貴州凱里魚洞地區(qū)鋁土礦地質(zhì)特征及控礦因素分析*

顧業(yè)平 萬(wàn) 將

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局六總隊(duì)）

以往地質(zhì)工作在凱里至黃平區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)諸多鋁土礦床（點(diǎn)），魚洞鋁土礦就是其中之一，屬于渝南—黔中古生代、中生代鐵錳鋁成礦帶［1］之貴陽(yáng)—遵義—甕安—?jiǎng)P里鋁土礦成礦亞帶［2］。一些學(xué)者對(duì)凱里至黃平地區(qū)鋁土礦的區(qū)域成礦規(guī)律［3-4］、地球化學(xué)特征［5-6］、控礦因素［7-8］進(jìn)行過(guò)研究，但針對(duì)魚洞地區(qū)的鋁土礦研究甚少，僅有極少數(shù)學(xué)者在研究區(qū)域鋁土礦礦床特征時(shí)對(duì)該區(qū)進(jìn)行過(guò)地質(zhì)概略敘述［9］。通過(guò)地質(zhì)勘查工作，初步探明魚洞地區(qū)鋁土礦資源量約2 000萬(wàn)t，顯示了該區(qū)有較好的找礦前景。本文通過(guò)對(duì)魚洞地區(qū)鋁土礦地質(zhì)特征進(jìn)行總結(jié)，分析含礦巖系變化規(guī)律、控礦因素及找礦方向，為該區(qū)下一步地質(zhì)工作提供參考。

1 地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)內(nèi)大地構(gòu)造位于揚(yáng)子陸塊江南復(fù)合造山帶，黔南坳陷區(qū)銅仁復(fù)試褶皺變形區(qū)［10］。區(qū)域出露的地層有寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系及第四系地層。區(qū)域構(gòu)造以北東向?yàn)橹鳎蛐庇恤~洞向斜、大泡木向斜、苦李井向斜（圖1）。

1.2 地層概況

區(qū)內(nèi)出露地層有泥盆系高坡場(chǎng)組（D3gp）；二疊系梁山組（P2l）、棲霞組（P2q）。

高坡場(chǎng)組（D3gp）由灰色厚層狀碎屑白云巖及細(xì)晶白云巖夾灰綠、黃綠色鈣質(zhì)頁(yè)巖、泥巖以及灰色中厚層狀生物碎屑灰?guī)r、泥灰?guī)r組成。

梁山組（P2l）為該區(qū)鋁土礦賦存層位，由1套鋁土礦、鋁質(zhì)巖、鋁質(zhì)泥巖（頁(yè)巖）、炭質(zhì)頁(yè)巖、煤層和石英砂巖組成，其厚度及巖系組成均變化較大，厚0～39 m。

棲霞組（P2q）由深灰—灰黑色灰?guī)r、泥灰?guī)r夾炭質(zhì)鈣質(zhì)頁(yè)巖及灰色細(xì)晶灰?guī)r組成。

1.3 構(gòu)造特征

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為魚洞斷層（圖2），呈北東向貫穿全區(qū)，斷層傾向南東，傾角50°～75°，長(zhǎng)約15 km，斷距80～100 m，正斷層。

1.4 含礦巖系特征

區(qū)內(nèi)含礦巖系為二疊系中統(tǒng)梁山組（P2l），分為3層（圖3），下部為褐紅色、紫紅色鐵質(zhì)黏土巖夾黃褐色、棕紅色含結(jié)核狀菱鐵礦，中部為灰白、灰綠、淺灰色豆鮞狀鋁土巖夾豆鮞狀、半土狀、土狀、塊狀鋁土礦，上部為中—厚層細(xì)—中粒石英砂巖夾褐黑色炭質(zhì)頁(yè)巖及煤層。

