贵州凯里鱼洞地区铝土矿地质特征及控矿因素分析*

2023-09-14顾业平

现代矿业 2023年8期

顾业平万将

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局六总队）

以往地质工作在凯里至黄平区域内发现诸多铝土矿床（点），鱼洞铝土矿就是其中之一，属于渝南—黔中古生代、中生代铁锰铝成矿带［1］之贵阳—遵义—瓮安—凯里铝土矿成矿亚带［2］。一些学者对凯里至黄平地区铝土矿的区域成矿规律［3-4］、地球化学特征［5-6］、控矿因素［7-8］进行过研究，但针对鱼洞地区的铝土矿研究甚少，仅有极少数学者在研究区域铝土矿矿床特征时对该区进行过地质概略叙述［9］。通过地质勘查工作，初步探明鱼洞地区铝土矿资源量约2 000万t，显示了该区有较好的找矿前景。本文通过对鱼洞地区铝土矿地质特征进行总结，分析含矿岩系变化规律、控矿因素及找矿方向，为该区下一步地质工作提供参考。

1 地质特征

1.1 区域地质背景

区内大地构造位于扬子陆块江南复合造山带，黔南坳陷区铜仁复试褶皱变形区［10］。区域出露的地层有寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系及第四系地层。区域构造以北东向为主，向斜有鱼洞向斜、大泡木向斜、苦李井向斜（图1）。

1.2 地层概况

区内出露地层有泥盆系高坡场组（D3gp）；二叠系梁山组（P2l）、栖霞组（P2q）。

高坡场组（D3gp）由灰色厚层状碎屑白云岩及细晶白云岩夹灰绿、黄绿色钙质页岩、泥岩以及灰色中厚层状生物碎屑灰岩、泥灰岩组成。

梁山组（P2l）为该区铝土矿赋存层位，由1套铝土矿、铝质岩、铝质泥岩（页岩）、炭质页岩、煤层和石英砂岩组成，其厚度及岩系组成均变化较大，厚0～39 m。

栖霞组（P2q）由深灰—灰黑色灰岩、泥灰岩夹炭质钙质页岩及灰色细晶灰岩组成。

1.3 构造特征

区内构造主要为鱼洞断层（图2），呈北东向贯穿全区，断层倾向南东，倾角50°～75°，长约15 km，断距80～100 m，正断层。

1.4 含矿岩系特征

区内含矿岩系为二叠系中统梁山组（P2l），分为3层（图3），下部为褐红色、紫红色铁质黏土岩夹黄褐色、棕红色含结核状菱铁矿，中部为灰白、灰绿、浅灰色豆鲕状铝土岩夹豆鲕状、半土状、土状、块状铝土矿，上部为中—厚层细—中粒石英砂岩夹褐黑色炭质页岩及煤层。

在基底高坡场组白云质灰岩凸起地段，含矿岩系变薄；在起伏不大的古岩溶地带，含矿岩系厚度5～14 m，在古岩溶深洼地带，呈椭圆形、槽形、锅底形的洼地、漏斗，厚度15～39 m。据探矿资料显示，区内矿体的厚度与含矿岩系呈正相关关系，含矿岩系厚，矿体厚度大，含矿岩系薄，矿体变薄或未含矿（图4），说明含矿岩系受到古岩溶地貌控制［3］。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

据探矿工程资料显示，鱼洞地区主矿体为Al-y-1号矿体，矿体层状产出，产状与围岩基本一致，矿体走向10°～40°，倾向280°～310°，倾角6°～23°；矿体走向长3.6 km；矿体厚0.98～4.45 m，平均1.61 m，变化系数为32%。

通过对26个探矿工程厚度分析，区内矿体厚度多在1.0～2.0 m，占比65.4%，如表1所示。在平面上，矿体厚度等级常分布在一定地段内，说明矿体形态和厚度受到底板碳酸盐岩基底的控制［3］。

