贵州修文红黄铝土矿矿床地质特征及控矿因素

吴　波，邓明秋，张中福

(贵州省地质调查院，贵州　贵阳　550004)

贵州修文红黄铝土矿矿床地质特征及控矿因素

吴波，邓明秋，张中福

(贵州省地质调查院，贵州贵阳550004)

[摘要]贵州修文红黄铝土矿床位于黔中铝土矿成矿带，铝土矿体产于下石炭统九架炉组中部或中下部，产状与地层产状基本一致。矿石按自然类型可分为碎屑状、半土状、致密状三种，一水硬铝石为主要矿物，为沉积型铝土矿床。通过野外地质观察及资料综合分析，总结了红黄铝土矿地质特征及矿体的变化规律，矿体与含矿岩系的厚度变化呈正相关关系。区内铝土矿严格受地层岩性、构造、岩相古地理、古气候等控矿因素的制约。提出了该区铝土矿找矿标志。

[关键词]红黄铝土矿床；地质特征；控矿因素；找矿标志[中图分类号]P618.45

[文献标识码]A

[文章编号]1000-5943(2016)01-0024-05

贵州是铝土矿资源大省，黔中地区(修文-清镇-织金一带)是贵州铝土矿的重要产地之一，区内铝土矿产于石炭系下统九架炉组中下部，具有矿体厚度稳定、品位高、矿石质量好的特点。近年来，不同学者从不同角度对黔中铝土矿进行了研究。刘克云等[1]从岩相、古地理方面研究，表明黔中铝土矿床是由于黔中隆起长期风化夷平，老地层碳酸盐岩红土化和岩溶化作用后作为基底，经再沉降的海进阶段沉积和再沉积作用形成；孙建宏等[2]从铝土矿矿物组成研究，认为黔中铝土矿是沉积形成的，经晚期成岩作用的脱硅、去铁和富铝，再经表生成岩作用的风化淋滤及重结晶等一系列成岩期后改造，形成质量较优的铝土矿；刘克云等[3]从铝土矿结构特征研究，认为黔中铝土矿床的成因，是钙红土沉积和再沉积改造矿床，物质来源于古老地层钙红土化风化壳，沉积于陆缘浅海的沼泽泻湖地区，经成岩期后改造和风化淋滤成为优质铝土矿。高道德、冯学岚、陈庆刚等提出了黔中铝土矿的成矿模式[4-6]。上述可知，黔中铝土矿成因认识的观点较多，本文选取黔中修文红黄铝土矿床，从该矿床地质特征入手，通过岩石矿物学研究、地球化学数据分析手段，总结本区铝土矿变化规律、控矿因素，提出找矿标志，为黔中铝土矿找矿勘查提供新的思路。

1地质背景

黔中铝土成矿带位于黔中隆起南北两侧之滇黔浅海边缘沉积区，分南北两个矿带，北矿带分布于遵义-息烽0开阳一带，称为“息烽式”铝土矿；南矿带分布于修文-清镇-织金一带，称为“修文式”铝土矿[3]。修文红黄铝土矿床位于黔中铝土成矿带之南矿带，矿区位于“黔中隆起”南缘的古岩溶盆地的黔中铝土矿成矿区的东侧泻湖沼泽相，低铁铝土矿带(见图1)。区域在前震旦纪至第四纪的沉积系列中，除无晚奥陶系、晚志留系、晚侏罗系及白垩系沉积外，均有沉积，区域地层由老到新为：前震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、第四系。其中三叠系及二叠系分布最广。区域构造较简单，以褶皱为主，断裂次之。构造形态多为开阔的向斜和背斜。断层多为正断层及高角度的逆断层。矿区构造较简单，属电厂背斜南东翼，总体为一单斜构造。地层走向北北东至近南北，倾向95°～115°，倾角10°～15°。局部地段受断层影响，地层产状发生变化。从南至北，依次发育有F1～F10等10条断层。根据断裂构造的产出及其对矿体的破坏作用分析，矿区发育的断裂构造均为成矿后期构造，断裂构造破坏了矿体的连续性，控制了含矿岩系和矿体的分布形态(见图2)。

图1　黔中铝土矿分布与早石炭世大塘期岩相

1—泻湖洼地相，硫铁矿带；2—泻湖洼地相，硫铁铝土矿带；3—泻湖沼泽相，低铁铝土矿带；4—泻湖沼泽相，含铁铝土矿带；5—泻湖凹槽相，高铁铝土矿带；6—泥坪相，粘土岩带；7—滨海相，碳酸盐岩带；8—隆起边界线；9—铝土矿床

