重庆武隆木梯子—申基坪铝土矿床地质特征及成因

李松涛　李　壮　王文勇　杨成富　胡德勇

(1.贵州省地质矿产勘查开发局105地质大队；2.成都理工大学地球科学学院)



重庆武隆木梯子
—申基坪铝土矿床地质特征及成因

李松涛1李壮2王文勇1杨成富1胡德勇1

(1.贵州省地质矿产勘查开发局105地质大队；2.成都理工大学地球科学学院)

摘要重庆武隆木梯子—申基坪铝土矿床属于南川—武隆铝土矿成矿带，赋存于二叠系梁山组地层中。分析了该矿床地质特征、控矿地质条件及成矿物质来源并详细探讨了矿床成因，结果表明：该矿床受地层、构造、岩相古地理、古地形、沉积环境、古气候、古构造条件的控制，成矿物质来源于志留系基底粉砂质页岩形成的古风化壳。结合成矿地质背景及矿床地质特征，认为木梯子—申基坪铝土矿床的形成过程大致经历了红土化作用阶段、沉积再沉积作用阶段和表生淋滤作用阶段，属于古风化壳沉积-改造型矿床。

关键词铝土矿床矿床地质特征控矿地质条件成矿物质来源矿床成因

铝土矿是在湿热气候条件下风化作用的产物，富含 Al、Fe 和 Ti 的氢氧化物和氧化物[1-4]。目前，我国铝土矿资源严重不足，因此尽快寻找到一批铝土矿床成为当前十分重要的战略任务。武隆县是重庆市铝土矿的主要产地之一，该区与南川、武隆地区相似，具有形成铝土矿的有利地质条件[5]。前人在该区开展了大量地质工作，获得了大量重要的基础地质资料，并从铝土矿的矿床地质特征、矿物特征、物质组成、物质来源等多个方面进行了系统研究，深入揭示了铝土矿的成矿过程与成矿环境，但对成矿物质来源、控矿地质条件、矿床成因等方面涉及较少。为此，本研究以重庆武隆木梯子—申基坪铝土矿为例，对其矿床地质特征、成矿物质来源以及矿床成因进行探讨。

1成矿地质背景

1.1区域构造与地层

图1　川渝地区构造单元分区

1.2区域沉积背景

黔北—渝南地区为由贵州鲁甸—咸宁—贵阳障壁沙坝带和东北部重庆黑溪—漆辽障壁沙坝带围绕的泻湖环境。研究区在中二叠世早期，隶属于上扬子古陆部分，继承了之前的古地理格局，由于受到海西运动的影响，地壳全面下降，志留纪中—晚期形成的古风化壳物质于原地或准原地堆积，形成了梁山组含铝岩系。中二叠系梁山组沉积时期则形成了由滨湖相区、浅湖相区和深湖相区组成的岩相古地理格局。铝土矿赋存的梁山组地层分为河流相、淡化泻湖相、沼泽相等3种沉积相，根据该区域沉积背景和含矿岩系特征，认为渝南铝土矿的含矿岩系为淡水泻湖沉积。

2矿床地质特征

2.1矿区地层与构造

区内一级构造为赵家坝背斜和车盘向斜，矿体主要分布于车盘向斜中段(图2)。区内断层一般较小，延伸及断距均不大。区内出露有志留系中统韩家店组(S2h)页岩及粉砂质页岩，石炭系中统黄龙组(C2h)灰岩，二叠系中统梁山组(P2l)黏土岩，栖霞组(P2q)生物屑灰岩及粉屑生物微晶灰岩，茅口组(P2m)生物微晶灰岩，二叠系上统吴家坪组(P3w)黏土岩、长兴组(P3c)粉屑生物微晶灰岩，三叠系下统大冶组(T1d)灰岩，第四系(Q)浮土夹转石(图2)。含矿岩系为二叠系中统梁山组，铝土矿赋存于含矿岩系中—上部。

图2　矿区地层及构造

2.2矿体特征

矿体赋存于二叠系中统梁山组中—上部，呈SN向展布，多呈层状、似层状产出，局部为透镜状。矿体厚度变化较大，最厚3.28 m，最薄0.80 m，一般1.0～1.9 m，平均1.45 m。走向为165°，倾向E，矿体倾角变化较大，木梯子—王家坝矿段倾角为3°，木梯子—申基坪矿段倾角为8°～33°，平均为18°，与围岩产状一致(图3)。矿石平均品位：w(Al2O3)53.19%，w(SiO2)14.39%，w(Fe2O3)14.44%，w(TiO2)2.22%，w(S)0.41%，烧失量12.34%，w(Al)/w(Si)3.70，属低铝高硅中铁中硫型铝土矿石。矿石矿物主要为一水硬铝石和一水软铝石，脉石矿物主要为高岭石、水云母、少量黄铁矿、黑色碳质物、绿泥石和金红石、石英、长石等(图4)。矿石化学组分以Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、S为主，含少量CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、V2O5、CO2、S。

