黔北务正道地区青坪铝土矿成矿地质特征及找矿潜力

邓明秋

(贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心,贵州 贵阳 550008)

0 引言

青坪铝土矿位于黔北务正道地区栗园向斜,是黔北务正道铝土矿成矿带[1]的重要组成部分。前人对黔北务正道的铝土矿矿床特征[1]、成矿规律[2]、成矿机理[3]及成矿模式[4]及找矿方法[5-6]等均有所研究。近年来,随着地质工作加强及大调查工作、整装勘查工作的实施,贵州省地质调查院、贵州省地矿局106地质队、贵州省有色地勘局局属单位等先后在黔北务正道地区开展了铝土矿资源评价、整装勘查工作,取得了大量新的成果和认识:区内铝土矿床的分布受成矿后燕山期NNE向新华夏式向斜褶皱构造的控制,星罗棋布于鹿池向斜、栗园向斜、桃源向斜、浣溪向斜、大塘向斜、新模向斜、安场向斜、张家院向斜、平木向斜中,构成黔北务正道铝土矿成矿带[7];研究区内铝土矿位于二叠系下统大竹园组中上部,属碎屑岩系侵蚀基准面(部分为碳酸盐岩溶蚀基准面)上的古风化壳沉积型铝土矿床[8];本区铝土矿的分布与区域构造线方向一致,总体呈NNE向,向斜构造分别控制矿床的空间分布和矿体的展布延伸方向,是铝土矿的赋存区[9];务正道地区铝土矿形成时海水由北进入成矿区,半封闭海湾的开口方向应在沉积盆地的北部边界至渝南地区的武隆、南川之间,往北即为扬子海,安场-张家院-新模-栗园向斜一线可能靠近海岸边缘[10]。其中2010—2013年,贵州省地矿局106地质大队在栗园—鹿池向斜区开展了铝土矿整装勘查,大竹园铝土矿达勘探程度,大竹园南段铝土矿达详查程度。2014—2015年,贵州省地质调查院开展了贵州省务川县青坪勘查区铝土矿普查,主要利用地表山地工程并结合深部钻探工程控制对栗园向斜中部及东西翼开展探矿工作,取得了较好的找矿效果,具体如下:

(1)区内铝土矿位于二叠系下统大竹园组中上部,均为沉积型铝土矿。

(2)该区铝土矿含矿岩系呈层状分布,含矿层厚度呈一定的规律变化,新模向斜西北部,栗园向斜东部及南部,桃园向斜南部含矿层厚度较大,务正道地区东部偏中部区域含矿层厚度次之,北部及西北部厚度偏小。

(3)该区铝土矿沉积盆地可分为半封闭海湾、滨岸湿地、近岸平原三部分,半封闭海湾为长期受海水淹没的地区,难以形成高品位铝土矿,滨岸湿地则随海平面的变化时而暴露地表,时而淹没,是形成高品位铝土矿的有利地区。

(4)该区含矿岩系厚度较大,含矿岩系厚度是铝土矿形成的基础,也是沉积体系和古地理的沉积记录。含矿岩系厚度过小,反映沉积时处于剥露区;含矿岩系厚度较大,反映沉积时处于沉积区。含矿岩系厚度较大为后期淋滤成矿打下基础;地表露头或钻井岩心发育淋滤尤其是准同生淋滤特征,由于铝土矿(尤其是优质铝土矿)是在暴露、淋滤过程中形成的,因此确定含矿岩系的淋滤特征极为重要。淋滤特征表现为上部渗流带岩石颜色较浅(白色、灰白色),而下部潜流带岩石颜色偏暗(深灰色、灰黑色、灰绿色或紫红色)。

(5)务正道铝土矿主要形成于两次准同生淋滤期,因此该区铝土矿的找矿方向应该集中于滨岸湿地地区、具有明显淋滤作用发育的地区。

本文充分收集以往和本次已实施的青坪勘查区的探矿工程资料,统计含铝岩系厚度数据,生成含铝岩系等厚曲线图,以获得该区铝土矿厚度变化规律,为下一步铝土矿找矿勘查提供依据。

1 区域成矿地质背景

研究区所属区域大地构造位置属扬子陆块黔北隆起遵义台地区凤冈SN向构造变形区(四级构造单元)之北缘。区域内地层发育较为齐全,除缺失志留系中上统和泥盆系及石炭系大部外,从古生界寒武系到古近系均有出露,新生界第四系仅零星分布在斜坡、沟谷和洼地中,呈角度不整合覆盖于不同时代的岩石之上(图1)。

