越南铝土矿地质特征及成因浅析

韦启锋, 农军年, 韦守东, 李庆华

(中国-东盟地学合作中心(南宁),广西 南宁 530023)

0 引言

近年来,随着氧化铝工业的快速发展,我国铝土矿的需求量逐年上升,但国内铝土矿资源相对不足,铝土矿对外依存度长期居高不下,铝土矿供需矛盾愈加突出[1]。因此,中国企业“走出去”,通过投资境外铝土矿资源实现铝土矿资源的全球配置,是满足我国未来铝土矿资源需求、提供国家资源安全保障的必然选择[2]。越南地处环太平洋构造域和特提斯—喜马拉雅构造域的交汇部位[3],铝土矿成矿条件优越,目前铝土矿探明储量约58亿吨,前景储量约60亿～80亿吨[4-5],在世界上占有重要位置。本文在系统收集资料基础上,对越南铝土矿重要成矿区进行踏勘,进而总结越南铝土矿的地质特征、时空分布及成因,为促进我国地勘单位和矿业企业“走出去”开展铝土矿资源勘查开发提供有价值的参考信息。

1 区域地质特征

越南地质构造位置独特,地处环太平洋构造域和特提斯—喜马拉雅构造域的交汇部位[3],属欧亚古大陆南缘、中国华南板块与印支板块的交接部位,地质演化历史较长,出露地层较全,岩浆活动强烈[6]。以马江缝合带为界,其北部属于华南地块,南部属于印支地块,前者可进一步划分为沱江地块(褶皱带)和越北地块两个次级构造单元,后者可进一步划分为长山褶皱带、昆嵩地块、西原高原和湄公河盆地等次级构造单元[6]。越南北部主要出露元古代、古生代、中生代及新生代的沉积岩、火山沉积岩和变质岩,南部主要出露中生代及新生代的沉积岩、火山沉积岩。岩浆活动频繁,超基性岩—酸性岩均有出露。南北在地层发育、岩浆活动、构造演化和成矿作用等方面具有较大的差异,使其南北具有不同的区域成矿环境和成矿作用。

2 越南铝土矿资源概况

铝土矿是越南的优势矿产之一,已探明储量58亿吨[5,7],占全球铝土矿储量320亿吨的18.1%[5,7],居世界第2位。已知矿床(点)80多个,其中大型及以上规模33个,中型5个,其余为小型及矿点。越南铝土矿主要有红土型和岩溶型两种类型。岩溶型铝土矿主要分布在越南北部河江、高平、谅山、北江、山罗、义安等省(图1),其中谅山省为越南主要的岩溶型铝土矿分布区,构造上主要位于华南板块。铝土矿层主要分布在晚二叠世灰岩侵蚀面上,少量分布在泥盆纪灰岩侵蚀面上。含矿沉积岩层由铝土矿层、铝土岩、硅质、炭质页岩和泥灰岩组成,铝土矿层厚10～30 m,最厚50 m,矿石由一水硬铝石、一水软铝石、赤铁矿组成,原矿品位(Al2O3)为39%～65%,硬水铝石储量9100万吨。红土型铝土矿主要分布在越南中—南部高原区的昆嵩、多乐、林同、达农、广义等省(图1),构造上主要位于印支地块,铝土矿产于玄武岩风化壳中,风化壳分布面积超过2万平方千米,风化带深60 m,主要含铝矿物为三水铝石,原矿品位(Al2O3)为36%～39%,红土型铝土矿储量54亿吨。

图1 越南主要铝土矿矿床分布简图

3 矿床类型

3.1 岩溶型铝土矿

越南岩溶型铝土矿主要分布在北部毗邻中越边境的河江、高平、谅山、海阳、莱州等地(图2),有矿产地98处,其中中型以上矿床9处,如莱州南迁、南伪等矿床。铝土矿保有储量约2.7亿吨,资源量1.5亿吨,共计约4.2亿吨。铝土矿层出露在喀斯特地形中,为残积—洪积矿体,矿体多呈层状、透镜状集中分布在晚二叠世灰岩风化面上,少量分布在泥盆纪灰岩风化面上。矿体一般长200～400 m,厚5～20 m,矿石质量好,铝硅比值高。总体上,越南北部铝土矿的矿床类型、矿床特征、矿石质量等,与桂西地区铝土矿大致相同,勘探开发程度较低,典型矿床为塔波纳矿床。