图3　木梯子—申基坪铝土矿床I#勘探线剖面

矿石构造主要有致密状构造、致密豆状构造、块状构造、砾屑状构造、土状构造、多孔状构造、渗流管构造、渗流凝胶构造等，其中，渗流管构造和渗流凝胶构造为矿区铝土矿特有的构造类型。矿石结构主要有胶状结构、隐晶质结构、变形砂状结构、砾屑结构、豆粒结构、微晶粒状结构、砂屑结构等(图4)。

图4　矿石矿物及结构构造

3控矿地质条件

(1)地层。二叠系中统梁山组地层为区内铝土矿的唯一赋矿层位，矿体大多呈层状、似层状产于该地层。

(2)构造。矿区铝土矿体受车盘向斜控制，主要分布于向斜两翼、轴部及其倾没端，而在背斜轴部，则多被剥蚀。

2020年，全球海域常规油气产量当量预计为24.2亿吨，其中原油产量为13.3亿吨，天然气产量为1.4万亿立方米；2035年，产量当量预计为28.7亿吨，其中原油产量为13.4亿吨，天然气产量为1.9万亿立方米。

(3)岩相古地理。志留纪中—晚期，受加里东运动的影响，整个渝东南地区普遍上升为陆，致使该区长时间遭受风化侵蚀。早二叠世初期，受海西运动的影响，地壳全面下降，海水浸入，将风化剥蚀的残留物堆积于原地或准原地地区，形成了梁山组含铝岩系建造。

(4)沉积环境。该区铝土矿含矿岩系的沉积环境总体以淡水为主，在海平面的升降过程中，有海水混入，属于陆缘近海湖环境沉积。

(5)古气候。温暧潮湿的气候为铝土矿成矿的前提条件。经古地磁研究，该区在晚古生代属热带、亚热带气候环境，区内含矿岩系内部含炭质页岩以及大量的植物化石碎片可说明，当时雨量充沛，植物茂盛，反映其热带、亚热带的气候条件。

(6)古地形。早二叠世梁山期及以前，区内地形坡度仅2°～4°，为准平原。该类地形有利于化学风化作用地进行，在水介质渗透淋滤过程中，带走易溶物，同时伴随脱硅、排铁以及富铝的红土化作用，易于形成铝土矿。

(7)古构造。该区铝土矿含矿岩系与下伏基底志留系中统韩定店组、中石炭统黄龙组呈假整合接触，表明区内铝土矿在成矿期间，地壳运动以造陆运动为主，地壳缓慢上升，为区内铝土矿的形成创造了相对稳定的构造环境。

4成矿物质来源

该区铝土矿矿石具有特有的红土化组构，如矿层中的豆鲕粒内部普遍具网状、放射状干缩裂纹，裂纹一般未穿出豆鲕粒外，并被硬水铝石、高岭石等充填，豆鲕外壳常被铁染或有一圈铁质外壳，属红土风化成因。同时，矿石中普遍见渗流管构造、渗流凝胶构造，可能为携带铝质、黏土质、铁质氧化物的渗流水沿孔隙向下流动的证据，也为铝土物质迁移就位后继续红土化的特征[6-8]。南川大佛岩铝土矿层中硬水铝石的O同位素含量与我国及全球红土型铝土矿物的w(O18)值非常接近[7]，其矿床类型与木梯子—申基坪铝土矿床一致。因此，认为该铝土矿物质具红土性质，物源来自于志留系基地粉砂质页岩形成的古风化壳。区内标志陆地成因的古植物、植物碎片随处可见，此外，夹于铝土矿间的炭质层自身变为陆地环境的标志，说明铝土矿形成于温暖潮湿气候条件下的陆地环境，其成矿物质应来源于古风化壳。由此可见，该区铝土矿的成矿物质来源于古风化壳，并且在成矿物质就位后，仍在进行红土化，说明成矿物质的搬运距离较短，应为原地或准原地堆积。