在基底高坡場(chǎng)組白云質(zhì)灰?guī)r凸起地段，含礦巖系變薄；在起伏不大的古巖溶地帶，含礦巖系厚度5～14 m，在古巖溶深洼地帶，呈橢圓形、槽形、鍋底形的洼地、漏斗，厚度15～39 m。據(jù)探礦資料顯示，區(qū)內(nèi)礦體的厚度與含礦巖系呈正相關(guān)關(guān)系，含礦巖系厚，礦體厚度大，含礦巖系薄，礦體變薄或未含礦（圖4），說(shuō)明含礦巖系受到古巖溶地貌控制［3］。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

據(jù)探礦工程資料顯示，魚洞地區(qū)主礦體為Al-y-1號(hào)礦體，礦體層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖基本一致，礦體走向10°～40°，傾向280°～310°，傾角6°～23°；礦體走向長(zhǎng)3.6 km；礦體厚0.98～4.45 m，平均1.61 m，變化系數(shù)為32%。

通過(guò)對(duì)26個(gè)探礦工程厚度分析，區(qū)內(nèi)礦體厚度多在1.0～2.0 m，占比65.4%，如表1所示。在平面上，礦體厚度等級(jí)常分布在一定地段內(nèi)，說(shuō)明礦體形態(tài)和厚度受到底板碳酸鹽巖基底的控制［3］。

2.2 礦石化學(xué)成分

礦石主要化學(xué)成分為A12O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，據(jù)資料顯示，鋁土礦中所含元素有40個(gè)左右，次要化學(xué)成分有S、Mn、Pb、Zn、Ba、Be、Ge、Co、V、CU、Ca、Mg、Sr、Ni、Sn、Ga等。礦石中含鎵，鎵含量0.001 5%～0.006 1%，平均0.003 1%，含量與A12O3呈正相關(guān)關(guān)系，與部分學(xué)者研究區(qū)域內(nèi)鋁土礦伴生元素特征具有相似性［6］。

據(jù)26個(gè)探礦工程資料，礦石主要化學(xué)成分為礦石中A12O3含量50%～60%占46%；SiO2含量大于20%占42%；Fe2O3含量6%～15%占42%；S含量小于0.3%占81%，表明區(qū)內(nèi)的礦石具有高硅、中鐵，低硫特征。反映出Al2O3與SiO2、Fe2O3呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即Al2O3含量越高，則SiO2、Fe2O3含量越低，鋁硅比值越高，反之則相反。

2.3 礦石礦物成分

礦石中常見含鋁礦物有一水硬鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石、高嶺石、水云母、鱗綠泥石、菱鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、鋯石、金紅石等。一水硬鋁石（Al2O3·H2O）是礦石中的最主要礦物組分，常呈板狀、柱狀、束狀或片狀，顏色以灰白、淺灰及淺紅褐色為主，少許為黃褐或淺棕色，為自形、半自形或他形粒狀結(jié)構(gòu)，礦物粒度原生為0.002～0.005 mm，次生重結(jié)晶可達(dá)0.01～0.1 mm。

2.4 礦石結(jié)構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)有豆鮞狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形-自形、隱晶結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)及碎屑狀結(jié)構(gòu)。

（1）豆鮞狀結(jié)構(gòu)是區(qū)內(nèi)礦石的主要結(jié)構(gòu)之一，粒徑＞2 mm稱為豆粒，＜2 mm為鮞粒，渾圓形和次渾圓形，由一水硬鋁石組成。同心環(huán)帶不明顯，豆鮞邊緣常有赤鐵礦粉末或褐鐵礦浸染。

（2）一水硬鋁石呈他形粒狀，粒徑0.01～0.05 mm，緊密嵌生，多見于致密狀鋁土礦石中。

（3）一水硬鋁石晶形較好，為半自形-自形結(jié)構(gòu)，粒徑多為0.02～0.05 mm，少數(shù)為0.1～0.5 mm，多在豆鮞碎屑狀鋁土礦中。

