遵义仙人岩铝土矿矿物学特征研究

朱永红，殷科华，李加澍，朱成林

（贵州省地质矿产勘查开发局一○六地质大队，贵州 遵义 563000）

遵义仙人岩铝土矿矿物学特征研究

朱永红，殷科华，李加澍，朱成林

（贵州省地质矿产勘查开发局一○六地质大队，贵州 遵义 563000）

应用矿石薄片、重砂鉴定与扫描电镜、电子探针和X射线衍射分析等对遵义仙人岩铝土矿的矿物成分进行了研究，论述了硬水铝石与伊利石、高岭石、绿泥石、赤铁矿以及黄铁矿等的矿物学特征，包括其结晶形态、粒度、物理光学性质和产出特征等；阐明了主要矿物在不同工业类型矿石中的含量及其组合特征。遵义仙人岩铝土矿与山东淄博“G层”铝土矿类比，矿物成分大同小异，均属“一水硬铝石（硬水铝石）型沉积铝土矿床”。

铝土矿；矿物学特征；仙人岩；遵义

DO I：10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.009

位于贵州遵义城东南部的仙人岩铝土矿床，经贵州地矿局106队勘查①贵州省地矿局106地质大队（高企戎，朱成林，郑文祷等）. 贵州省遵义县团溪铝土矿仙人岩矿区仙人岩矿段勘探地质报告. 1990.，是遵义铝土矿带[1]中规模最大的矿床，包括了仙人岩和川主庙矿段，共计探明资源量矿石2 118万t。该矿床产于下石炭统九架炉组[2]中上部的铝质岩段[1、3、4]内，分布于NE向仙人岩向斜两翼和轴部。矿床矿石类型齐全，研究程度较高，在遵义铝土矿带中具有一定的代表性，2001年正式载入《中国矿床发现史·综合卷》[5]。

研究是在前人科研成果的基础上，从铝土矿矿物学特征着手，详细阐明了主要矿物在不同工业类型矿石中的组合特征和伴生镓的赋存状态等，同时与山东淄博“G”层铝土矿[6]进行比对，得出二者矿床特征大同小异，均属一水硬铝石型[7-9]沉积铝土矿床的结论。

1 矿石矿物成分

据人工重砂、矿石薄片鉴定及X射线衍射分析，仙人岩铝土矿矿石由34种矿物所组成②贵州省地矿局106地质大队（朱成林，刘文凯，刘平等），贵州省遵义铝土矿仙人岩矿床成矿地质特征研究. 1991.（表1），以铝矿物为主，其次为粘土矿物，此外尚有部分铁矿物、少量硫化矿物以及钛矿物等，占总量的 99%。其中以硬水铝石、伊利石、高岭石、赤铁矿、绿泥石、黄铁矿及锐钛矿最为常见。

表1 铝土矿矿物成分一览表

2 矿物学特征

2.1 硬水铝石

矿石中主要矿物，灰白、浅灰、黄褐、淡蓝等，部分呈无色透明。斜方晶系，常呈柱状、板状或粒状（图版1、2），粒度0.005～0.01mm，完全平行解理｛010｝，硬度6～7，二轴晶，正光性，正高突起，N＞1.700，干涉色一般为一级橙黄色，个别为二级蓝，干涉色普遍偏低。

云南省地矿局测试中心电子探针分析，硬水铝石含 Al2O375.07%～91.84%，SiO20.34%～0.64%，TiO20.63%～1.77%，FeO 0.31%～4.35%；差热分析结果，在450℃～600℃出现一个极明显的吸热谷（图1），表示硬水铝石发生剧烈脱水形成稳定的α-Al2O3（刚玉）。经激光光谱分析，无色透明板柱状硬水铝石质纯无杂质。

硬水铝石的晶胞参数测定值（表2）证实，属较稳定的一水型铝氢氧化物。铝土矿石中硬水铝石含量53%～93%，因此该矿床为硬水铝石型铝土矿。硬水铝石在半土状铝土矿中含量最高，达82%～93%，其自形程度好，呈柱状或板状晶体，透明度良好；在碎屑状铝土矿中，硬水铝石 56%～89%，系由粒状、板柱状硬水铝石所组成；在豆鲕状铝土矿中，硬水铝石 56%～78%，在电镜下呈细小板条状；在致密状铝土矿中，硬水铝石较低，一般53%～65%，粒度＜0.005mm，即呈细小的粒状。各种类型铝土矿的晶间孔、豆鲕粒核心见有自形程度高、粒度大（0.75～1.00mm）的硬水铝石晶簇产出。

