張肖

貴州省道真縣桃園鋁土礦床地質(zhì)特征及找礦預(yù)測(cè)

張肖

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊(duì)，貴州 清鎮(zhèn) 551400）

桃園鋁土礦床位于貴州省務(wù)正道地區(qū)北部。為產(chǎn)于韓家店組或黃龍組古侵蝕面之上的一水硬鋁石沉積型礦床，位于渝南-黔中鋁土礦成礦帶上。通過(guò)對(duì)桃園鋁土礦區(qū)進(jìn)行勘查研究，推測(cè)桃園向斜鋁土礦古地理環(huán)境為淺水環(huán)境，其古地形地貌為南東高，北西低，且底部南北向分布有規(guī)模大小不一的巖溶洼地，結(jié)合鋁土礦在低洼處形成富礦的基本特點(diǎn)，預(yù)測(cè)礦區(qū)向斜中部偏西翼有較大的找礦前景。

桃園向斜；鋁土礦；特征；成礦模式

桃園鋁土礦位于道真縣城東部，其向斜中心桃源鄉(xiāng)距道真縣城平距約15km，公路里程約43km。20世紀(jì)80至90年代，主要以貴州省地礦局106地質(zhì)大隊(duì)和貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局三總隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)有色三隊(duì)）為主的地勘單位對(duì)務(wù)正道地區(qū)進(jìn)行鋁土礦調(diào)查，在桃園向斜發(fā)現(xiàn)了若干個(gè)礦（床）點(diǎn)。后有色三總隊(duì)于2002—2008年間斷性的對(duì)桃園向斜東翼燕子巖至白果坪地段開(kāi)展了普查工作，并取得了一定的找礦發(fā)現(xiàn)。全面地質(zhì)工作開(kāi)始于2010年貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊(duì)對(duì)其開(kāi)展的地質(zhì)工作。

桃園鋁土礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬于揚(yáng)子陸塊之黔北臺(tái)隆的東部，風(fēng)岡南北向隔槽式褶皺變形區(qū)。礦區(qū)所屬區(qū)域出露最老的地層為寒武系，主構(gòu)造線方向?yàn)楸北睎|向。以寬緩的背斜和緊閉的向斜相間發(fā)育為特征。（戴傳固等，2017）

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)出露地層由老至新分別為寒武系上統(tǒng)毛田組（∈3）；奧陶系下統(tǒng)桐梓組（O1）；志留系下統(tǒng)韓家店組（S1）；石炭系上統(tǒng)黃龍組（C2）；二疊系中統(tǒng)梁山組（P2），棲霞組（P2），茅口組（P2）；二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P3），長(zhǎng)興組（P3）；三疊系下統(tǒng)夜郎組（T1），嘉陵江組（T1），中統(tǒng)巴東組（T2）；第四系（Q）。礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)況如圖1所示。

圖1 桃園礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1-三疊系中統(tǒng)巴東組；2-三疊系下統(tǒng)嘉陵江組；3-三疊系下統(tǒng)夜郎組；4-二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組；5-二疊系上統(tǒng)吳家坪組；6-二疊系中統(tǒng)茅口+棲霞組；7-二疊系中統(tǒng)梁山組（含礦地層）；8-石炭系上統(tǒng)黃龍組；9-志留系下統(tǒng)韓家店組；10-奧陶系下統(tǒng)桐梓組；11-寒武系上統(tǒng)毛田組；12-地層整合接觸界線；13-地層假整合接觸界線；14-鋁土礦體；15-逆斷層及代號(hào)；16-桃園向斜軸跡；17-地層產(chǎn)狀；18-倒轉(zhuǎn)地層產(chǎn)狀；19-桃園向斜礦區(qū)范圍；20-山巖—桃園鋁土礦段；21-河照巖鋁土礦段。

1.2 礦區(qū)構(gòu)造

桃園向斜為礦區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造，長(zhǎng)約53km，寬5～6km；在向斜北段呈北北東向展布，南段逐漸轉(zhuǎn)為近南北向展布，為一斜歪、狹窄緊閉向斜，軸面傾向西及北西西，東翼較緩，西翼較陡，西翼中段及南段，地層甚至倒轉(zhuǎn)。東翼傾角35°～75 °，西翼40°～倒轉(zhuǎn)38°。區(qū)斷層不甚發(fā)育，在西翼邊緣處有一條較大逆斷層（F1）（山巖斷層）大致與桃園向斜軸平行。

