劉志如 魏 磊

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001)

0 引言

近年來由于氧化鋁工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)鋁土礦的需求量呈逐年上升趨勢(shì)，但國(guó)內(nèi)鋁土礦資源相對(duì)不足，鋁土礦供需矛盾越來越突出，對(duì)海外鋁土礦資源的依存度居高不下。中國(guó)企業(yè)要“走出去”，通過境外鋁土礦資源投資實(shí)現(xiàn)鋁土礦資源的全球配置，是滿足我國(guó)未來鋁土礦資源需求，提供國(guó)家資源安全保障的必然選擇[1]。

據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)2017年最新統(tǒng)計(jì)[2]，全球鋁土礦資源估計(jì)達(dá)到550～750 億t，其中32%分布在非洲、23%位于大洋洲、21%位于南美和加勒比海地區(qū)，18%位于亞洲，剩余6%散布在世界其他地區(qū)。

幾內(nèi)亞鋁土礦探明資源儲(chǔ)量400 億t[3]，主要分布在下、中、上三個(gè)幾內(nèi)亞自然區(qū)。下幾內(nèi)亞自然區(qū)被認(rèn)為是全國(guó)最好的鋁土礦區(qū)，主要分布在福里亞(Fria)、金迪亞(Kindia)和博凱(Boke)三個(gè)地區(qū)[1]。博凱省博克鎮(zhèn)圣加里迪(現(xiàn)譯桑加雷迪)美鋁公司鋁土礦區(qū)AL2O3含量約60%，厚度約30 m，部分鉆孔為揭露礦體[4]。中幾內(nèi)亞(富塔賈隆高原)AL2O3平均含量約44.1%～48.7%。SiO21.88%～2.60%。

1 幾內(nèi)亞礦產(chǎn)地質(zhì)工作概況

1938年，P.戈魯比諾夫在幾內(nèi)亞圖格區(qū)進(jìn)行了考察。

1956～1957年，“彼施涅”公司開展普查，1972年開采，儲(chǔ)量40 億t。

1938～1962年，法國(guó)“米狄鋁土礦”公司在博克區(qū)開展勘探工作，儲(chǔ)量10 億t。

1970～1976年，前蘇聯(lián)在幾內(nèi)亞全國(guó)范圍內(nèi)開展了1∶20萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，提交了相應(yīng)的調(diào)查報(bào)告及圖件。在此基礎(chǔ)上，對(duì)火山活動(dòng)頻繁地區(qū)還開展了1∶20萬水系測(cè)量工作，圈出了以Cu、Pb、Co、Cr、Fe、Al等元素為主的多處多金屬異常區(qū)。

美國(guó)鋁業(yè)、俄國(guó)鋁業(yè)公司先后在Boke地區(qū)開展了鋁土礦勘探工作，提交了數(shù)份勘探報(bào)告，并以此為依據(jù)先后建立礦山，對(duì)發(fā)現(xiàn)的鋁土礦資源進(jìn)行開采[5]。

1995～1997年，幾內(nèi)亞國(guó)家礦業(yè)促進(jìn)和發(fā)展中心(C.P.D.M)和德國(guó)地礦局聯(lián)合對(duì)幾內(nèi)亞全境開展了1∶50萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作。

2008～2011年，中國(guó)河南省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院開展了“幾內(nèi)亞共和國(guó)博凱地區(qū)558鋁土礦首期勘探”、“幾內(nèi)亞共和國(guó)3650礦區(qū)鋁土礦勘探”。

2011年～至今，中國(guó)有多個(gè)省份地質(zhì)勘查隊(duì)伍在幾內(nèi)亞鋁土礦遠(yuǎn)景區(qū)開展工作。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 含礦巖系

幾內(nèi)亞鋁土礦可分為風(fēng)化殘余-紅土型鋁土礦(為主)和堆積型-紅土型鋁土礦(次要)。堆積型礦床為礦石形成后經(jīng)再次搬運(yùn)而形成，基本上由礫巖、紅土等組成，礫巖成分以含鐵較高的鋁土礦為主，并具一定的磨圓度，與下伏地層呈角度不整合接觸。

風(fēng)化殘余型-紅土型鋁土礦自地表向下有明顯的分帶現(xiàn)象[6]。如圖1所示。

1)上腐泥層：腐殖土，粘土及粉砂等。厚度0.5～2 m。

2)鐵礬土(礦層)：褐紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，蜂窩狀、皮殼狀構(gòu)造。主要由鐵的氧化物和氫氧化物與部分粘土礦物、三水鋁石構(gòu)成。個(gè)別巖礦鑒定樣品見有少量的一水鋁石、鋯英石及金紅石等。厚度0～10 m。近地表具褐鐵礦化。

