楊 濤，黃 波,，張銀峰，楊順文

(1.貴州理工學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴陽(yáng) 550003；2.貴州有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì)，貴州 都勻 558000)

鋁土礦是貴州省優(yōu)勢(shì)礦種，具有資源量大、礦石質(zhì)量好、分布廣泛等特點(diǎn)[1-7]。根據(jù)貴州鋁土礦床的分布狀況、資源特點(diǎn)、主要成因類型等方面，系統(tǒng)地總結(jié)了貴州鋁土礦特征，對(duì)深入研究鋁土礦成礦規(guī)律和資源潛力，科學(xué)指導(dǎo)深部找礦，制定資源開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略等具有重要意義。

1 貴州鋁土礦礦床類型

根據(jù)《鋁土礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T0202—2002)[8]，將鋁土礦劃分為沉積型、堆積型和紅土型，貴州鋁土礦以沉積型為主，少見(jiàn)堆積型，目前未見(jiàn)有紅土型鋁土礦[3,7,9]。

1.1 沉積型鋁土礦

沉積型是貴州主要的礦床類型，根據(jù)侵蝕面的不同，分為二個(gè)亞類，即產(chǎn)于碳酸鹽巖侵蝕面的鋁土礦和產(chǎn)于碎屑巖及玄武巖侵蝕面上的鋁土礦[3，7，9]。

1)產(chǎn)于碳酸鹽巖侵蝕面上的鋁土礦：礦體多為層狀—似層狀、透鏡狀和漏斗狀等，單個(gè)礦體一般數(shù)百米至2 km，寬200 m至上千米，產(chǎn)狀一般平緩。礦層厚度變化穩(wěn)定—很不穩(wěn)定，一般厚1～6 m，規(guī)模多為大—中型。礦石結(jié)構(gòu)呈土狀、鮞狀、豆?fàn)?、碎屑狀等，顏色多為灰白色，礦物成分以一水硬鋁石為主，其次為高嶺石、水云母、綠泥石、褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦、一水軟鋁石等，有時(shí)有黃鐵礦、菱鐵礦及三水鋁石等。主要化學(xué)組分：Al2O340%～75%、SiO24%～18%、Fe2O32%～20%、S 0.8%～8%、Al/Si值3～12，伴生有用元素鎵0.007%～0.011%，共生礦產(chǎn)有耐火黏土、鐵礦、硫鐵礦、熔劑灰?guī)r、煤礦等，多為低鐵低硫型礦石。

2)產(chǎn)于碎屑巖、玄武巖侵蝕面上的鋁土礦：礦體呈層狀—似層狀或透鏡狀，單個(gè)礦體一般長(zhǎng)數(shù)百米到2～3 km，厚度較穩(wěn)定，一般厚1～4 m，規(guī)模為大到小型均有，礦石結(jié)構(gòu)呈致密狀、角礫狀、鮞狀、豆?fàn)畹?，局部為半土狀。礦石顏色呈灰、淺綠、紫紅及雜色等，礦物主要為一水硬鋁石，其次為高嶺石、蒙脫石、多水高嶺石、綠泥石、菱鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦等。主要化學(xué)組分：Al2O340%～70%、SiO28%～20%、Fe2O32%～20%、S 0.8%～3%、Al/Si值3～9，一般3～5，伴生有用元素鎵0.005%～0.01%，共生礦產(chǎn)有半軟質(zhì)和硬質(zhì)黏土礦等，其中高鐵高硫型礦石占有較大比例。

1.2 堆積型鋁土礦

礦床由原生沉積鋁土礦在適合的構(gòu)造條件下經(jīng)風(fēng)化淋濾，就地殘積或巖溶洼地中重新堆積而成，在風(fēng)化過(guò)程中有害組分硫被淋失后，轉(zhuǎn)變?yōu)楦哞F鋁土礦，提高了礦床工業(yè)利用價(jià)值，礦石呈大小不等的塊礫及碎屑夾于松散紅土中構(gòu)成含礦層(礦體)，礦體形態(tài)復(fù)雜，多隨基底地形而異，長(zhǎng)數(shù)百米至2 km左右，寬數(shù)十米至上千米，厚度0.5～10 m，規(guī)模多為中小型。礦石結(jié)構(gòu)呈鮞狀、豆?fàn)?、碎屑狀，顏色呈灰色、褐紅色及雜色等，礦物成分以一水硬鋁石為主，其次為高嶺石、針鐵礦、赤鐵礦、三水鋁石及一水軟鋁石等，主要化學(xué)組分：Al2O340%～65%、SiO22%～12%、Fe2O316%～25%、S<0.8%、Al/Si值4～15，一般<10，伴生有用元素鎵0.006%～0.009%。