图2 越南北部铝土矿分布图(据文献[8])

3.2 红土型铝土矿

越南红土型铝土矿分布在南部西侧、与柬埔寨交界附近的波来古—昆嵩、邦美蜀、达农-福隆、保禄和沿海的广义、富安等地区(图3)。有价值的铝土矿均产于上新世—更新世的高铝玄武岩风化壳中,一般厚1～15 m,局部可达60 m。已发现有24个矿床,规模均较大,矿石A12O3含量高,铝硅比值高,可露采,探明和控制的总储量约为54亿吨,推断的储量+资源量80亿吨。达农—福隆铝土矿区是目前越南发现的最大的红土型铝土矿区,包括多乐省达明、达农县,平福省福隆县、同奈省富立县等,共有14个矿床(点)。

红土型铝土矿的形成与越南南部广泛分布的高原玄武岩有关。越南南部新生代玄武岩覆盖面积为约2.1万平方千米,形成了高程1000～1200 m的高原。大致有两种类型的玄武岩:①上新世—更新世的拉斑玄武岩,占据高原大部分地区,其风化壳形成了三水型铝土矿;②更新—全新世的橄榄玄武岩,多沿深断裂带分布,形成“山谷玄武岩”,分布面积小。

4 典型矿床

4.1 越南北部塔波纳岩溶型铝土矿

塔波纳铝土矿床位于高平市西北约30 km处,构造上位于高平—谅山断裂之北侧。铝土矿赋存于石炭系—下二叠统块状灰岩岩溶侵蚀面上的上二叠统底部铁铝矿层中,含矿层厚10～30 m。现以Ⅰ号矿床为例,介绍其自下而上层序(图4):

图4 越南北部塔波纳铝土矿地层柱状图

铝土矿与铝土岩沿走(倾)向宽度和成分发生变化。铝土岩含w(Al2O3)=35%～37%,铝土矿层中的黑色铝土矿含w(Al2O3)=50.3%～61.15%,褐色—红色铝土矿含w(Al2O3)=46.47%～57.69%,灰色铝土矿含w(Al2O3)=44.93～56.51%,浅绿色铝土矿含w(Al2O3)=37.75%～51.52%。矿石矿物以一水铝石为主,少量的勃姆铝矿和针铁矿等,有块状、层状、微孔状和条带状构造。铝硅比值为8～13,密度为3.07～3.40 g/cm3,烧失量为10.08%～12.06%。

另外,在原生铝土矿层附近形成了再沉积碎屑铝土矿矿床,多数是在渐新世后形成的,是由大小不等的铝土矿碎块、碎屑和砂泥质物组成的坡积—洪积型矿床,堆积矿长数十米至千米,厚度可达40 m左右。根据其地貌形态可划分为顶部、斜坡和谷地型等三种类型。工业矿体的铝土矿石(碎屑>10 mm)的平均含量为910 kg/m3,矿石中含有工业价值矿物为27.9%～40.8%,平均为36.2%(质量百分比)。

塔波纳铝土矿资源储量估算超过400万吨。

4.2 越南南部万和红土型铝土矿

万和铝土矿位于绥和市北西20 km处,新近纪—第四纪玄武岩构成了范围较大的水平盖层,厚度为150～200 m。含铝土矿风化壳发育在玄武岩面上,呈钟状,风化壳残积层厚12～15 m。可划分为赭石-多水高岭土-三水铝石完整风化壳剖面和赭石-多水高岭土不完整风化壳剖面两种类型,前者与正地形有关,后者分布在斜坡和洼地。

该矿床已知有两个总面积约300 km2的矿体,呈斗蓬状赋存于隆起地形顶部和上部,高程为300～480 m。铝土矿层由石质铝土矿和疏松泥质岩围岩团块组成,大小为数毫米至15～20 cm或更大。矿石呈角砾状、透镜状、分枝状、不规则状混杂于红土中,含矿率420～1200 kg/m3。