3) 鐵紅土(礦層)：棕紅色-磚紅色，泥質(zhì)-豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。主要由三水鋁石、高嶺土、蒙脫石等黏土礦物構(gòu)成。厚度2～30 m。

4)粘土巖(密高嶺土帶)：地質(zhì)剖面上由上到下分為三個(gè)壓帶，厚度1～9.6 m。高嶺石帶是褐黃、灰色、紫色相間，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，也有部分為粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)；水云母帶是青灰色、具原巖構(gòu)造，為大量風(fēng)化分解過程中形成的綠泥石等鐵鎂礦物；巖石弱分解帶是保留原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造、硬度下降、部分軟化。

圖1 幾內(nèi)亞博凱地區(qū)紅土型鋁土礦剖面示意圖

2.2 礦床賦存特征

紅土型鋁土礦層位穩(wěn)定，在海拔較高、四周地形切割劇烈，有風(fēng)化夷平面臺(tái)地地區(qū)，一般分布在山頂和山頂中上部，礦床規(guī)模大；在中低山地區(qū)，礦床賦存于低緩丘陵中上部。各礦區(qū)鋁土礦賦存特點(diǎn)見表1。

表1 幾內(nèi)亞鋁土礦床賦礦特征一覽表

2.3 礦石類型

礦石按自然類型分為褐紅色塊狀鋁土礦和磚紅色土狀鋁土礦；按工業(yè)類型屬高鐵、低硫低硅三水鋁石型鋁土礦[7]。

2.4 礦石化學(xué)成分特征

幾內(nèi)亞鋁土礦主礦體Al2O3平均品位在40%～56%(桑加雷迪為60%)，SiO2平均品位0.68%～3.46%，F(xiàn)e2O3平均品位7.2%～32.58%，TiO2平均品位1.7%～4.73%，鋁硅比一般12.53～16.97，個(gè)別高達(dá)59.90。富塔賈隆高原紅土型鋁土礦區(qū)中含有伴生元素稼(Ga)、鋯(Zr)，詳見表2。

表2 幾內(nèi)亞鋁土礦區(qū)主礦體化學(xué)成分平均品位統(tǒng)計(jì)表(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

Al2O3與Fe2O3呈相互消長(zhǎng)關(guān)系，SiO2在礦層中品位變化穩(wěn)定進(jìn)入底板粘土巖中顯著升高，見圖2。

圖2 Al2O3、Fe2O3、SiO2沿垂向不同巖(礦)性層位化學(xué)組分特征圖

2.5 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

塊狀鋁土礦結(jié)構(gòu)主要為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、不等礫狀結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為蜂窩狀構(gòu)造、皮殼狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、微觀似層狀構(gòu)造。

土狀鋁土礦結(jié)構(gòu)為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、豆鮞狀結(jié)構(gòu)、結(jié)核狀結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為土狀構(gòu)造、微觀皮殼狀構(gòu)造。

3 控礦因素分析

3.1 礦源層因素

幾內(nèi)亞不同地區(qū)的含鋁硅酸鹽巖是紅土型鋁土礦的成礦物質(zhì)源頭，鋁硅酸鹽巖的分布。規(guī)模及礦石質(zhì)量制約了風(fēng)化殘余型紅土型鋁土礦床的形態(tài)、規(guī)模及礦石質(zhì)量，兩者呈正相關(guān)性。幾內(nèi)亞富鋁硅酸鹽巖形成紅土型鋁土礦床見表3。

表3 幾內(nèi)亞鋁土礦區(qū)成礦母巖一覽表

3.2 構(gòu)造、地形地貌因素

幾內(nèi)亞位于非洲大陸西北部的西非克拉通內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造背景穩(wěn)定。早期發(fā)現(xiàn)的鋁土礦床分布在地貌稱為“巴瓦列(桌型山)的平臺(tái)上，四周地形切割劇烈，頂部平臺(tái)寬緩、面積廣闊，易形成品位高、儲(chǔ)量巨大的礦床，如圖格區(qū)鋁土礦、博克區(qū)薩加列狄鋁土礦和金迪亞鋁土礦。