图1 青坪铝土矿矿区及外围地质图

区域内褶皱较发育,主要为NNE向和近SN向展布,其从西向东、从北向南有平木向斜、道真向斜、洛龙背斜、大塘向斜、桃源向斜、鹿池向斜、栗园向斜、安场向斜、格林背斜、浣溪向斜、务川向斜、张家院向斜、新模向斜等。总体来说,该区为褶皱组合是向斜宽缓,背斜紧密,构成“隔槽式”组合,部分向斜展布情况(图1)。

区域范围内的铝土矿床的分布受成矿后燕山期NNE向新华夏式向斜褶皱构造的控制,星罗棋布于鹿池向斜、栗园向斜、桃源向斜、浣溪向斜、大塘向斜、新模向斜、安场向斜、张家院向斜、平木向斜中,构成黔北务正道铝土矿成矿带[1]。

2 矿区地质

2.1 地层

区内地层区划属扬子地层区,矿区及外围出露地层有奥陶系、志留系、石炭系及二叠—三叠系,为古生代至早三叠世中期地层,均以海相碳酸盐沉积为主,其中以奥陶系、志留系、二叠系—三叠系最为发育,遍布于栗园向斜大部分范围。各岩组特征详见表1。

表1 矿区及外围地层简表

2.2 构造

青坪铝土矿位于黔北务正道地区的栗园向斜,是黔北务正道铝土矿成矿带的重要组成部分。以燕山期浅层构造变形最为强烈,构造线多呈NE向和近SN向延伸。区内地质构造较为简单,褶皱构造主要为两翼不对称的栗园向斜,西翼地层倒转,东翼地层产状较为平缓。主体构造格架呈NNE向展布。断裂构造以逆冲断层为主,多形成于背斜轴部和向斜两翼。褶皱构造发育,常以复式背斜、向斜形式出现,背斜多呈宽缓状,而向斜多为紧密状(图2)。

图2 青坪铝土矿区地质图

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区铝土矿体产于呈NE向展布的栗园向斜北段两翼二叠系下统大竹园组中上部,岩性为浅灰白色、黄灰色、浅灰色、黄褐色、绿灰色薄层状黏土岩、铝土质黏土岩、含铁质黏土岩及褐灰色、深灰色厚层—块状铁质铝土岩,局部夹深灰、褐黄灰色透镜体鲕豆状铝土岩。矿体呈层状、似层状产出,产状与地层产状基本一致。上覆地层为二叠系中统梁山组,下伏地层为下志留统韩家店组或上石炭统黄龙组。大竹园组与梁山组呈整合接触,与韩家店组或黄龙组呈平行不整合接触。目前已发现2个矿体,分别编号为Ⅰ号矿体和Ⅱ号矿体(图3、图4)。Ⅰ号矿体分布于矿区北端呈NE—SW向展布的栗园向斜北段,出露于向斜北段转折端及两翼,由 ZK2826、ZK10608 等9个工程控制,矿体呈倒扇形展布,东西长约7.7 km,南北宽约7.4 km,展布面积约21.56 km2。矿体厚1.43～2.02 m,平均厚1.76 m;w(Al2O3)为 55.70%～56.43%,平均56.12%;硅铝比A/S为3.07～4.95,平均4.27。Ⅱ号矿体位于栗园向斜东翼高寨坨一带,由QPTC05、QTC0605等8个工程控制,矿体顺露头线走向展布,南北长约1 143 m,东西宽约415 m,展布面积约0.36 km2。矿体厚1.02～1.96 m,平均厚1.32 m;w(Al2O3)为52.41%～58.84%,平均56.16%;A/S比值为3.21～5.17,平均4.95。

图3 Ⅰ号矿体剖面图

图4 Ⅱ号矿体剖面图

3.2 矿石特征

根据镜下薄片和人工重砂鉴定,矿石中主要有用矿物为一水硬铝石,约占矿物总量的60%～90%,另有少量一水软铝石、胶铝石,偶见三水铝石。其次为黏土矿物,有伊利石、蒙托石、高岭石等,占矿物总量的1%～25%,其中以高岭石、蒙托石为主;伊利石含量很少。再次为绿泥石、角闪石、斜长石、褐铁矿、赤铁矿、纤铁矿、黄铁矿、石英、白云石、方解石、石膏等,占矿物总量的1%～18%,其中角闪石普遍出现,但仅占0.5%左右,而黄铁矿、褐铁矿含量变化最大。重矿物占矿物总量的1%～2%,以锐钛矿为主,占比8%～11%。偶见磁铁矿、电气石、锆石、金红石。矿石结构有碎屑结构、豆鲕结构、粉晶结构和泥晶结构等,矿石构造有块状构造、半土状构造和致密状构造。矿石自然类型有半土状铝土矿、碎屑状铝土矿、致密状铝土矿和豆鲕状铝土矿。

