贵州省道真县桃园铝土矿床地质特征及找矿预测

张肖

贵州省道真县桃园铝土矿床地质特征及找矿预测

张肖

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队，贵州 清镇 551400）

桃园铝土矿床位于贵州省务正道地区北部。为产于韩家店组或黄龙组古侵蚀面之上的一水硬铝石沉积型矿床，位于渝南-黔中铝土矿成矿带上。通过对桃园铝土矿区进行勘查研究，推测桃园向斜铝土矿古地理环境为浅水环境，其古地形地貌为南东高，北西低，且底部南北向分布有规模大小不一的岩溶洼地，结合铝土矿在低洼处形成富矿的基本特点，预测矿区向斜中部偏西翼有较大的找矿前景。

桃园向斜；铝土矿；特征；成矿模式

桃园铝土矿位于道真县城东部，其向斜中心桃源乡距道真县城平距约15km，公路里程约43km。20世纪80至90年代，主要以贵州省地矿局106地质大队和贵州省有色金属和核工业地质勘查局三总队（以下简称有色三队）为主的地勘单位对务正道地区进行铝土矿调查，在桃园向斜发现了若干个矿（床）点。后有色三总队于2002—2008年间断性的对桃园向斜东翼燕子岩至白果坪地段开展了普查工作，并取得了一定的找矿发现。全面地质工作开始于2010年贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队对其开展的地质工作。

桃园铝土矿区大地构造位置属于扬子陆块之黔北台隆的东部，风冈南北向隔槽式褶皱变形区。矿区所属区域出露最老的地层为寒武系，主构造线方向为北北东向。以宽缓的背斜和紧闭的向斜相间发育为特征。（戴传固等，2017）

1 矿区地质

1.1 矿区地层

矿区出露地层由老至新分别为寒武系上统毛田组（∈3）；奥陶系下统桐梓组（O1）；志留系下统韩家店组（S1）；石炭系上统黄龙组（C2）；二叠系中统梁山组（P2），栖霞组（P2），茅口组（P2）；二叠系上统吴家坪组（P3），长兴组（P3）；三叠系下统夜郎组（T1），嘉陵江组（T1），中统巴东组（T2）；第四系（Q）。矿区地质简况如图1所示。

图1 桃园矿区地质简图

1-三叠系中统巴东组；2-三叠系下统嘉陵江组；3-三叠系下统夜郎组；4-二叠系上统长兴组；5-二叠系上统吴家坪组；6-二叠系中统茅口+栖霞组；7-二叠系中统梁山组（含矿地层）；8-石炭系上统黄龙组；9-志留系下统韩家店组；10-奥陶系下统桐梓组；11-寒武系上统毛田组；12-地层整合接触界线；13-地层假整合接触界线；14-铝土矿体；15-逆断层及代号；16-桃园向斜轴迹；17-地层产状；18-倒转地层产状；19-桃园向斜矿区范围；20-山岩—桃园铝土矿段；21-河照岩铝土矿段。

1.2 矿区构造

桃园向斜为矿区内主要构造，长约53km，宽5～6km；在向斜北段呈北北东向展布，南段逐渐转为近南北向展布，为一斜歪、狭窄紧闭向斜，轴面倾向西及北西西，东翼较缓，西翼较陡，西翼中段及南段，地层甚至倒转。东翼倾角35°～75 °，西翼40°～倒转38°。区断层不甚发育，在西翼边缘处有一条较大逆断层（F1）（山岩断层）大致与桃园向斜轴平行。

1.3 含矿岩系特征

桃园向斜含矿岩系产于石炭系上统黄龙组（C2）灰岩或志留系下统韩家店组（S1）页岩、泥岩、砂质页岩及粉砂质泥岩侵蚀间断面上，即二叠系中统梁山组（P2）层位。

桃园向斜范围内，含矿岩系总厚度0.58～37.24m，大部份在4.0～8.0m之间。剖面特征明显，从上至下，剖面结构可以分为“黑、灰、绿”三个部份：即上部的炭质泥岩层，中部的铝土质泥岩+铝土矿层，下部的绿泥石岩层，局部含赤铁矿结核。铝土矿与其含矿岩系的厚度亦有一定的关系，含矿岩系越厚，见矿率越高，但含矿岩系过厚则矿体厚度也有减薄趋势。一般含矿岩系厚度在10m左右时，矿体厚度和矿石品位最好。

