贵州省修文县银鼎铝土矿地质特征及成因分析

王晓江，刘 丹，薛亚飞，苏晶晶

（河南省有色金属地质矿产局第四地质大队，河南郑州450016）

贵州省修文县银鼎铝土矿地质特征及成因分析

王晓江*，刘 丹，薛亚飞，苏晶晶

（河南省有色金属地质矿产局第四地质大队，河南郑州450016）

通过对该区铝土矿矿床地质特征及成矿规律的详实研究，总结成矿规律，明确找矿方向，为今后的勘查和开发提供依据。

矿床地质特征；矿床成因；找矿标志；银鼎铝土矿

1 成矿地质背景

1.1 区域地质

本区所在大地构造位置属扬子准地台范围；位于黔中古陆的南缘[1]。区域内地层从前震旦系晚期至第四系地层中，除无奥陶系、志留系、泥盆系沉积外，其余均有沉积，其中以三叠系及二叠系分布最广，发育最好。区域地层从新自老有：

三叠系页岩、灰岩、白云岩成片出露于区域西部及边缘地带。

二叠系碳酸盐岩系及煤系地层分布于大背斜的两翼和向斜轴部，部分地段上下统间有峨眉山玄武岩。

石炭系下统九架炉组铁、铝矿系，摆佐组碳酸盐岩系呈条带状出露于区域中部、东部各向斜、背斜的翼部，以及西南黑土田一带。

寒武系中、上统白云岩出露较全，分布较广。

此外，在新生代形成的盆地中零星分布有侏罗系砂岩、粘土岩和上白垩系红色砾岩、砂泥岩层。常构成向斜的核部。

二叠系与上白垩系之间为整合接触，上白垩系与下伏地层为角度不整合接触，其余地层间均为假整合接触。

1.2 矿区地质

1.2.1 地层

第四系、茅口组、栖霞组、梁山组，石炭系下统摆佐组、九架炉组，寒武系中上统娄山关群。现由新到老分述如下[2]：

（1）第四系（Q）。主要为腐植粘土、砂质亚粘土和冲洪积层，较集中分布在低洼沟谷地带及地势较缓的缓坡地带，不整合覆盖于各时代地层之上。

（2）二叠系中统茅口组（P2m）。上部为灰、灰白色中至厚层状细粒及致密状灰岩。岩石中含乳白色方解石脉或团块燧石；中部是以灰、棕灰色厚层细粒及致密状灰岩为主，其间夹灰白色中—厚层状白云岩或白云质灰岩。含白云质及方解石团块，沿层常见烟灰色多孔状、蜂窝状燧石团块。从上往下燧石透镜体和条带逐渐增多；下部为灰色、深灰色厚层细粒及致密状灰岩。偶夹薄层灰岩、泥质灰岩，含形态多样、大小不等的白云质团块，风化面呈豹皮状。

（3）栖霞组（P2q）。浅灰色厚层状中—细粒白云岩，含少量生物碎屑化石。见块径悬殊（最大10cm）的团块状、细脉状方解石脉穿插。下部见灰白色球状燧石，最大直接约20cm。本层稳定，风化面黑色、粗造，为矿区良好标志层之一。

（4）梁山组（P2l）。以灰、灰黑色粘土质页岩、炭质页岩为主。顶部和中部夹薄层石英粉砂岩；底部夹褐灰色含星点状黄铁矿之石英砂岩；上部局部地段夹厚2m左右的灰岩；下部有1～2层劣质煤，但极不稳定。

（5）石炭系下统摆佐组（C1b）。浅灰、灰色中厚层夹厚层细粒至致密状灰岩。缝合线构造发育；顶部0.3m常呈角砾状，质地较纯；底部为褐黄色、灰色粘土质白云岩，多呈角砾状，有时见少许星点状黄铁矿。

