几内亚共和国红土型铝土矿床成矿探讨

张成学王国库张泽夏张璜

1 河南省地矿局地矿二院 河南郑州 450001

2 河南省地矿局第四地质矿产勘查院 河南郑州 450001

几内亚共和国红土型铝土矿床成矿探讨

张成学1*王国库1张泽夏1张璜2

1 河南省地矿局地矿二院 河南郑州 450001

2 河南省地矿局第四地质矿产勘查院 河南郑州 450001

在全球广泛分布着中生代（Mz）基性岩浆岩，但由此形成的风化残积红土型铝土矿床主要集中在低纬度带。也就是说，除成矿母岩外，低纬度带的自然气候环境是红土型铝土矿成矿的另一决定性因素。但在低纬度带的成矿母岩分布区域内，是否成矿或矿体的优劣，取决于矿源层的厚薄、地形地貌特征以及水文地质条件等。铝土矿的形成过程，是自成矿母岩风化初始阶段至红土形成阶段，铝铁物质逐渐富集的过程。

地质特征 自然地理环境 控制因素 富集规律

1 铝土矿成矿区域地质特征及自然地理环境

1.1 铝土矿成矿区域地质特征

几内亚中西部红土型铝土矿成矿区域范围内，为伴随多期基性岩侵入和喷发的沿海古生界沉降区。区域构造线总体走向为北北西向，并以一个规模较大的向斜盆地和多级断裂构造为主；出露的地层简单，可分为基岩和风化残积层两部分。基岩部分多为古生界奥陶/志留系－泥盆系，零星出露于沟谷中，风化残积层为广泛分布的风化残余铁铝层（赋矿岩系）如铁帽等，以及沟谷及两岸的冲积物（Q）；岩浆岩发育，主要为粒玄岩、玄武质凝灰岩等基性岩浆岩（图1）。已见到出露的粒玄岩有三层，其中分布于上部的中生界粒玄岩（Mz·β）出露最大厚度超过80m，为形成铝土矿提供了充足的矿源。很多世界级大矿床，主要铝土矿床分布在下几内亚博凯大区—金迪亚大区一带，矿床大小及品位高低与中生界粒玄岩（Mz·β）出露规模和厚度密切相关（图2）。

1.2 自然地理环境

铝土矿成矿区域濒临大西洋，地形坡度一般在 5～15°之间，地形切割中等；属热带季风气候，气候湿热，雨旱两季分明。年平均降雨量2142mm；主要集中在 6～10月，占全年降雨量的90%以上；日平均气温27.3℃；水系和植被特别发育。

2 铝土矿体地质特征

铝土矿体赋存于赋矿岩系中上部的铝铁风化壳（铁帽、红土）中，矿体主要分布在低缓山丘的中上部或山顶部大的低缓平台内，其形态随地形变化而变化、其产状随地形起伏而起伏。其平面形态总体复杂且与地形关系密切，多沿正地形呈不规则枝杈状分布。矿体多出露于地表或近地表处（图 3）。赋矿岩系中的铁帽（gnd）为块状铝土矿的赋矿层位，红土（Ilr）产出于铁帽的下部，为土状铝土矿的赋矿层位。矿体层位稳定，但厚度变化较大，且明显受地形条件制约。一般情况下，在大的山顶宽缓平台处矿体较薄，在低缓山顶或山坡处矿体较厚。单个矿体规模在数百万吨～数亿吨，主要矿物三水铝石，次之铝针铁矿、针铁矿、赤铁矿，以上矿物之和通常占矿石矿物总含量的90%以上。主要有用组分Al2O3的品位多在35%～45%，其变化特征与矿体厚度呈正相关关系，一般情况下，在大的山顶宽缓平台矿石品位较低，在低缓的山顶或山坡处矿石品位较高。同样，一般情况下，在位于大的山顶宽缓平台的矿体或大矿体的中部A/S值较低，在低缓的山坡处A/S值较高。但矿体特别厚大处则A/S值往往偏低。

图1 几内亚共和国中西部铝土矿成矿区域基岩地质图Fig 1 Regional geology map of basement rock in bauxite area in midwest part of Guinea,Rep.