2.2 矿石化学成分

矿石主要化学成分为A12O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，据资料显示，铝土矿中所含元素有40个左右，次要化学成分有S、Mn、Pb、Zn、Ba、Be、Ge、Co、V、CU、Ca、Mg、Sr、Ni、Sn、Ga等。矿石中含镓，镓含量0.001 5%～0.006 1%，平均0.003 1%，含量与A12O3呈正相关关系，与部分学者研究区域内铝土矿伴生元素特征具有相似性［6］。

据26个探矿工程资料，矿石主要化学成分为矿石中A12O3含量50%～60%占46%；SiO2含量大于20%占42%；Fe2O3含量6%～15%占42%；S含量小于0.3%占81%，表明区内的矿石具有高硅、中铁，低硫特征。反映出Al2O3与SiO2、Fe2O3呈负相关关系，即Al2O3含量越高，则SiO2、Fe2O3含量越低，铝硅比值越高，反之则相反。

2.3 矿石矿物成分

矿石中常见含铝矿物有一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石、高岭石、水云母、鳞绿泥石、菱铁矿、赤铁矿、黄铁矿、锆石、金红石等。一水硬铝石（Al2O3·H2O）是矿石中的最主要矿物组分，常呈板状、柱状、束状或片状，颜色以灰白、浅灰及浅红褐色为主，少许为黄褐或浅棕色，为自形、半自形或他形粒状结构，矿物粒度原生为0.002～0.005 mm，次生重结晶可达0.01～0.1 mm。

2.4 矿石结构

矿石结构有豆鲕状结构、他形粒状结构、半自形-自形、隐晶结构、胶状结构及碎屑状结构。

（1）豆鲕状结构是区内矿石的主要结构之一，粒径＞2 mm称为豆粒，＜2 mm为鲕粒，浑圆形和次浑圆形，由一水硬铝石组成。同心环带不明显，豆鲕边缘常有赤铁矿粉末或褐铁矿浸染。

（2）一水硬铝石呈他形粒状，粒径0.01～0.05 mm，紧密嵌生，多见于致密状铝土矿石中。

（3）一水硬铝石晶形较好，为半自形-自形结构，粒径多为0.02～0.05 mm，少数为0.1～0.5 mm，多在豆鲕碎屑状铝土矿中。

（4）粒径0.001～0.003 mm隐晶结构在致密状矿石中最为常见。

（5）由高岭石和一水硬铝石及少许鳞片状水云母混合组成的胶状结构，常见于致密状铝土矿石或铝土岩中。

（6）矿石中的碎屑物质多为一水硬铝石和少许高岭石，以砾屑、砂屑较为常见。

2.5 矿石构造

矿石构造主要有块状、层纹状及孔隙状构造。

（1）块状构造。矿石中一水硬铝石，高岭石与其他矿物呈无定向排列现象，矿物粒径多在2 mm以下，呈微晶—隐晶质紧密嵌生。

（2）层状构造。矿石在垂直层理方向上深色部分与浅色部分相间排列，深色与浅色两部分矿物组份无明显差别，均由一水硬铝石、高岭石及少量黏土矿物和其他微量矿物组成。

（3）孔隙状构造。一些分布不均匀的细小孔洞，孔洞直径多小于1.5 mm，沿孔壁有时可见一水硬铝石晶簇。

3 控矿因素分析

3.1 地层岩性因素

鱼洞地区铝土矿产于二叠系梁山组地层中［3］，矿体厚度受到地层厚度的控制［11］。根据鱼洞铝土矿床探矿资料，所有的探矿工程揭露的地层仅梁山组含铝土矿，说明铝土矿的产出严格受到地层的控制。梁山组地层分布于各向斜中，地表露头范围宽，分布面积广，厚度5～39 m，一般在8～15 m，厚度相对稳定，为铝土矿的形成提供了良好的地质基础。区内的铝土矿呈豆鲕状、粒状、碎屑状产于梁山组的中部地层中，据26个探矿工程资料显示，矿体的厚度与含矿岩系呈正相关关系，含矿岩系越厚，矿体厚度越大，且矿石质量越好。部分学者研究表明［12］，在岩溶洼地区域含量岩系厚度大，品位好且矿体稳定。

