貴州水田壩背斜鋁土礦地質特征及成礦規律探討

張 華，陳正山，斯恩智，向 通，劉 嬌，陽蓮錦

(1.貴州省地質礦產勘查開發局117地質大隊，貴州貴陽550018；2.貴州地礦工程勘察有限公司，貴州貴陽550002)

貴州水田壩背斜鋁土礦地質特征及成礦規律探討

張 華*1，陳正山1，斯恩智1，向 通1，劉 嬌1，陽蓮錦2

(1.貴州省地質礦產勘查開發局117地質大隊，貴州貴陽550018；2.貴州地礦工程勘察有限公司，貴州貴陽550002)

根據貴州省貴陽市水田壩背斜鋁土礦找礦戰略選區項目所獲地質成果資料，分析水田壩背斜鋁土礦含鋁巖系時代、含礦性特征及頂底板地層，并對其成礦規律進行探討；初步總結區內含鋁巖系成礦時代、成礦條件等因素，為下一步鋁土礦找礦提供一些地質依據。

成礦規律；地質特征；鋁土礦；水田壩背斜

1 概況

研究區位于貴陽市北東部，距城中心平距約20km，是《貴州省貴陽市水田壩背斜鋁土礦找礦戰略選區項目》范圍的一部分。貴州省貴陽市水田壩背斜鋁土礦找礦戰略選區項目是根據貴州省國土資源廳《關于下達礦產資源整裝勘查找礦戰略選區項目計劃的通知》（黔國土資發【2013】63號）要求，貴州省地質礦產勘查開發局117地質大隊于2013年12月6日在公開招標中中標項目，且按照審查通過的實施方案于2014年2月開展野外地質工作，同年12月全面結束野外地質工作，經貴州省國土資源廳組織專家組對野外地質工作驗收合格后，轉入室內資料綜合整理、編繪圖件及報告編寫。通過對水田壩背斜鋁土礦含鋁巖系時代、含礦性特征及對其成礦規律進行探討，初步總結區內鋁土礦成礦時代、成礦條件,對區域同類型鋁土礦找礦有一定的指導意義。

2 研究區地質特征

研究區大地構造位置位于揚子陸塊（一級構造單元）上揚子陸塊（二級構造單）內揚子陸塊南部被動邊緣褶沖帶（三級構造單元）的黔中隆起（四級構造單元）貴陽復雜構造變形區的東部水田壩復式背斜南西段，黔中鋁土礦成礦區南東部。為典型的前陸褶皺—沖斷帶，褶皺斷裂復雜交錯。

2.1 地層

研究區地層屬華南地層大區——揚子地層區(Ⅵ4)——上揚子地層分區(Ⅵ34)——黔中地層小區(Ⅵ43-3)。出露地層由老至新，主要有寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、白堊系、第四系。石炭系下統九架爐組、祥擺組為區內鋁土礦主要含鋁巖系。含鋁巖系下伏地層有寒武系中上統婁山關組、奧陶系下統湄潭組、泥盆系上統高坡場組等地層，上覆地層主要有石系擺佐組。

2.2 構造

區內以北北東向、北東向、北西向及近東西向構造為主，主要為褶皺、斷層構造。

2.2.1 褶皺

區內褶皺由一系列北北東、北東向緊密褶皺組成，褶皺軸線由北西部的北北東向往南東逐漸轉變為北東向展布，從北西往南東主要有都拉營向斜、水田壩復式背斜及次級褶皺、大壩背斜、王背蹬背斜、獅子山寬緩背斜、周家橋倒轉向斜、雞嶺背斜、小龍谷向斜等褶皺構造。

水田壩復式背斜：位于區內中偏西部，總體走向北東，長度大于30km，核部由寒武系地層組成，兩翼由奧陶系到中、下三疊統地層組成，南東翼走向40°～70°，傾向南東，傾角10°～30°；北西翼地層主體走向近南北，地層傾向西，傾角10°～30°。屬寬緩對稱背斜。由于受早期古斷層的影響和后期斷層的破壞，形態極不完整，從區域資料分析，背斜北段及中段完全被破壞，較難追索。

