贵州省铝土矿矿床特征分析

杨 涛，黄 波,，张银峰，杨顺文

(1.贵州理工学院 资源与环境工程学院，贵阳 550003；2.贵州有色金属和核工业地质勘查局物化探总队，贵州 都匀 558000)

铝土矿是贵州省优势矿种，具有资源量大、矿石质量好、分布广泛等特点[1-7]。根据贵州铝土矿床的分布状况、资源特点、主要成因类型等方面，系统地总结了贵州铝土矿特征，对深入研究铝土矿成矿规律和资源潜力，科学指导深部找矿，制定资源开发战略等具有重要意义。

1 贵州铝土矿矿床类型

根据《铝土矿地质勘查规范》(DZ/T0202—2002)[8]，将铝土矿划分为沉积型、堆积型和红土型，贵州铝土矿以沉积型为主，少见堆积型，目前未见有红土型铝土矿[3,7,9]。

1.1 沉积型铝土矿

沉积型是贵州主要的矿床类型，根据侵蚀面的不同，分为二个亚类，即产于碳酸盐岩侵蚀面的铝土矿和产于碎屑岩及玄武岩侵蚀面上的铝土矿[3，7，9]。

1)产于碳酸盐岩侵蚀面上的铝土矿：矿体多为层状—似层状、透镜状和漏斗状等，单个矿体一般数百米至2 km，宽200 m至上千米，产状一般平缓。矿层厚度变化稳定—很不稳定，一般厚1～6 m，规模多为大—中型。矿石结构呈土状、鲕状、豆状、碎屑状等，颜色多为灰白色，矿物成分以一水硬铝石为主，其次为高岭石、水云母、绿泥石、褐铁矿、针铁矿、赤铁矿、一水软铝石等，有时有黄铁矿、菱铁矿及三水铝石等。主要化学组分：Al2O340%～75%、SiO24%～18%、Fe2O32%～20%、S 0.8%～8%、Al/Si值3～12，伴生有用元素镓0.007%～0.011%，共生矿产有耐火黏土、铁矿、硫铁矿、熔剂灰岩、煤矿等，多为低铁低硫型矿石。

2)产于碎屑岩、玄武岩侵蚀面上的铝土矿：矿体呈层状—似层状或透镜状，单个矿体一般长数百米到2～3 km，厚度较稳定，一般厚1～4 m，规模为大到小型均有，矿石结构呈致密状、角砾状、鲕状、豆状等，局部为半土状。矿石颜色呈灰、浅绿、紫红及杂色等，矿物主要为一水硬铝石，其次为高岭石、蒙脱石、多水高岭石、绿泥石、菱铁矿、褐铁矿、黄铁矿等。主要化学组分：Al2O340%～70%、SiO28%～20%、Fe2O32%～20%、S 0.8%～3%、Al/Si值3～9，一般3～5，伴生有用元素镓0.005%～0.01%，共生矿产有半软质和硬质黏土矿等，其中高铁高硫型矿石占有较大比例。

1.2 堆积型铝土矿

矿床由原生沉积铝土矿在适合的构造条件下经风化淋滤，就地残积或岩溶洼地中重新堆积而成，在风化过程中有害组分硫被淋失后，转变为高铁铝土矿，提高了矿床工业利用价值，矿石呈大小不等的块砾及碎屑夹于松散红土中构成含矿层(矿体)，矿体形态复杂，多随基底地形而异，长数百米至2 km左右，宽数十米至上千米，厚度0.5～10 m，规模多为中小型。矿石结构呈鲕状、豆状、碎屑状，颜色呈灰色、褐红色及杂色等，矿物成分以一水硬铝石为主，其次为高岭石、针铁矿、赤铁矿、三水铝石及一水软铝石等，主要化学组分：Al2O340%～65%、SiO22%～12%、Fe2O316%～25%、S<0.8%、Al/Si值4～15，一般<10，伴生有用元素镓0.006%～0.009%。

2 贵州铝土矿床特征

2.1 铝土矿分布特征

根据前人对贵州铝土矿的矿集区(带)划分[10]，主要集中于4个成矿区(带)，即黔北的务(川)—正(安)—道(真)地区、黔东的凯里—黄平地区、黔中的遵义—息烽地区和清镇—修文地区(图1)，形成相应的贵州主要铝土矿矿集区。

图1 贵州省铝土矿矿床(点)及矿集区(带)分布示意图(据贵州矿藏略有修改，2014)

2.2 铝土矿矿床特征

根据前人研究成果[1-7，9-11]，我们总结了贵州铝土矿成矿区带、赋矿地层、基底岩性、古地理环境、物质来源、控矿构造、矿体形态、矿床规模等方面特征(见表1)。

3 成因分析

贵州铝土矿以沉积型为主，前人对贵州铝土矿成因研究较多[3,7,9,11-24]，主要为廖士范等[22]、陈履安[23-24]及刘幼平等[3、7]提出的三个阶段(表2)，即红土化风化、迁移就位及表生富集三个阶段。因此，刘幼平等认为铝土矿的形成中红土化作用是“成矿”，次生富集作用是“排杂”，进而形成铝土矿矿床。