2矿床地质

2.1含矿岩系

矿区铝土矿呈层状、似层状产于下石炭统九架炉组中部或中下部，含矿岩系是一套以粘土岩类为主，伴有铝土矿、赤铁矿、黄铁矿、硬质耐火粘土等矿产的含矿岩系。含矿岩系赋存于下石炭统摆佐组灰岩之下，中上寒武统娄山关群白云岩古喀斯特面之上。含矿岩系厚度一般稳定在4.5～10 m之间，最厚为15.29 m。按岩性组合不同自上而下分两段：①铝质岩段：由铝土岩、铝土质粘土岩、杂色粘土岩、铝土矿等组成；②铁质岩段：由粘土岩、铁质粘土岩、赤铁矿等组成(见图3)。

2.2矿体地质特征

矿体赋存于石炭系下统九架炉组中下部，呈层状、似层状产出，产状95°～115°∠10°～15°，与地层产状基本一致。矿体直接顶板为灰黑色粘土岩、灰色铝质粘土岩，厚2.6～17.5 m；矿体直接底板为灰褐色铁质粘土岩，厚0.10～0.50 m。总体上矿体厚度较稳定，矿石质量较好。矿区分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体(见表1)。

图2　红黄铝土矿床地质图

图3　含矿岩系综合柱状图

Ⅰ号矿体位于矿区西南、中部，矿体形状在平面上呈南北向多边形，矿体长1 200～1 400 m，宽400～600 m，矿体倾向东，倾角8°～12°。单工程铅垂厚度0.80～6.90 m，平均铅垂厚2.74 m；单工程品位在45.47%～71.34%之间，矿体平均品位61.59%；单工程A/S 2.6～14.8，平均A/S6.6。

Ⅱ号矿体位于矿区北部，矿体形状在平面上呈北东～南西向多边形，矿体长800～1 200 m，宽600～800 m，矿体倾向东，倾角12°～18°。单工程铅垂厚度0.86～6.63 m，平均铅垂厚2.27 m；单工程品位在44.88%～74.44%之间，矿体平均品位62.83%；单工程A/S1.9～17.2，平均A/S6.0。

表1　矿区铝土矿体特征

Ⅲ号矿体位于矿区西北部，矿体形状在平面上呈楔形，矿体长300～400 m，宽150～200 m，矿体倾向东，倾角10°～14°。单工程铅垂厚度0.80～3.08 m，平均铅垂厚1.52 m；单工程品位在56.12%～67.78%之间，矿体平均品位60.14%。单工程A/S3.0～6.9，平均A/S5.1。

Ⅳ号矿体位于矿区东南部，矿体形状在平面上呈北西～南东向多边形，矿体长600～800 m，宽200～400 m，矿体倾向东，倾角10°～16°。单工程铅垂厚度1.21～6.30 m，平均铅垂厚3.24 m；单工程品位在54.18%～69.07%之间，矿体平均品位62.55%；单工程A/S2.6～14.3，平均A/S8.2。

2.3矿石类型

矿区铝土矿主要由一水硬铝石组成的低铁低硫沉积型铝土矿床，矿石类型比较简单，按矿石自然类型可分为碎屑状、半土状、致密状铝土矿三种(见图4)。

碎屑状铝土矿颜色以浅灰、灰色为主，镜下为微晶砂屑结构。碎屑颗粒的粒径>0.1 mm，一般在1 mm左右。碎屑颗粒主要由一水硬铝石组成，占55%～90%，次为高岭石，约占3%～30%的粘土矿物组成，颗粒间基质往往由一水硬铝石、高岭石，多水高岭石、水云母针铁矿绿泥石等组成。矿石中Al2O3含量55%～65%，SiO2含量5.45%～18.87%，Fe2O3含量2.01%～14.52%，A/S 3.5～16.8。

半土状铝土矿颜色以浅黄、土黄色为主，矿物颗粒近于等轴颗粒，其中原生矿物粒度0.003～0.006 mm。主要由一水硬铝石组成，含量>80%，次为高岭石、多水高岭石，水云母等多种粘土矿物及少许针铁矿、水针铁矿、锐钛矿绿泥石等，含量<20%。矿石中Al2O3含量>65%，SiO2含量<10%，Fe2O3含量1.62%～10.00%之间，A/S>7。