（4）粒徑0.001～0.003 mm隱晶結(jié)構(gòu)在致密狀礦石中最為常見。

（5）由高嶺石和一水硬鋁石及少許鱗片狀水云母混合組成的膠狀結(jié)構(gòu)，常見于致密狀鋁土礦石或鋁土巖中。

（6）礦石中的碎屑物質(zhì)多為一水硬鋁石和少許高嶺石，以礫屑、砂屑較為常見。

2.5 礦石構(gòu)造

礦石構(gòu)造主要有塊狀、層紋狀及孔隙狀構(gòu)造。

（1）塊狀構(gòu)造。礦石中一水硬鋁石，高嶺石與其他礦物呈無(wú)定向排列現(xiàn)象，礦物粒徑多在2 mm以下，呈微晶—隱晶質(zhì)緊密嵌生。

（2）層狀構(gòu)造。礦石在垂直層理方向上深色部分與淺色部分相間排列，深色與淺色兩部分礦物組份無(wú)明顯差別，均由一水硬鋁石、高嶺石及少量黏土礦物和其他微量礦物組成。

（3）孔隙狀構(gòu)造。一些分布不均勻的細(xì)小孔洞，孔洞直徑多小于1.5 mm，沿孔壁有時(shí)可見一水硬鋁石晶簇。

3 控礦因素分析

3.1 地層巖性因素

魚洞地區(qū)鋁土礦產(chǎn)于二疊系梁山組地層中［3］，礦體厚度受到地層厚度的控制［11］。根據(jù)魚洞鋁土礦床探礦資料，所有的探礦工程揭露的地層僅梁山組含鋁土礦，說(shuō)明鋁土礦的產(chǎn)出嚴(yán)格受到地層的控制。梁山組地層分布于各向斜中，地表露頭范圍寬，分布面積廣，厚度5～39 m，一般在8～15 m，厚度相對(duì)穩(wěn)定，為鋁土礦的形成提供了良好的地質(zhì)基礎(chǔ)。區(qū)內(nèi)的鋁土礦呈豆鮞狀、粒狀、碎屑狀產(chǎn)于梁山組的中部地層中，據(jù)26個(gè)探礦工程資料顯示，礦體的厚度與含礦巖系呈正相關(guān)關(guān)系，含礦巖系越厚，礦體厚度越大，且礦石質(zhì)量越好。部分學(xué)者研究表明［12］，在巖溶洼地區(qū)域含量巖系厚度大，品位好且礦體穩(wěn)定。

3.2 構(gòu)造因素

在向斜相對(duì)完整的區(qū)域，鋁土礦連續(xù)且品位穩(wěn)定，顯示了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的古地理環(huán)境為鋁土礦的形成提供了場(chǎng)所。加里東運(yùn)動(dòng)促使本區(qū)抬升為陸，形成相對(duì)穩(wěn)定的陸地環(huán)境并經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化剝蝕和夷平作用［9］，形成古巖溶地貌。在紅土化作用下［7，13］，逐漸形成富鋁的鈣紅土風(fēng)化殼，為本區(qū)鋁土礦的形成準(zhǔn)備了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)，通過(guò)遷移、富集、淋濾過(guò)程形成鋁土礦層。燕山運(yùn)動(dòng)造就現(xiàn)今的地貌和地質(zhì)構(gòu)造，已形成的鋁土礦體在向斜中由于得到上覆地層的覆蓋，未遭受剝蝕和侵蝕而得以保存。在背斜或區(qū)域性斷裂地帶，由于長(zhǎng)時(shí)間暴露剝蝕和沖刷，未能得到較好保持。

3.3 古氣候因素

據(jù)資料顯示［7］，貴州石炭紀(jì)處于南緯8°～14°，屬熱帶多雨、炎熱、濕潤(rùn)的古海洋氣候［14］，在炎熱潮濕的氣候條件下，經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)、微生物作用下產(chǎn)生的CO2、H2S和有機(jī)酸使得巖石遭受到強(qiáng)烈風(fēng)化，促使風(fēng)化物中以高嶺石為主的富鋁黏土礦物在適宜的環(huán)境中遷移、富集、淋濾形成鋁土礦。