表1 贵州省铝土矿矿床特征表

总的来说，铝土矿矿石类型多为土状—半土状、碎屑状及致密块状，表明经过反复风化、迁移及沉积过程；赋矿岩系为晚古生代中晚期地层，相应的成矿时代为：早石炭世大塘期—中二叠世罗甸期；古地理环境为：黔中泻湖海盆、凯里海湾(黔东地区)和渝南—黔北半封闭泻湖海湾的湿热环境[1-3,7,9,29]，早古生代晚期—晚古生代早期加里东晚期—海西早期运动让贵州地壳抬升，使地表各类岩石接受风化剥蚀，残留了以铝硅铁等氧化物为主的古风化壳(排杂)，搬运到泻湖海盆相沉积环境中进一步“降硅沉铁”作用，促进部分硅质迁出(降硅)和铁质与铝土矿分离下沉于铝土矿底部(沉铁)，使铝进一步富集并在下石炭统九架炉组、中下二叠统大竹园组及梁山组地层中沉积形成铝土矿矿床。

表2 贵州铝土矿的成因机制研究统计表

4 讨论

1)铝是地壳上最多的元素之一，化学性质活泼，形成主要的造岩矿物而广泛分布于各类岩石中[26]，在特定的地质背景和成矿条件下，从各类岩中“脱颖而出”并沉积形成矿床。

2)各类岩石出露地表接受风化剥蚀，尤其是湿热环境中加快了风化过程，淋滤出易于迁出的元素，残留了以铝硅铁氧化物为主的红土化风化壳(表3)[27-29]，并经水流搬运到湖(海)或低洼处接受沉积。

表3 石灰岩、腐蚀石灰粉末及上覆红土的化学成分分析结果表

(据符必昌等，2003)

3)贵州铝土矿绝大多数为沉积型矿床，加里东晚期—海西早期运动的裂陷背景下大陆裂谷盆地使早古生代—晚古生代早期各类岩石接受长期风化剥蚀[1-2,9,30,-31]，淋滤出易于迁移的元素(排杂)，残留了以硅铝铁的氧化物为主的古风化壳，使铝得到初步富集(矿化)。经过搬运后集中于黔中泻湖海盆、凯里海湾(黔东地区)和渝南—黔北半封闭泻湖海湾的湿热古地理环境中进行沉积。

4)铝土矿上部多为含煤地层或碳质页岩，表明古生物来源丰富及来源于相应湿热的弱酸性沉积环境。陈履安通过铝土矿形成实验证实在湿热的弱酸性环境中利于铁硅质缓慢迁出，与盛章琪等[32]在常见的铝土矿中生物碎屑(角质层、孢子、丝状体、树皮)被一水硬铝石交代的现象，认为在沉积后期富含有机质的弱酸性环境中脱硅、脱铁作用对应。从铝土矿下部来看多为铁矿系(表1)(如清镇长冲铝土矿底部铁矿层中TFe51%～64%[7])，由此我们认为铁不是迁出，是下沉于铝土矿下部，“沉铁”过程使铝进一步得到富集，可能也是沉积型铝土矿相对于堆积型中铁的含量较低的原因(堆积型多为高铁铝土矿，即Fe2O316%～25%[7]，与表3中红土对应，没有经过泻湖海盆环境中的“沉铁”作用)。

5)原地残留的富铝古风化壳，没有经过长距离搬运或原地残留，形成堆积型铝土矿，此类矿床在贵州的铝土矿床中少得多，规模也相对较小。而残留的富铝古风化壳，经过搬运并集中于泻湖海盆(湾)形成的沉积型铝土矿，是贵州铝土矿的主要类型，规模也比堆积型明显大得多。

6)铝土矿的形成是一个漫长过程，从下伏地层的寒武系—下志留统韩家店组到上覆地层的中下石炭统—中二叠统栖霞组，大概经历了200 Ma，即从古风化壳的产生到泻湖海盆中沉积成矿过程超过了150 Ma，使“排杂”和“降硅沉铁”作用较为彻底，赋矿地层主要为下石炭统九架炉组—中下二叠统大竹园组、梁山组。中生代印支—燕山运动，贵州地处挤压背景的前陆盆地，随着喜山运动贵州大陆抬升而接受广泛的剥蚀，改变了利于形成铝土矿的条件，虽形成不同程度的风化壳，Al2O3也初步富集到近30%，仅为红土化的“排杂”过程，没有经过“降硅沉铁”作用，不再形成铝土矿。

5 结语

1)加里东晚期—海西早期运动形成的裂陷背景下大陆裂谷盆地，使早古生代—晚古生代早期的各类岩石接受风化剥蚀(排杂)，产生古风化壳使铝得到初步富集。经过搬运并集中于黔中泻湖海盆、凯里海湾(黔东地区)和渝南—黔北半封闭泻湖海湾的湿热古地理环境中进行“降硅沉铁”作用，使铝进一步得到富集“脱颖而出”并沉积形成铝土矿矿床。

2)贵州铝土矿绝大多数属于沉积型矿床，主要集中于下石炭统九架炉组—中下二叠统大竹园组、梁山组地层中，中新生代贵州地处挤压背景的前陆盆地不具备铝土矿大规模成矿的有利条件，目前没有发现铝土矿产出。因此，晚古生代中晚期特定地层中可能存在隐伏的铝土矿矿床，在省内还有可能存在新的大型—超大型矿集区，甚至在全国范围内更可能存在大规模铝土矿矿集区。