張成學(xué)王國庫張澤夏張璜

1 河南省地礦局地礦二院 河南鄭州 450001

2 河南省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 河南鄭州 450001

幾內(nèi)亞共和國紅土型鋁土礦床成礦探討

張成學(xué)1*王國庫1張澤夏1張璜2

1 河南省地礦局地礦二院 河南鄭州 450001

2 河南省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 河南鄭州 450001

在全球廣泛分布著中生代（Mz）基性巖漿巖，但由此形成的風(fēng)化殘積紅土型鋁土礦床主要集中在低緯度帶。也就是說，除成礦母巖外，低緯度帶的自然氣候環(huán)境是紅土型鋁土礦成礦的另一決定性因素。但在低緯度帶的成礦母巖分布區(qū)域內(nèi)，是否成礦或礦體的優(yōu)劣，取決于礦源層的厚薄、地形地貌特征以及水文地質(zhì)條件等。鋁土礦的形成過程，是自成礦母巖風(fēng)化初始階段至紅土形成階段，鋁鐵物質(zhì)逐漸富集的過程。

地質(zhì)特征 自然地理環(huán)境 控制因素 富集規(guī)律

1 鋁土礦成礦區(qū)域地質(zhì)特征及自然地理環(huán)境

1.1 鋁土礦成礦區(qū)域地質(zhì)特征

幾內(nèi)亞中西部紅土型鋁土礦成礦區(qū)域范圍內(nèi)，為伴隨多期基性巖侵入和噴發(fā)的沿海古生界沉降區(qū)。區(qū)域構(gòu)造線總體走向為北北西向，并以一個規(guī)模較大的向斜盆地和多級斷裂構(gòu)造為主；出露的地層簡單，可分為基巖和風(fēng)化殘積層兩部分。基巖部分多為古生界奧陶/志留系－泥盆系，零星出露于溝谷中，風(fēng)化殘積層為廣泛分布的風(fēng)化殘余鐵鋁層（賦礦巖系）如鐵帽等，以及溝谷及兩岸的沖積物（Q）；巖漿巖發(fā)育，主要為粒玄巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r等基性巖漿巖（圖1）。已見到出露的粒玄巖有三層，其中分布于上部的中生界粒玄巖（Mz·β）出露最大厚度超過80m，為形成鋁土礦提供了充足的礦源。很多世界級大礦床，主要鋁土礦床分布在下幾內(nèi)亞博凱大區(qū)—金迪亞大區(qū)一帶，礦床大小及品位高低與中生界粒玄巖（Mz·β）出露規(guī)模和厚度密切相關(guān)（圖2）。

1.2 自然地理環(huán)境

鋁土礦成礦區(qū)域瀕臨大西洋，地形坡度一般在 5～15°之間，地形切割中等；屬熱帶季風(fēng)氣候，氣候濕熱，雨旱兩季分明。年平均降雨量2142mm；主要集中在 6～10月，占全年降雨量的90%以上；日平均氣溫27.3℃；水系和植被特別發(fā)育。

2 鋁土礦體地質(zhì)特征

鋁土礦體賦存于賦礦巖系中上部的鋁鐵風(fēng)化殼（鐵帽、紅土）中，礦體主要分布在低緩山丘的中上部或山頂部大的低緩平臺內(nèi)，其形態(tài)隨地形變化而變化、其產(chǎn)狀隨地形起伏而起伏。其平面形態(tài)總體復(fù)雜且與地形關(guān)系密切，多沿正地形呈不規(guī)則枝杈狀分布。礦體多出露于地表或近地表處（圖 3）。賦礦巖系中的鐵帽（gnd）為塊狀鋁土礦的賦礦層位，紅土（Ilr）產(chǎn)出于鐵帽的下部，為土狀鋁土礦的賦礦層位。礦體層位穩(wěn)定，但厚度變化較大，且明顯受地形條件制約。一般情況下，在大的山頂寬緩平臺處礦體較薄，在低緩山頂或山坡處礦體較厚。單個礦體規(guī)模在數(shù)百萬噸～數(shù)億噸，主要礦物三水鋁石，次之鋁針鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦，以上礦物之和通常占礦石礦物總含量的90%以上。主要有用組分Al2O3的品位多在35%～45%，其變化特征與礦體厚度呈正相關(guān)關(guān)系，一般情況下，在大的山頂寬緩平臺礦石品位較低，在低緩的山頂或山坡處礦石品位較高。同樣，一般情況下，在位于大的山頂寬緩平臺的礦體或大礦體的中部A/S值較低，在低緩的山坡處A/S值較高。但礦體特別厚大處則A/S值往往偏低。

圖1 幾內(nèi)亞共和國中西部鋁土礦成礦區(qū)域基巖地質(zhì)圖Fig 1 Regional geology map of basement rock in bauxite area in midwest part of Guinea,Rep.

