黔中麦西铝土矿床矿石特征及研究意义

黄凯

（中化地质矿山总局贵州地质勘查院， 贵州贵阳 550002）

麦西矿区铝土矿资源丰富，矿区内铝土矿资源量达2000万吨以上［1］。本文在整合前人地质成果的基础上，通过对铝土矿的矿石矿物特征进行观察研究，对该区铝土矿的成矿地质背景和矿床成因演化做出合理推断，并为黔中一带寻找铝土矿隐伏矿体提供找矿方向。

1 矿区地质概况

黔中麦西地区铝土矿资源储量丰富，共有7个矿体。地层出露较多，区内褶皱简单，断裂较为发育，大小共有17条断层，其中断层破碎带均未见岩浆岩侵入，详见图1。

图1 麦西铝土矿矿区地质简图（部分）

1.1 地层

在矿区中，地层年代由新到老依次为第四系、二叠系、石炭系和寒武系，其岩性和地层接触关系描述如下。

第四系（Q）：主要由黄色、褐黄色的残坡积黏土、亚黏土等组成，厚0m～20m。呈角度不整合上覆于下述各地层。

二叠系上统龙潭组（P3l）：下部为黄灰色页岩夹薄层细砂岩（底部有2m～3m含铁黏土岩），厚度可达40m左右；在该组中部主要为黄灰色致密硅质岩，另见部分黑色炭质页岩。有可采煤层3层（单层煤厚1m～2m），厚约130m；而上部岩性基本为褐黄色砂质页岩，厚度可达30～40m左右。据测量，该组整体厚60m～210m，和二叠系中统茅口组灰岩为整合接触关系。

二叠系中统茅口组（P2m）：该组岩性为灰白、浅灰色的中厚层状致密灰岩，其中可见较多方解石脉，另有部分生物碎屑和燧石结核存在，厚度66m～106m，与下伏栖霞组地层之间为整合接触关系。

二叠系中统栖霞组（P2q）：该组岩性以深灰黑色薄至中厚层状灰岩为主，另有生物灰岩、粗晶白云岩及较多的燧石结核，厚63m～130m，与下伏梁山组地层呈整合接触关系。

二叠系中统梁山组（P2l）：该组上部主要为灰黑色页岩，偶见部分薄层劣煤，中下部为石英砂岩、炭质页岩及黏土岩，厚5m～25m，与下伏地层为不整合接触关系。

石炭系下统摆佐组（C1b）：该组常见含黏土质灰岩及灰、浅灰色中厚层状细晶灰岩，厚11m～50m。岩层中所含生物多为蜓科及有孔虫类，和下伏九架炉组地层之间为整合接触关系。

石炭系下统九架炉组（C1jj）：该组为研究区的含矿岩系，以岩性组合作为分界依据可分为两部分：下部为铁矿系，厚0m～4.53m，主要由紫红色铁质黏土岩组成，另见部分铁质页岩夹赤铁矿结核或透镜体；上部为铝土矿系，以灰、灰黄色黏土岩夹土状、碎屑状铝土矿为主，在局部地带有时相变为紫红、黑绿色铁铝岩夹高铁铝土矿，全组厚0m～20.25m，与下伏地层为不整合接触关系［2］。

寒武系上统娄山关组（ε3ls）：岩性以细晶白云岩为主，呈浅灰、灰黄、肉红色，另在局部可见少量石灰岩，出露厚度大于500m。

1.2 构造

矿区位于龙头山复背斜北部倾伏端，区内褶皱简单，断裂较为发育，断层破碎带均未见岩浆岩侵入。褶皱为走向北东的郭家寨向斜，矿层赋存状态受该向斜形态控制，完整性较好。目前为止，矿区内及附近范围发现的断层共17条，大部分属于北北东向断层，区内主要断层为F2正断层，该断层位于矿区北部下背躬-大土一带，倾向为南东，倾角65°～85°，断距为50m～200m，延伸长5700m。受该断层错动影响，北西盘为上升盘，可见总体倾向近东的娄山关组、含矿层九架炉组及其上覆地层；南东盘为下降盘，出露倾向北东的二叠系地层。矿区范围内构造总体较发育，对矿体破坏较大，因此区内构造复杂程度属中等［3］。

1.3 含矿岩系特征

矿区内铝土矿含矿岩系为石炭系下统九架炉组（详见图2），含矿岩系厚度及铝土矿体品质明显受到古喀斯特侵蚀洼地的制约，与其成正比。

图2 麦西铝土矿含矿岩系柱状图

2 矿石矿物特征

2.1 矿石结构

本区铝土矿基本为微-泥晶砂屑状结构、泥-微晶砂屑状结构和泥晶鲕豆粒结构等，其中以砂屑状结构最为常见。

（1）微-泥晶砂屑状结构：由碎屑和填隙物组成（图3）。

图3 微-泥晶砂屑状结构

内碎屑含量约占总体的64%～75%，碎屑内部原始结构为微-泥晶结构。粒度主要为砂级碎屑，主要见粒度为0.06mm～2mm的初级碎屑，很少见到粉砂级。碎屑颗粒呈次棱角状，边缘不整齐，大小不一，混杂分布，不显排列展布方向。填隙物特征为：约占总量25%～36%。成分为粒度小于0.004mm泥晶级基质。基质对碎屑起填隙作用（相当于基底式胶结）。碎屑及填隙物矿物构成一致，同为硬水铝石（亦称一水硬铝石）和黏土矿物等。

