黔北栗园向斜北段铝土矿床地质特征及控矿条件研究

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(贵州省地质矿产勘查开发局一六地质大队，贵州遵义563000)

黔北栗园向斜北段铝土矿床地质特征及控矿条件研究

熊星，王希文，程悦

黔北栗园向斜北段铝土矿是产于早志留世韩家店群(S1Hj)泥页岩或晚石炭世黄龙组(C2h)粗晶灰岩之上的一水硬铝石型沉积型铝土矿床。铝土矿产出层位为晚石炭世大竹园组(C2d)。在阐述该铝土矿床的成矿地质背景和矿床地质特征的基础上，对矿床形成过程中的控矿条件进行了分析，认为主要有构造、古地理及古气候、地层、成矿物质来源四大控矿条件。鉴于区域内具备相似条件的向斜构造还有多个，如参照该矿床开展地质勘查工作，有望再找到多个中—大型铝土矿床。

铝土矿；控矿条件；栗园向斜；贵州务川

0 引 言

黔北栗园向斜铝土矿初步估算铝土矿资源量超亿吨，达超大型规模。利用栗园向斜内2007—2009年大竹园铝土矿勘探和2010—2013年整装勘查的阶段性资料，结合前人的研究成果，对栗园向斜北段铝土矿床地质特征及控矿条件进行初步分析。

1 成矿地质背景

栗园向斜北段铝土矿区在大地构造上属扬子准地台黔北台隆的北缘(贵州省地质矿产局，1987)。区域内分布有多个NNE向展布的向斜褶皱(图1)。

早志留世期，黔北地区沉积了早志留世韩家店群(S1Hj)页岩，划属开阔海台地相沉积(贵州省地质矿产局，1987)。从志留纪末到泥盆纪初，黔北地区在广西运动中持续隆起上升。经历了长时间的古风化剥蚀后，黔北地区在早石炭世形成了侵蚀盆地，并在晚石炭世的海水浸入中变为浅海台地环境，逐步沉积了晚石炭世黄龙组灰岩。从晚石炭世中期起，黔北地区又逐渐上升，黄龙组(C2h)灰岩遭风化剥蚀保存不全而呈断续分布(雷志远等，2013)，大陆岩溶盆地形成，与侵蚀盆地一起成为晚石炭世晚期马平期铝土矿含铝岩系沉积的良好场所。晚三叠世以后含铝岩系及上覆地层持续上升成陆，经历长期的风化剥蚀至今(殷科华，2009)。

图1 黔北向斜构造纲要及铝土矿床(点)分布图

2 矿床地质特征

2.1 地层

栗园向斜内出露地层主要是沉积岩，栗园向斜是研究区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。区内出露地层由老至新为早志留世韩家店群(S1Hj)，晚石炭世黄龙组(C2h)、大竹园组(C2d)，中、晚二叠世地层和早三叠世夜郎组(T1y1)、茅草铺组(T1m)及零星分布的第四系，其间缺失中、上志留世，泥盆世和早石炭世地层。

大竹园组(C2d)为向斜内铝土矿赋矿层位，真厚0～13.2 m。含矿岩系一般下部为灰-灰绿或紫红色黏土岩、含黄铁矿或绿泥石黏土岩，偶夹赤铁矿或菱铁矿透镜体或结核；中上部为灰-黄灰色半土状、碎屑状铝土矿或铝土岩，偶见灰色鲕状铝土矿、灰绿色绿泥石铝土矿及灰色致密状、鲕状、豆鲕状铝土岩、黏土岩等。黏土矿物主要为伊利石；顶部常为深灰、褐黄色中厚层致密状黏土岩及铝土岩，仅个别地段的矿层直接与中二叠世梁山组炭质页岩接触，代表性地质剖面为含铝岩系钻孔ZK2801岩芯剖面。

栗园向斜含铝岩系钻孔ZK2801岩芯剖面

上覆地层：梁山组(P2l)

黑色炭质黏土岩

——————假 整 合——————

大竹园组(C2d)

总厚度5.93 m

(5) 灰、黄灰色致密状铝土岩

厚度0.74 m

(4) 黄灰色半土状铝土矿

厚度1.55 m

(3) 灰色、褐灰色致密状铝土矿

厚度1.32 m

(2) 深灰色含粉晶状黄铁矿铝土质黏土岩

厚度1.33 m

(1) 黑灰绿色中厚层致密状黏土岩，含粉晶状黄铁矿

厚度0.99 m

——————假 整 合——————

下伏地层：黄龙组(C2h)

灰、灰白色局部为肉红色厚层至块状中—粗晶灰岩

2.2 构造

研究区内主体褶皱构造是两翼不对称的平缓向斜——栗园向斜。次要断裂构造：一种是与栗园向斜同期形成的逆断层；另一种是在栗园台地形成以后，含铝岩系之下的韩家店群地层软弱易风化，在台地边缘形成较大临空面，在重力作用下形成的重力滑移断裂——正断层(图2)。

