楊智勇，楊志忠，周文龍

(1.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局六總隊，貴州 凱里 556000；2.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，貴陽 550005)

0 引言

貴州省鋁土礦資源豐富、礦石質(zhì)量好、分布范圍廣、礦床規(guī)模大[1]，資源量位居全國第二位[2]。貴州省鋁土礦大致可分為4個礦集區(qū)：修文—清鎮(zhèn)礦集區(qū)(帶)、凱里—黃平礦集區(qū)(帶)、遵義—甕安礦集區(qū)(帶)、正安—道真礦集區(qū)(帶)[3]。凱里—黃平地區(qū)鋁土礦是產(chǎn)于碳酸鹽巖侵蝕面上的一水硬鋁石型沉積礦床[4]，近年來有許多學者[1-7]對其帶內(nèi)鋁土礦的礦床地質(zhì)特征、成礦控制因素、含礦巖性沉積相、伴生金屬元素等方面開展了研究。

凱里市大田鋁土礦位于凱里—黃平礦集區(qū)(帶)內(nèi)，是在“凱里—黃平鋁土礦整裝勘查”基礎(chǔ)上開展詳查工作取得的成果，共圈定23個礦體，鋁土礦(332+333)礦石資源量978.38×104t，占區(qū)(帶)內(nèi)累計勘查提交資源儲量(7005×104t[2])的13.97%，總資源儲量相對較大。因此，總結(jié)大田鋁土礦床的地質(zhì)特征及其成礦規(guī)律，對其鄰區(qū)的鋁土礦相關(guān)勘查工作具有參考意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

凱里市大田鋁土礦區(qū)地處揚子準地臺之黔北臺隆遵義斷供貴陽復雜構(gòu)造變形區(qū)與黔南臺陷的交接地帶，苦李井單斜東西兩側(cè)斷層的夾持部位。區(qū)內(nèi)出露地層有奧陶系桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)和大灣組(O1d)，志留系翁項組(Swx)，泥盆系高坡場組(Dgp)，二疊系梁山組(P2l)、棲霞組(P2q)及第四系(Q)。地層走向NE，傾向SE，傾角一般3°～15°。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育(圖1)，主要以NE向、NNE向、SN向為主，斷裂構(gòu)造控制并影響區(qū)內(nèi)含礦巖系的空間展布及礦體分布的穩(wěn)定性。

圖1 凱里市大田鋁土礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch of Datian bauxite deposit1.二疊系中統(tǒng)棲霞組；2.二疊系中統(tǒng)梁山組；3.泥盆系高坡場組；4.志留系翁項組；5.奧陶系下統(tǒng)桐梓組+大灣組；6.寒武系婁山關(guān)組；7.斷層；8.地質(zhì)界限；9.水系；10.礦區(qū)范圍

研究區(qū)經(jīng)歷了多次地殼運動的復雜演變，屬海灣邊緣海陸交互相環(huán)境[3]。在寒武紀—泥盆紀期間，主要以沉降運動為主；早石炭世的構(gòu)造運動開始上升為陸地，接受不同程度的風化剝蝕作用；至海西運動晚期的梁山期，該區(qū)下降接受海侵沉積；晚三疊世開始，該區(qū)又緩慢再次抬升為陸地接受風化剝蝕至今[5]。

2 礦床特征

2.1 含礦巖系特征

大田鋁土礦礦區(qū)含礦巖系為二疊系中統(tǒng)梁山組(P2l)，是一套由含結(jié)核狀、粒狀、線狀黃鐵礦的褐黑色、灰黑色碳質(zhì)頁巖，含鐵鋁土頁巖，含菱鐵礦頁巖，鋁土礦，鋁質(zhì)巖，鋁質(zhì)泥巖(頁巖)石英砂巖組成的巖系地層，其厚度及巖性變化較大，厚度嚴格受其下古溶蝕地貌控制；與上覆地層二疊系棲霞組灰?guī)r整合接觸，與下伏地層高坡場組呈假整合接觸。梁山組可分為一段(P2l1)和二段(P2l2)，總厚度0～44.15 m。

梁山組一段(P2l1)分為含鋁巖系和含鐵巖系，但兩者沒有明顯界線，P2l1巖性由下到上為菱鐵礦層→含鐵鋁土質(zhì)黏土巖→鋁土質(zhì)黏土巖→致密狀鋁土巖→鋁土礦→鋁質(zhì)黏土巖→石英砂巖。含鋁巖系巖性從下到上為雜色、灰色鋁土質(zhì)黏土巖→灰白色鋁土巖→鋁土礦→灰白色鋁質(zhì)黏土巖夾鋁土巖，頂板為含煤巖系的碳質(zhì)頁巖，底板為含鐵巖系的雜色、紫紅色鋁土頁巖或菱鐵礦層，厚度0～25 m，變化較大。鋁土礦賦存于含鋁巖系中，礦層上部常有鋁土頁巖和黏土巖層，下部亦有鋁土頁巖和鋁土巖分布，但下部的鋁土頁巖和鋁土巖鐵質(zhì)含量逐漸增高，局部含較多的結(jié)核狀菱鐵礦，構(gòu)成含鐵巖系。