4 含铝岩系及矿体厚度对比分析

(1)栗园向斜扬起端EW向含铝岩系及矿体厚度对比分析

栗园向斜扬起端EW向含铝岩系厚度变化较大,总体来看,西部和东部相对较厚,中部则相对较薄,西部最厚可达12 m (ZK10608),中部最薄处仅0.6 m (ZK4409)。铝土矿体主要集中于西部一带,厚度一般为0.35～3.5 m,往东部则矿体厚度变薄直至尖灭 (图5)。

图5 栗园向斜扬起端EW向含铝岩系厚度沿走向变化柱状对比图

(2)栗园向斜西翼含铝岩系及矿体厚度对比分析

栗园向斜西翼含铝岩系厚度变化较大,总体来看,含铝岩系呈北部厚南部薄的趋势,北部厚度最大可达12 m (ZK10608),南部最薄仅为1.5 m (QTC0703)。铝土矿体仅集中于北部一带,厚度一般为2～5 m,往南则矿体逐渐变薄直至尖灭 (图6)。

图6 栗园向斜东翼含铝岩系厚度沿走向变化柱状对比图

(3)栗园向斜轴部含铝岩系及矿体厚度对比分析

栗园向斜轴部含铝岩系厚度变化较小,总体来看,含铝岩系呈北部和南部厚中部薄的趋势,北部厚度最大可达10 m (ZK1612),南部厚度最大为11 m (ZK1101),中部厚度最薄仅为2 m(ZK0807)。铝土矿体均有分布,厚度一般为1.2～5 m,最大可达5.6 m (QTC0404)(图7)。

图7 栗园向斜轴部含铝岩系厚度沿走向变化柱状对比图

(4)栗园向斜东翼含铝岩系及矿体厚度对比分析

栗园向斜东翼含铝岩系厚度变化较小,总体来看,北部相对较薄,往南则厚度逐渐变大,北部厚度一般为5～6 m,往南逐渐增厚至8～10 m,最大可达12 m(QPBT02)。铝土矿体主要集中于北部和中部一带,中部偶见无矿天窗出现,厚度一般为5 m左右,往南则矿体逐渐变薄直至尖灭(图8)。

图8 栗园向斜东翼含铝岩系厚度沿走向变化柱状对比图

5 含铝岩系厚度分布规律

通过贵州省务川县青坪勘查区铝土矿普查成果资料并结合收集务川县大竹园矿区、大竹园南矿段、涉及栗园向斜含铝岩系控制工程31个,包括收集钻孔12个,浅井8个,探槽9个,剥土工程2个 (表2)。分别统计上述探矿工程的含铝岩系厚度、矿体厚度值数据。利用 Surfer8.0 编图软件,将收集的已施工见矿钻孔、浅井、探槽、剥土工程数据,将含铝岩系厚度、矿体厚度统计数据,自动生成数据点,利用编图软件等值线图功能模块,自动生成含铝岩系等厚曲线图、矿体等厚曲线图 (图9)。

表2 含铝岩系厚度统计

图9 青坪铝土矿区含铝岩系和矿体等厚曲线图

5.1 含铝岩系厚度分布特征

研究区含铝岩系在平面上总体具有由地表向深部、从北往南逐渐变薄的趋势,局部点状变薄。在栗园向斜北扬起端(栗园—大竹园段)为含铝岩系厚度大,且厚度相对稳定,该带为著名的超大型大竹园铝土矿所在地,该带上零星见厚度小于1 m的含铝岩系分布区域;栗园向斜东翼漆岭湾—正子岩一线(QPTC0404、ZK1101)、栗园向斜西翼胡家坝—冉家湾一带 (QPBT04) 存在2个厚度较大的分布区域,可作为下一步找矿勘查的靶区。值得注意的是,栗园向斜南部青坪一带,存在1个含铝岩系厚度较大的分布区域 (QPTC15、QPBT02)。其他地段未见厚度凸起带(图9a)。

5.2 含铝岩系厚度分布特征

研究区含铝岩系在平面上总体具有由地表向深部、从北往南逐渐变薄的趋势,局部点状变薄。在栗园向斜北扬起端(栗园—大竹园段)为含铝岩系厚度大,且厚度相对稳定,该带为著名的超大型大竹园铝土矿所在地,该带上零星见厚度小于1 m的含铝岩系分布区域;栗园向斜东翼漆岭湾—正子岩一线(QPTC0404、ZK1101)、栗园向斜西翼胡家坝—冉家湾一带 (QPBT04) 存在2个厚度较大的分布区域,可作为下一步找矿勘查的靶区。值得注意的是,栗园向斜南部青坪一带,存在1个含铝岩系厚度较大的分布区域 (QPTC15、QPBT02)。其他地段未见厚度凸起带(图9a)。