圖2 風(fēng)化殘余鐵鋁層（賦礦巖系）覆蓋區(qū)地質(zhì)剖面示意圖Fig 2 Geological section map of area covered by weathered Fe-Al residuals

第四系

第四系

圖3 某礦區(qū)礦體分布示意圖【4】Fig 3 Distribution of orebodies in a mine

3 鋁土礦成礦的控制因素

在全球廣泛分布著中生代（Mz）基性巖漿巖，但由此形成的風(fēng)化殘積紅土型鋁土礦床主要集中在低緯度帶。也就是說，就全球而言，成礦母巖和低緯度帶的自然氣候環(huán)境是紅土型鋁土礦成礦的決定性因素【1～2】。但在紅土型鋁土礦成礦區(qū)域內(nèi)，在大的環(huán)境相同條件下，是否成礦或礦體的優(yōu)劣，依據(jù)成礦區(qū)域內(nèi)礦體的分布及品位、厚度變化特征判斷，取決于礦源層的厚薄、地形地貌特征以及水文地質(zhì)條件等。

3.1 氣候條件

鋁土礦成礦區(qū)域位于赤道附近的低緯度（北緯9～12°）地區(qū)，該區(qū)域炎熱的氣候、充沛的降雨量雨季和旱季相互交替進(jìn)行，有利于鐵鋁的富集和有害成分的淋濾，是適合于富鋁基性巖漿巖等紅土化成礦作用的氣候條件。

3.2 成礦母巖

依據(jù)鉆探工程取心情況、地質(zhì)填圖及剖面觀察，在賦礦巖系之下的成礦母巖主要為粒玄巖，少量為玄武質(zhì)凝灰?guī)r。成礦母巖的 Al2O3含量的高低，以及成礦母巖和賦礦巖系的薄厚與成礦關(guān)系密切。

鋁土礦成礦區(qū)域成礦母巖的Al2O3含量總體稍高于基性巖地球化學(xué)平均含量，但該區(qū)域不同區(qū)段和成礦母巖的巖性不同，其Al2O3含量也不同。所形成礦床的Al2O3平均品位，與成礦母巖Al2O3含量成正相關(guān)關(guān)系。不同區(qū)段成礦母巖與基性巖地球化學(xué)平均含量的一般化學(xué)組分之比較見表1、表2。

表1 某礦區(qū)南礦段成礦母巖與基性巖地球化學(xué)組分對比表Table 1 Geochemistry component correlation table of Metallogenic parent rocks and basic rocks in the south of a mine

表2 某礦區(qū)北礦段成礦母巖與基性巖地球化學(xué)組分對比表Table 2 Geochemistry component correlation table of Metallogenic parent rocks and basic rocks in the north of a mine

如表1、表2所示，某礦區(qū)南礦段成礦母巖的 Al2O3含量略低于北礦段，其所形成的鋁土礦床也是南礦段Al2O3品位略低于北礦段；在同一礦段或同一礦體內(nèi)成礦母巖為粒玄巖分布區(qū)塊，其所形成的鋁土礦品位也略低于由玄武質(zhì)凝灰?guī)r所形成的鋁土礦品位。

依據(jù)鉆探成果，在其他條件相同的情況下，賦礦巖系和成礦母巖的薄厚決定了礦體優(yōu)劣。往往在賦礦巖系較厚且出露層位齊全，并在之下見有基性巖漿巖則礦體較好；在賦礦巖系較薄且出露層位缺失，并在之下見有正常沉積巖則礦體較差或無礦。

3.3 地形地貌和水文地質(zhì)條件

在氣候和成礦母巖條件相同的情況下，地形地貌特征和與之相關(guān)的水逕流方式、速度，以及水化學(xué)環(huán)境（pH值）等水文地質(zhì)條件，是決定是否成礦或礦體優(yōu)劣的關(guān)鍵因素。

風(fēng)化殘積紅土型鋁土礦床的形成過程，其本質(zhì)就是鐵鋁的富集和有害成分的溶出和淋濾帶出過程。而影響有害成分溶出的主要因素是水化學(xué)環(huán)境（pH值），影響有害成分淋濾帶出的主要因素是水逕流方式和速度，決定水逕流方式和速度的因素是地形地貌特征。