（2）泥～微晶砂屑状结构：由碎屑和填隙物组成（图4）。

图4 泥-微晶砂屑状结构

内碎屑含量约为总体的95%，填隙物含量极低，以泥～微晶结构为主。其中碎屑以砾级（2mm～9mm）最常见，砂级和粉砂级碎屑次见，为次棱角状，边缘不整齐。碎屑相互之间基本无位移或轻微位移，不显排列展布方向。填隙物特征为：约占样品总量5%。成分为粒度小于0.004mm泥晶级基质。基质对碎屑起填隙作用（相当于接触式胶结）。碎屑及填隙物矿物构成一致，同为硬水铝石（亦称一水硬铝石）和黏土矿物等［4］。

（3）泥晶鲕豆粒结构：主要为鲕豆粒和泥晶填隙物两种成分（图5）。

图5 泥晶鲕豆粒结构

多数粒度为2mm～22mm的豆粒，而少见0.06mm～2mm的鲕粒，二者含量约为整体的90%。颗粒分选性较差，圆度较好，呈次椭圆状、次圆状、椭圆状、圆状等。矿物成分包含黏土矿物和硬水铝石。黏土矿物为泥晶级，结晶粒度小于0.004mm，半自形-它形，粒状。偶见局部聚集，分布的并不均匀，含量可达样品总量的58%。硬水铝石为微-泥晶级，结晶粒度小于0.03mm，自形-半自形-它形，粒状，分布不均匀，含量约占样品总量的32%。

泥晶填隙物分布比较均匀，约占样品总量8%。矿物构成为黏土矿物和硬水铝石。黏土矿物结晶粒度小于0.004mm，为泥晶级黏土矿物，含量约占5%，半自形-它形，粒状。硬水铝石分布不均，在局部地带聚集，含量约占样品总量的3%。结晶粒度小于0.03mm，为微-泥晶级硬水铝石，自形-半自形-它形，粒状，对鲕豆粒起胶结作用（相当于接触式胶结）。

2.2 矿石构造

矿区内铝土矿构造主要有：块状构造、层状构造、层纹-条纹-条带状、无定向构造。块状构造是区内矿石构造的主要类型，其特点是组成矿石的晶体、颗粒或豆鲕粒等排列无规律，无明显的方向性及层纹［5］。不定向构造中碎屑展布无序，排列不具方向性。

2.3 矿石矿物成分

主要矿物包含一水硬铝石、黏土矿物和褐铁矿：一水硬铝石以粒柱状为主，粒度0.004mm～0.03mm，构成矿石主体，少量为隐晶质粉末状混杂黏土质条带分布。部分泥-微晶硬水铝石凝聚成不规则圆形、椭圆形、长条形的砂砾屑，粒度0.06mm～0.5mm不等，含量50%～90%。其中，黏土矿物常见水云母和高岭石。水云母与高岭石呈隐晶质粉末状、鳞片状结晶。部分高岭石呈纤维状，含量5%～10%。褐铁矿呈非晶质胶状混杂硬水铝石或聚集为条带状分布，或具黄铁矿假象，含量为5%～40%。

次要矿物中常见黄铁矿、锐钛矿和白云石等，重矿物主要为电气石、锆石等。

2.4 矿石类型

本区铝土矿按矿石组构可以分为土状、致密状和碎屑状三种自然类型。土状铝土矿呈灰白色，断口粗糙，似生灰石，微晶结构，该类矿石仅在区内矿层露头处可见。致密状铝土矿呈灰、深灰、紫红色，碎屑状、鲕状结构，碎屑成分主要是硬铝石，胶结物为硬铝石、高岭石等，该矿石类型仅在个别钻孔中见到。碎屑状铝土矿是矿区内主要矿石类型，呈灰、深灰、紫红色，碎屑状、鲕状结构，碎屑成分主要是硬铝石，胶结物为硬铝石、高岭石等［6］。

3 研究意义

（1）通过对矿区的含矿岩系和矿石矿物特征进行阐述，可以相对准确的总结出直接和间接的找矿标志，对该地区隐伏矿体的勘查提供依据。如：呈似层状产出铝质粘土岩为矿体的直接顶板，可作为直接找矿标志［8］。而寒武系上统娄山关组等古喀斯特侵蚀面作为矿体的下伏假整合接触岩层可作为间接找矿标志。

（2）矿区内共生矿产资源丰富，主要有赤铁矿及伴生的Ga、Sc、Li元素，且大多赋存于矿石之中。通过对矿石的矿物成分及化学成分测试分析可以了解伴生矿产的元素赋存状态、平均含量及品位，为今后矿山开采及充分综合利用提供可靠依据［9］。如：区内赤铁矿赋存于石炭系下统九架炉组铝质岩系之下的铁质岩系中，据估算麦西矿区内共生的赤铁矿资源量达80万吨。（3）根据含矿岩系的矿石矿物分析，在九架炉组中首先由Fe2O3聚沉为赤铁矿，分布于下层铁质黏土岩中。而后Al2O3与SiO2在偏酸性的环境中通过化学凝胶沉积作用形成高岭石等粘土矿物，同时伴随有机械微屑沉积。最终，在成岩作用下逐渐脱硅，形成以一水硬铝石为主的铝土矿［10］。据观察，在矿体中常见矿石类型为碎屑状，说明成岩作用过程中水体环境较为动荡。在这种沉积背景下，固结或半固结的沉积物被破碎成碎屑颗粒，经过搬运、磨蚀和分选作用最终与持续进行的化学凝胶作用二次沉积，使得麦西地区铝土矿主要以碎屑状矿石类型为主。