图2 矿体分布示意图

图3 14号勘探线剖面图

1-三叠系下统夜郎组；2-二叠系上统长兴组；3-二叠系上统吴家坪组；4-二叠系中统茅口+栖霞组；5-二叠系中统梁山组（含矿地层）；6-石炭系上统黄龙组；7-志留系下统韩家店组；8-整合接触界线 ；9-假整合接触界线；10-铝土矿体；11-岩层产状；12-见矿探槽

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

桃园矿区共探获14个矿体（图2），其矿体规模以中小型为主，形态多呈层状、似层状展布，少数为透镜状、扁豆状。矿体层数多为1层，内部结构较简单。矿体产状与围岩一致，当埋深超过200m，产状逐渐变陡（图3），相应的矿体厚度和品位变化相对较稳定。其厚度变化与微型古地形地貌相关，低洼处形成富矿，平坦或凸起处矿体较薄，矿体越厚，矿石品位越好。矿体一般处于含矿岩系的中上部，其直接顶板主要为致密状的铝土岩、铝质泥岩，少量的为10～80cm厚的黑色炭质泥岩，其直接底板为致密状的铝土岩或含铝质泥岩，偶为含铁质泥岩。

2.2 矿石质量

2.2.1 矿石自然类型及工业类型

按矿石结构构造及物质组分特征，区内矿石自然类型可分为土状至半土状、致密状、豆鲕状及少量的碎屑状共四类，且以土状至半土状、致密状、豆鲕状为主。在矿体垂向上：一般为豆鲕状在矿体的顶部，半土状矿石的上部，致密状分布在半土状上下。但这种结构并非严格，时有相互穿插现象；在矿区平面上：向斜东翼中部以豆鲕状为主含极少的碎屑状，其余地段以半土状、致密状为主，含少量的豆鲕状。工业类型主要为中铁高高硫型。

2.2.2 矿石结构构造

本矿区矿石的主要结构类型为泥晶结构、隐晶质结构、微—粉晶结构、显微鳞片结构、胶状结构。（如照片1、2）构造类型为半土状构造、致密状构造、豆鲕状构造及少量的碎屑状构造。

照片1岩石的粒屑及填隙物都主要由显微粒铝石和隐晶质尘状的绿泥石、三水铝石、高岭石组成。

照片2岩石中的粒屑（A）由显微粒一水硬状的一水硬铝石及隐晶质尘状的绿泥石、胶铝矿、高岭石组成。

3 成矿过程

3.1 成矿母岩形成

晚奥陶世中期都匀隆升，改变了贵州古地理格局，使务正道地区以台地相碳酸盐岩沉积为主变为以潮坪—内陆棚相为主的碎屑岩沉积，形成了分布范围广、厚度大的铝硅酸盐碎屑岩，为铝土矿的形成提供了丰富的物质基础（黄智龙等，2014）。

3.2 成矿母岩原位风化

志留纪末的广西运动，务正道地区整体抬升为陆，遭受风化剥蚀。据前人资料研究，该时期气候炎热潮湿，植物繁茂，有利于物理、化学以及生物作用。风化作用导致韩家店组砂页岩中大量的长石、云母矿物转化形成黏土矿物（高岭石、绿泥石）。随着风化作用的继续进行，Al不断富集，Si不断流失，在pH＞9或者pH＜5的情况下，Al2O3以络合离子形式存在，其中大部分Al3+结晶成铝矿物，小部分与SiO2结晶形成黏土矿物。随着时间推移，上述过程不断进行，形成了含铝物质较高的原始风化壳（黄智龙等，2014）。

3.3 风化物搬运再沉积

二叠纪罗甸早期，务正道地区缓慢下降，海水由南至北侵入，韩家店组上部初步富集的铝质分化壳物质经海水径流作用搬运至本区域，由于区域处于滨海位置，受潮汐及自身的物理化学沉积分异作用沉积形成初始铝土矿层，海水退去，再次遭受风化淋滤作用及短距离搬运，在低洼处形成较高品位的铝土矿。