2 貴州鋁土礦床特征

2.1 鋁土礦分布特征

根據(jù)前人對(duì)貴州鋁土礦的礦集區(qū)(帶)劃分[10]，主要集中于4個(gè)成礦區(qū)(帶)，即黔北的務(wù)(川)—正(安)—道(真)地區(qū)、黔東的凱里—黃平地區(qū)、黔中的遵義—息烽地區(qū)和清鎮(zhèn)—修文地區(qū)(圖1)，形成相應(yīng)的貴州主要鋁土礦礦集區(qū)。

圖1 貴州省鋁土礦礦床(點(diǎn))及礦集區(qū)(帶)分布示意圖(據(jù)貴州礦藏略有修改，2014)

2.2 鋁土礦礦床特征

根據(jù)前人研究成果[1-7，9-11]，我們總結(jié)了貴州鋁土礦成礦區(qū)帶、賦礦地層、基底巖性、古地理環(huán)境、物質(zhì)來(lái)源、控礦構(gòu)造、礦體形態(tài)、礦床規(guī)模等方面特征(見(jiàn)表1)。

3 成因分析

貴州鋁土礦以沉積型為主，前人對(duì)貴州鋁土礦成因研究較多[3,7,9,11-24]，主要為廖士范等[22]、陳履安[23-24]及劉幼平等[3、7]提出的三個(gè)階段(表2)，即紅土化風(fēng)化、遷移就位及表生富集三個(gè)階段。因此，劉幼平等認(rèn)為鋁土礦的形成中紅土化作用是“成礦”，次生富集作用是“排雜”，進(jìn)而形成鋁土礦礦床。

表1 貴州省鋁土礦礦床特征表

總的來(lái)說(shuō)，鋁土礦礦石類型多為土狀—半土狀、碎屑狀及致密塊狀，表明經(jīng)過(guò)反復(fù)風(fēng)化、遷移及沉積過(guò)程；賦礦巖系為晚古生代中晚期地層，相應(yīng)的成礦時(shí)代為：早石炭世大塘期—中二疊世羅甸期；古地理環(huán)境為：黔中瀉湖海盆、凱里海灣(黔東地區(qū))和渝南—黔北半封閉瀉湖海灣的濕熱環(huán)境[1-3,7,9,29]，早古生代晚期—晚古生代早期加里東晚期—海西早期運(yùn)動(dòng)讓貴州地殼抬升，使地表各類巖石接受風(fēng)化剝蝕，殘留了以鋁硅鐵等氧化物為主的古風(fēng)化殼(排雜)，搬運(yùn)到瀉湖海盆相沉積環(huán)境中進(jìn)一步“降硅沉鐵”作用，促進(jìn)部分硅質(zhì)遷出(降硅)和鐵質(zhì)與鋁土礦分離下沉于鋁土礦底部(沉鐵)，使鋁進(jìn)一步富集并在下石炭統(tǒng)九架爐組、中下二疊統(tǒng)大竹園組及梁山組地層中沉積形成鋁土礦礦床。

表2 貴州鋁土礦的成因機(jī)制研究統(tǒng)計(jì)表

4 討論

1)鋁是地殼上最多的元素之一，化學(xué)性質(zhì)活潑，形成主要的造巖礦物而廣泛分布于各類巖石中[26]，在特定的地質(zhì)背景和成礦條件下，從各類巖中“脫穎而出”并沉積形成礦床。

2)各類巖石出露地表接受風(fēng)化剝蝕，尤其是濕熱環(huán)境中加快了風(fēng)化過(guò)程，淋濾出易于遷出的元素，殘留了以鋁硅鐵氧化物為主的紅土化風(fēng)化殼(表3)[27-29]，并經(jīng)水流搬運(yùn)到湖(海)或低洼處接受沉積。

表3 石灰?guī)r、腐蝕石灰粉末及上覆紅土的化學(xué)成分分析結(jié)果表

(據(jù)符必昌等，2003)

3)貴州鋁土礦絕大多數(shù)為沉積型礦床，加里東晚期—海西早期運(yùn)動(dòng)的裂陷背景下大陸裂谷盆地使早古生代—晚古生代早期各類巖石接受長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕[1-2,9,30,-31]，淋濾出易于遷移的元素(排雜)，殘留了以硅鋁鐵的氧化物為主的古風(fēng)化殼，使鋁得到初步富集(礦化)。經(jīng)過(guò)搬運(yùn)后集中于黔中瀉湖海盆、凱里海灣(黔東地區(qū))和渝南—黔北半封閉瀉湖海灣的濕熱古地理環(huán)境中進(jìn)行沉積。

