貴州省清鎮市貓場礦區楊家洞礦段鋁土礦地質特征及其成因淺析

蔣建文

摘要：通過對貴州省清鎮市貓場礦區楊家洞礦段鋁土礦地質特征分析，結合該地區的地質條件，分析了鋁土礦成因。

關鍵詞：貴州省清鎮市貓場礦區；鋁土礦；地質特征

貴州省清鎮市貓場鋁土礦床是我國現階段最大的隱伏鋁土礦床，位于北東向大威嶺背斜北東端的一個近南北向次級穹狀小背斜—貓場背斜處。具有產出集中、儲量規模較大、礦石質量好的特點，共計鋁土礦資源/儲量22808.43萬噸。伴生礦產有赤鐵礦、硫鐵礦和稀有分散元素鎵，是可供綜合利用的多礦種礦床。

1.貴州省清鎮市貓場礦區楊家洞礦段鋁土礦礦體特征

楊家洞礦體位于礦床南東部，規模是中型，礦體呈近東西向條帶狀展布，長4250m，寬750m，面積1.74km2，礦體內部有一無礦天窗，面積0.72km2。礦體傾向南東，傾角5°～14°。礦體厚0.80m～11.68m，平均3.30m。礦石工業類型以低硫鋁土礦為主，少量高硫鋁土礦。礦體總資源量1724.37萬噸，其中低硫鋁土礦1506.33萬噸，占87.36%。礦石單工程平均品位：Al2O3含量50.80%～78.77%，平均68.74%；SiO2含量1.97%～27.70%，平均7.20%；Fe2O3含量0.05%～17.38%，平均2.04%；S含量0.06%～13.35%，平均1.07%；鋁硅比值（A/S）1.8～39.5，平均7.6。

礦物成分主要是一水硬鋁石，其次為少量高嶺石，次要礦物有水云母、綠泥石、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、電氣石等。其中一水硬鋁石含量50%～95%，在土狀鋁土礦和碎屑狀鋁土礦中含量較高，在致密狀鋁土礦中含量稍低；高嶺石含量1%～20%，水云母含量1%～15%，鐵礦物含量3%～25%。礦石中成分為Al2O3，含量50%～75%之間，在土狀鋁土礦和碎屑狀鋁土礦中含量較高，在致密狀鋁土礦中含量低，伴生有用組分是鎵，含量在0.0044%～ 0.0064%，在礦石中含量較為穩定，和A12O3的含量呈正相關。

貓場礦體位于礦床的東部地區，長度為1800m，寬度在500m～1000m，面積為1.3km2，礦體規模為中型。中部不可采區呈現40°方向，將礦體分割為北西和南東塊。礦層底板標高1040m～1095m，埋深204m～285m，平均為188m。傾向北東，傾角在5°～15°。礦層厚度在0.40m～ 2.39m，平均為1.85m。主要是土狀鋁土礦，致密狀鋁土礦減少。礦石工業類型以低硫鋁土礦為主，高硫鋁土礦和高鐵鋁土礦比較少。Al2O3含量為43.77%～73.54%，平均是58.17%；SiO2含量為3.88%～15.79%，平均是11.74%；Fe2O3含量為0.65%～22.50%，平均是8.87%；S含量為0.09%～0.95%，平均是0.42%；鋁硅比值（A/S）是3.1～ 18.9，平均是4.9。

礦石類型主要分為以下幾種：

第一，自然類型有土狀鋁土礦、碎屑狀鋁土礦、致密狀鋁土礦、高鐵致密狀鋁土礦。工業類型主要為低硫低鐵鋁土礦、高鐵鋁土礦、高硫鋁土礦。低硫低鐵型礦石是礦區的主要礦石類型，也是開發利用的重點對象，大約占據礦石總量72%，主要化學組分的平均含量Al2O371.78%、SiO26.32%、Fe2O32.04%、S0.32%，鋁硅比11.3。

第二，高鐵類型礦石大約占礦石總量的8%，核心化學組分的平均含量Al2O351.75%、SiO27.05%、Fe2O319.44%、S0.29%，鋁硅比7.3。

第三，高硫型礦石約占礦石總量20%，主要化學組分的平均含量Al2O359.08%、SiO28.21%、Fe2O310.29%、S2.47%，鋁硅比7.2。由于其含硫高，工業利用率較低。