3.2 构造因素

在向斜相对完整的区域，铝土矿连续且品位稳定，显示了构造运动形成的古地理环境为铝土矿的形成提供了场所。加里东运动促使本区抬升为陆，形成相对稳定的陆地环境并经历了长时间的风化剥蚀和夷平作用［9］，形成古岩溶地貌。在红土化作用下［7，13］，逐渐形成富铝的钙红土风化壳，为本区铝土矿的形成准备了丰富的物质基础，通过迁移、富集、淋滤过程形成铝土矿层。燕山运动造就现今的地貌和地质构造，已形成的铝土矿体在向斜中由于得到上覆地层的覆盖，未遭受剥蚀和侵蚀而得以保存。在背斜或区域性断裂地带，由于长时间暴露剥蚀和冲刷，未能得到较好保持。

3.3 古气候因素

据资料显示［7］，贵州石炭纪处于南纬8°～14°，属热带多雨、炎热、湿润的古海洋气候［14］，在炎热潮湿的气候条件下，经过物理、化学、微生物作用下产生的CO2、H2S和有机酸使得岩石遭受到强烈风化，促使风化物中以高岭石为主的富铝黏土矿物在适宜的环境中迁移、富集、淋滤形成铝土矿。

3.4 沉积环境因素

早二迭世梁山期海水由南西入侵，本区处在湘黔古陆西侧边缘海湾泻湖地带［9］。在铁铝、硅酸盐等物质大量搬运进入海水中，由于铁质能与碳酸盐较快发生作用，故首先沉积于下部，在海水较深区域形成结核状菱铁矿。当溶液呈碱性反应时，Al（OH）3进入海盆地，溶液中硅多于铝，因此接着沉淀的是铝土泥岩。在经历脱硅去铁富铝作用过程中［6］，逐渐沉淀形成了铝土矿。铝沉淀的颗粒又较细小，在铝与陆源碎屑物质分离，并形成碎屑状、豆鲕状铝土矿。由于基底地形起伏不平，使矿层厚度变化明显，基底地形低凹处，含铁、铝层增厚。此后地壳继续上升，在气候炎热潮湿条件下，形成适于植物生长的沼泽地带，在长期地壳变动作用下形成煤层，该层盛产孢粉化石，厚达20 m，属早二迭世梁山期常见孢粉化石，表明该区的梁山组为海陆交替相滨岸沼泽沉积［9］。

3.5 后期表生淋滤因素

燕山至喜山期，由于地壳隆起，埋藏深处的铝土矿接近或直接暴露于地表，铝土矿再次发生脱硅、去硫、除铁的淋滤作用。区内的铝土矿属于低硫中铁型铝土矿，地表矿体品位优于深部矿体，说明后期经历了一系列的表生淋滤作用［5］。

4 找矿标志及方向

4.1 找矿标志

（1）地貌标志：在含矿岩系厚的地段往往形成陡崖或陡坎，地貌特征突出。

（2）颜色标志：含矿岩系上部为黑色、灰黑色的煤矿层，有梁山组煤矿层出露的地方，就可能有铝土矿产出。

（3）转石标志：地表有铝土矿或转石，一般都有铝土矿产出。

（4）菱铁矿石标志：铝土矿常和赤铁矿石相伴产出，地表有菱矿石产出的地方，一般都伴有铝土矿。

4.2 找矿方向

据区内铝土地质特征和控矿因素分析，区内矿体厚度与底板高坡场组的岩溶地貌有着直接的联系，在侵蚀地貌低洼地段，往往是矿体赋存较好的区域。因此在该区找矿工作首先应重点研究区内岩溶地貌特征，依据岩溶地貌选取沉积较好的地段开展工作。据探矿工作资料显示，在矿体延深方向含矿岩系呈变大的趋势，应是该区今后找矿的重点地段。