2.3 矿体产出特征

栗园向斜北段铝土矿矿体为一呈层状、似层状产出的连续矿体，位于向斜北段两翼大竹园组含铝岩系中上部，在研究区内自西向东矿体连续分布，产状与地层产状基本一致，矿体块段厚1.22～4.18 m，矿体平均厚2.06 m，厚度呈波状起伏变化，较为稳定。区内铝土矿含铝岩系(C2d)根据岩性分为上、下2段(图3)。

图2 黔北栗园向斜北段铝土矿床地质略图(据贵州省地质矿产勘查开发局一0六地质大队，2013缩编)1-早三叠世茅草铺组；2-早三叠世夜郎组；3-晚二叠世吴家坪组、长兴组；4-中二叠世茅口组；5-中二叠世栖霞组、梁山组；6-晚石炭世大竹园组、黄龙组；7-早志留世韩家店群；8-矿体出露线；9-地层界线；10-向斜轴；11-逆断层；12-重力滑移断裂；13-地层产状石炭系黄龙组(C2h)和二叠系梁山组(P2l)，极薄，仅零星分布

下部为灰绿色厚层-块状绿泥石黏土岩、绿泥石岩和浅灰及深灰色黄铁矿黏土岩、黏土岩，局部夹赤铁矿、硫铁矿透镜体。

中、上部以灰、深灰及褐黄色半土状铝土矿为主，局部为碎屑状铝土矿。偶见灰色致密状铝土矿、豆鲕状铝土矿、灰绿色绿泥石铝土矿、黏土岩等透镜体及炭质页岩和劣质煤夹层，与半土状、碎屑状铝土矿同时产出。

顶部常为深灰、褐黄色中厚层致密状黏土岩及铝土岩，仅个别地段的矿层直接与中二叠世梁山组炭质页岩接触，如钻孔ZK2801岩芯地质剖面。

矿体规模。矿体主要分布于栗园向斜北段两翼及北部转折端，整体呈“∩”形展布，东西长约12 000 m，南北宽约400～3 800 m，展布面积约10 km2，铝土矿资源量超亿吨。

矿体形态、结构和产状。矿体沿栗园向斜北段转折端和两翼呈层状、似层状产出，除少量地段见无矿或厚度不可采天窗外，总体形态简单完整。

矿体产状与围岩基本一致，总体上向斜北西翼倾向南东，平均倾角17°；向斜南东翼倾向北西，平均倾角13°。

2.4 矿石特征

2.4.1 矿石类型及组成 研究区内有3种不同工业类型的铝土矿矿石：低铁低硫型、高铁低硫型和高硫型一水硬铝石矿石。按照宏观特征及鉴定结果，区内矿石划分为半土状铝土矿、碎屑状铝土矿、致密状铝土矿和豆鲕状铝土矿4种自然类型。其中，半土状铝土矿质量较优，Al2O3质量分数多大于65%、铝硅比值(A/S)多大于7，是区内铝土矿主要自然类型；碎屑状铝土矿总体质量较好，其中灰、深灰色角砾状及少部分砂屑状铝土矿Al2O3质量分数大于60%、A/S>7。随着碎屑质量分数减少，在空间上与半土状铝土矿呈渐变关系；致密状铝土矿Al2O3质量分数一般为50%左右,A/S平均约为4：豆鲕状铝土矿Al2O3质量分数多大于 50%、A/S>5，但区内极少见。

2.4.2 矿石结构与构造 研究区内铝土矿矿石结构有碎屑结构、豆鲕结构、泥晶结构和粉晶结构等；

图3 栗园向斜北段铝土矿含矿岩系综合柱状图(据贵州省地质矿产勘查开发局一六地质大队，2013修编)

图4 栗园向斜北段铝土矿铝硅比值频率分图(据贵州省地质矿产勘查开发局一六地质大队，2013)

矿石构造有块状构造、半土状构造和致密状构造，其中，碎屑结构为区内主要矿石结构类型；块状构造是矿区矿石构造的主要类型之一，多由一水硬铝石堆积为厚度>0.5 m的厚层构造，无明显细层区分，且矿石质量最佳(李沛刚等，2014)；半土状构造和致密状构造的矿石分布无规律，质量稍次。2.4.3 矿石的化学组成 区内铝土矿石的主要化学成分为Al2O3、SiO2，其次为Fe2O3、TS、TiO2和LOI，上述6种组分之和一般大于95%。

其中，Al2O3质量分数为40.26%～81.20%，平均65.34%；SiO2质量分数为0.46%～24.90%，平均10.78%；评价铝土矿石质量最重要的指标铝硅比值范围为2.21～166.17，总体上地表矿石的铝硅比值高，优于深部矿石(图4)。

3 控矿条件

3.1 构造

广西运动为黔中—黔北—渝南广大地域的持续隆起、早古生代地层的风化剥蚀、起伏不大的准平原化地貌的孕育形成提供了极其重要的古构造条件。天山运动使研究区沉积了黄龙组厚层灰岩，海退后演变为陆相沉积盆地，沉积了研究区的含矿岩系，同期及稍后形成的黔北一系列向斜(包括栗园向斜)为铝土矿的保存提供了重要场所。