2.2 伊利石

无色、白色和绿色，单斜晶系，鳞片状（图版3），个别蠕虫状。薄片中无色透明，部分淡绿，平行和近于平行消光，正延性，干涉色一级橙黄—二级蓝。伊利石在铝土矿中含量1%～10%，粒度0.005～0.03mm。致密状铝土矿中，伊利石含量较高；碎屑状铝土矿中，有碎屑由伊利石组成，胶结物中也有部分伊利石；豆鲕状铝土矿中，有豆鲕粒由硬水铝石和伊利石组成，胶结物中也有部分伊利石分布；在半土状铝土矿中，伊利石含量较低。差热分析显示（图2），50℃～100℃区间出现一个吸热谷，示吸附水脱失；在500℃～600℃之间的吸热效应，示结构水脱失。

伊利石是含矿岩系基底页岩中的主要矿物，也是沉积型粘土岩及风化型粘土岩中的重要矿物。X射线衍射分析，伊利石在基底页岩中的结晶度指数为12.38，属2M型；在风化型粘土岩及铝土矿中为3.66～5.56，属1M型。伊利石EDAX分析，Al2O3含量为30.569%～39.101%。

2.3 高岭石

表2 硬水铝石晶胞参数表

图1 硬水铝石差热曲线图③贵州省地矿局106地质大队(陈有能,李加澍等).贵州遵义—息烽铝土矿沉积区含铝岩系划分对比及物质组成初步研究.1986

三斜晶系，常呈粒状、片状及蠕虫状。粒度0.001～1.85mm。薄片中无色透明，干涉色一级灰至白色，为铝土矿中常见矿物，含量1%～3%，个别达10%。在致密状铝土矿中高岭石含量较高；在半土状铝土矿中含量较低；在碎屑状铝土矿中，有的碎屑由高岭石组成，胶结物中也有部分高岭石分布；在豆鲕状铝土矿中，有的豆鲕粒内和胶结物中均有少量高岒石分布（图版4）。高岭石的能谱分析结果表明，Al2O3的含量为45.119%（表3），明显高于伊利石。高岭石的红外吸收光谱曲线特征详见表4和图3。经X衍射测试，高岭石结晶程度完好，其结晶度指数为0.791。

图2 伊利石差热曲线图

图3 伊利石加高岭石红外吸收光谱图

高岭石广泛分布于风化型和沉积型粘土岩之中。在风化型粘土岩内高岭石的含量自下而上逐渐增高，说明高岭石是在风化条件下，系由基底页岩中的伊利石经去钾脱硅形成的新生矿物，这可从海相页岩中尚未发现高岭石得到证实。

2.4 蒙脱石

呈微晶集合体，无色透明，折光率低。根据差热曲线（图4）和X粉晶分析确定其存在（表5）。

2.5 地开石

根据X射线衍射分析结果，地开石偶见于铝土矿石中（图5）。

表3 高岭石能谱分析数据表 ωB/%

图4 蒙脱石加伊利石差热曲线图

表4 伊利石加高岭石红外吸收光谱分析数据表

表5 蒙脱石X射线粉晶分析数据表

图5 地开石X射线衍射图④贵州省地矿局科研所.黔北铝土矿成矿地质特征及成矿规律.1989.