1.3 含礦巖系特征

桃園向斜含礦巖系產(chǎn)于石炭系上統(tǒng)黃龍組（C2）灰?guī)r或志留系下統(tǒng)韓家店組（S1）頁(yè)巖、泥巖、砂質(zhì)頁(yè)巖及粉砂質(zhì)泥巖侵蝕間斷面上，即二疊系中統(tǒng)梁山組（P2）層位。

桃園向斜范圍內(nèi)，含礦巖系總厚度0.58～37.24m，大部份在4.0～8.0m之間。剖面特征明顯，從上至下，剖面結(jié)構(gòu)可以分為“黑、灰、綠”三個(gè)部份：即上部的炭質(zhì)泥巖層，中部的鋁土質(zhì)泥巖+鋁土礦層，下部的綠泥石巖層，局部含赤鐵礦結(jié)核。鋁土礦與其含礦巖系的厚度亦有一定的關(guān)系，含礦巖系越厚，見(jiàn)礦率越高，但含礦巖系過(guò)厚則礦體厚度也有減薄趨勢(shì)。一般含礦巖系厚度在10m左右時(shí)，礦體厚度和礦石品位最好。

圖2 礦體分布示意圖

圖3 14號(hào)勘探線剖面圖

1-三疊系下統(tǒng)夜郎組；2-二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組；3-二疊系上統(tǒng)吳家坪組；4-二疊系中統(tǒng)茅口+棲霞組；5-二疊系中統(tǒng)梁山組（含礦地層）；6-石炭系上統(tǒng)黃龍組；7-志留系下統(tǒng)韓家店組；8-整合接觸界線 ；9-假整合接觸界線；10-鋁土礦體；11-巖層產(chǎn)狀；12-見(jiàn)礦探槽

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

桃園礦區(qū)共探獲14個(gè)礦體（圖2），其礦體規(guī)模以中小型為主，形態(tài)多呈層狀、似層狀展布，少數(shù)為透鏡狀、扁豆?fàn)?。礦體層數(shù)多為1層，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，當(dāng)埋深超過(guò)200m，產(chǎn)狀逐漸變陡（圖3），相應(yīng)的礦體厚度和品位變化相對(duì)較穩(wěn)定。其厚度變化與微型古地形地貌相關(guān)，低洼處形成富礦，平坦或凸起處礦體較薄，礦體越厚，礦石品位越好。礦體一般處于含礦巖系的中上部，其直接頂板主要為致密狀的鋁土巖、鋁質(zhì)泥巖，少量的為10～80cm厚的黑色炭質(zhì)泥巖，其直接底板為致密狀的鋁土巖或含鋁質(zhì)泥巖，偶為含鐵質(zhì)泥巖。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石自然類(lèi)型及工業(yè)類(lèi)型

按礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及物質(zhì)組分特征，區(qū)內(nèi)礦石自然類(lèi)型可分為土狀至半土狀、致密狀、豆鮞狀及少量的碎屑狀共四類(lèi)，且以土狀至半土狀、致密狀、豆鮞狀為主。在礦體垂向上：一般為豆鮞狀在礦體的頂部，半土狀礦石的上部，致密狀分布在半土狀上下。但這種結(jié)構(gòu)并非嚴(yán)格，時(shí)有相互穿插現(xiàn)象；在礦區(qū)平面上：向斜東翼中部以豆鮞狀為主含極少的碎屑狀，其余地段以半土狀、致密狀為主，含少量的豆鮞狀。工業(yè)類(lèi)型主要為中鐵高高硫型。

2.2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

本礦區(qū)礦石的主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型為泥晶結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、微—粉晶結(jié)構(gòu)、顯微鱗片結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)。（如照片1、2）構(gòu)造類(lèi)型為半土狀構(gòu)造、致密狀構(gòu)造、豆鮞狀構(gòu)造及少量的碎屑狀構(gòu)造。