（6）九架炉组含铝铁矿系（C1jj）。上部黄绿、灰绿、灰色粘土岩、其顶部有时为杂色含铁质粘土岩或铝土岩；下部浅灰—深灰色碎屑状、土状含铝土质粘土岩、铝土岩和铝土矿、粘土岩。偶夹一层粘土质白云岩。

铝土矿为一层，层厚3.9～0.78m，平均2.81m。铝土矿之下通常为含铁或高铁铝土矿。本层不稳定，有缺失。

（7）寒武系中上统娄山关群（∈2-3ls）。褐黑色、肉红色、浅灰色至灰色薄—中厚层细粒白云岩。含藻粒，有时夹有厚度不大的灰绿色、紫红色粘土质页岩及泥质白云岩。古卡斯特地貌明显，顶部白云岩常呈角砾状与粘土岩混杂，裂隙及洞穴内常为粘土岩、铁质粘土岩充填。厚度不详。

1.2.2 构造

矿区位于北北东向电厂背斜的北西翼，为一形态简单的单斜构造。地层倾向208°～320°。

区内褶曲主要为一些规模不大的波状挠曲，这些挠曲的轴向都为北北东—北东向，延长40～100m，横向跨度几米至十几米。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

2.1.1 含矿岩系

根据探矿工程揭露资料统计，区内出现的含矿系（以下简称矿系）剖面结构类型有：

（1）铝质岩段加铁质岩段（A+F）：这种结构类型在区内最为常见，其出现概率约为50%。

（2）单一的铝质岩段（A）：这种结构类型也较为常见，其出现概率约为50%。另外，每一段的段内结构也常常发育不完整，多数情况小缺失1～2个小层。例如，铝质岩段上部之杂色铁质粘土岩，一般在有厚达铝土矿产出的地段才有出现；铁质岩段底部之黑色粘土岩，只有当矿系厚度较大时才有出现；铁质岩段之黑色粘土岩，只有当矿系厚度较大时才发育，并常沿岩石内部的裂隙贯入基底的较深处。

区内矿系是在基底古岩溶风化面上堆积起来，并在相对封闭和平静的泻湖环境中形成的。原先堆积在古岩溶风化面上半固结的矿系物质进入水体后，在风浪和潮汐的作用下遭簸选和破坏，使处于相对突起部位的矿系物质在重力作用下再次发生搬运。如果高处的矿系堆积物全部被破坏带走，则造成矿系缺失；部分被带走，则造成这些地方矿系发育不完整。

2.1.2 矿体特征

矿区内仅出露1条矿体，矿体地表出露长约373m，宽约330m，倾向北西320°，倾角有一定的变化，矿体平均倾角26°。地表有6个槽探、1个采坑、1个浅钻控制，深部有30个深钻控制。矿体平均垂厚度1.98m，最薄1.63m，最厚3.05m。矿体的厚度一般由地表及浅部向深部总体趋于变薄。矿体厚度变化不均匀，厚度变化系数47.1%。矿体平均Al2O3含量59.91%，单样最低45.95%，单样最高78.34%，变化系数13.1%；平均SiO2含量9.59%，单样最低0.72%，单样最高24.18%，变化系数55.8%；平均Fe2O3含量7.66%，单样最低0.92%，单样最高23.17%；平均S含量0.12%，单样最低0.02%，单样最高0.36%；平均铝硅比值6.3，单样最低2.0%，单样最高108.8%。

2.2 矿石的矿物成分及结构构造

2.2.1 矿石矿物组成

（1）铝矿物。一水硬铝石（Al2O3·H2O）：颜色以灰白、浅灰及浅红褐色为主，少数为黄褐色或浅棕色。一般为自形、半自形或他形粒状结构为主，少数为隐晶或胶状结构。粒状结构之水铝石呈板状、柱状、束状或片状集合体形式产出。

三水铝石（Al2O3·3H2O）：无色透明，干涉色为一级灰白。矿物结晶完好，多呈自形粒状结构，粒度0.03mm，集合体为板状。多产于铝土矿石内部微细裂隙中，主要是后生作用产物。在矿石中得含量甚微。