2.6 绿泥石

单斜晶系，常呈片状、放射状和粒状，粒度 0.005～0.313mm。呈绿色者具明显的异常干涉色；呈褐色者干涉色被其颜色所掩盖。不同类型铝土矿矿石中，绿泥石含量各异，一般5%～10%，少数3%～5%，个别25%～30%，主要偏集于高铁铝土矿及绿泥石粘土岩中（图版5）。X射线衍射、粉晶分析确定有鲕绿泥石、铁绿泥石和鳞绿泥石等。

1）鲕绿泥石，鲕状或粒状集合体，构成环带欠完整的鲕粒，具异常干涉色。

2）铁绿泥石，片状集合体，褐色。在铝土矿中成为豆鲕粒或碎屑之间的基质；在粘土岩中富集成绿泥石粘土岩。常与硬水铝石或粘土矿物混杂，其含量较多。

2.7 褐铁矿

薄片中不透明，反射光下呈褐色，多呈粒状（图版 6）和不规则形状，其粒度为 0.019～0.222mm。在碎屑状和豆鲕状铝土矿中，有少量碎屑，豆鲕粒和胶结物中有褐铁矿分布。含量一般为 1%～5%，少数15%～20%。

2.8 水针铁矿

斜方晶系，常呈脉状分布，镜下呈淡黄褐色和橙红色。仅在个别薄片中见及，含量甚微。

2.9 赤铁矿

三方晶系，集合体为块状、鲕状和放射状，均由片状、鳞片状晶体构成，粒度 0.01～0.02mm。薄片中不透明，透射光下呈红色或橙红色，反射光下呈铁黑色。主要分布于高铁铝土矿中（图版7），含量5%～10%，个别达25%。

2.10 磁铁矿

来生信念量表(Belief in Afterlife Scale，BA量表)(Osarchuk & Tatz，1973)，旨在测量“个体对肉体死亡后生命仍以某种形式继续存在的相信程度”，量表中的条目测量个体相信死后生命存在的程度。共20个条目，采用5点Likert式评分，其中13个条目为反向计分。得分越高，说明被试的来生信念越强，越相信死后生命继续存在(Bering, 2002)。

等轴晶系，呈八面体或菱形十二面体，常呈不规则粒状，粒度0.1～1.76mm。半金属光泽，具强磁性。切片中不透明，反射光下呈铁黑色。在薄片中偶见磁铁矿构成碎屑或豆鲕粒的核心，含量甚微。

2.11 黄铁矿

等轴晶系，常见晶形呈立方体，其次为五角十二面体，有时粒状，其粒度为0.019～0.13mm。色呈浅黄色，具强金属光泽。黄铁矿主要赋存在溶坑（洼）沉积型铝土矿和粘土岩中（图版8），呈星点状、条带状或结核状产出。局部地段黄铁矿富集成透镜状矿体。

2.12 锐钛矿

四方晶系，呈双锥状、板状、粒状和粒状集合体，粒度一般为 0.005～0.0498mm，集合体的粒度0.051～0.175mm，个别粒度最大者可达1.484mm。镜下呈无色、蓝色、绿黄褐色，多色性明显，干涉色高。金刚光泽，硬度大。在铝土矿中分布普遍，含量一般在1%左右，多呈星散状分布，个别呈孔隙充填和细脉状产出，系风化环境中的自生矿物。

2.13 金红石

四方晶系，常呈柱状、板状及次棱角状—次圆状，粒度0.02～0.20mm。颜色为暗红、红和桔红色，具金刚光泽。是基底页岩中耐风化的残留矿物，在铝土矿中分布较普遍，其含量小于1%。

2.14 白钛石

棕、橙黄及浅灰色，呈粒状或圆状，粒度 0.04～0.20mm。在铝土矿人工重砂中偶见，含量甚微。

2.15 板钛矿

斜方晶系，呈菱形（横切面）厚板状自形晶，粒度0.06～0.10mm。在铝土矿人工重砂中罕见。系风化环境中的自生矿物。

2.16 方解石和白云石

均为三方晶系，矿物粒度一般为1.85～4.36mm，部分为0.222～0.352mm。薄片中无色透明，为高级白干涉色。在铝土矿中分布极少，仅在个别薄片中见到矿石碎屑或鲕粒的核心由碳酸盐矿物组成，矿石胶结物中偶见微量方解石和白云石。

2.17 锆石

图版：1—板、柱状硬水铝石，电镜，×14000；2—柱状硬水铝石，电镜，0.58 ×5000；3—低铁铝土矿中的伊利石（灰白色），单偏光，×50；4—高铁铝土矿中的高岭石，由硬水铝石、鲕绿泥石和高岭石等组成鲕粒、砂屑，粒级悬殊，分布杂乱，单偏光，×40；5—高铁铝土矿中的绿泥石，六方柱状晶体为绿泥石矿物，电镜，×14000；6—低铁铝土矿中的褐铁矿（黑色），单偏光，×66；7—高铁铝土矿中的赤铁矿（黑色），单偏光，×50；8—高硫铝土矿中的黄铁矿，电镜，0.58×600

