地表。

3.下部粘土层:褐红、砖红色为主,主要由可塑状态及较强粘性的粘土组成。多沿洼地基底的溶沟、凹坑分布。含少量粒径0.1～3 cm的滚圆状铝土矿、褐铁矿碎屑。与基底岩石呈角度不整合接触,分布不稳定,在斜坡地段及洼地高处往往缺失。整层厚度0～8.40 m,其平均品位为Al2O352.40%, SiO210.75%,Fe2O319.28%,A/S 4.88,平均含矿率181 kg/m3,该层在各采场内普遍分布在地势较低的平缓地带。

图3 第四系堆积层示意图

堆积铝土矿层与其上、下粘土层之间的分层界线较为明显,铝土矿层上部的粘土层在剥蚀作用较强烈地段,多数尖灭缺失而使矿层裸露地表;在保存较好而植被发育地段,则在表层出现腐植质土层。铝土矿下部的褐黄色、褐红色粘土层,则在地势相对较高或凸起地段往往缺失,表现为铝土矿层直接堆积于基岩面之上。

4 结 论

1.岩溶堆积铝土矿的空间分布,宏观上受原生铝土矿(即古风化壳型铝土矿)的控制,其规律和质量随原生矿的变化而变化,具有明显的继承性。因而原生铝土矿的规模和质量决定堆积铝土矿的规模和质量,一般情况下,沉积矿体规模越大,矿石质量好,则形成的堆积铝土矿体规模大,矿石质量好。

2.矿石的矿物成分、化学成分及结构构造等既保持了沉积型铝土矿的特点,又具有后期改造的特征,S、P、Si等有害元素在漫长的堆积铝土矿体的形成过程中大量流失,Al2O3等有益元素则得到相对富集。

3.岩溶堆积铝土矿矿石质量从高到低的变化与其时间分布上的从早到晚,垂向空间分布上的由高到低,三者之间的演变是同步的,具有明显的一致性。即早期形成的矿体分布在高处,其质量优于晚期形成而又分布于低处的矿体并呈现出有规律的依次递变。含矿岩系一般具有三元结构,即上部粘性土层、中部铝土矿层、下部粘性土层或胶泥层。

4.堆积铝土矿矿体的形成、规模、含矿率、矿石质量与沉积铝土矿层、岩溶洼地大小、矿源层的所处位置、地形地貌关系密切,受峰丛台、坡地、岩溶洼、谷地所控制,其形态与坡地、洼、谷地的形态基本一致。含矿洼地规模愈大,则堆积铝土矿体规模愈大;含矿洼地封闭性较好的,则矿体含矿率较高;距矿源层近,则矿石块度愈大,矿石质量相对稍差;远离矿源层,则矿石块度变小,磨圆度较好,矿石质量相对较好。距离矿源层太远,则含矿率变低而不易形成堆积铝土矿体。

[1] 平果铝业公司,广西有色地质勘查总院,长沙有色冶金设计研究院.平果岩溶堆积型铝土矿地质特征及勘探方法研究[R].广西:平果铝业公司,1999.

[2] 何南勋,唐经有.广西平果铝土矿那豆矿区堆积矿床补充地质勘探总结报告[R].广西:广西冶金地质勘探公司,1982.

[3] 祝瑞勤,涂金华,张毅,等.广西平果铝土矿太平矿区评价矿体补充勘探报告[R].长沙:长沙有色冶金设计研究院,2007.

Abstract:Pingguo bauxite belongs to karst stacking-type of bauxite,the formatiom,scale,mineral content and qulity of the ore deposite are closely related to the layer of sedimented-type of bauxite,the sizes of karst depression,the locations of the deposite and topography.This article expounds the minerlization process,the factors of ore control and abundanted feature of this type of bauxite,and analyzes the locations of the abundanted layer and the characteristics of mineral-contented layer of the deposite and so on,which gives a reference to the Geological work on the same type of ore deposite.

Key words:karst;stacking-type of bauxite;regularities of mineralization;abundanted-characteristics

Regularities of Mineralization and Abundanted-characteristics of Pingguo Stacking-type of Bauxite

WANG Xin-ping
(Mining Departmemt of CHAL CO Guangxi Branch,Pingguo531400,China)

TD15

A

1003-5540(2012)03-0001-04

2012-03-26

王新萍(1963-),女,工程师,主要从事矿山地质研究与开发工作。