5矿床成因

区内铝土矿是由多阶段成矿作用和表生改造富集而成，其成矿过程大致可分为3个阶段：

(1)红土化作用(初期矿化阶段)。志留纪中晚期—石炭纪末，加里东运动使该区上升为陆，铝硅酸盐岩基底在温暖潮湿的气候条件下遭受长期风化，形成红土化风化壳。岩石中K2O、Na2O、CaO、MgO、S、P等不稳定组分大量流失，SiO2部分流失，而难溶和不溶组分Al2O3、Fe2O3、TiO2及部分SiO2则以古风化壳黏土层的形式大量残留于地形低洼及山麓、沟口等地，形成残坡积物。随着气候条件的变化，植物逐渐茂盛，红土化作用的持续进行，铝硅酸盐彻底水解，大部分SiO2流失，铁、铝溶胶大量产生，初步达到了铝铁分而不离，形成由硬水铝石、高岭石及部分氧化铁矿物等组成的固结—半固结状态的红土型风化壳。该阶段形成各类重要的铝土矿结构构造，如豆鲕粒结构、碎屑状结构、渗流管构造、渗流凝胶构造等，以及古风化壳自生型硬水铝石，同时形成了部分致密状铝土矿。

(2)沉积、再沉积作用(成熟矿化阶段)。早二叠世初的海侵时期，处于固结—半固结状态的含铝红土风化壳底部一般未遭受破坏，而顶部则遭到“海进冲刷—海退风化淋滤—海进沉积—海退风化淋滤”等多次循环反复的破坏作用。每一次“海进冲刷—海退”过程，即为一次将Si、Fe质带出的过程，并上升地表接受风化淋滤的过程，而每一次“海进沉积—海退”过程，则是将上一次冲刷带出的物质再沉积，并上升至地表接受二次风化淋滤的过程，大部分致密状铝土矿及部分土状铝土矿在该阶段形成。

(3)表生淋滤作用(优质矿化阶段)。造山运动将铝土矿层抬升至地表浅部，在地下水潜水面以上(氧化改造带)由于富含大量的O2与游离CO2，pH<7，易形成氧化、酸性环境，可发生表生富集作用。然而，Al、Si均非变价元素，氧化、还原环境对其影响较小，仅酸碱度对其有较大影响，只要在酸性介质中便可使SiO2溶解淋失。廖仕范等[9]的成岩试验结果也证实，只要环境符合酸性、地下水丰富、排泄良好等条件，便可使SiO2溶解成溶液而淋失。该阶段硅质淋失后残留许多次生孔隙，便形成了蜂窝状、土状及半土状矿石。

6结语

在详细分析重庆武隆木梯子—申基坪铝土矿床地质特征的基础上，对该矿床的控矿地质条件、成矿物质来源以及矿床成因进行了深入研究，将该矿床的成矿作用大致分为红土化作用、沉积再沉积、表生淋滤作用等3个阶段，认为该矿床属于古风化壳沉积改造型铝土矿床，对于区内进一步开展找矿勘探工作有一定的参考价值。

参考文献

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[9]廖士范，梁同荣，张月恒.论我国铝土矿床类型及其红土化风化壳形成机制问题[J].沉积学报，1989(1)：1-10.

(收稿日期2015-09-28)

Geological Characteristics and Genesis of Mutizi-Shenjiping Bauxite Deposit in Wulong County,Chongqing

Li Songtao1Li Zhuang2Wang Wenyong1Yang Chengfu1Hu Deyong1

(1.105 Geological Party,Guizhou Provincial Bureau of Geology and Mineral Exploration & Development;2.School of Earth Science,Chengdu University of Technology)

AbstractThe Mutizi-Shenjiping bauxite deposit is belongs to the Nanchuan-Wulong bauxite metallogenic belt,it is occurred in the permian liangshan formation.The Mutizi-Shenjiping bauxite deposit genesis is analyzed is discussed by analyzing the deposit geological characteristics,ore-controlling geological conditions and ore-forming material source.The analysis results show that the Mutizi-Shenjiping bauxite deposit is controlled by the geological conditions such as strata,structure,lithofaciespaleogeographic,paleotopography,sedimentary environment,paleoclimate,ancient tectonic conditions and so on, the metallogenic material is derived from the base of the ancient weathering crust formed by the weathering of silurian silty shale.Combing with the geological background and deposit geological characteristics,it can be inferred that the Mutizi-Shenjiping bauxite deposit is mainly experienced three metallogenic phases,they are laterization phase,sedimentation phase and supergene leaching phase,the Mutizi-Shenjiping bauxite deposit is belongs to the ancient weathering crust and sedimentary-transformedtype deposit.

KeywordsBauxite deposit, Deposit geological characteristics, Ore-controlling geological conditions, Ore-forming material source, Deposit genesis

李松涛(1987—)，男，助理工程师，硕士，550018 贵州省贵阳市乌当区新添大道。