照片1巖石的粒屑及填隙物都主要由顯微粒鋁石和隱晶質(zhì)塵狀的綠泥石、三水鋁石、高嶺石組成。

照片2巖石中的粒屑（A）由顯微粒一水硬狀的一水硬鋁石及隱晶質(zhì)塵狀的綠泥石、膠鋁礦、高嶺石組成。

3 成礦過(guò)程

3.1 成礦母巖形成

晚奧陶世中期都勻隆升，改變了貴州古地理格局，使務(wù)正道地區(qū)以臺(tái)地相碳酸鹽巖沉積為主變?yōu)橐猿逼骸獌?nèi)陸棚相為主的碎屑巖沉積，形成了分布范圍廣、厚度大的鋁硅酸鹽碎屑巖，為鋁土礦的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)（黃智龍等，2014）。

3.2 成礦母巖原位風(fēng)化

志留紀(jì)末的廣西運(yùn)動(dòng)，務(wù)正道地區(qū)整體抬升為陸，遭受風(fēng)化剝蝕。據(jù)前人資料研究，該時(shí)期氣候炎熱潮濕，植物繁茂，有利于物理、化學(xué)以及生物作用。風(fēng)化作用導(dǎo)致韓家店組砂頁(yè)巖中大量的長(zhǎng)石、云母礦物轉(zhuǎn)化形成黏土礦物（高嶺石、綠泥石）。隨著風(fēng)化作用的繼續(xù)進(jìn)行，Al不斷富集，Si不斷流失，在pH＞9或者pH＜5的情況下，Al2O3以絡(luò)合離子形式存在，其中大部分Al3+結(jié)晶成鋁礦物，小部分與SiO2結(jié)晶形成黏土礦物。隨著時(shí)間推移，上述過(guò)程不斷進(jìn)行，形成了含鋁物質(zhì)較高的原始風(fēng)化殼（黃智龍等，2014）。

3.3 風(fēng)化物搬運(yùn)再沉積

二疊紀(jì)羅甸早期，務(wù)正道地區(qū)緩慢下降，海水由南至北侵入，韓家店組上部初步富集的鋁質(zhì)分化殼物質(zhì)經(jīng)海水徑流作用搬運(yùn)至本區(qū)域，由于區(qū)域處于濱海位置，受潮汐及自身的物理化學(xué)沉積分異作用沉積形成初始鋁土礦層，海水退去，再次遭受風(fēng)化淋濾作用及短距離搬運(yùn)，在低洼處形成較高品位的鋁土礦。

3.4 后期改造富集

二疊世陽(yáng)新期至三疊世晚期，區(qū)域一直處于局限海相沉積。晚三疊世開(kāi)始，由于燕山運(yùn)動(dòng)，地區(qū)隆起成陸遭受剝蝕，并形成了以北北東向“隔槽式”褶皺組合為特征的構(gòu)造格局。后期喜馬拉雅山運(yùn)動(dòng)使本區(qū)持續(xù)隆升，同時(shí)，背斜核部的地層被剝蝕，而含礦地層在向斜構(gòu)造中被保存下來(lái)，形成了現(xiàn)今的鋁土礦床展布特征。

4 成礦機(jī)制和成礦模式

4.1 成礦機(jī)制

4.1.1物質(zhì)來(lái)源

廣西運(yùn)動(dòng)后，黔北、黔中隆升為陸，務(wù)正道地區(qū)僅在晚石炭世接受黃龍組沉積，而黔北其他地區(qū)的韓家店組地層從志留紀(jì)晚期到石炭世末期一直遭受風(fēng)化剝蝕，且務(wù)正道地區(qū)古地貌為南高北低的地形，風(fēng)化剝蝕的物質(zhì)在水力作用、重力作用下向低洼的北部搬運(yùn)，因黃龍組灰?guī)r沉積面積小、厚度薄，Al2O3含量低（<2%），故很難提供足夠的成礦物質(zhì)，而韓家店組頁(yè)巖、粉砂巖沉積厚度大（>500m），Al2O3含量高（20%左右），分別面積大，碎屑巖易風(fēng)化剝蝕，能提供豐富的直接成礦物源。Cr-Ni二元圖解、Zr-Ga-Cr三元圖解、微量元素示蹤及碎屑鋯石定年指示也證明韓家店組為主要的成礦物源直接提供者（谷靜，2013；杜遠(yuǎn)生等，2015）。

鋁土礦層和下伏志留系韓家店組、黃龍組地層中稀土元素總量、配分模式曲線基本一致，揭示鋁土礦成礦直接物源主要來(lái)源于下伏志留系韓家店組砂頁(yè)巖，其次為黃龍組灰?guī)r。