3.4 后期改造富集

二叠世阳新期至三叠世晚期，区域一直处于局限海相沉积。晚三叠世开始，由于燕山运动，地区隆起成陆遭受剥蚀，并形成了以北北东向“隔槽式”褶皱组合为特征的构造格局。后期喜马拉雅山运动使本区持续隆升，同时，背斜核部的地层被剥蚀，而含矿地层在向斜构造中被保存下来，形成了现今的铝土矿床展布特征。

4 成矿机制和成矿模式

4.1 成矿机制

4.1.1物质来源

广西运动后，黔北、黔中隆升为陆，务正道地区仅在晚石炭世接受黄龙组沉积，而黔北其他地区的韩家店组地层从志留纪晚期到石炭世末期一直遭受风化剥蚀，且务正道地区古地貌为南高北低的地形，风化剥蚀的物质在水力作用、重力作用下向低洼的北部搬运，因黄龙组灰岩沉积面积小、厚度薄，Al2O3含量低（<2%），故很难提供足够的成矿物质，而韩家店组页岩、粉砂岩沉积厚度大（>500m），Al2O3含量高（20%左右），分别面积大，碎屑岩易风化剥蚀，能提供丰富的直接成矿物源。Cr-Ni二元图解、Zr-Ga-Cr三元图解、微量元素示踪及碎屑锆石定年指示也证明韩家店组为主要的成矿物源直接提供者（谷静，2013；杜远生等，2015）。

铝土矿层和下伏志留系韩家店组、黄龙组地层中稀土元素总量、配分模式曲线基本一致，揭示铝土矿成矿直接物源主要来源于下伏志留系韩家店组砂页岩，其次为黄龙组灰岩。

4.1.2主要控矿因素

1）地层岩性控矿

铝土矿赋存于二叠系阳新统梁山组中，严格受梁山组控制。在向斜东翼中北段，含矿岩系展布连续，保存良好，构造破环小，为形成有一定规模的铝土矿体提供了良好的成矿地质条件。而西翼中南段，因后期断层构造破环强，导致含矿岩系出露差，勘查难度大，圈定资源量少。铝土矿层常赋存于含矿岩系的中部，一般含矿岩系厚度与铝土矿层厚度成正相关关系，即含矿岩系越厚，铝土矿层厚度就越大，通常含矿系厚度为10m左右最佳，如向斜东翼燕子岩至白果坪地段施工的ZK12-1、ZK14-2、ZK28-1等。

2）沉积古地理环境

前人研究表明，矿床规模、矿石质量与聚矿的古地理环境古岩溶洼地密切相关。一般大中型矿床多产于沉积环境面积大于5km2，呈不规则分布，中心深度一般5～22m，底部相对平坦，起伏幅度1～10m的洼地区。在洼地中心往往矿层厚度大，矿化连续，矿石质量好（刘巽锋，1988；廖士范，1989）。

依据桃园铝土矿工业类型以中铁型为主，含铁量比北部的瓦厂坪和新民矿床都高，与南部的新木-宴溪矿床类似，推测从南往北，还原条件逐渐增强。矿区内豆鲕状铝土矿石基本分布在向斜含矿系各位置，且一般与半土状铝土矿伴存，且以东翼中部燕子岩至白果坪一带含量最高，东翼中部含量比南北两侧高，东翼含量比西翼高。结合豆鲕状铝土矿石一般形成相对高能的沉积环境，半土状铝土矿指示沉积环境相对较高部位。推测桃园铝土矿沉积于浅水环境，且东翼较靠近岸边。

桃园矿床共由14个矿体组成，西翼分布4个矿体，由于受F1断层的作用，西翼大部分矿系埋藏于芙蓉江河床底，勘查难度大，工程控制程度较低。东翼分布10个矿体，控制程度相对较高，大部分矿体之间相距较远，且以零星小矿体居多。结合矿床规模与古地理环境岩溶洼地密切相关，综合推测桃园向斜矿区为南东高，北西低，地形坡度较缓的古地形地貌，且底部南北向分布有规模大小不一的岩溶洼地。