四方晶系，晶体呈四方双锥的聚形，有时呈短柱状或长柱状。以次圆—次棱角状为主，粒度长0.0774～0.1389mm、宽0.0301～0.0323mm。薄片中无色，四级干涉色。在铝土矿中分布普遍，但含量极少。

2.18 电气石

三方晶系，晶体呈短至长柱状。颜色为绿、黑、蓝色。大小不等，颗粒大者呈圆状；较小者呈次棱角状，自身为复三方柱状，长0.0258～0.0688mm、宽0.0344～0.0559mm。多色性显著，干涉色常被绿色掩盖。在铝土矿中含量甚少。

2.19 磷灰石

六方晶系，呈六方柱状或柱状集合体。色白、淡绿色，一级灰干涉色。在铝土矿中含量甚微，仅在川主庙矿段内一件样品中见及。

2.20 炭质和有机质

黑色，呈粉末鳞片状、云雾状或发丝状产于铝土矿中，其含量一般小于2%，局部大于5%时则形成含炭质或炭质铝土矿[7]。

3 矿物组合特征

图6 铝土矿Al2O3与Ga散点及回归直线图⑤据仙人岩100件组合样品

3.1 高铁低硫型铝土矿石

矿石以中低铝（Al2O345%～62%）、高铁（Fe2O3＞15%）、低硫（TS≤0.7%）、中低铝硅比（2.7～6.9）为其特征。矿物组合为硬水铝石—氧化铁矿物—绿泥石—粘土矿物。其中，硬水铝石含量53%～73%，褐铁矿含量一般为3%～5%，少数15%～20%，赤铁矿一般为5%～10%，个别达25%，绿泥石含量一般为5%～10%，个别25%～30%，伊利石1%～10%，高岭石一般为 1%～3%，个别 10%。相应的矿石自然类型为碎屑状、豆鲕状和致密状铝土矿。矿石以紫红色为主，习称“红矿”。这类矿石主要分布在仙人岩矿段内，在川主庙矿段中仅零星见及。这类矿石经贵阳铝镁设计研究院采用拜耳法作详细可溶性试验，氧化铝相对溶出率为93.01%～93.12%；实际溶出率80.02%～80.13%，溶出性能良好，赤泥沉降压缩性能良好。

3.2 低铁低硫型铝土矿石

矿石以高铝（Al2O362%～79%）、低铁（Fe2O3≤15%）、低硫（TS≤0.7%）、高铝硅比（7～12）为其特征。矿物组合为硬水铝石—高岭石—伊利石。其中，硬水铝石含量一般为 82%～90%，最低 73%，最高达93%，伊利石含量为1%～5%，高岭石1%～2%，绿泥石3%～5%，褐铁矿1%～2%。相应的矿石自然类型以半土状铝土矿为主，其次为碎屑状铝土矿。矿石常呈灰白、浅灰色，习称“白矿”。在川主庙矿段内，以低铁型铝土矿为主；在仙人岩矿段中，低铁型矿石则占次要地位。这类矿石经贵阳铝镁设计研究院采用拜耳法作详细可溶性试验，氧化铝相对溶出率为94.08%～94.60%；实际溶出率82.98%～83.33%，溶出性能和赤泥沉降性能良好。

3.3 低铁高硫型铝土矿石

矿石以高铝（Al2O360%～72%）、低铁（Fe2O3≤15%）、高硫（TS＞0.7%）、高铝硅比（7～10）为其特征。矿物组合为硬水铝石—高岭石—伊利石—黄铁矿。其中，硬水铝石含量为72%～85%，伊利石1%～10%，高岭石1%～3%，绿泥石1%～5%，黄铁矿≥1.5%，＜20%。颜色一般为浅灰色，有时还富含炭质而成为灰黑色炭质高硫铝土矿。相应的矿石自然类型为半土状或碎屑状铝土矿。高硫型铝土矿的分布有其局限性，仅分布于川主庙矿段的深部矿体中。这类矿石常与黄铁矿层、炭质页岩共生，偶夹劣质煤层。