第四，礦石品級：有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ六種類型，Ⅰ級品相對較多。其中Ⅰ級品占31.3%，Ⅱ級品占20.7%，Ⅲ級品占14.8%，Ⅳ級品占9.6%，Ⅴ級品占7.5%，Ⅵ級品占15.6%。

2.貴州省清鎮市貓場礦區楊家洞礦段鋁土礦控礦因素

2.1古構造控礦因素

在二疊紀時期，因為受到廣泛海侵作用的影響，其上普遍被下石炭統或中二疊統梁山組所覆蓋，清鎮和修文地區古陸持續時間超過億年，從而為基底巖層的持續穩定風氧化作用提供了充足的時間[1]。古斷裂構造控制了碳酸鹽巖基底古巖溶發展的速度、方向、深度，控制一水硬鋁石鋁土礦沉積就位的湖盆分布，使得現代一水硬鋁石鋁土礦的分布。

2.2古地理環境控礦因素

結合貴州省地質科研所古地磁實測資料得知，黔中地區的早石炭世古緯度為8.2°，在熱帶多雨潮濕的氣候條件之下，植被特別的茂盛，在表生風氧化條件之下，長時間的生物和腐殖酸作用、地表水淋濾作用，基巖改造更加的強烈，對三水鋁石礦物的生成和紅土風化殼的聚集特別有利[2]。

2.3古巖溶形態控礦因素

古巖溶形態與規模決定淺水湖盆的形態與規模，對鋁土礦沉積階段古紅土物質積聚的數量、規模、厚度和堆積形態產生一定控制作用，單獨的巖溶負地形展布規模比較大，同時也深度也比較大，使得積聚的古紅土物質數量多、規模大、厚度大，經過后續固結成巖后形成的含鋁巖系相應地規模和厚度比較大，二期在中部會形成品質比較優質的鋁土礦層[3]。

另外，如果單個巖溶負地形展布規模比較小，而且深度比較淺，積聚古紅土物質數量少、規模小、厚度小，經過后續的固結成巖后形成的含鋁巖系相應地規模與厚度比較小，不容易形成鋁土礦層，或是鋁土礦品質比較差。根據統計數據得知，在貓場鋁土礦床，若含礦系厚度小于5m，通常沒有鋁土礦層產出，伴隨含鋁巖系厚度的不斷增大，鋁土礦層厚度也隨之增大，而且礦石質量逐漸提升。

2.4層位控礦因素

在礦區范圍之內，鋁土礦受九架爐組地層的嚴格控制，九架爐組的分布與產出，不但取決于沉積期物源和沉積環境條件，也是后續多期次構造疊加改造作用的重要結果，所以，九架爐組是區內最為直觀、重要的成礦控制因素，是開展鋁土礦找礦勘探和開發利用的主要標志和依據[4]。

2.5成礦模式分析

鋁土礦成礦模式可概括為以下幾個階段，具體如下：

第一，基巖風化分解紅土化階段。組成母巖的礦物主要是白云巖、方解石，次為各類粘土礦物以及少量長石、輝石、角閃石、黑云母和微量的重礦物。上述礦物在炎熱潮濕氣候條件下，經過長時間風化作用，母巖按照一定次序，會析出堿金屬、堿土金屬。如果K+、Na+、Ca2+、Mg2+等離子被地下水與地表水，采取不同形式全部遷出母巖體之后，Al3+、Fe3+、Si4+等離子殘留下來，會有效結合，吸收部分K+、Na+離子，進而形成伊利石及高嶺石類粘土礦物，并形成比較厚的風化殼、含鋁紅土物質。