2.2.2 斷層

區內斷層主要有北北東、北東、近東西及北西向4組。北北東、北東向斷層以正斷層為主，而近東西為層以平移斷層為主。部分北東向斷層對鋁土礦有破壞作用。主要有關口斷層、營盤山斷層、李二田—貓沖斷層、水田壩斷層、李資斷層、將軍灘斷層、磨破腳斷層、三江寨斷層、養豬寨斷層、董農斷層。

3 礦體特征

3.1 含鋁巖系特征

區內鋁土礦含鋁巖系主要有九架爐組（C1jj）及祥擺組（C1x）地層。九架爐組（C1jj）出露在區內尖山—新堡—翁找一線以南，在平面上主要沿水田壩背斜北西翼及南東翼展布，地表出露線長約57.5km（其中北西翼地表出露長約25km，南東翼地表出露長約32.5km）；祥擺組（C1x）出露在南東部，沿雞嶺背斜北西翼及南東翼展布，地表出露線長約18.5km。石炭系九架爐組（C1jj）含鋁巖系厚0～13.34m，巖性組合為含鐵鋁土質粘土巖—鋁土粘土巖—致密鋁土巖—鋁土礦—鋁土巖—鋁土質粘土巖—粘土巖；祥擺組（C1x）含鋁巖系厚0～11.22m，巖性組合為含高嶺石鋁土質粘土巖—粘土巖—炭質粘土巖—含鐵質砂巖—炭質粘土巖。鋁土礦主要產于石炭系下統九架爐組含鋁巖系中。鋁土礦主要分布于區內南西部的云霧山—三江、南部的李二田等地。

研究區西部云霧山地區，含鋁巖系為石炭系下統九架爐組，與下伏寒武系中上統婁山關組地層為平行不整合接觸，與上覆地層石炭系下統擺佐組為整合接觸。含鋁巖系厚厚0.39～12.9m，一般7m左右。巖性組合特征如下：

上覆地層：石炭系下統擺佐組（C1b），灰色細晶石灰巖，或白云巖。厚大于2m。

――――――――整合―――――――――――

九架爐組（C1jj） 12.90m

⑧灰色、灰綠色鋁土頁巖，偶為炭質頁巖或無煙煤。厚0.5～2.5m左右。

⑦灰黃色頁片狀鋁土巖，厚度0～2.5m。

⑥灰色致密鋁土巖，質脆堅硬，常含綠色黃色臘狀，半透明體(高嶺石類)厚度0～3m,平均為2.7m。

⑤鋁土礦層，主要為土狀礦石，半土狀及致密礦石，這三種結構不同的類型，在剖面中的產狀常是相互穿插，礦體上部偶見豆狀及鮞狀結構的礦石，礦體與上下圍巖均系漸變關系，但界線仍較明顯，礦體厚度自0.3～5m，一般1.5m，其中土狀礦分布在礦區北面，平均厚1.5m，南面厚0.6m，由北而南逐漸變薄。