3.4 沉積環(huán)境因素

早二迭世梁山期海水由南西入侵，本區(qū)處在湘黔古陸西側(cè)邊緣海灣瀉湖地帶［9］。在鐵鋁、硅酸鹽等物質(zhì)大量搬運(yùn)進(jìn)入海水中，由于鐵質(zhì)能與碳酸鹽較快發(fā)生作用，故首先沉積于下部，在海水較深區(qū)域形成結(jié)核狀菱鐵礦。當(dāng)溶液呈堿性反應(yīng)時(shí)，Al（OH）3進(jìn)入海盆地，溶液中硅多于鋁，因此接著沉淀的是鋁土泥巖。在經(jīng)歷脫硅去鐵富鋁作用過(guò)程中［6］，逐漸沉淀形成了鋁土礦。鋁沉淀的顆粒又較細(xì)小，在鋁與陸源碎屑物質(zhì)分離，并形成碎屑狀、豆鮞狀鋁土礦。由于基底地形起伏不平，使礦層厚度變化明顯，基底地形低凹處，含鐵、鋁層增厚。此后地殼繼續(xù)上升，在氣候炎熱潮濕條件下，形成適于植物生長(zhǎng)的沼澤地帶，在長(zhǎng)期地殼變動(dòng)作用下形成煤層，該層盛產(chǎn)孢粉化石，厚達(dá)20 m，屬早二迭世梁山期常見孢粉化石，表明該區(qū)的梁山組為海陸交替相濱岸沼澤沉積［9］。

3.5 后期表生淋濾因素

燕山至喜山期，由于地殼隆起，埋藏深處的鋁土礦接近或直接暴露于地表，鋁土礦再次發(fā)生脫硅、去硫、除鐵的淋濾作用。區(qū)內(nèi)的鋁土礦屬于低硫中鐵型鋁土礦，地表礦體品位優(yōu)于深部礦體，說(shuō)明后期經(jīng)歷了一系列的表生淋濾作用［5］。

4 找礦標(biāo)志及方向

4.1 找礦標(biāo)志

（1）地貌標(biāo)志：在含礦巖系厚的地段往往形成陡崖或陡坎，地貌特征突出。

（2）顏色標(biāo)志：含礦巖系上部為黑色、灰黑色的煤礦層，有梁山組煤礦層出露的地方，就可能有鋁土礦產(chǎn)出。

（3）轉(zhuǎn)石標(biāo)志：地表有鋁土礦或轉(zhuǎn)石，一般都有鋁土礦產(chǎn)出。

（4）菱鐵礦石標(biāo)志：鋁土礦常和赤鐵礦石相伴產(chǎn)出，地表有菱礦石產(chǎn)出的地方，一般都伴有鋁土礦。

4.2 找礦方向

據(jù)區(qū)內(nèi)鋁土地質(zhì)特征和控礦因素分析，區(qū)內(nèi)礦體厚度與底板高坡場(chǎng)組的巖溶地貌有著直接的聯(lián)系，在侵蝕地貌低洼地段，往往是礦體賦存較好的區(qū)域。因此在該區(qū)找礦工作首先應(yīng)重點(diǎn)研究區(qū)內(nèi)巖溶地貌特征，依據(jù)巖溶地貌選取沉積較好的地段開展工作。據(jù)探礦工作資料顯示，在礦體延深方向含礦巖系呈變大的趨勢(shì)，應(yīng)是該區(qū)今后找礦的重點(diǎn)地段。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）魚洞地區(qū)鋁土礦產(chǎn)于二疊系梁山組地層中，礦體厚度受到地層厚度的控制。

（2）區(qū)內(nèi)的礦石具有高硅、中鐵，低硫特征，化學(xué)成分Al2O3與SiO2、Fe2O3呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與A/S正相關(guān)關(guān)系，鎵是伴生有益元素。

（3）礦石主要為一水硬鋁石，塊狀構(gòu)造，豆鮞狀結(jié)構(gòu)。

（4）礦床的形成主要受到地層巖性、構(gòu)造、古氣候、古沉積環(huán)境、表生淋濾等因素的控制。