第二，搬運沉積階段。在水流和重力的雙重作用之下，含有三水鋁石紅土風化殼物質會自高處向低處逐漸的搬運，搬運距離較長。在搬運環節，通常需要經過多次反復，搬運物在某地停積后，然后會因為地形地貌的局部改變，亦或是動力條件改變，出現二次搬運現象，在此種反復條件下，在穩定的盆地區沉積為止。從另一個角度來分析，古陸的長時間風化作用下，地貌逐漸地被夷平，最終形成準溶原化地貌，在婁山關組巖層表面分布很多規模不等的溶盆、溶洼，隨著早石炭世時期海侵的發展，清鎮、修文地區演化為廣闊湖泊相區，準溶原區分布的溶盆、溶洼演化為湖盆環境，紅土風化殼物質在這一時期被搬運到這些湖盆區后停息沉積下來[5]。

第三，成巖改造階段。紅土風化殼物質被搬運至湖區，經過沉淀之后，伴隨海侵，繼而沉積大量的擺佐組、梁山組等地層，為鋁土礦的壓實成巖和保存提供壓力與保存的空間。在地下水作用之下，經過相應的變化，達到新的地球化學平衡，既有的三水軟鋁石礦物脫水會直接轉化形成一水硬鋁石礦物，最終經常形成固結緊密的似層狀塊狀巖石。

第四，后期改造階段。九架爐期鋁土礦沉積形成之后，經歷過黔桂運動（277Ma）、東吳運動（257Ma）、安源運動（約210Ma）、燕山運動（96Ma）、喜馬拉雅運動（32Ma～ 23.3Ma）等多期次的構造運動，對鋁土礦的產狀和埋藏條件進行了改造，原處于近水平狀態的礦體發生傾斜，對礦體形態和完整性產生較大破壞，有用組分不斷富集，形成殘積型鋁土礦。

2.6找礦模型研究

貴州省清鎮市貓場礦區楊家洞礦段鋁土礦屬于古風化殼沉積型，礦床呈現帶狀集群產出，含鋁巖系為石炭系下統九架爐組，巖性組合為粘土巖、鋁土巖、鐵質粘土巖組合，成礦時代為早石炭世維憲中晚期，沉積環境為湖泊相。含鋁巖系厚0m～31.18m，礦層厚0m～16.19m，含Al2O340.0%～81.04%，含SiO21.08%～30.0%，鋁硅比值2.8～15。成礦控制因素主要有古構造、古地理環境、時代、層位及巖性組合、后期構造改造保存、含鋁系厚度與化學組分含量等。

貴州省清鎮市貓場礦區楊家洞礦段鋁土礦預測要素特征有7個方面：①古構造背景分析：“黔中隆起區”。②巖相古地理分析：黔中隆起區發育形成的準溶原，包括湖泊相環境。③成礦時代：早石炭世維憲中晚期。④地層及巖性：石炭系下統九架爐組分布區，巖性組合是粘土巖、鋁土巖、鐵質粘土巖的有效組合，對鋁土礦產出特別有利。⑤構造保存條件：在燕山期定型的后期構造中，位于大威嶺背斜北東端和鐵廠復背斜次級褶皺如龍頭山背斜、破巖背斜、烏栗向斜、修文向斜地層揚起側。對勘查工作有利。⑥含鋁巖系厚度：厚度>5.0m，且呈規模分布時，有利于鋁土礦的產出。⑦組分特征：Al2O3含量趨勢值：<41.0%，差；41.0%～53.0%，一般；>53.0%，對成礦有利。礦層厚度趨勢值：<0.8m，差；0.8m～1.2m，較好；>1.2m，對成礦有利。A/S趨勢值：<3.0，差；3.0～3.6，一般；>3.6，對成礦比較有利。

3.結束語

綜上，通過對貴州省清鎮市貓場礦區楊家洞礦段鋁土礦地質特征及其成因進行科學的分析，能夠保證該地區的礦產資源得到高效利用，對區域經濟的可持續發展起到一定推動作用。

參考文獻：

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[2]龍克樹，付勇，陳蕤，葉遠謀，嚴爽，陳滿志.黔北鋁土礦稀土元素富集機制——以新民鋁土礦為例[J].礦物學報， 2019， 39（04）： 443-454.

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[5]楊瑞東，高軍波，趙奎，余家臘，竺成林，高磊，陳吉艷，周汝賢.貴州清鎮林歹鋁土礦頂、底板特征及其對鋁土礦成礦的影響[J].地質學報， 2018， 92（10）： 2155-2165.