沿剖面自下而上,铝土矿碎块数量逐渐增多,块体逐渐增大,局部地段可形成厚0.3～0.5 m的铝土矿矿层。整个含矿层厚0.5～7 m,平均厚2.5 m。

铝土矿石呈浅褐灰色,成分主要是三水铝石(50%～61%,个别达81%),针铁矿、褐铁矿或赤铁矿(20%～35%),高岭石(4%～5%),石英、钛铁矿、锐钛矿(>7%),勃姆铝石和硬水铝石(1%)。

矿石品位:Al2O334.69%～47.89%,SiO23.34%～14.08%,Fe2O316.42%～28.49%,TiO22.7%～5.4%,烧失量为16.72%～24.25%。矿石具碎屑状、球状、束状和残余构造。总体上,该矿床质量中等,可采选,储量可观。

5 成矿时代与成因分析

5.1 岩溶型铝土矿

越南北部的岩溶型铝土矿主要产于晚二叠世灰岩的侵蚀面上,其成矿时代主要为晚古生代,主要由富铝岩石经次生风化作用沉积形成,矿体大多产于晚二叠世灰岩侵蚀面上,少量分布在泥盆纪灰岩风化面上。越南北部岩溶型铝土矿成因与我国桂西地区类似,桂西铝土矿以广西平果铝土矿较为典型,有关矿床介绍可参阅相关文献[9-16]。其成因主要是中二叠世末期东吴运动使得地壳抬升,海水退出越北,地面遭受风化剥蚀(有些地区有岩溶化作用),在地表留下很多风化剥蚀的残余和残留物质,为岩溶型铝土矿成矿物质的富集与储备提供场所。之后地壳缓慢下降,为岩溶型铝土矿的成岩成矿提供了必要的沉积环境。晚二叠世早期越北、桂西地区发生了大规模的火山活动,带来大量的火山灰物质,为岩溶型铝土矿提供了充足的物质来源[15-16]。

5.2 红土型铝土矿

全球红土型铝土矿的形成时代主要是新生代,越南红土型铝土矿也不例外,其成矿时代主要为新生代,成矿作用主要集中发生在上新世—更新世[8]。研究表明:中南半岛玄武岩大规模的喷发活动可划分为印支期、古近纪、新近纪和第四纪中期等四个时期,其中新生代的三期玄武岩喷发均与铝土矿的形成息息相关,尤其是新近纪和第四纪玄武岩与红土型铝土矿成矿关系最为密切[8,17]。

红土型铝土矿的成矿作用主要受成矿构造环境、成矿母岩、地形地貌、气候、植物与微生物、水文地质及古地理环境等多种因素的影响[18-20]。越南红土型铝土矿主要分布于西原高原,发育大规模的上新世—更新世拉斑玄武岩,其铝含量高,与该区铝土矿的形成关系密切[21]。在印支地块新生代大型走滑伸展大背景下,区内深大断裂发育,地幔热物质沿深断裂上涌,形成上新世—更新世大规模的玄武岩,这些玄武岩为铝土矿的成矿提供了丰富的成矿物质,是红土型铝土矿的成矿母岩。越南南部西原高原温度与湿度高,其气候条件极有利于上新世—更新世玄武岩发生红土化作用,从而形成红土型铝土矿。同时,越南南部西原高原放射状水系发育,将高原玄武岩切割成若干狭窄、险峻的谷地,造成强烈的冲刷剥蚀,地表水下渗形成潜水层,经水岩反应,将风化壳中可溶于水体中的元素搬运迁移,有利于富铝、富铁、去硅,形成红土型铝土矿。此外,矿区及周边地区,地势为低山丘陵区,坡度一般较为平缓,有利于铝土矿层的保存。

综上所述,越南南部广泛分布的风化玄武岩为铝土矿的成矿提供了丰富的成矿物质,在风化作用和沉积作用下,形成了越南南部红土型铝土矿矿田。

6 结论

(1)越南铝土矿资源丰富,有岩溶型和红土型两种类型的铝土矿,越南北部主要发育岩溶型铝土矿,中南部西侧高原地区主要发育红土型铝土矿。

(2)越南岩溶型铝土矿成因与我国桂西地区类似,呈层状、透镜状集中分布于越南北部晚二叠世灰岩侵蚀面上,少量分布在泥盆纪灰岩风化面上。越南红土型铝土矿主要由上新世—更新世拉斑玄武岩风化形成。