幾內亞博凱地區某鋁土礦特征及勘查方法優選

吳守守

（青島韋立航運有限公司北京辦事處，北京 100000）

幾內亞共和國素有世界地質奇跡之稱，其鋁土礦資源量約占世界總量的2/3,礦石具有富鋁、低硅、易采、易選的特點,屬富含三水鋁石的紅土型鋁土礦[1]。由新加坡韋立集團、中國宏橋集團、中國煙臺港及幾內亞UMS三國四方組成的贏聯盟于2016年開始在幾內亞開采并出口鋁土礦至國內市場，2018年鋁土礦產量超過4,200萬噸，穩居世界第一。

面對著日益擴張的產能，地勘工作首先是滿足礦山生產的需要，同時還要考慮遠景資源儲備以供規劃、決策。為了最大限度的滿足需求，勘查人員選用了錘擊式鉆機取巖粉樣控制礦體。這種勘查方法在高效工作的同時保障了勘探質量，可作為類似礦種的優選勘探方法。

1 區域背景

幾內亞位于非洲西部，西瀕大西洋，地處西非克拉通地盾。鋁土礦發育區域主要為幾內亞西部的博凱、泰利梅萊、博發、拉貝、金迪亞及圖蓋等地區（見圖1），區域地層主要為古生界奧陶系或泥盆系（S/D），其巖性主要分為三大類，即：長石石英砂巖－石英砂巖類、絹云母(化)粉砂巖－泥質砂巖類，局部可見有礫巖出露。

區域上構造多為北東-南西向，局部見有北西-南東向次級構造。在后期風化、剝蝕作用下多形成北東向山谷及河流，與低矮的丘陵形成典型的“桌狀山”。剝蝕作用強烈，河谷兩側坡度一般較陡，坡度20%左右。

幾內亞西部巖漿巖主要為基性玄武巖、粗玄巖，分布面積較廣，是幾內亞西部鋁土礦的成礦母巖。

圖1 幾內亞鋁土礦分布圖

2 礦體地質特征

紅土型鋁土礦主要分布于大洋洲、拉丁美洲、非洲和東南亞等地的熱帶與亞熱帶低緯度地區，一般在南、北緯0°～30°及近赤道地區，如澳大利亞、印度尼西亞、幾內亞、巴西、牙買加等。

礦床產于地表風化殼中，由基性含鋁硅酸巖石在熱帶、亞熱帶氣候條件下經深度化學風化形成。礦體多呈層狀、似層狀，其上常被土壤或富鐵紅土層覆蓋，其下常為富含高嶺石、埃洛石的黏土層及半風化基巖。典型的含礦剖面如下：

（1）0m～1m,第四系腐殖土，坡地及桌狀山頂的植被茂密處，腐殖土層中多夾有鐵鋁塊石；

（2）1m～10m,硬質鐵鋁層，為鋁土礦主要含礦層。因鐵鋁含量不同而表現出不同的特征，鐵含量較高時呈現黃褐色或紅褐色，鋁土礦呈蜂窩狀或皮殼狀；鐵含量較低時表現為淺黃色、灰白色或黃褐色，巖石呈蜂窩狀或塊狀，局部有褐色皮殼。局部含有一定磨圓的角礫和淺色斑點；

（3）10m～13m,粘土層，一般為淺灰綠色、灰白色，多呈松軟土狀，局部可見膠泥，夾有原巖團塊和結核，向下逐漸過渡為風化原巖；

（4）＞13m,粒玄巖，呈灰白色，細-中粒結構，塊狀構造。多呈巖床、巖脈產出，巖石性脆，為鋁土礦成礦母巖。

鋁土礦層主要集中桌狀山中部，局部直接暴露地表。礦層頂板的多為硬質的含鐵較高未完全風化的鐵鋁巖系，底板的多為黃褐色或黃白色鐵質粘土巖、粘土巖，Si含量較高。

礦層產狀與圍巖產狀基本一致，礦層呈層狀、似層狀產出，礦層依地形變化而波狀起伏，傾向與山坡一致，傾角略大于地形，多為5-8度。礦體分布于小山丘頂及山坡上半部，形態與山形一致，呈不規則狀展布。在低洼處和傾角較大的山丘頂部含礦層仍然連續，但質量較差。

礦層間偶見夾層，多為紅褐色塊狀、條帶狀，與礦層界線不明顯。少部分為黃褐色塊狀，致密堅硬。氧化鋁含量33.04%～37.83%，平均35.51%，氧化硅平均含量2.57%。有夾層鉆孔厚度0.6m～1.6m，平均1.1m。

礦體覆蓋層一般在各平臺邊坡處較厚，平臺內局部見約1m的覆蓋層。覆蓋層氧化鋁平均含量35.31%，氧化硅平均含量2.65%。礦層一般直接裸露地表或風化礦礫，在植被茂密地段有腐殖土。

3 礦石特征

紅土型礦床以三水鋁石礦石為主，其次為三水鋁石～一水軟鋁石型混合型鋁土礦，此類鋁土礦易探、易勘、易加工，是鋁土礦礦床中最重要的類型。紅土型礦床的礦石品質上乘，以高鐵，低硅、高鋁硅比為特點，是氧化鋁工業的優質原料。經勘查研究發現鋁硅比15～30，一般大于20。