（2）硅矿物。多水高岭石（Al2O3·2SiO2·4H2O）：区内有隐晶及胶状2种结构。隐晶质多水高岭石色兰灰或黄绿，镜下呈无色透明，具纤维状消光。

高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O）：颜色多为白色或无色透明，呈糖粒状、蠕虫状、管状结构，集合体为鳞片状、流纹状。

（3）铁矿物。赤铁矿（Fe2O3）：钢灰色、紫红色，胶状结构。常与鳞绿泥石伴生，互呈带状产出。此种矿物在铝土矿中很少见到，但铝土矿之下可形成独立矿体。

菱铁矿（FeCO3）：浅灰或灰褐色，细粒结构，星散浸染或假脉产出，粒度0.2～0.6mm。铝土矿中一般含量很少。

（4）钛矿物。锐钛矿（TiO2）多数显浅兰色，少数为蓝灰色。自形程度较高，晶体呈四方厚板状。

（5）硫化物。黄铁矿（FeS）：是区内铝土矿中最主要的硫化矿物，色亮黄，灰黄，呈自形、半自形细至粗粒结构，晶体多呈立方体，粒度0.01～1mm，少数可达2mm。

（6）钙镁矿物。铝土矿中的主要钙镁矿物为方解石和白云石，这2种矿物多呈微细粒状结构，星散浸染产出，矿石的含量甚微，主要见于碳酸盐为直接顶板的铝土矿矿体的顶部。

2.2.2 铝土矿矿石结构与构造

2.2.2.1 矿石的结构特征

区内铝土矿石的宏观结构有土状、碎屑状等2种类型。

（1）土状结构：铝土矿宏观意义上的土状结构与微观意义上的粒状结构含义相似。矿物颗粒近于等轴粒状，矿石中原生粒度0.003～0.006mm，具重晶作用之矿物粒度可达0.01～0.1mm。具这种结构的矿石外观上酷似粉砂岩，镜下呈粉屑微晶结构。

（2）碎屑状结构：矿石在宏观上，肉眼可清楚地辨别出有碎屑颗粒的存在，镜下为微晶砂屑结构。碎屑颗粒的粒径大于0.1mm，一般在1mm左右，个别可达40mm。碎屑颗粒按其矿物组成可分为单矿屑（90%以上为一水硬铝石）及复矿屑（由55%～90%的一水硬铝石及5%～40%的粘土矿物组成）；按碎屑形态可分为近轴状圆形碎屑、次棱角状刚性碎屑、扁平椭球状塑性碎屑及不规则凝块状碎屑等。

2.2.2.2 矿石构造特征

区内矿石构造主要有块状、孔穴状2种，另见有少量斑状、细脉状等构造。

（1）块状结构：矿石中一水硬铝石等铝矿物含量大于50%。铝矿物与铝矿物，铝矿物与其他矿物之间无定向分布和有规律排布现象，宏观上矿石之矿物组份呈均匀嵌布的统一体。

（2）孔穴状结构：矿石中常具一些细小的孔洞，孔洞直径都小于1mm。沿孔壁生长有一水硬铝石晶簇。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因

包括本区在内的黔中铝土矿，不少单位和个人进行了系统而详细的研究。根据对区内铝土矿的野外观察结合上述研究成果表明，本区应属“产于碳酸盐岩侵蚀面上的一水硬铝石型沉积矿床”，是“陆生、水成、表生富集”多阶段，多因素综合作用的产物。

自广西运动后，本区较长时间地处于相对稳定的陆上环境，历次海侵都只抵及区域的南缘，这为本区铝土矿的形成提供了一个良好的地质环境。长期的隆起，加上湿热的气候条件，使古陆上原先沉积的岩石开始了红土化进程。在红土化的作用小，岩石中得Ca、Mg、Si及碱金属组份被淋滤流失，而Al、Fe、Ti等惰性组份相对地富集起来。随着红土化进程的不断加深，原始贫Al岩石被覆以富Al的钙红土风化壳。