致密状铝土矿颜色以灰、深灰或灰黑色为主。矿物颗粒以小于0.005 mm为主，极少为0.01 mm。

图4铝土矿石自然类型

Fig.4Natural types of bauxite

矿石矿物多由一水硬铝石组成，含量55%～96%，有少量三水铝石，其它粘土矿物、铁矿物含量较少。矿石中Al2O3含量65%～70%，SiO2含量3.4%～19.64%，Fe2O3含量2.50%～14.92%，A/S>7。

3矿体变化规律

从垂向上看，铝土矿一般赋存于含矿岩系中下部，上部一般不成矿(见图5)。铝土矿结构自上而下依次为碎屑状铝土矿、半土状铝土矿、致密状铝土矿，但这种结构分布并不完全，有时互相穿插，有时仅为致密块状矿石，有时仅为碎屑状矿石，有时仅为半土状矿石，有时碎屑状矿石和半土状矿石同时出现。

从纵向上看，铝土矿体集中分布在矿区南部，矿石类型以半土状和碎屑状矿石为主，矿体厚度较大，矿石品位较高，沿矿体走向从南至北矿体厚度总体逐渐变薄或消失，矿石类型也以致密状和碎屑状矿石为主，半土状矿石较少见，矿体厚度薄，矿石品位较低。

图5含矿岩系柱状对比图

Fig.5Column comparison of ore-bearing rock series

1—摆佐组；2—九架炉组；3—娄山关群；4—灰岩；5—白云岩；6—粘土岩；7—铝土质粘土岩；

8—铁质粘土岩；9—铝土矿体；10—赤铁矿体；11—样品编号

矿体与含矿岩系的厚度变化呈正相关关系，一般来说，含矿岩系厚，则矿体厚，含矿岩系薄，则矿体薄。矿体中心部位含矿岩系较厚，而四周则较薄。矿区内含矿岩系厚度受古岩溶侵蚀面制约，凹陷处厚度大，凸起处厚度薄，甚至缺失，形成无矿天窗。

4控矿因素分析

(1)地层岩性因素：地层岩性因素是区内铝土矿成矿的首要条件。区内铝土矿产于石炭系下统九架炉组地层中，其他地质时代无铝土矿产出，这与国内众多风化壳沉积型铝土矿形成的时代一致。本区铝土矿主要分布在含矿层位的中下部，上部一般不成矿。

(2)构造因素：相对稳定的古构造环境是铝土矿形成的前提条件。风化壳物质形成以后，必须有一个相对稳定的地质构造环境，才能保存风化壳铝土物质。有研究表明[7]，后期构造运动的改造对铝土矿的富集十分有利。由于上覆岩层静压力的加大，使已固矿体或岩层产生裂隙和压溶作用，在地下水的参与和影响下，引起矿层的交代作用。当地壳上升，深埋在地下的原始铝土矿层又返回地壳浅部，使粘土矿物中的硅质淋失，加剧了铝土物质的富集。

(3)古地貌因素：长期风化剥蚀作用形成的准平原化地形是铝土矿成矿的一个必要条件。铝土矿主要形成于化学风化作用，如果准平原化程度低，物理风化作用强于化学风化作用，则不利于铝土矿的形成。喀斯特洼地和低谷地貌形态是铝土矿成矿母岩物质的早期汇集地，母岩物质风化后在水介质渗透淋滤的过程中，带走易溶物质，同时伴随脱硅、排铁、富铝的红土化作用，有利于铝土矿的形成[8]。

(4)古环境因素：温暖潮湿的气候是铝土矿成矿的制约条件[9]。经古地磁研究，本区在晚古生代处于低纬度带，属热带、亚热带的气候环境，古地理位置处于古陆近海地带，总体为泻湖沉积环境，潮间～潮下带交界区域[10]，且受海洋潮湿多雨气候的影响，有利于风化作用的进行。

5找矿标志

(1)地层标志：黔中地区铝土矿是早石炭世的特定产物。因此，在石炭系下统九架炉组地层分布的地区均有找到铝土矿的可能。但是，由于铝土矿形成时受到沉积相的严格控制，铝土质粘土岩、铝土岩和铁质粘土岩发育的淡化泻湖沼泽相区应是找矿的主要靶区。