2008年以來，地質(zhì)勘查鋁土礦床大多分布在中低山的中上部及寬緩山脊部位，儲(chǔ)量規(guī)模小、礦石品位低，如博凱558礦區(qū)、3650礦區(qū)和皮塔礦區(qū)等。幾內(nèi)亞紅土型鋁土礦床地形地貌分布特征見表4。

表4 幾內(nèi)亞紅土型鋁土礦床地形地貌特征一覽表

3.3 氣候、水文因素

該地區(qū)屬熱帶季風(fēng)氣候，一年分為雨季和旱季兩季，雨季為每月6～10月份，多年平均降雨量由中東部的近2 000 mm，向西部沿海增加到3 500 mm以上，降雨量占全年的90%以上；旱季為每年的11月份至第二年的5月份，降雨量100～300 mm。熱帶季風(fēng)氣候及充沛的雨水是紅土型鋁土礦的風(fēng)化剝蝕、搬運(yùn)堆積成礦的必要條件。

4 成礦機(jī)理探討

1)紅土化、淋濾、下滲、沖刷水解作用：土壤和風(fēng)化殼帶是統(tǒng)一的均衡的物理化學(xué)系統(tǒng)。通過上部鐵質(zhì)硬殼帶和土壤帶循環(huán)的雨水，按成分接近于蒸餾水。這種水侵蝕性相當(dāng)大，幾乎所有復(fù)雜的鏈狀、架狀、帶狀硅酸鹽都被分解，Na、K、Ca、Mg和Si被流動(dòng)的雨水帶走，僅Al、Fe、Ti和其他水解元素的氧化物作為殘余物堆積在原地，形成比較簡(jiǎn)單的層狀硅酸鹽和游離氧化物。由于巖石組分被水溶解和PH值升高，水的侵蝕性下降，與弱風(fēng)化的巖石處于平衡。當(dāng)水與新鮮巖石接觸時(shí)，巖石發(fā)生部分分解，水被各種元素幾乎完全飽和而使其失去侵蝕性。這樣的水與新鮮巖石接觸時(shí)，可以無止境地持續(xù)很久而不使巖石破壞。

2)排水及沖刷性：幾內(nèi)亞靠海為峭壁，往東是絕對(duì)標(biāo)高達(dá)1 500 m的高度切割的富塔賈隆高原，東部是高達(dá)1 700 m的幾內(nèi)亞高地。風(fēng)化殼的排水或沖刷性都相當(dāng)良好。地形坡度為5°～20°的夷平臺(tái)地(桌型山)無疑是最好的鋁土礦成礦場(chǎng)所。赤道季風(fēng)性氣候帶來的充沛雨水(年降水量2 000～3 500 mm)及長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月的雨季使紅土化作用可以持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。

5 找礦標(biāo)志及找礦方法、技術(shù)手段

5.1 找礦標(biāo)志

1)風(fēng)化殼-鐵帽標(biāo)志：大面積鐵帽覆蓋區(qū)是尋找紅土型鋁土礦的前提和直接標(biāo)志。

2)地形地貌標(biāo)志：被鐵帽覆蓋的低緩殘丘和較大山體的中上部是鋁土礦的富集區(qū)。

3)顏色標(biāo)志：地表鐵帽顏色相對(duì)較淺，并以磚紅色或淺褐黃色分布區(qū)為找礦的有利地段。

4)植被標(biāo)志：本礦區(qū)優(yōu)質(zhì)鋁土礦往往分布在地表殘積物、植被發(fā)育區(qū)域。因此地表植被發(fā)育程度也是判斷鋁土礦成礦條件優(yōu)劣的有效間接找礦標(biāo)志。

5.2 找礦方法、技術(shù)手段

通過MapGis軟件圖形編輯功能，實(shí)現(xiàn)遙感褐鐵礦硬殼圖層、含褐鐵礦角礫紅圖層與DEM高程圖層等多層立體重疊，圈定鋁土礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)[9]。然后利用淺鉆、豎井等常規(guī)探礦手段進(jìn)行礦體揭露、控制。

6 結(jié)語

幾內(nèi)亞紅土型鋁土礦床分布十分廣泛，儲(chǔ)量巨大。早期進(jìn)入幾內(nèi)亞的鎂鋁、俄鋁礦業(yè)公司對(duì)首選采區(qū)之外的區(qū)域都做過大致了解、稀疏施工過鉆孔。我國(guó)礦業(yè)公司要在幾內(nèi)亞找到富礦、大礦一定要選好靶區(qū)。單位面積礦石質(zhì)量越好、儲(chǔ)量規(guī)模越大，才能更好的為企業(yè)帶來效益。