4.1.2主要控礦因素

1）地層巖性控礦

鋁土礦賦存于二疊系陽(yáng)新統(tǒng)梁山組中，嚴(yán)格受梁山組控制。在向斜東翼中北段，含礦巖系展布連續(xù)，保存良好，構(gòu)造破環(huán)小，為形成有一定規(guī)模的鋁土礦體提供了良好的成礦地質(zhì)條件。而西翼中南段，因后期斷層構(gòu)造破環(huán)強(qiáng)，導(dǎo)致含礦巖系出露差，勘查難度大，圈定資源量少。鋁土礦層常賦存于含礦巖系的中部，一般含礦巖系厚度與鋁土礦層厚度成正相關(guān)關(guān)系，即含礦巖系越厚，鋁土礦層厚度就越大，通常含礦系厚度為10m左右最佳，如向斜東翼燕子巖至白果坪地段施工的ZK12-1、ZK14-2、ZK28-1等。

2）沉積古地理環(huán)境

前人研究表明，礦床規(guī)模、礦石質(zhì)量與聚礦的古地理環(huán)境古巖溶洼地密切相關(guān)。一般大中型礦床多產(chǎn)于沉積環(huán)境面積大于5km2，呈不規(guī)則分布，中心深度一般5～22m，底部相對(duì)平坦，起伏幅度1～10m的洼地區(qū)。在洼地中心往往礦層厚度大，礦化連續(xù)，礦石質(zhì)量好（劉巽鋒，1988；廖士范，1989）。

依據(jù)桃園鋁土礦工業(yè)類(lèi)型以中鐵型為主，含鐵量比北部的瓦廠坪和新民礦床都高，與南部的新木-宴溪礦床類(lèi)似，推測(cè)從南往北，還原條件逐漸增強(qiáng)。礦區(qū)內(nèi)豆鮞狀鋁土礦石基本分布在向斜含礦系各位置，且一般與半土狀鋁土礦伴存，且以東翼中部燕子巖至白果坪一帶含量最高，東翼中部含量比南北兩側(cè)高，東翼含量比西翼高。結(jié)合豆鮞狀鋁土礦石一般形成相對(duì)高能的沉積環(huán)境，半土狀鋁土礦指示沉積環(huán)境相對(duì)較高部位。推測(cè)桃園鋁土礦沉積于淺水環(huán)境，且東翼較靠近岸邊。

桃園礦床共由14個(gè)礦體組成，西翼分布4個(gè)礦體，由于受F1斷層的作用，西翼大部分礦系埋藏于芙蓉江河床底，勘查難度大，工程控制程度較低。東翼分布10個(gè)礦體，控制程度相對(duì)較高，大部分礦體之間相距較遠(yuǎn)，且以零星小礦體居多。結(jié)合礦床規(guī)模與古地理環(huán)境巖溶洼地密切相關(guān)，綜合推測(cè)桃園向斜礦區(qū)為南東高，北西低，地形坡度較緩的古地形地貌，且底部南北向分布有規(guī)模大小不一的巖溶洼地。

3）古氣候

國(guó)外大量文獻(xiàn)證明氣候是控制鋁土礦礦化強(qiáng)度和深度的主要因素之一，自古生代以來(lái)，全世界的鋁土礦都分布在南北緯21°～26°之間，在氣候炎熱，潮濕多雨的亞熱-熱帶氣候條件下，由風(fēng)化作用形成的。古地磁資料顯示，務(wù)正道地區(qū)在石炭紀(jì)、二疊紀(jì)時(shí)期為8.2°，屬赤道附近的古海洋熱帶-亞熱帶氣候，雨量充沛，植物發(fā)育，生物繁盛，微生物活動(dòng)強(qiáng)，加速了古風(fēng)化殼的形成，促使富鋁質(zhì)的風(fēng)化物在適宜的環(huán)境中重新遷移富集，有利鋁土礦的形成。