3）古气候

国外大量文献证明气候是控制铝土矿矿化强度和深度的主要因素之一，自古生代以来，全世界的铝土矿都分布在南北纬21°～26°之间，在气候炎热，潮湿多雨的亚热-热带气候条件下，由风化作用形成的。古地磁资料显示，务正道地区在石炭纪、二叠纪时期为8.2°，属赤道附近的古海洋热带-亚热带气候，雨量充沛，植物发育，生物繁盛，微生物活动强，加速了古风化壳的形成，促使富铝质的风化物在适宜的环境中重新迁移富集，有利铝土矿的形成。

4.2 成矿模式

志留纪末的广西运动，使务正道地区整体抬升为陆，遭受风化剥蚀，形成含铝物质较高的古风化壳；二叠纪罗甸早期发生海侵，古风化壳物质经水流搬运至本区逐步沉积形成初始铝土矿层。区域古地势南高北低，桃园矿区处于中间地势较平缓地段，较难聚集大量成矿物质形成大型或特大型矿床。后期海水升降频繁，在海水退去时，含矿层暴露地表，再次遭受风化淋滤作用及短距离搬运、沉积，在低洼处形成较高品位的铝土矿，故矿体一般位于含矿岩系中部或中上部，且在地势较低的北部更容易形成矿石质量较好的大型铝土矿床。罗甸晚期，本区变为滨海沼泽环境，形成了富炭质的泥岩沉积，为铝土矿（岩）的直接上覆层。

本区铝土矿成模式概括为：成矿母岩遭受风化剥蚀和红土化作用形成初步富铝脱硅的古风化壳→海侵搬运、迁移风化残积物至海湾沉积环境→沉积成岩作用形成铝土矿（岩）层→次生改造淋滤作用进一步脱硅、去铁、富铝形成铝土矿体。矿床成因属古风化壳沉积型。

5 结论

根据上述内容推测，桃园向斜古地形地貌为南东高，北西低，向斜南部含矿岩系含硅普遍较高，且含矿岩系较薄，可推测为富铝风化物初步堆积区或为铝物质被搬运过后残留物质重新沉积。根据古地形地貌控制矿体规模及矿石质量，预测桃园向斜东翼燕子岩往西翼硫磺堡方向大片区域可作为增量靶区。

戴传固，王雪华，陈建书等．2017．中国区域地质志.贵州志[M]．北京：地质出版社．

黄智龙，金中国，向贤礼，等．2014．黔北务正道铝土矿成矿理论及预测[M]．北京：科学出版社．

金中国，黄智龙，刘玲，等，2013．黔北务正道地区铝土矿成矿规律研究[M]．北京：地质出版社．

谷静，2013．黔北务-正-道地区铝土矿地球化学特征及成因[D]．贵阳：中国科学院地球化学研究所．

杜远生，周琦，金中国，等．2015．黔北务正道地区二叠系铝土矿沉积地质学[M]．武汉：中国地质大学出版社．

刘巽锋．1988．黔北铝土矿豆鲕粒结构的成因机理[J]．贵州地质, 5(4): 337～342．

廖士范．1989．黔川湘鄂早石炭世古风化壳铝土矿床的古地理与成矿条件的研究[J]．地质学报, 63(2): 148-157．

Geological Features and Prospecting Prospect for the Taoyuan Bauxite Deposit in Daozhen County, Guizhou Province

ZHANG Xiao

(The 1st General Party, Guizhou Bureau of Nonferrous Metals and Uranium Geology,Qingzhen, Guizhou551400)

The Taoyuan bauxite deposit is located in the north of the Wuzhengdao area, Guizhou Province and in south Chongqing-central Guizhou the bauxite metallogenic belt. It is a sedimentary diaspore deposit occurring on the fossil erosion surface of the Hanjiadian Formation or the Huanglong Formation.The prospecting prospect in the deep part of the Taoyuan bauxite depositis predicted based on the analysis of stratum, structure, host rock and geologicalfeatures of the deposit combined with the metallogenic geological background of the Wuzhengdao area.

diaspore; deposit; geologicalfeature; prospecting prospect; Taoyuan

2019-09-25

张肖（1988—）男，湖北嘉鱼人，工程师，主要从事地质勘查与找矿工作

P618.45

A

1006-0995（2021）01-0057-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.010