廣西沉積型鋁土礦層中金的富集

李小林

(廣西地質勘查總院,廣西南寧530023)

廣西沉積型鋁土礦層中金的富集

李小林

(廣西地質勘查總院,廣西南寧530023)

通過對廣西地區沉積鋁土礦成礦所需的地層條件、地理氣候條件、地形地貌條件及構造條件的研究,結合鋁土礦的成礦過程,分析了金在沉積鋁土礦成礦過程中遷移與富集的可能。

沉積鋁土礦;紅土型金礦;成礦條件;廣西

20世紀90年代以來,廣西陸續發現了一批紅土型金礦床 (點),以其分布廣、規模中等、品位較高、易采易選、見效快等特點而成為廣西金礦找礦中又一熱點。紅土型金礦是含金較高的地質體 (即礦源體)在紅土化作用下,經過氧化、淋濾、富集而形成的一種表生金礦床。它產于強紅土化的鐵鋁質黏土 (磚紅土)層中,還可產于中、弱紅土化,甚至高嶺土化的黏土層中。地表巖石在有利的氣候條件下,經過足夠長時間的風化作用,可形成成熟的風化殼,即為紅土化過程。近幾年,廣西進行了廣泛的鋁土礦勘查,在勘查過程中發現,沉積型鋁土礦 (風化殼型)的成礦條件及成礦過程對于紅土型金的富集及成礦很有利。本文試圖從沉積型鋁土礦層的成礦條件及成礦過程上分析金富集成礦的可能。

1 地質概況

廣西鋁土礦區多分布于桂西南地區,地處北回歸線以南,屬亞熱帶雨林氣候。區域上位于右江再生地槽的西大明山隆起南緣,崇左復式向斜北翼。斷裂較發育,為一系列近東西向壓性斷裂及其配套的北北西、北北東向張扭性斷裂。崇左復式向斜是一個平緩開闊復式向斜,北翼形成平緩的單斜巖層。經歷了黔桂運動、東吳運動、蘇皖運動、印支運動、燕山運動及喜馬拉雅運動。黔桂運動為晚石碳世末的地殼抬升運動,在區內表現為桂東北抬升為陸相,而在桂西南為沼澤、淺海相。東吳運動為中、晚二疊世間的地殼運動,區內表現為上二疊統合山組平行不整合覆蓋于中二疊統茅口組之上,兩者間具古風化殼,對沉積型鋁土礦的形成起了關鍵的作用。

廣西沉積型鋁土礦基本上分布于石碳系、二疊系地層中,該含礦層系不整合于碳酸鹽巖地層之上。如在廣西柳橋-扶綏地區一帶,沉積鋁土礦層位于二疊系合山組地層底部,與下伏二疊系茅口組碳酸鹽巖地層呈平行不整合接觸。該類鋁土礦層面積大,分布廣。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀,沿本區褶皺的兩翼產出。含礦層系中從下到上地層為鋁質泥巖、鐵鋁質泥巖、鐵質巖、黏土質巖。局部與此不同。鋁質巖主要為鋁土礦、高鋁黏土,主要上鋁礦物組成,其次為鐵質礦物、黏土質和少量其它碎屑物。鋁礦物中以一水鋁石為主。鐵質巖包括鐵質黏土巖、赤鐵礦等,主要由鐵質礦物組成,少量鋁質礦物和其它碎屑物。鐵質礦物主要為赤鐵礦、針鐵礦,少量黃鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦等。黏土礦物以高嶺石、鮞綠泥石為主。沉積型鋁土礦賦礦層位穩定,分布廣泛,產狀與圍巖一致,礦層 (體)厚度0.5～6.5m,一般1～3m;長500～6000m,一般500～1500m;寬30～800m,一般200～500m。

2 鋁土礦的成礦條件

(1)地層條件

石碳紀在桂西南地區發育較完全,地層厚度從幾百米到數千米。下統沉積環境為海相、海陸交互相沉積類型。巖性多為厚層狀碳酸鹽巖、硅質巖夾中薄層的砂巖、泥巖等。中、上統沉積環境多為海相,巖性為一大套厚層的碳酸鹽巖。在上統地層中,局部見到基性噴出巖類,為后期鋁土礦的沉積及金的富集提供了豐富的物源。

(2)氣候、地理條件

廖士范曾經比較全面、系統地論述了風化作用或古風化作用是形成風化殼鋁土質的主要因素。基于此因素,沉積鋁土礦形成的氣候、地理條件要有以下兩點:①處于低緯度,即在南北緯23°～25°以內,屬熱帶、亞熱帶雨林氣候。②要在大陸靠近海洋,潮濕多雨,每年降雨量要在1000～2000mm。在以上在這兩個條件下,水分才不易蒸發,有利于風化作用進行。這種風化作用,在紅土型金的形成過程中也是必備條件。

(3)地形、地貌條件

在地形上,海拔及高差都不能過大,多處于低山丘陵的地區。海拔高度過大,氣候較寒冷,不利于原始物質的化學風化。高差過大,易使原始物質末充分風化,就被流水帶走,而過分平坦的地形,由于水流緩慢而不利于淋濾作用進行,化學風化作用不能進行徹底,不利于鋁土礦的形成。而這樣的地形條件,與紅土型金礦床的形成地貌條件相似。

(4)構造條件

沉積鋁土礦床的形成過程,必須伴隨地殼的抬升。鋁土礦床的形成,要經過四個階段:初期的風化殼鋁土質的形成階段;前期的風化、剝蝕、遷移及沉積階段;中期的上覆地層的掩蓋、深埋及壓實作用階段;后期的原始鋁土礦層的隨地殼抬升階段。而后期的地殼抬升,使之前形成的鋁品位低且致密的鋁土礦層上升進入淺層地層或地表,經過偏酸性的地表水或地下水的淋濾作用,形成土狀、半土狀富鋁土礦層。而這種地殼的抬升、淋濾作用,也是形成紅土型金礦床的必要條件之一。