④灰色或灰黃色致密鋁土巖，或片狀鋁土巖。厚0～2.5m。

③灰色鋁土頁巖，常含植物化石，厚0～2m。

②紫紅色含鐵鋁土頁巖，厚0～2.6m。

①赤鐵礦：為紅色、致密膠狀赤鐵礦，呈透鏡體出現，厚度0至1.2m，一般均在0.5m左右，有時在赤鐵礦的下部見有一層黃色或白色粘土。

――――――――平行不整合――――――――

下伏地層：寒武系婁山關組(∈2-3ls)，巖性為粉紅色、灰白色厚層白云巖，風化面為黑色，形成網格狀構紋，其表面附粘土。厚度大于250m。

研究區南東部雞嶺背斜祥擺組（C1x）含鋁巖系巖性組合特征如下：

上覆地層：石炭系下統擺佐組，灰色中至厚層細晶灰巖。厚大于10m。

――――――――整合―――――――――――

祥擺組（C1x） 11.22m

⑤黑色薄層含炭質粘土巖；厚4.33m。

④黑色中厚層含鐵質砂巖；厚0.49m。

③黑色、褐黃色、淺黃色薄層炭質粘土巖，顯水平層理；厚2.57m。

②褐黃、淺黃色、灰色薄層粘土巖，略顯微波狀層理；厚2.46m。

①褐黃色薄層鋁土質粘土巖，顯水平層理；厚度1.37m。

――――――――平行不整合――――――――

下伏地層：泥盆系高坡場組(D3g)，巖性為深灰色薄層泥質白云巖，具水平層理；厚度大于5m。

以上剖面含鋁巖系的巖性組合厚度在橫向、縱向上變化較大。嚴格受下伏地層喀斯特侵蝕面古地貌的控制，洼地厚度大，凸地厚度薄。

3.2 礦體形態、規模及其變化特征

云霧山鋁土礦分布云霧山、高爐、三江等地區，以云霧山礦段為主。礦體賦存于石炭系下統九架爐組含鋁巖段中部，呈似層狀、透鏡狀分布，長150～950m，寬50～400m，長軸大至南北向，厚0.3～5m之間。無礦帶一般長10～300m，局部達700m，與礦體軸向大致平行。含鋁巖段的上、下部為致密鋁土巖、鋁土質粘土巖，與礦體之間無明顯界線，均系漸變過渡。礦體的分布、大小和厚度變化，受下伏寒武系婁山關白云巖的古地貌的制約。古地貌低洼，則鋁土礦體增厚；反之則變薄，以至出現無礦天窗（圖1）。

3.3 礦石質量

3.3.1 礦石礦物成分

鋁土礦礦石主要礦物為一水硬鋁石，次為高嶺石、一水軟鋁石；黃鐵礦、鐵質、銳鈦礦、鋯石、電氣石、金紅石等。

3.3.2 礦石化學成分

圖1 云霧山含鋁巖系沿走向柱狀對比圖

Al2O3在55.29%～76.01%之間，平均64.90%；SiO2在4.43%～20.35%之間，平均11.64%；Fe2O3在1.57%～2.53%之間，平均2.28%；S在0.02%～0.63%之間，平均0.045%。TiO2在2.17%～3.68%，平均3.33%。MgO在0.05%～0.84%之間，平均0.26%，CaO在0.02%～0.40%之間，平均0.135%；Mn在0.07%～0.17%之間，平均0.05%；P在0.01%～0.09%之間，平均0.03%。Ga在0.0041%～0.0091%之間，V2O5在0.02%～0.08%。

3.4 礦石結構和構造

礦石結構和構造較復雜，常見的有砂屑結構、土狀結構、礫塊結構、膠狀結構、豆狀和鮞狀結構。礦石構造多為塊狀構造、致密狀構造、膠狀構造。

4 鋁土礦成礦規律探討

4.1 大地構造位置

研究區大地構造位置位于揚子陸塊上揚子陸塊內揚子陸塊南部被動邊緣褶沖帶的黔中隆起貴陽復雜構造變形區的東部。屬濱太平洋成礦域的揚子成礦省Ⅲ-78上揚子中東部(臺褶帶)Pb、Zn、Cu、Ag、Fe、Mn、Hg、Sb磷鋁土礦硫鐵礦成礦帶的Ⅲ-78-②湘鄂西—黔中南Hg、Sb、Au、Fe、Mn(Sn、W)磷鋁土礦硫鐵礦石墨成礦亞帶(Pt1;Nh12x;Z1d;∈1;D2-3;C12;P2;M2; Q)黔中隆起區。在加里東運動時期，黔中地區大面積抬升成陸，遭受長時期的風化剝蝕。在黔中古陸邊緣的低洼地帶，形成古紅土的堆積，控制了鋁鐵建造生成和分布[3]。

4.2 巖相古地理與鋁土礦的關系

區內石炭系九架爐期位處筑織淡化瀉湖東部及黔南海灣北西部；根據巖性組合特征，筑織淡化瀉湖可分為淺湖亞相、濱湖亞相環境；黔南海灣可分為濱海潮坪亞相、淺海陸棚亞相；對形成鋁土礦較有利的巖相古地理環境為筑織淡化瀉湖淺湖亞相。淺湖亞相中含鋁巖系厚度大于5m才可能有似層狀、透鏡狀鋁土礦礦體存在。濱海潮坪亞相及淺海陸棚亞相中目前未發現鋁土礦。

