重庆吴家湾铝土矿矿床地质特征及控矿因素探讨

凌小明，赵晓东，李军敏，陈 莉，吕 涛

(成都地质矿产研究所，四川 成都 610081)

重庆市铝土矿资源丰富，已探明储量居全国第5位，是重庆市优势矿种之一。主要分布于南川、武隆、丰都、涪陵、黔江等地，以南川、武隆为主，均为沉积型铝土矿。已发现51个铝土矿床(点)，其中大型矿床1个，中型矿床5个，小型矿床8个，矿点、矿化点37个，资源量10390万吨［1］。本次研究选取吴家湾铝土矿床，从该矿床的地质特征入手，通过矿区勘查、剖面测制、地球化学数据分析等手段，对吴家湾铝土矿的矿石品位、控矿因素做了详细的对比研究，本研究成果可为进一步开展吴家湾乃至渝南地区铝土矿的找矿与开发利用提供参考依据。

1 矿区地质背景

吴家湾铝土矿位于重庆市南川市境内。大地构造位置位于扬子陆块区三级构造单元川中前陆盆地、扬子陆块南部碳酸盐台地与上扬子东南缘被动边缘盆地内［1］。区内发育一系列燕山运动形成的北北东向大型格挡式褶皱及深大断裂，出露的最老地层为寒武系上统(∈3)，最新地层为侏罗系中统沙溪庙组(J2s)。褶皱构造主要有长坝向斜和吴家湾倒转背斜，局部见由断层两盘相对位移形成的一些小型牵引褶曲。受区域大断裂大矸坝逆冲断层(F1)影响，次级断层(F3、F4、F5、F6 等)较发育，除F3断层为倾向NWW的正断层外，其余断层均倾向SEE，与大矸坝逆冲断层(F1)大致平行，形成一组叠瓦式构造(图1)。

2 矿床地质

2.1 含矿岩系及矿体特征

含矿岩系伏于中二叠统梁山组(P2l)之下［2］，为一套呈假整合覆于中志留统韩家店组粉砂质页岩或中石炭统黄龙组灰岩之上的含铝粘土岩组合。本次研究选取22-22′号勘探线剖面为代表，对吴家湾矿区矿床地质特征进行描述。

矿体主要位于大矸坝逆冲断层下盘吴家湾倒转背斜倾伏端及背斜南东翼。矿体呈透镜状赋存于含矿岩系中上部，吴家湾背斜轴部近地表和背斜南东翼局部地段矿体厚度较大，其余地段矿体厚度变化较大。矿体产状与地层产状基本一致，矿体呈弧形展布(图2)。

铝土矿矿石包括土状(含半土状)、豆(鲕)状、致密状、砾屑状4种类型。其中以土状铝土矿石质量最好，豆(鲕)状次之，致密状铝土矿石相对较差。矿石矿物成份主要有硬水铝石、高岭石、绿泥石等;次要矿物有软水铝石、铝凝胶、三水铝石、伊利石、菱铁矿、赤铁矿、针铁矿。一水硬铝石为矿石中最主要的含铝矿物，矿石中一水硬铝石常呈无色、浅黄色、浅褐色、浅绿色，常呈集合体状产出。

图1 吴家湾矿区地质简图Fig.1 Simplified geological map of the Wujiawan bauxite deposit

2.2 矿石化学成份

由于被断层破坏，矿体被错断分割成多个块段，矿石平均化学成份:Al2O359.87%、SiO217.07% 、Fe2O33.45%、TiO22.78%、S 1.16%。A/S 3.51。吴家湾铝土矿具有高硅、高硫、高铁、低铝的“三高一低”的特征。

3 控矿因素分析

重庆吴家湾铝土矿在形成过程中，不仅受到地层的控制，还受到了古地貌、古环境、古地理等因素的控制。志留纪中晚期，受加里东运动影响，整个渝东南地区普遍上升为陆，遭受风化剥蚀，致使该区志留系上统、泥盆系、石炭系地层部分或全部缺失，形成长达亿年之久的沉积间断面。至少在晚石炭世或早二叠世初期，受海西运动影响，该区地壳全面下降，海水从南西、北东方向浸入，将风化剥蚀的残留物(古风化壳铝土物质)原地或准原地堆积在该区，形成含铝岩系建造。

3.1 古环境因素

温暖潮湿的气候是铝土矿成矿的前提条件［3-7］。经古地磁研究，本区晚古生代时处于低纬度带或赤道带(8.2o左右)，属热带、亚热带气候环境。早二叠世初及其以前，本区属上扬子古陆，据岩相分析，其东为下扬子滨浅海，其南为黔北分水岭。根据铝土矿伴生元素进行分析，本矿区古地理位置处于古陆近海地带，总体沉积环境为淡化潟湖，成矿优势地形为潮间-潮下带交界区域内［2］，且受海洋潮湿多雨气候影响，有利于各种风化作用的进行。

3.2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另一个重要条件［6］。因铝土矿主要形成于化学风化作用中，若准平原化程度低，物理风化作用强于化学风化作用，则不利于铝土矿的形成。准平原化程度较高，有利于化学风化作用进行，喀斯特洼地和低谷地貌形态是铝土矿母岩物质的早期汇集地。吴家湾铝土矿发育于中下志留统韩家店组或上石炭统黄龙组的不整合面上，铝土矿母岩物质风化后在水介质渗透淋滤过程中，带走易溶物，同时伴随脱硅、排铁、富铝的红土化作用，有利于铝土矿形成。