3.2 古地理及古气候

晚泥盆世—早石炭世之间发生的紫云运动，使研究区古陆持续上升并向南漂移至古纬度北纬8.2°附近(刘平，2001，2007；翁申富等，2008)，属于比较炎热的赤道地区, 为区内铝土矿成矿母质的形成提供了湿热气候环境。强烈的化学风化作用使黏土矿物再分解(铝和硅分离)，硅被地下水带走，而铝则在pH值为弱酸性—弱碱性的溶液中产生沉淀；再经红土化作用，形成了大范围的含三水铝石铝土矿的红土风化壳，为尔后的铝土矿沉积提供了充足的成矿母质。在铝土矿层中，常夹炭质页岩或劣质煤等有机物残留，个别山地工程或钻孔中甚至可见风化残留的标志层(雷志远等,2010),由此推断，当时处于炎热而又潮湿的古气候环境，有利于铝土矿的形成。

3.3 地层

晚石炭世，海水自北向南浸漫，在滑石板—达拉期形成黄龙灰岩后，原来堆积在高地上的铝土矿成矿母质被地表径流搬运、沉积在低洼滨海—沼泽区沉积成矿。而区内铝土矿均产于韩家店群(S1Hj)或黄龙组(C2h)之上、梁山组(P2l)或栖霞组(P2q)之下的大竹园组(C2d)中上部，是研究区铝土矿唯一赋矿层位，也是区内铝土矿勘查的主要标志和依据，成矿层位专属性非常明确，是区内最直观、最重要的成矿控制因素。

3.4 成矿物质来源

研究区铝土矿成矿物质主要来源于含矿岩系沉积基底的韩家店群(S1Hj)泥、页岩。据1992—1995年大竹园铝土矿区普查资料显示，在同样的成矿条件下，韩家店群(S1Hj)泥、页岩演化为铝土矿所需Al2O3、TiO2、Ga的富集率分别仅为2.47,2.91,3.57倍(刘平，1993；雷志远等，2007)，而另一基底黄龙组(C2d)灰岩演化为铝土矿所需相同系列氧化物和Ga元素的富集率则分别高达66.66,102.00,41.67倍。从稀土元素分布模式(图5)的对比研究看，铝土矿与韩家店群泥、页岩非常接近，具有明显的亲缘关系。上述地球化学研究结果表明，韩家店群泥、页岩具有最大机率成为铝土矿的成矿母岩。

图5 铝土矿与下伏灰岩、泥页岩的稀土元素分布模式图(据刘平，1993)

4 结 论

(1) 栗园向斜北段铝土矿床是产于早志留世韩家店群(S1Hj)泥、页岩或晚石炭世黄龙组(C2h)粗晶灰岩之上的一水硬铝石型沉积型铝土矿床。矿床的形成主要受构造(向斜)、古地理及古气候(古赤道地区炎热而又潮湿的古气候环境)、地层(古低洼滨海沼泽区沉积形成的大竹园组(C2d)以及成矿物质来源)、基底(韩家店群(S1Hj)泥、页岩)等条件控制。

(2) 在黔北地区栗园向斜方圆约50 km以内，具有相似的向斜构造多达近10个，在古地理及古气候、地层、成矿物资来源等条件均相似的情况下，按照“从已知到未知”的找矿原则，从向斜构造、含铝岩系着手，逐步开展深部钻探工程验证，该区域有望再找到多个中—大型铝土矿床。

5 致 谢

在成文过程中得到了翁申富研究员的悉心帮助，文中多处资料引用了贵州省地质矿产勘查开发局一六地质大队多年的找矿成果，在此一并表示衷心感谢！

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On bauxite geological properties and ore control conditions in northern block of Liyuan syncline of northern Guizhou

XIONGXing,WANGXi-wen,CHENGYue

(106 Geological Party, Guizhou Bureau of Geology and Minerals Exploration and Development, Zunyi 563000, Guizhou, China)

The bauxite deposit in northern block of Liyuan syncline of northern Guizhou was a kind of diasporic and sedimentary bauxite occurred in mud shale of Hanjiadian Group in early Silurian Epoch (S1Hj)or coarse grained limestone of Huanglong Formation in late Carboniferous Epoch(C2h). The production horizon for the bauxite was Dazhuyuan Formation in late Carboniferous Epoch. Based on the descriptions of metallogenic geological settings and deposit geological properties, the authors analyzed the ore control conditions in the process of its formation: tectonics, palaeogeography and palaeoclimate, stratigraphy, ore-forming material source. In light of other syncline structures of similar conditions existed in the study area, the authors suggested to conduct further exploration for a next medium to large sized bauxite deposit.

Bauxite; Ore-control condition; Liyuan syncline; Wuchuan, Guizhou

10.3969/j.issn.1674-3636.2014.04.594

2014-04-23；

：2014-05-29；编辑：侯鹏飞

贵州省地勘基金项目“贵州务正道地区铝土矿基础地质与成矿规律研究”

熊星(1980— )，男，工程师，硕士，从事地质矿产勘查工作，E-mail：769109479@qq.com

P618.45

：A

：1674-3636(2014)04-0594-05