4)鋁土礦上部多為含煤地層或碳質(zhì)頁(yè)巖，表明古生物來(lái)源豐富及來(lái)源于相應(yīng)濕熱的弱酸性沉積環(huán)境。陳履安通過(guò)鋁土礦形成實(shí)驗(yàn)證實(shí)在濕熱的弱酸性環(huán)境中利于鐵硅質(zhì)緩慢遷出，與盛章琪等[32]在常見(jiàn)的鋁土礦中生物碎屑(角質(zhì)層、孢子、絲狀體、樹(shù)皮)被一水硬鋁石交代的現(xiàn)象，認(rèn)為在沉積后期富含有機(jī)質(zhì)的弱酸性環(huán)境中脫硅、脫鐵作用對(duì)應(yīng)。從鋁土礦下部來(lái)看多為鐵礦系(表1)(如清鎮(zhèn)長(zhǎng)沖鋁土礦底部鐵礦層中TFe51%～64%[7])，由此我們認(rèn)為鐵不是遷出，是下沉于鋁土礦下部，“沉鐵”過(guò)程使鋁進(jìn)一步得到富集，可能也是沉積型鋁土礦相對(duì)于堆積型中鐵的含量較低的原因(堆積型多為高鐵鋁土礦，即Fe2O316%～25%[7]，與表3中紅土對(duì)應(yīng)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)瀉湖海盆環(huán)境中的“沉鐵”作用)。

5)原地殘留的富鋁古風(fēng)化殼，沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)或原地殘留，形成堆積型鋁土礦，此類礦床在貴州的鋁土礦床中少得多，規(guī)模也相對(duì)較小。而殘留的富鋁古風(fēng)化殼，經(jīng)過(guò)搬運(yùn)并集中于瀉湖海盆(灣)形成的沉積型鋁土礦，是貴州鋁土礦的主要類型，規(guī)模也比堆積型明顯大得多。

6)鋁土礦的形成是一個(gè)漫長(zhǎng)過(guò)程，從下伏地層的寒武系—下志留統(tǒng)韓家店組到上覆地層的中下石炭統(tǒng)—中二疊統(tǒng)棲霞組，大概經(jīng)歷了200 Ma，即從古風(fēng)化殼的產(chǎn)生到瀉湖海盆中沉積成礦過(guò)程超過(guò)了150 Ma，使“排雜”和“降硅沉鐵”作用較為徹底，賦礦地層主要為下石炭統(tǒng)九架爐組—中下二疊統(tǒng)大竹園組、梁山組。中生代印支—燕山運(yùn)動(dòng)，貴州地處擠壓背景的前陸盆地，隨著喜山運(yùn)動(dòng)貴州大陸抬升而接受廣泛的剝蝕，改變了利于形成鋁土礦的條件，雖形成不同程度的風(fēng)化殼，Al2O3也初步富集到近30%，僅為紅土化的“排雜”過(guò)程，沒(méi)有經(jīng)過(guò)“降硅沉鐵”作用，不再形成鋁土礦。

5 結(jié)語(yǔ)

1)加里東晚期—海西早期運(yùn)動(dòng)形成的裂陷背景下大陸裂谷盆地，使早古生代—晚古生代早期的各類巖石接受風(fēng)化剝蝕(排雜)，產(chǎn)生古風(fēng)化殼使鋁得到初步富集。經(jīng)過(guò)搬運(yùn)并集中于黔中瀉湖海盆、凱里海灣(黔東地區(qū))和渝南—黔北半封閉瀉湖海灣的濕熱古地理環(huán)境中進(jìn)行“降硅沉鐵”作用，使鋁進(jìn)一步得到富集“脫穎而出”并沉積形成鋁土礦礦床。

2)貴州鋁土礦絕大多數(shù)屬于沉積型礦床，主要集中于下石炭統(tǒng)九架爐組—中下二疊統(tǒng)大竹園組、梁山組地層中，中新生代貴州地處擠壓背景的前陸盆地不具備鋁土礦大規(guī)模成礦的有利條件，目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)鋁土礦產(chǎn)出。因此，晚古生代中晚期特定地層中可能存在隱伏的鋁土礦礦床，在省內(nèi)還有可能存在新的大型—超大型礦集區(qū)，甚至在全國(guó)范圍內(nèi)更可能存在大規(guī)模鋁土礦礦集區(qū)。