3.3 构造因素

相对稳定的古构造环境是铝土矿形成的前提。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，不致流失。

前人研究表明［5-6］，后期构造运动的改造对铝土矿的富集有积极有意义。由于上覆岩层静压力的加大或构造应力作用，使已固矿体或岩层产生裂隙和压溶作用，在地下水积极参与和影响下，尤其在褶皱转折端，可引起矿层的交代作用和后生矿物的形成，这也是铝土矿区有断层经过处矿石品位普遍较高的合理解释。当地壳上升，深埋地下的原始铝土矿层又返回地壳浅部，受大气环境影响，参加大气环境下的循环，形成一系列表生矿物，从而使粘土矿物中的硅质淋失，而铝质富集，形成铝土矿床。

图2 吴家湾铝土矿区22-22′勘探线剖面图Fig.2 22-22′exploratory profile through the Wujiawan bauxite deposit

表1 吴家湾铝土矿区常量元素数据表(%)Table 1 Major elelment contents in the Wujiawan bauxite deposit(%)

3.4 地层因素

对本区钻孔进行横向对比发现，二叠系下统梁山组之下与志留系韩家店组(石炭系黄龙组)之上是区内铝土矿的唯一赋矿层位，至目前为止，尚未发现超出该层位的铝土矿存在。

本矿区铝土矿的高品位矿(Al2O3含量60% ～70%，A/S比值＞7)主要分布在含矿层位的中上部和中部，极少分布于下部，其矿石类型主要为土状、豆状铝土矿和砾屑状铝土矿，少量为致密块状铝土矿，而贫矿主要分布于含矿层位的上部和下部;所赋存的矿石类型主要为铝土岩和粘土岩，钻孔柱状对比见图3。

综上所述，吴家湾铝土矿中二叠统梁山组之下，严格受地层控制，展布方向与分布范围受北北东向发育的向斜构造控制。长期风化剥蚀作用形成的准平原化地形和相对稳定的大地构造环境有利于铝土矿的形成和保存，古地貌因素是直接控制成矿的重要因素，古环境因素对铝土矿的成矿起到了制约作用。

4 找矿标志

重庆吴家湾型铝土矿在区域上具有以下明显的找矿标志［8］:

(1)地貌标志:由于铝土矿层上覆栖霞灰岩的抗风化性能强，使其在现代风化作用中多数形成陡崖出现。在黔北地区以铝土矿的上覆栖霞灰岩层形成的山峰及其90°直立的陡崖险壁为标志，含矿层多位于悬崖与缓坡转换处，在直立的陡壁角大量散布着铝质岩块的巨石和砾岩下就是铝土矿层产出的位置(铝土矿层倾角20°～40°)。其是在野外最为直接和有效的找矿标志。

图3 吴家湾铝土矿区钻孔柱状对比图Fig.3 Columnar correlation of the boreholes in the Wujiawan bauxite deposit

(2)植被标志:因铝土矿层为碎屑岩，比较容易风化成土壤，易于植物的生长，也就刚好和上覆灰岩植被稀疏形成鲜明的对比，也是一个很好的找矿标志。

(3)层位标志:铝土矿始终产于一特定的层位之中，层位是最直接的找矿标志，本区铝土矿以“栖霞灰岩之下”为找矿的层位标志。

(4)底板岩性标志:本区铝土矿层是覆于中志留统韩家店组粉砂质页岩或中石炭统黄龙组灰岩之上的一套含铝粘土岩组合，本区铝土矿不因底板不同而呈现不同的品位。

(5)向斜构造标志:区域成矿带明显受褶皱构造控制，铝土矿主要赋存在向斜构造中，矿床(点)沿向斜集中展布，并在向斜的翼部和仰起端出露铝土矿层。

致谢:本文是“渝东地区地质构造演化及铁铝基地研究”和“重庆市大佛岩、吴家湾、申基坪铝土矿区铝土矿伴生钪、锂、镓综合评价”项目的成果，野外取样工作中得到重庆市地调院、重庆市地勘局107地质大队的帮助;国土资源部西南矿产资源监督检测中心完成薄片制样、样品粉碎和常量元素测试工作，在此一并表示感谢。

［1］潘桂堂，等.中国大地构造单元划分［J］.中国地质，2009，36(1):1-28.

［2］李军敏，尹福光，陈阳，等.2012.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.

［3］刘宝珺.沉积岩石学［M］.北京:地质出版社，1980.406.

［4］刘英俊，曹励明，李兆麟，等.元素地球化学［M］，北京:科学出版社.1982.

［5］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.

［6］廖士范，梁同荣，等.中国铝土矿地质学［M］.贵阳:贵州科技出版社，1991.170.

［7］刘长龄，等.中国铝土矿和高铝粘土［M］.天津:天津科技出版社，1992.164.

［8］刘幼平，夏云，王洁敏.黔北地区铝土矿找矿标志与找矿模式研究［J］.矿产与地质，2010，24(4):338-342.