3 沉積鋁土礦形成過程中金的遷移和富集

廣西地區在石碳紀經歷了多期的地殼升降運動。其中,晚石碳末,受黔桂運動的影響,地殼抬升較大,海水退卻,形成北東高、南西低的總體地勢。因風化作用,巖石以碳酸鹽巖為主夾碎屑巖被剝蝕的厚度較大,為鋁土礦的形成提供了豐富的物質來源。廖士范提出,若以源巖為中含金2×10-9(碳酸鹽巖類巖石平均含量)計算,在風化過程中,釋放出的金是非常多的。但是,在對現有的鋁土礦石樣品化驗分析后發現,廣西鋁土礦中含礦巖系中以鋁、黏土礦物為主,金的含量并不高,這說明,金可能在鐵質黏土巖石中發生了富集。例如澳大利亞博丁頓紅土金礦床,金在含鐵帶中含量較高,平均為2.54g/t,而在黏土層和腐泥巖中金平均含量為1.48g/t和0.66g/t。

楊冠群等使用掃描電鏡加能譜分析研究四川南川、貴州修文鋁土礦時,發現了自然金、含氯和金的顆粒,證明了上述搬運方式的存在。涂光熾認為,紅土金礦一般發育在紅化作用很深透的地方,而紅土化作用的程度可以用“氧化分異作用”進行的程度來評價。高度發育紅土化作用的地區,主要是一些單一氧化或含水氧化礦物的大量堆積,如 Fe2O3、MnO2、A l2O3等,這是紅土化作用深透的表現。在勘查過程中發現,桂西南地區古生代沉積鋁土礦含礦巖系底部為一套紅色、褐紅色的鐵鋁質泥巖,主要為鐵、錳的氧化物或其含水氧化礦物及鋁的含水氧化礦物,并且規模較大,說明其形成初期紅土化作用是非常深透的,因而金有可能因“氧化分異作用”而富集。

鋁土質物質在搬運、沉積過程中,金也可因其特殊的性質及環境的變化而富集。由于金的比重大,以碎屑形式搬運的過程中,金的搬運距離不能很遠,即在較近物源區的位置、盆地邊部水動力條件變化較大的地方發生沉積,與其一同沉積的應為粒度較大的碎屑物質。鋁土質沉積前后,由于風暴濁流等作用的影響,物質也會因比重、粒度不同而發生分異作用,金可能會在風暴濁流沉積的中后部發生富集。

以絡合物的形式搬運的金在中性、堿性水突然而取代酸性水的地段 (堿性障)將與氫氧化鐵、蛋白石和其它表生礦物一起富集,吸附障積作用會與Fe(OH)3、Mn(OH)4等一起形成堆積。金還可以被 Fe2O3以及高嶺石、多水高嶺石、伊利石、水云母等黏土礦物吸附而富積,其原因主要是黏土礦物表面常因斷鍵帶負電,而金常呈帶正電的離子。范宏瑞、李兆麟認為,Fe2O3、高嶺石在PH值為4.01、6.80、8.00的溶液中對金的吸附率都在94%以上。廣西古生代沉積鋁土礦含礦巖系底部為一不整合面,下伏巖石為碳酸鹽巖,形成一天然的堿性障,不但可以造成Fe2(OH)3、Al2O3的沉積,也可造成金的沉淀。同時不整合面上的Fe2O3以及高嶺石、水云母等黏土礦物還形成吸附障,可以造成金的富集。在后生及表生階段,由于地下水的淋濾作用,特別是鋁土礦含礦巖系中黃鐵礦和有機質的氧化形成硫酸和有機酸,可造成金的向下遷移,并在不整合面附近,由于水的性質發生變化及Fe2O3、黏土礦物的吸附造成富集。

4 結論

(1)石碳紀在桂西南地區發育完全、地層沉積厚、分布面積廣、中統地層中基性火山巖類巖石的發育,這保證了金的早期在地層中沉積量,為后期金的釋放量提供了豐富的物源。

(2)廣西大部地處北回歸線以南,屬亞熱帶雨林氣候。年均氣溫 21.5℃,年均降雨量為1500mm。在地理環境上以及石碳紀末的地殼的抬升,都有利于巖石的風化、剝蝕、遷移,為鋁土質的沉積提供了豐富的物源碎屑及水動力,這也為早期金的釋放量提供了保證。

(3)在地形上,海拔及高差都不大,多處于低山丘陵的地區。這為鋁土質及金的富集提供了理想的沉積環境。

根據以上幾點,作者認為,在桂西南二疊系的沉積鋁礦層中,或者其富含鐵質的紅色圍巖中,很有可能找到富集金的礦層。

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Enrichment of gold in sedimentary bauxite in Guangxi

LI Xiao2lin
(Guangxi Geological Exploration General Institut,Nanning 530023,China)

Based on the research of formation conditions,geographical and climatic conditions,terrain conditions and structural conditions that were required for deposition of sedimentary bauxite in Guangxi Province,in combination with the bauxite ore2forming process,the paper reaches the result that the migra2 tion and enrichment of gold in the deposition process of sedimentary bauxite is exist.

sedimentary bauxite;lateritic gold deposit;ore2forming conditions;Guangxi

P618.51

A

1004-4051(2010)02-0114-03

2009-09-21

李小林 (1972-),男,河南汝南人,工程師,主要從事地質、礦產勘查工作。