图2 风化残余铁铝层（赋矿岩系）覆盖区地质剖面示意图Fig 2 Geological section map of area covered by weathered Fe-Al residuals

第四系

第四系

图3 某矿区矿体分布示意图【4】Fig 3 Distribution of orebodies in a mine

3 铝土矿成矿的控制因素

在全球广泛分布着中生代（Mz）基性岩浆岩，但由此形成的风化残积红土型铝土矿床主要集中在低纬度带。也就是说，就全球而言，成矿母岩和低纬度带的自然气候环境是红土型铝土矿成矿的决定性因素【1～2】。但在红土型铝土矿成矿区域内，在大的环境相同条件下，是否成矿或矿体的优劣，依据成矿区域内矿体的分布及品位、厚度变化特征判断，取决于矿源层的厚薄、地形地貌特征以及水文地质条件等。

3.1 气候条件

铝土矿成矿区域位于赤道附近的低纬度（北纬9～12°）地区，该区域炎热的气候、充沛的降雨量雨季和旱季相互交替进行，有利于铁铝的富集和有害成分的淋滤，是适合于富铝基性岩浆岩等红土化成矿作用的气候条件。

3.2 成矿母岩

依据钻探工程取心情况、地质填图及剖面观察，在赋矿岩系之下的成矿母岩主要为粒玄岩，少量为玄武质凝灰岩。成矿母岩的 Al2O3含量的高低，以及成矿母岩和赋矿岩系的薄厚与成矿关系密切。

铝土矿成矿区域成矿母岩的Al2O3含量总体稍高于基性岩地球化学平均含量，但该区域不同区段和成矿母岩的岩性不同，其Al2O3含量也不同。所形成矿床的Al2O3平均品位，与成矿母岩Al2O3含量成正相关关系。不同区段成矿母岩与基性岩地球化学平均含量的一般化学组分之比较见表1、表2。

表1 某矿区南矿段成矿母岩与基性岩地球化学组分对比表Table 1 Geochemistry component correlation table of Metallogenic parent rocks and basic rocks in the south of a mine

表2 某矿区北矿段成矿母岩与基性岩地球化学组分对比表Table 2 Geochemistry component correlation table of Metallogenic parent rocks and basic rocks in the north of a mine

如表1、表2所示，某矿区南矿段成矿母岩的 Al2O3含量略低于北矿段，其所形成的铝土矿床也是南矿段Al2O3品位略低于北矿段；在同一矿段或同一矿体内成矿母岩为粒玄岩分布区块，其所形成的铝土矿品位也略低于由玄武质凝灰岩所形成的铝土矿品位。

依据钻探成果，在其他条件相同的情况下，赋矿岩系和成矿母岩的薄厚决定了矿体优劣。往往在赋矿岩系较厚且出露层位齐全，并在之下见有基性岩浆岩则矿体较好；在赋矿岩系较薄且出露层位缺失，并在之下见有正常沉积岩则矿体较差或无矿。

3.3 地形地貌和水文地质条件

在气候和成矿母岩条件相同的情况下，地形地貌特征和与之相关的水迳流方式、速度，以及水化学环境（pH值）等水文地质条件，是决定是否成矿或矿体优劣的关键因素。

风化残积红土型铝土矿床的形成过程，其本质就是铁铝的富集和有害成分的溶出和淋滤带出过程。而影响有害成分溶出的主要因素是水化学环境（pH值），影响有害成分淋滤带出的主要因素是水迳流方式和速度，决定水迳流方式和速度的因素是地形地貌特征。