5.3 矿体厚度分布特征

研究区铝土矿体主要分布于栗园向斜北扬起端一带,这与含铝岩系厚度分布较大的区域相一致。说明矿体厚度与含铝岩系厚度大致呈正相关关系,即含铝岩系厚度大,则矿体厚度大,反之则越小。值得注意的是,栗园向斜东翼漆岭湾—正子岩一线,存在一个铝土矿体集中分布的区域,其铝土矿体厚度在2 m以上,且分布范围较大。栗园向斜西翼胡家坝—冉家湾一带,存在一个铝土矿体分布较好的区域,其铝土矿体厚度在1 m以上,且分布范围较大。栗园向斜北扬起端核部则出现了无矿天窗,往南则矿体厚度变薄直至尖灭(图9b)。

6 找矿潜力分析

研究区内铝土矿位于下二叠统大竹园组中上部,属碎屑岩系侵蚀基准面(部分为碳酸盐岩溶蚀基准面)上的古风化壳沉积型铝土矿床[3]。本区铝土矿的分布与区域构造线方向一致,总体呈NNE向,向斜构造分别控制矿床的空间分布和矿体的展布延伸方向,是铝土矿的赋存区[2]。根据含铝岩系在平面及剖面上的勘查成果显示:含铝岩系厚度在平面上总体具有由地表向深部、从北往南逐渐变薄的趋势;含铝岩系在走向上总体上呈现出向南逐渐变薄的趋势;含铝岩系厚度在倾向上呈不规则的峰状起伏,总体上呈现出翼部厚,向轴部变薄的趋势,此特征与矿体在平面和剖面上的变化完全吻合。含矿岩系厚度是铝土矿形成的基础, 也的是沉积体系和古地理的沉积记录。含矿岩系厚度过小,反映沉积时处于剥露区。含矿岩系厚度较大,反映沉积时处于沉积区。杜远生等[4]认为,务正道地区铝土矿形成时海水由北进入成矿区,半封闭海湾的开口方向应在沉积盆地的北部边界至渝南地区的武隆、南川之间,往北即为扬子海,安场—张家院—新模—栗园向斜一线可能靠近近岸边缘。务正道地区海水由北进入成矿区,具备形成半封闭海湾或海泛湖的有利条件。栗园向斜北段铝土矿的形成正是得益于上述有利的成矿环境条件。

综上所述,通过本次勘查成果并结合收集栗园向斜以往勘查资料,栗园向斜正处于务正道半封闭海湾南端,栗园向斜北段成矿条件有利,结合已实施的探矿工程,见矿地段多分布在栗园向斜北段,找矿潜力较好,栗园向斜南段则远离半封闭海湾,成矿条件较差,通过已实施的探矿工程来看,多为不见矿工程,找矿潜力较差。

7 结论

(1)青坪铝土矿位于黔北务正道地区栗园向斜,铝土矿体产于呈NE—SW向展布的栗园向斜北段扬起端及东翼二叠系下统大竹园组含矿岩系中上部,矿体呈层状、似层状产出,厚度变化较大,矿体产状与岩层产状基本一致。

(2)通过对含铝岩系及矿体厚度对比分析认为,栗园向斜东翼含铝岩系厚度沿走向变化较小,总体来看,北部相对较薄,中部相对较厚,往南则厚度逐渐变薄。铝土矿体主要集中于北部和中部一带。栗园向斜西翼含铝岩系厚度沿走向变化较大,总体来看,含铝岩系呈北部厚南部薄的趋势。铝土矿体仅集中于北部一带,往南则矿体变薄直至尖灭。

(3)通过收集统计已有探矿工程的含铝岩系厚度、矿体厚度值数据资料,生成含铝岩系厚度、矿体厚度等厚曲线图表明,栗园向斜东翼漆岭湾—正子岩一线以及栗园向斜西翼胡家坝—冉家湾一带,存在2个铝土矿体集中分布的区域,找矿潜力较大,可作为下一步找矿勘查的靶区。

(4)栗园向斜处于务正道半封闭海湾南端,北栗园向斜北段成矿条件有利,结合已实施的探矿工程,见矿地段多分布在栗园向斜北段,找矿潜力较好,栗园向斜南段则远离半封闭海湾,成矿条件较差,找矿潜力较差。

致谢：本文主要利用贵州省地质调查院2015年开展的贵州省务川县青坪勘查区铝土矿普查成果资料,为项目组的集体劳动成果结晶。在写作过程中得到贵州省地质调查院研究员邓克勇、李朝晋以及高级工程师吴波的细心指导,对上述单位和个人一并表示衷心地感谢。