滇东南堆积型铝土矿赋存特征及成矿机制分析

喻涌麒, 李 卿, 周 南

(云南省有色地质局三〇六队, 云南 昆明650217)

滇东南地区是云南省重要铝土矿成矿区, 其矿床(点) 主要分布在屏边-马关古陆以北、 广南一富宁局限浅海一带, 该区铝土矿分为原生沉积型和次生堆积型两种类型的铝土矿床, 原生沉积型铝土矿的含矿岩系为上二叠统吴家坪组(P3w) 或龙潭组(P3l)。 含矿岩系沉积物以泥质、 泥砂质、 铝土质、 硅质为主, 少数矿点为泥质一碳酸盐岩沉积。 本文重点对其中的新生界堆积型铝土矿进行讨论。

图1 滇东南地区晚二叠世吴家坪早期岩相古地理图Fig 1. Late P Early Wujiaping Stage Facies Palaeogeographic Map of SE Yunnan

1 地质背景

滇东南铝土矿区位于扬子地块西南缘, 南西与哀牢山断块为界, 其构造单元属华南褶皱系的滇东南褶皱带, 为越北古陆边缘坳陷带, 区内地壳运动以升降作用为主。 研究表明, 晚二叠世早期, 该区总体被海水淹没, 但南部有屏马古陆环绕, 中部有丘北以南的古隆起, 显示了较为复杂的大地构造格局(图1)。 在此构造背景下形成了环绕丘北古陆且有利于铝土矿岩系上二叠统吴家坪组(P3w) 和龙潭组(P3l) 的沉积。

2 岩相古地理特征

滇东南地区晚二叠世吴家坪早期处于滨岸-陆表海环境, 可划分为局限浅海相和泥质低能海岸相,进一步可以区分出沼泽、 潮坪、 局限浅海上部、 局限浅海下部亚相及潮上带、 潮间带、 潮下带微相[2,4](图1)。 滇东南地区铝土岩主要分布于潮下带和局限浅海上部。 滇东南地区西南部为屏边-马关-越北古陆, 西部为康滇古陆, 丘北东南发育水下隆起。 物源主要由越北古陆和西部的康滇古陆提供。 由于越北古陆和康滇古陆的共同作用使相带呈 “L” 型展布, 沉积相带变化的方向为由南西向北东海水逐渐变深。 晚二叠世吴家坪早期铝土矿岩系沉积时, 文山天生桥附近地区古地形相对低洼, 导致该区沉积厚度较大, 构成盆地的沉积中心则位于该区的东北部。 此时期沉积型铝土矿为之后的堆积型铝土矿提供了物质来源。

3 滇东南堆积型铝土矿赋存特征

目前, 滇东南铝土矿区已查明堆积型铝土矿矿床(点) 40 多个, 本文主要以丘北县大铁地区、 文山县天生桥-砚山县阿猛地区、 西畴县木者-铁厂地区、 广南县甲坝地区为例, 对区内堆积型铝土矿赋存特征进行分析研究。

堆积型铝土矿床(点) 主要位于滇东南溶原-峰林高原区的溶蚀盆地及坡地中, 原生沉积型铝土矿床之上部及其附近地段, 矿体空间分布标高位于1800m～2100m 之间。 矿体赋存于第四纪松散层中, 由砂质粘土、 腐植土、 铝土矿块、 矿屑、 矿粉、 褐铁矿块、 岩块组成, 矿块、 岩块具棱角状, 形态极不规则, 不均匀嵌布于残坡积层、 冲洪积层中。

印支期构造运动以来, 该区抬升成为陆地, 在地史演化过程中, 上二叠统吴家坪组或龙潭组沉积铝土矿受到风化剥蚀, 铝土矿(岩) 中硫、 磷等有害物质大量淋失, 并迁移至低洼的盆地内与红土一起堆积, 形成 “堆积型” 铝土矿(表1)。 与堆积型铝土矿床成因相关的矿化特征为:

(1) 铝土矿化见于第四系残坡积层中, 矿石呈棱角状、 次棱角状, 少数为次圆状矿块产于黄褐色及红色粘土层中。

(2) 含矿粘土层分布于由大塘组(C1d) 或威宁组(C2w) 经风化作用形成的溶蚀漏斗及洼地中,溶蚀洼地环绕岩溶峰林分布, 局部地段膨大, 膨大部分原为溶蚀漏斗并由洼地相互连通。 在膨大部分的中心矿层厚大, 收缩部分矿层薄, 底板常有洪积成因的粘土层。

(3) 矿石以低硫、 低磷、 高铁、 铝硅比值变化大, 以高铝硅比值为主。 矿石Al2O3含量高, 矿石矿物为一水硬铝石。

(4) 区内含矿红土层, 包括底部黄褐色粘土层在内, 岩石较为松散, 至今未压实固结成岩。 根据含矿红土层所处的地貌单元对比分析, 本区含铝土矿洼地略高于广西西部平果铝土矿的第二级峰顶面即峰林期(新近纪) 的夷平面, 而早于红水河早期(第四纪早更新世)。 此外, 在广西新圩铝土矿勘查过程中, 对含矿红土中上部普遍分布的玻璃陨石, 采用裂变径迹测定年龄为0. 733±0. 13Ma (更新世初期)。 通过对比, 将本区堆积型铝土矿的形成时期置于新近纪中新世至第四纪中更新世。

4 成矿机制

滇东南地区铝土矿成矿作用受多种因素的制约, 且具多期次成矿作用的特征, 堆积型铝土矿的形成经历了原始成矿物质的风化分解(物理、 化学和生物风化)、 搬运(机械碎屑和胶体形式运移)、 沉积-成岩和表生作用等过程, 伴随杂质的排除和富铝的过程。 铝土矿石碎屑颗粒形态多样, 多呈碎屑、 团粒和豆鲕粒状, 且大小混杂, 表明成矿物质的迁移方式为胶体和机械碎屑。 可见破碎的豆鲕及复碎屑(图2), 反映了沉积作用的多阶段性, 区内铝土矿的形成阶段可大致分为四期, 从早至晚依次为陆源汲取期、 滨海沉积成矿期、 海沟沉积成矿期和表生富集期, 分别形成钙红土化沉积型、 滨海胶体沉积型、海沟浊流沉积型和岩溶堆积型铝土矿床。

表1 滇东南地区典型矿体特征统计表Tab 1. Characteristics of Typical Orebody of SE Yunnan

图2 滇东南地区堆积型铝土矿矿物照片Fig 2. Microscopic Mineral Picture of Accumulation Bauxite Deposit

图3 滇东南地区堆积型铝土矿床的成矿过程示意图Fig 3. Sketch Map of Metallogenesis of Accumulation Bauxite Deposit in SE Yunnan

综观堆积型铝土矿赋存空间位置、 成矿环境、 气候特点及其与原生沉积型铝土矿体的依存关系, 本区堆积型铝土矿是在湿热气候条件下, 在强烈岩溶发展过程中形成的次生沉积、

淋滤改造矿床。 同时, 区内铝土矿层普遍露于地表或埋藏较浅, 含铝岩段底板灰岩的垂直岩溶非常发育, 这些条件极利于矿层和矿石的氧化, 使矿石Al2O3普遍提高, S 普遍降低, 矿石质量变好。 喜马拉雅运动第三幕之后, 矿床受到风化、 剥蚀和近距离重力搬运, 成为堆积型铝土矿床。 区内堆积型铝土矿床的成矿作用过程见图3。

5 结论

堆积型铝土矿床产于滇东南溶原-峰林高原岩溶盆地内, 矿体赋存第四纪松散层中, 覆盖于下二叠统或石炭系之上, 是沉积型铝土矿岩或铝质岩在地表水和基底碳酸盐泄水的循环作用及表生的风化、 剥蚀、 搬运并在岩溶低洼地带堆积作用的结果。