3.3.1 水化学环境（pH值） 铝土矿成矿区域植被特别发育，由其产生的腐植酸随着雨季和旱季的交替，也必将伴随着改变雨季和旱季的水化学环境（pH值）。根据水系及探矿工程水质检测结果，铝土矿成矿区域的水化学环境（pH值）在雨季和旱季会发生很大的变化，在雨季水化学环境（pH值）地表水平均值为6.14、地下水平均值为5.94，属中偏酸性水质，在旱季水化学环境（pH值）地表水平均值为3.66、地下水平均值为2.63，属酸性水质。在不同水化学环境条件下化学组分溶解状态见表3。

表3 不同水化学环境条件下化学组分溶解状态表Table 3 Dissolve state table of chemistry component in different water chemistry condition

如表3所示，在旱季酸性水化学环境下，除TFe无明显变化外，地表水、地下水中各化学组分浓度均明显高于雨季。说明各化学组分溶出和淋滤带出过程主要是在旱季进行，也就是说控制成矿的主要阶段是在旱季酸性水化学环境下并伴随雨季和旱季交替进行具有循环性。控制成矿的循环性特征还可以在铝土矿微观似层状构造得以佐证。见电子显微镜×300倍照片1。

照片1 铝土矿微观似层状构造

3.3.2 地形地貌 地形地貌特征与矿体规模及矿石质量关系密切。主要矿体一般分布在低缓山丘或宽缓山体的两侧，见图1、图2。在深切的沟谷边缘、地形坡度大于20°的山体及平缓的台地成矿地质条件较差。

在地形坡度位于 5～20°低缓山丘，尤其是山丘两侧形成的铝土矿往往规模大、质量好（图4）。说明该地形地貌条件下，是各种有害成分的淋滤带出，铁铝成分的积聚最适中的地下潜水下渗角度和泾流速度；在地形坡度大于 20°山坡上，由于地下潜水径流较快，各种有害成分淋滤带出的同时，主要有用成分Al2O3也随之流失。

该地形地貌条件下一般不成矿；在地形宽缓（地形坡度一般小于 5°）的开阔平台，地下潜水泾出困难，不利于各种有害成分的淋滤带出和铁铝成分的积聚。该地形地貌条件形成的铝土矿往往矿体较薄、质量较差，或不成矿。

综上所述，在酸性水化学环境下，最有利于各种有害成分淋滤带出和铁铝成分积聚的地形地貌特征是坡度在5～20°低缓山丘。

4 铝土矿的富集规律

为研究红土型铝土矿的有害成分的淋滤带出和矿化富集规律，编录了赋矿岩系出露齐全的地质剖面，赋矿岩系沿垂向至上而下形成不同岩（矿）性体(层)为：铁帽（块状铝土矿赋存层位）－红土（土状铝土矿赋存层位）－铁质粘土－粘土－粉砂质粘土（图5）。

图4 某矿区某勘探线及矿层柱状对比剖面示意图【4】Fig 4 Diagram of section and columnar ore of a profile in a mine

图5 赋矿岩系地质剖面示意图Fig 5 Geological section diagram of ore-boring rocks

沿赋矿岩系垂向，等间距分布5条采样剖面，分别系统采集物相分析和化学全分析。根据物相分析结果，赋矿岩系沿垂向不同岩性体的矿物组分特征见表4、图6。

如表4、图6所示，构成铁帽、红土的主要矿物为三水铝石、赤铁矿（铝针铁矿）；构成铁质粘土主要矿物为白（水）云母、高岭石、三水铝石、赤铁矿（铝针铁矿），次之为石英、针铁矿、钛矿物等，该层与上下层位比较明显具有过渡带特征；粘土、粉砂质粘土主要为石英、白（水）云母、高岭石矿物成分构成；风化粒玄岩为白（水）云母、高岭石富集带。