4 伴生镓的赋存状态

根据30件单件样品和100件组合样品分析，镓在铝土矿石中平均含量为0.0098%，其中高铁型铝土矿石平均含镓0.009 3%；低铁型铝土矿石平均含镓0.010 3%，均超出镓的综合利用工业指标—0.002%[10]。Al2O3与Ga呈正相关（图6），其相关系数为0.41～0.48。镓的品位变化系数为16%，说明镓在铝土矿中含量分布均匀稳定。又据单矿物分析，镓在硬水铝石中的含量为0.023%，在高岭石中的含量为0.0087%；在绿泥石中的含量为0.005%，在伊利石中的含量＜0.001%。经多种测试手段，尚未发现镓的单独矿物，鉴于镓与铝的地球化学参数颇相类似，因此，说明镓是呈分散状态主要赋存于硬水铝石中，其次存在于粘土矿物之中。根据铝土矿详细可溶性试验（4件），镓可以顺便回收利用，从而提高了仙人岩铝土矿床综合利用的工业价值。其中，仙人岩矿段求获镓的金属储量为1 490.70t，属中型矿床规模，具有可观的综合开发利用前景[11]。

5 矿床类比

笔者认为，遵义仙人岩铝土矿与山东淄博“G”层铝土矿[6]颇相类似（表6），虽然二者成矿时代有先有后、矿物成分大同小异，但就矿床类型而言：二者均属“一水硬铝石（硬水铝石）型沉积铝土矿床”。

表6 遵义仙人岩铝土矿与山东淄博“G”层铝土矿[6]对比表

致谢：本文在撰写过程中，承蒙我队总工程师李沛刚提出宝贵意见，在此深表感谢。

[1] 朱永红, 朱成林. 遵义铝土矿（带）找矿模式及远景预测[J].地质与勘探, 2007, 43（5）:23～28.

[2] 中国地质科学院成矿远景区划室. 成矿预测论文集[C]. 北京: 地质出版社, 1991:134～139.

[3] 刘文凯. 遵义后槽铝土矿床矿体的环状分带及其形成机理[J]. 贵州地质, 1991, 8（3）:203～216.

[4] 殷科华. 遵义后槽铝土矿的矿物学特征 [J]. 地质与勘探, 2009, 45（3）:273～279.

[5] 中国矿床发现史综合卷编委会. 中国矿床发现史·综合卷[M]. 北京: 地质出版社, 2001:488～489.

[6] 王翠芝, 肖荣阁, 贾琇明, 等. 山东淄博铝土矿地质特征及成矿作用[J]. 地质与勘探, 2005,41（5）:34～37.

[7] 李加澍. 遵义铝土矿中一水硬铝石的矿物学特征[J]. 贵州地质, 1991,8（3）:217～226.

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[10] 全国矿产储量委员会办公室. 矿产工业要求参考手册[M]. 北京: 地质出版社,1987:55～61.

[11] 刘平. 贵州铝土矿伴生镓的分布特征及综合利用前景—九论贵州之铝土矿[J]. 贵州地质,2007,24（2）:90～96.

Study of t he M ineralogy of the Xianrenyan Bauxite Deposit in Zunyi

ZHU Yong-hong, YIN Ke-hua, Li Jia-shu and ZHU Cheng-lin
(No.106 Geological Party, Guizhou Bureau of Geology and M ineral Exploration & Development, Zunyi, Guizhou 563000)

This paper deals w ith mineralogy of diaspore, illite, kaolinite, chlorite, hematite and pyrite from the Xianrenyan bauxite deposit in Zunyi, Guizhou based on thin section observation, differential thermal and EMP analyses, SEM and so on. The study indicates that the Xianrenyan bauxite deposit may be correlated to the Zibo bauxite deposit in Shandong.

bauxite deposit; mineralogical features; Xianrenyan; Zunyi, Guizhou

P618.45

A

1006-0995（2014）01-0033-06

2013-01-09

朱永红(1968-)，男，重庆人，高级工程师，从事地质、测绘和计算机应用工作