从寒武纪至石炭纪将近一亿年的时间里，区内剥蚀岩石厚度估计在1200m以上。以这些岩石平均Al2O3含量为1%计算，则可形成厚达25m，含Al2O3为40%的钙红土风化壳。这些红土化物质在暴风雨的作用下，以泥石流的方式被搬运到附近地势低洼处堆积保存下来，成为铝土矿的原始成矿物质。到早石炭世大塘早期，海水由南入侵本区，此时本区所在的古陆经高度夷平后连同堆积其上的原始成矿物质一起沦入相对平静而闭塞的滨岸泻湖水体中。在风浪和潮汐的作用下，堆积在古风化面上半固结或松散的成矿物质遭簸选、破碎和再搬运而重新组合，并被新的沉积物所覆盖而保存下来，由此开始进入成岩固结阶段。

在燕山期及燕山期后历次构造运动的影响下，已固结成岩的铝土矿层重又被抬升到地表，在地表水及地下水的作用下，经进一步的脱硅去铁而富化，形成目前所见的工业铝土矿床。

在整个成矿过程中，红土化作用是最重要的，它不仅仅是原始岩石中含铝物质的机械富集，而且形成了工业铝矿物的初步富集。泻湖沉积阶段在整个成矿过程中的作用表现为，使原先堆积在古风化面上的成矿物质再组合，并在适合的环境中被保存下来。根据含铝工业矿物组成特点及矿石中碎屑颗粒无明显定向排列与分选现象表明，区域在沦入下水后，很少有新的陆源成矿物质的沉积。进入表生阶段后，成矿作用主要表现为矿体的进一步富化和加厚。因此，红土化作用是本区铝土矿形成的基础，而沉积成岩和表生富集作用是形成优质铝土矿的条件，它们是相辅相成、缺一不可的。这是本区铝土矿总是产在古陆边缘长期沉积间断面上，并往往向深部质量变次的原因。

3.2 找矿标志

（1）地层标志：区内铝土矿唯产于石炭系九架炉组内，因此，凡有石炭系九架炉组分布地区均是部署铝土矿找矿的有利地区，特别是那些矿系剖面结构序列发育完整，厚度大于5m的地段是较有远景的地段。但是，如前所述，由于本区在矿系沉积后又经历了2次暂短的沉积间断，大多数地区矿系顶部岩性已被剥蚀，因此在分析矿系剖面结构序列发育完整程度及矿系沉积厚度时，需要从较大范围内来考虑，不能以点论面。

（2）构造标志：铝土矿找矿中的所谓构造标志与热液或层控矿床的构造标志有着完全不同的含义，他们指示意义在于：矿系上方地层中得“向形构造”露头附近的：“背形构造”可能预示下方矿系内有厚大铝土矿产出。这些“向形构造”或“背形构造”一般均宽缓，单个平面形态大致为等轴状，规模一般为几十米。地表有导水性较好的宽大张性破碎带发育时，其深部切割矿系地段可能有较富的铝土矿产出。

（3）地貌标志：有铝土矿产出的地区一般都有特殊的地貌标志。当矿系倾角近水平时，常呈“斗蓬“状山型；矿系倾角在20°左右时，常形成矿系（体）大面积暴露的缓坡景观。

另外，由于矿系中含矿性的不一致以及铝土矿与上、下围岩抗风化的差异，因此，一般含矿矿系露头多呈蛇曲出露。此时，地形上的脊部地段常是富厚矿体产出地段，而谷底部分的含矿性一般常较差。

[1]贵州省地质矿产局.贵州省区域地质志[M].北京：地质出版社，1987.

[2]河南省有色金属地质矿产局第四地质大队.贵州省修文县谷堡乡银鼎铝土矿资源储量核实及详查报告[R].2011.

P618.45

A

1004-5716(2015)11-0113-04

2014-11-20

王晓江（1982-），男（汉族），河南林州人，工程师，现从事地质矿产找矿工作。