表4 赋矿岩系平均矿物组分一览表Table 4 Average mineral composation table of ore-bearing rocks

图6 赋矿岩系矿物组分曲线图Fig 6 Graph of mineral components of the ore-boring rocks

根据不同岩性体内矿物组分特征判断，成矿母岩粒玄岩内的主要矿物成分辉石和斜长石等硅酸岩类矿物，在风化初始阶段主要风化形成了白（水）云母、高岭石，铁质成分主要形成了针铁矿。随着风化程度的逐渐加强，白（水）云母、高岭石中的铝质成分形成三水铝石，在有利地段铝矿物不断富集成矿；铁质成分形成赤铁矿、铝针铁矿，在地表形成铁帽、红土层；硅质成分多流失，或多以石英矿物的形式沉淀富集在粘土、粉砂质粘土中。不同岩性层位内钛矿物基本不变化。

根据化学全分析结果，赋矿岩系沿垂向不同岩性体的化学成分特征见表5、图7。

如表5、图7所示，构成赋矿岩系的主要化学成分为 Al2O3、Fe2O3及SiO2，次要化学成分为 FeO、TiO2、S、P2O5、K2O、Na2O、CaO、 MgO等。其中构成铁帽、红土的主要化学成分为Al2O3、Fe2O3；构成铁质粘土的主要化学成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，明显具有过渡带特征；构成粘土、粉砂质粘土的主要化学成分为SiO2，少量Al2O3、Fe2O3等。

依据赋矿岩系的主要化学成分特征判断，粒玄岩风化的初始阶段，表现为CaO、MgO大量流失，Al2O3相对微量富集，FeO大部分氧化为Fe2O3，SiO2、K2O相对富集；红土化初始阶段形成铁质粘土，表现为Al2O3、Fe2O3逐渐开始富集，SiO2迅速流失；随着红土化作用加强形成铁帽、红土，表现为 Al2O3、Fe2O3进一步富集，SiO2进一步流失，最终在有利地段富集成矿。不同岩性层位内TiO2含量基本不变化。

表5 赋矿岩系平均化学成分一览表Table 5 Average chemical composation table of ore-bearing rocks

图7 赋矿岩系化学成分曲线图Fig 7 Graph of chemistry components of the ore-boring rocks

依据赋矿岩系的主要矿物和化学成分特征综合判断，红土型铝土矿在成矿过程中，其有害成分的淋滤带出分两阶段进行，即成矿母岩粒玄岩在风化初始阶段，是钙、镁等成分淋滤带出的主要阶段，红土化初始阶段是硅质成分淋滤带出的主要阶段。铝土矿的形成过程，是自成矿母岩风化初始阶段至红土形成阶段，铝铁物质逐渐富集的过程。

1 [苏] 布申斯基.Г.И．铝土矿地质学[M]. 王恩孚，等译. 北京：地质出版社，1984

2 廖永岩．红土化作用[M]．地球科学原理，2007.5

3 黎彤、纪晓龙．地球化学找矿[M]．北京：地质出版社，1962

STUDY ON THE METALLOGENETIC PROCESS OF LATERITIC BAUXITE IN GUINEA REP.

Zhang chengxue1Wang guoku1Zhang zexia1 Zhang huang2
1 The 2nd Geo-exploration Team, Henan provincial bureau of Geo-exploration and mineral development, 450001
2 Henan provincial bureau of Geo-exploration and mineral development,450001

There is widely distributing Mesozoic basic igneous rock in the global, but the resulting weathered residual lateritic bauxite deposits are mainly concentrated in low-latitude belt. It means that the natural climate of low-latitude belt is another decisive factor for the mineralization besides host rock. In the area of host rock, the mineralization depends on the thickness of parent rock, topography features, and hydrological and geological conditions. The formation of bauxite is the gradual accumulation process of Fe-Al material from weathering of host rock to laterite.

Geological Feature; Natural Environment; Controlling Factor; Concentration Regularity

P611.21:P618.45

：A

：1006-5296（2015）01-0011-09

* 第一作者简介：张成学（1961～），男，长期从事固体矿产勘查，高级工程师

2014-08-20；改回日期：2014-11-21