3.3.1 水化學(xué)環(huán)境（pH值） 鋁土礦成礦區(qū)域植被特別發(fā)育，由其產(chǎn)生的腐植酸隨著雨季和旱季的交替，也必將伴隨著改變雨季和旱季的水化學(xué)環(huán)境（pH值）。根據(jù)水系及探礦工程水質(zhì)檢測結(jié)果，鋁土礦成礦區(qū)域的水化學(xué)環(huán)境（pH值）在雨季和旱季會發(fā)生很大的變化，在雨季水化學(xué)環(huán)境（pH值）地表水平均值為6.14、地下水平均值為5.94，屬中偏酸性水質(zhì)，在旱季水化學(xué)環(huán)境（pH值）地表水平均值為3.66、地下水平均值為2.63，屬酸性水質(zhì)。在不同水化學(xué)環(huán)境條件下化學(xué)組分溶解狀態(tài)見表3。

表3 不同水化學(xué)環(huán)境條件下化學(xué)組分溶解狀態(tài)表Table 3 Dissolve state table of chemistry component in different water chemistry condition

如表3所示，在旱季酸性水化學(xué)環(huán)境下，除TFe無明顯變化外，地表水、地下水中各化學(xué)組分濃度均明顯高于雨季。說明各化學(xué)組分溶出和淋濾帶出過程主要是在旱季進(jìn)行，也就是說控制成礦的主要階段是在旱季酸性水化學(xué)環(huán)境下并伴隨雨季和旱季交替進(jìn)行具有循環(huán)性。控制成礦的循環(huán)性特征還可以在鋁土礦微觀似層狀構(gòu)造得以佐證。見電子顯微鏡×300倍照片1。

照片1 鋁土礦微觀似層狀構(gòu)造

3.3.2 地形地貌 地形地貌特征與礦體規(guī)模及礦石質(zhì)量關(guān)系密切。主要礦體一般分布在低緩山丘或?qū)捑徤襟w的兩側(cè)，見圖1、圖2。在深切的溝谷邊緣、地形坡度大于20°的山體及平緩的臺地成礦地質(zhì)條件較差。

在地形坡度位于 5～20°低緩山丘，尤其是山丘兩側(cè)形成的鋁土礦往往規(guī)模大、質(zhì)量好（圖4）。說明該地形地貌條件下，是各種有害成分的淋濾帶出，鐵鋁成分的積聚最適中的地下潛水下滲角度和涇流速度；在地形坡度大于 20°山坡上，由于地下潛水徑流較快，各種有害成分淋濾帶出的同時，主要有用成分Al2O3也隨之流失。

該地形地貌條件下一般不成礦；在地形寬緩（地形坡度一般小于 5°）的開闊平臺，地下潛水涇出困難，不利于各種有害成分的淋濾帶出和鐵鋁成分的積聚。該地形地貌條件形成的鋁土礦往往礦體較薄、質(zhì)量較差，或不成礦。

綜上所述，在酸性水化學(xué)環(huán)境下，最有利于各種有害成分淋濾帶出和鐵鋁成分積聚的地形地貌特征是坡度在5～20°低緩山丘。

4 鋁土礦的富集規(guī)律

為研究紅土型鋁土礦的有害成分的淋濾帶出和礦化富集規(guī)律，編錄了賦礦巖系出露齊全的地質(zhì)剖面，賦礦巖系沿垂向至上而下形成不同巖（礦）性體(層)為：鐵帽（塊狀鋁土礦賦存層位）－紅土（土狀鋁土礦賦存層位）－鐵質(zhì)粘土－粘土－粉砂質(zhì)粘土（圖5）。

圖4 某礦區(qū)某勘探線及礦層柱狀對比剖面示意圖【4】Fig 4 Diagram of section and columnar ore of a profile in a mine

圖5 賦礦巖系地質(zhì)剖面示意圖Fig 5 Geological section diagram of ore-boring rocks

沿賦礦巖系垂向，等間距分布5條采樣剖面，分別系統(tǒng)采集物相分析和化學(xué)全分析。根據(jù)物相分析結(jié)果，賦礦巖系沿垂向不同巖性體的礦物組分特征見表4、圖6。

如表4、圖6所示，構(gòu)成鐵帽、紅土的主要礦物為三水鋁石、赤鐵礦（鋁針鐵礦）；構(gòu)成鐵質(zhì)粘土主要礦物為白（水）云母、高嶺石、三水鋁石、赤鐵礦（鋁針鐵礦），次之為石英、針鐵礦、鈦礦物等，該層與上下層位比較明顯具有過渡帶特征；粘土、粉砂質(zhì)粘土主要為石英、白（水）云母、高嶺石礦物成分構(gòu)成；風(fēng)化粒玄巖為白（水）云母、高嶺石富集帶。