礦石結構表現為褐色、黃色或雜色，內部為紅褐色、黃褐色、灰褐色。表面粗糙，多孔狀或蜂窩狀，少量條帶狀或致密狀。礦礫外觀呈棱角或不規則狀，泥質膠結。

礦石主要化學成分為Al2O3，其次為SiO2、Fe2O3、TiO2。據幾內亞博凱地區某礦勘探樣品基本分析顯示，Al2O3含量與A/S呈正相關、與SiO2與Fe2O3負相關。

4 成礦地質條件

幾內亞的紅土化和鋁土礦化作用，主要是由不同種類的多種環境因素所引起的。該地區古生代基性火山巖噴發后形成的玄武巖、粗玄巖，經過漫長的風化淋濾過程，形成了大規模的紅土型鋁土礦。以下從氣候、地形、排水以及母巖來分析紅土化和鋁土礦化的過程。

（1）氣候條件。幾內亞位于赤道附近，地理位置西經8°～15°，北緯7°～13°。年平均溫度為24℃～32℃。全年可分為旱季和雨季，沿海地區為熱帶季風氣候，內地為熱帶草原氣候；年降水量大于3000mm，且集中在雨季7、8、9三個月。濕潤炎熱的雨季增強了化學風化作用，有利于含礦層脫硅及鋁元素的遷移和聚集；干燥旱季加強了巖石物理風化作用，巖石的崩解有助于雨季雨水的滲透及沖刷。長期的濕熱多雨和干旱交替的熱帶氣候為鋁土礦的形成提供了有利條件。

（2）地形條件。幾內亞西部整體地形為低山丘陵，典型特征為“桌狀山”。一般情況下山頂多為廣闊的平臺，四周為陡傾的斜坡，山頂平臺海拔一般150m～300m。由于山頂平臺多遭受風化剝蝕，基巖的出露為鋁土礦的形成提供了良好的條件。

（3）排水條件。為了有效地淋濾和脫除溶解物，母巖需要有良好的泄水條件才能更好的成礦。通過在幾內亞開展地質勘探工作過程中發現，一般情況下在大的山頂寬緩平臺礦石品位較低，在低緩的山頂或山坡處礦石品位較高。由此可見，在低緩的山頂或山坡處由于泄水條件好，從而加速了淋濾脫硅，有利于鋁土礦富集；在大的山頂寬緩平臺，由于泄水條件不好，直接影響淋濾脫硅，并影響了鋁土礦的富集。

（4）成礦母巖。幾內亞西部廣泛發育有基性的玄武巖、粗玄巖，在風化作用下易破碎形成大量的裂隙。強滲透性有利于母巖中的輝石及斜長石經過化學作用形成高嶺石，隨后高嶺石進一步水解形成水鋁石礦物，完成脫硅富鋁形成規模較大的紅土型鋁土礦床；而角閃石、黑云母中析出的Fe元素在地表形成針鐵礦、赤鐵礦及褐鐵礦。隨后在地質風化作用下，通過雨水淋濾脫硅富鋁在地表形成鋁鐵質殼[2]，形成紅土型鋁土礦層。

5 勘查手段優選

為了進一步加快勘探步伐、提高勘探質量，結合相關其他單位的勘查經驗對現有的幾種勘探方法進行了對比研究。先將各鉆探方法、工藝優缺點詳細表述如下：

（1）便攜式背包鉆：快速機動，可在沒有道路通行的情況下輕易到達設計孔位。主要優點是機動、便攜，不需要專用機械為鉆機準備道路；缺點是取芯率低；

（2）機械巖芯鉆：鉆機深度可達上百米。優點是勘查深度深，配合繩索取芯質量高；缺點是需要沖洗液對鉆頭進行冷卻，鉆機效率低，搬機能力差；

（3）螺旋鉆：采用車載式螺旋鉆機可取巖粉樣，鉆進效率相對較高。其主要優點是在車載的情況下，可快速實現搬機，鉆機效率較機械巖心鉆進高；缺點是取樣質量不易控制，容易出現樣品污染等現象；

（4）沖擊鉆：采用履帶式沖擊式鉆機配合高壓空氣壓縮機共同工作，鉆機深度可達數十米。優點主要有：可快速實現搬機，鉆進效率高；缺點有：在空壓機進行清孔的過程中，容易出現巖粉摻染的情況。

針對幾內亞紅土型鋁土礦特點，大網度初堪亦選擇便攜、機動的背包鉆，在不破壞地表植被的情況下對潛在的賦礦平臺、山坡進行控制；而生產勘探可選用取巖粉樣的沖擊式鉆機，在保障巖粉采取率的同時提高勘探效率。不同鉆探設備的有機結合充分發揮了各類勘查手段的優點，在保障勘查質量的前提下提高勘探效率，保障礦山生產的進行。

6 結論

幾內亞紅土型鋁土礦規模大、鋁硅比高，適合采用成本低廉的低溫拜耳法提煉氧化鋁。近幾年隨著贏聯盟鋁土礦開發的推進，越來越多的礦企再次啟動因基礎設施不完善而暫停的礦權。結合礦體特征，當前的勘探方法能在保障勘探質量的前提下加快紅土型鋁土礦的勘探進度，同類礦產勘查可參考使用。