4.2 成礦模式

志留紀(jì)末的廣西運(yùn)動(dòng)，使務(wù)正道地區(qū)整體抬升為陸，遭受風(fēng)化剝蝕，形成含鋁物質(zhì)較高的古風(fēng)化殼；二疊紀(jì)羅甸早期發(fā)生海侵，古風(fēng)化殼物質(zhì)經(jīng)水流搬運(yùn)至本區(qū)逐步沉積形成初始鋁土礦層。區(qū)域古地勢(shì)南高北低，桃園礦區(qū)處于中間地勢(shì)較平緩地段，較難聚集大量成礦物質(zhì)形成大型或特大型礦床。后期海水升降頻繁，在海水退去時(shí)，含礦層暴露地表，再次遭受風(fēng)化淋濾作用及短距離搬運(yùn)、沉積，在低洼處形成較高品位的鋁土礦，故礦體一般位于含礦巖系中部或中上部，且在地勢(shì)較低的北部更容易形成礦石質(zhì)量較好的大型鋁土礦床。羅甸晚期，本區(qū)變?yōu)闉I海沼澤環(huán)境，形成了富炭質(zhì)的泥巖沉積，為鋁土礦（巖）的直接上覆層。

本區(qū)鋁土礦成模式概括為：成礦母巖遭受風(fēng)化剝蝕和紅土化作用形成初步富鋁脫硅的古風(fēng)化殼→海侵搬運(yùn)、遷移風(fēng)化殘積物至海灣沉積環(huán)境→沉積成巖作用形成鋁土礦（巖）層→次生改造淋濾作用進(jìn)一步脫硅、去鐵、富鋁形成鋁土礦體。礦床成因?qū)俟棚L(fēng)化殼沉積型。

5 結(jié)論

根據(jù)上述內(nèi)容推測(cè)，桃園向斜古地形地貌為南東高，北西低，向斜南部含礦巖系含硅普遍較高，且含礦巖系較薄，可推測(cè)為富鋁風(fēng)化物初步堆積區(qū)或?yàn)殇X物質(zhì)被搬運(yùn)過(guò)后殘留物質(zhì)重新沉積。根據(jù)古地形地貌控制礦體規(guī)模及礦石質(zhì)量，預(yù)測(cè)桃園向斜東翼燕子巖往西翼硫磺堡方向大片區(qū)域可作為增量靶區(qū)。

戴傳固，王雪華，陳建書(shū)等．2017．中國(guó)區(qū)域地質(zhì)志.貴州志[M]．北京：地質(zhì)出版社．

黃智龍，金中國(guó)，向賢禮，等．2014．黔北務(wù)正道鋁土礦成礦理論及預(yù)測(cè)[M]．北京：科學(xué)出版社．

金中國(guó)，黃智龍，劉玲，等，2013．黔北務(wù)正道地區(qū)鋁土礦成礦規(guī)律研究[M]．北京：地質(zhì)出版社．

谷靜，2013．黔北務(wù)-正-道地區(qū)鋁土礦地球化學(xué)特征及成因[D]．貴陽(yáng)：中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所．

杜遠(yuǎn)生，周琦，金中國(guó)，等．2015．黔北務(wù)正道地區(qū)二疊系鋁土礦沉積地質(zhì)學(xué)[M]．武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社．

劉巽鋒．1988．黔北鋁土礦豆鮞粒結(jié)構(gòu)的成因機(jī)理[J]．貴州地質(zhì), 5(4): 337～342．

廖士范．1989．黔川湘鄂早石炭世古風(fēng)化殼鋁土礦床的古地理與成礦條件的研究[J]．地質(zhì)學(xué)報(bào), 63(2): 148-157．

Geological Features and Prospecting Prospect for the Taoyuan Bauxite Deposit in Daozhen County, Guizhou Province

ZHANG Xiao

(The 1st General Party, Guizhou Bureau of Nonferrous Metals and Uranium Geology,Qingzhen, Guizhou551400)

The Taoyuan bauxite deposit is located in the north of the Wuzhengdao area, Guizhou Province and in south Chongqing-central Guizhou the bauxite metallogenic belt. It is a sedimentary diaspore deposit occurring on the fossil erosion surface of the Hanjiadian Formation or the Huanglong Formation.The prospecting prospect in the deep part of the Taoyuan bauxite depositis predicted based on the analysis of stratum, structure, host rock and geologicalfeatures of the deposit combined with the metallogenic geological background of the Wuzhengdao area.

diaspore; deposit; geologicalfeature; prospecting prospect; Taoyuan

2019-09-25

張肖（1988—）男，湖北嘉魚(yú)人，工程師，主要從事地質(zhì)勘查與找礦工作

P618.45

A

1006-0995（2021）01-0057-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.010