4.3 成礦時代

據研究區內鋁土礦含鋁巖系頂板為石炭系下統擺佐組；底板有寒武系婁山組、泥盆系上統高坡場組、奧陶系下統湄潭組及志留系高寨田組等地層。通過分析，含鋁巖系形成時代應在晚泥盆至早石炭之間，在沉積前，部分地區（云霧山—李二田地區）從中上寒武—晚泥盆仍處于黔中隆起上，遭受過風化剝蝕。故區內鋁土礦含鋁巖系形成時代為早石炭世九架爐期。

區內含鋁巖系下伏基底巖類及時代對鋁土礦的形成很關鍵，基底巖類為碳酸鹽巖的地區對成礦最為有利，因為在古氣候的酸性風化條件下，碳酸鹽巖最容易被強烈的紅土化，加速古紅土的堆積。另外，由于的碳酸鹽巖，巖溶發育，孔隙率高，滲濾條件好，古紅土再堆積復蓋在這樣的巖類之上，對古紅土的反復淋濾過程進行順利，脫硅排鐵的通道十分暢通，有利于鋁土礦的形成[3]；而基底巖類碳酸鹽巖的時代為寒武系婁山關組對成礦最有利；在區內下伏基底巖類為泥盆系高坡場組、奧陶系湄潭組及志留系高寨田組的地層，目前地表未發現鋁土礦。

4.4 鋁土礦與含鋁巖系巖性組合、厚度的規律

區內鋁土礦主要產于含鋁巖系中部，其巖性組合為含鐵鋁土質粘土巖—鋁土粘土巖—致密鋁土巖—鋁土礦—鋁土巖—鋁土質粘土巖—粘土巖對鋁土礦成礦最為有利；且含鋁巖系厚度大于5m才可能有似層狀、透鏡狀鋁土礦礦體存在。目前巖性組合為含高嶺石鋁土質粘土巖—粘土巖—炭質粘土巖—含鐵質砂巖—炭質粘土巖的含鋁巖系中未發現鋁土礦。

4.5 找礦標志

經過對該區鋁土礦勘查實踐和歸納總結，直接、間接的找礦標志有地層、鋁土礦、地貌、古地理、植被、地球物理測量等標志。

（1）地層標志：鋁土礦產于九架爐組中，因此，九架爐組就是該區尋找鋁土礦最直接的找礦標志；九架爐組的底板為婁山關組地層，說明婁山關組的白云巖，也是該區間接的找礦標志；

（2）鋁土礦：鋁土礦的直接出露是最有效的找礦標志；

（3）地貌：鋁土礦抗風化能力較強，大多數以正地貌形態出現；

（4）古地理：該區鋁土礦形成的最有利的古地理環境為筑織淡化瀉湖淺湖亞相區；

（5）植被：鋁土礦大面積出露區內，其上生長的植被往往以灌木叢為主。

（6）地球物理：根據含鋁巖系物性差異，采用音頻大地電磁測深（AMT）測量，對深部含鋁巖系進行探索及找礦。

5 結語

通過對水田壩背斜鋁土礦地質特征的研究、成礦規律的探討及以往地質研究成果，初步得出以下認識：①區內鋁土礦含鋁巖系主要為石炭系九架爐組（C1jj）及祥擺組（C1x），石炭系九架爐組為鋁土礦成礦最有利的地層；②區內鋁土礦主要分布在筑織淡化瀉湖古地理環境中，與巖相古地理關系密切，其中淺湖亞相最有利；③鋁土礦成礦時代為早石炭世九架爐期。

[1]貴州省地礦局.貴州省區域地質志[M].北京：地質出版社，1987.

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[9]朱裕生.成礦預測方法[M].1992.

P619.2

A

1004-5716(2015)09-0143-04

2015-02-02

貴州省礦產資源整裝勘查找礦戰略選區項目。

張華（1966-），男（漢族），貴州興仁人，工程師，現從事區域地質調查、地質礦產調查與勘查等工作。