(2)构造标志：准平原化盆地岩溶地貌受加里东构造格架控制，区域南北向构造与东西向背、向斜及同向断裂交切部位的岩溶洼陷带和岩溶槽谷带，是铝土矿的富集地带，优质铝土矿石往往赋存在岩溶洼陷较开阔、含矿岩系增厚的部位。

(3)地貌标志：由于含矿岩系含矿性的差异及铝土矿与上下粘土岩的抗风化能力的不同，一般含有铝土矿的含矿岩系露头多呈蛇曲状、蚕食状展布。当铝土矿产状平缓时，地形常出现大范围缓坡。有时，地形上的背脊地段常有富厚矿体的产出。

(4)地化标志：在铝土矿分布地段，土壤中有明显的镓元素异常显示，且伴有Bi、V、Cr等元素组合。古岩溶洼地中心，矿系地层中富Ti、Ga、Sn、W等元素，洼地边缘则富Mn、Ni、Co、Cu等元素，也预示有铝土矿的赋存。

(5)其他标志：如民采遗址、铝土矿和铁矿的混杂转石等，是铝土矿最直接的找矿标志。此外，有铝土矿产出的地段，常见的栗木类灌木林发育。

6结论

(1)区内铝土矿体呈层状、似层状产于下石炭统九架炉组中下部，矿体产状与地层产状基本一致，矿石按自然类型可分为碎屑状、半土状、致密状三种，一水硬铝石为主要矿物，为沉积型铝土矿床。

(2)区内铝土矿体与含矿岩系的厚度变化呈正相关关系，含矿岩系厚，则矿体厚，含矿岩系薄，则矿体薄；含矿岩系厚度受古岩溶侵蚀面制约，凹陷处厚度大，凸起处厚度薄，甚至缺失，形成无矿天窗。

(3)区内铝土矿形成过程中，不仅受到地层岩性因素的控制，还受到构造、古地貌、古环境等因素的控制作用。提出了该区铝土矿找矿标志，主要有地层标志、构造标志、地貌标志、地化标志、其他标志等。

[参考文献]

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[3]刘克云.黔中铝土矿矿石结构特征及成因探讨[J].地质与勘探，1985，8，21(8)：1-6.

[4]高道德.黔中沉积型铝土矿成矿模式[J].贵州地质，1996，6，13(47)：166-170.

[5]冯学岚，尤俊忠.贵州猫场铝土矿地质特征及成矿模式[J].贵州地质，1997，12，14(53)：285-298.

[6]陈庆刚，陈群，杨明坤，戴晓燕.黔中地区铝土矿基本特征及成矿模式探讨[J].贵州地质，2012，9，29(112)：163-168.

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[9]刘巽锋，王庆生，陈有能，等.黔北铝土矿成矿地质特征及成矿规律.贵阳：贵州人民出版社，1990，12-14.

[10]李军敏，尹福光，陈阳，等.渝南大佛岩矿区铝土岩系炭质页岩孢粉组合特征及其意义[J].古生物学报，51(4)：508-514.

Geologic Characteristics and Ore-controlling Factors of Honghuang Bauxite Deposit in Xiuwen，Guizhou

WU Bo，DENG Ming-qiu，ZHANG Zhong-fu

(Guizhou Academy of Geologic Survey，Guiyang 550005，Guizhou，China)

[Abstract]Honghuang bauxite deposit in Xiuwen located in bauxite metallogenic zone of central Guizhou，the orebody occurs in the middle or lower Jiujialu formation of lower Carboniferous Series，the occurrence is same as the formation occurrence.The minerals include clastic，semi-earthy and massive shape，the main mineral is diaspore the deposit is sedimentary bauxite deposit.By field observation and comprehensible analysis，the geologic characteristics of Honghuang bauxite deposit and changing regulation of orebody are summarized，the relation of orebody and ore-bearing rock thickness is positive.In the area, bauxite is restricted by stratum lithology，structure，lithofacies paleogeography，paleoclimate and other factors，then the prospecting indicators are pointed out.

[Key words]Honghuang bauxite deposit；Geologic characteristics；Ore-controlling factors；Prospecting indicators

[收稿日期]2016-01-01

[作者简介]吴波(1981—)，男，四川武胜人，2010年毕业于贵州大学矿物学、岩石学、矿床学专业，获硕士学位，高级工程师，现主要从事各类固体矿产勘查与评价工作。