表4 賦礦巖系平均礦物組分一覽表Table 4 Average mineral composation table of ore-bearing rocks

圖6 賦礦巖系礦物組分曲線圖Fig 6 Graph of mineral components of the ore-boring rocks

根據(jù)不同巖性體內(nèi)礦物組分特征判斷，成礦母巖粒玄巖內(nèi)的主要礦物成分輝石和斜長石等硅酸巖類礦物，在風(fēng)化初始階段主要風(fēng)化形成了白（水）云母、高嶺石，鐵質(zhì)成分主要形成了針鐵礦。隨著風(fēng)化程度的逐漸加強(qiáng)，白（水）云母、高嶺石中的鋁質(zhì)成分形成三水鋁石，在有利地段鋁礦物不斷富集成礦；鐵質(zhì)成分形成赤鐵礦、鋁針鐵礦，在地表形成鐵帽、紅土層；硅質(zhì)成分多流失，或多以石英礦物的形式沉淀富集在粘土、粉砂質(zhì)粘土中。不同巖性層位內(nèi)鈦礦物基本不變化。

根據(jù)化學(xué)全分析結(jié)果，賦礦巖系沿垂向不同巖性體的化學(xué)成分特征見表5、圖7。

如表5、圖7所示，構(gòu)成賦礦巖系的主要化學(xué)成分為 Al2O3、Fe2O3及SiO2，次要化學(xué)成分為 FeO、TiO2、S、P2O5、K2O、Na2O、CaO、 MgO等。其中構(gòu)成鐵帽、紅土的主要化學(xué)成分為Al2O3、Fe2O3；構(gòu)成鐵質(zhì)粘土的主要化學(xué)成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，明顯具有過渡帶特征；構(gòu)成粘土、粉砂質(zhì)粘土的主要化學(xué)成分為SiO2，少量Al2O3、Fe2O3等。

依據(jù)賦礦巖系的主要化學(xué)成分特征判斷，粒玄巖風(fēng)化的初始階段，表現(xiàn)為CaO、MgO大量流失，Al2O3相對微量富集，F(xiàn)eO大部分氧化為Fe2O3，SiO2、K2O相對富集；紅土化初始階段形成鐵質(zhì)粘土，表現(xiàn)為Al2O3、Fe2O3逐漸開始富集，SiO2迅速流失；隨著紅土化作用加強(qiáng)形成鐵帽、紅土，表現(xiàn)為 Al2O3、Fe2O3進(jìn)一步富集，SiO2進(jìn)一步流失，最終在有利地段富集成礦。不同巖性層位內(nèi)TiO2含量基本不變化。

表5 賦礦巖系平均化學(xué)成分一覽表Table 5 Average chemical composation table of ore-bearing rocks

圖7 賦礦巖系化學(xué)成分曲線圖Fig 7 Graph of chemistry components of the ore-boring rocks

依據(jù)賦礦巖系的主要礦物和化學(xué)成分特征綜合判斷，紅土型鋁土礦在成礦過程中，其有害成分的淋濾帶出分兩階段進(jìn)行，即成礦母巖粒玄巖在風(fēng)化初始階段，是鈣、鎂等成分淋濾帶出的主要階段，紅土化初始階段是硅質(zhì)成分淋濾帶出的主要階段。鋁土礦的形成過程，是自成礦母巖風(fēng)化初始階段至紅土形成階段，鋁鐵物質(zhì)逐漸富集的過程。

1 [蘇] 布申斯基.Г.И．鋁土礦地質(zhì)學(xué)[M]. 王恩孚，等譯. 北京：地質(zhì)出版社，1984

2 廖永巖．紅土化作用[M]．地球科學(xué)原理，2007.5

3 黎彤、紀(jì)曉龍．地球化學(xué)找礦[M]．北京：地質(zhì)出版社，1962

STUDY ON THE METALLOGENETIC PROCESS OF LATERITIC BAUXITE IN GUINEA REP.

Zhang chengxue1Wang guoku1Zhang zexia1 Zhang huang2
1 The 2nd Geo-exploration Team, Henan provincial bureau of Geo-exploration and mineral development, 450001
2 Henan provincial bureau of Geo-exploration and mineral development,450001

There is widely distributing Mesozoic basic igneous rock in the global, but the resulting weathered residual lateritic bauxite deposits are mainly concentrated in low-latitude belt. It means that the natural climate of low-latitude belt is another decisive factor for the mineralization besides host rock. In the area of host rock, the mineralization depends on the thickness of parent rock, topography features, and hydrological and geological conditions. The formation of bauxite is the gradual accumulation process of Fe-Al material from weathering of host rock to laterite.

Geological Feature; Natural Environment; Controlling Factor; Concentration Regularity

P611.21:P618.45

：A

：1006-5296（2015）01-0011-09

* 第一作者簡介：張成學(xué)（1961～），男，長期從事固體礦產(chǎn)勘查，高級工程師

2014-08-20；改回日期：2014-11-21