2.2 礦體特征

大田鋁土礦礦區(qū)到目前為止，圈定有23個礦體(圖2)。各礦體規(guī)模相差懸殊，走向長80～1400 m，傾向?qū)?0～1120 m，主要集中分布于礦區(qū)北部；以分布相對集中，劃分為大風洞礦段、上河水礦段、小壩礦段、蓮花礦段等。

圖2 大田鋁土礦礦區(qū)礦體相對位置Fig.2 Relative positions of ore bodies of Datian bauxite deposit1.礦區(qū)范圍；2.礦體區(qū)塊范圍及編號

礦體呈似層狀、透鏡狀/漏斗狀產(chǎn)出，在平面上呈長條狀、不規(guī)則狀、港灣狀，總體走向NE，傾向SE，傾角6～11°。礦體厚1.50～4.75 m，平均厚2.59 m，厚度變化系數(shù)38.67%～109.04%，平均厚度變化系數(shù)65.93%。w(Al2O3)=41.39%～79.82%，平均64.25%，其變化系數(shù)11.75%，比貴州道真新民的62.17%[8]、貴州務(wù)川瓦廠坪62.28%[9]、貴州道真浣溪的56.20%[10]稍高，但比黔中的鋁土礦稍低[11-13]；w(SiO2)=1.12%～29.08%，平均13.03%，與黔北鋁土礦硅含量相當[8-10]，但高于黔中鋁土礦(表1)；A/S值為1.80～69.31，平均5.25；w(Fe2O3)=0.30%～63.03%，平均6.86%；TS值為0.004%～0.301%，平均0.08%；燒失量3.60%～25.48%，平均14.20%，與貴州省其它地區(qū)相似[8-15]。礦層/體頂板主要為碳質(zhì)頁巖，局部頂板見砂巖，少部分地段中見中至厚層狀鋁土巖；底板以鋁土頁巖為主，其次為含菱鐵礦結(jié)核的鋁土頁巖，部分地段為鋁土巖。礦體中偶見夾石，一般為0.30～0.50 m，但不連續(xù)。

表1 貴州主要鋁土礦區(qū)(帶)含鋁硅鎵及燒失量與大田鋁土礦對比Table 1 Comparison of Al-Si-Ga content and combustion of Datian bauxite deposit with those of other areas and belts in Guizhou province

2.3 礦石礦物特征

大田鋁土礦礦石礦物主要為一水硬鋁石，占65%～95%，顏色以灰白、淺灰及淺紅褐色為主，少許為黃褐或淺棕色。其次是褐鐵礦、赤鐵礦、高嶺石、銳鈦鐵礦、電氣石等。

礦石結(jié)構(gòu)一般以自形、半自形或它形粒狀結(jié)構(gòu)為主，隱晶結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)、豆鮞狀結(jié)構(gòu)、碎屑狀結(jié)構(gòu)為輔，常呈板狀、柱狀、束狀或片狀集合體，礦物粒度原生者為0.002～0.02 mm，次生重結(jié)晶者可達0.01～0.1 mm。礦石構(gòu)造主要有：①塊狀和孔隙狀構(gòu)造，常見于豆鮞狀、土狀鋁土礦石中；②層紋狀構(gòu)造，主要見于致密狀鋁土礦石中；③角礫狀、斑狀構(gòu)造，僅見于深灰色、棕紅色、褐紅色等高鐵鋁土礦中。

鋁土礦類型有：豆鮞狀鋁土礦、碎屑狀鋁土礦、致密狀鋁土礦、土狀鋁土礦、角礫狀鋁土礦、氣孔狀鋁土礦等。

2.4 礦石化學組成

大田鋁土礦礦石中主要化學成分為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TS等。次要成分及微量元素有CaO、Na2O、K2O、Ba、Li、Sc、P、Ga等(表2)。其中，Ga含量比貴州其它礦區(qū)(帶)相對較低[8-15]，但也達到伴生有益礦產(chǎn)規(guī)范要求，且鎵金屬在目前鋁土礦冶煉過程中回收工藝成熟，其具有一定的潛在經(jīng)濟價值；鋰和鈧達不到當前伴生有益礦產(chǎn)規(guī)范要求。

表2 大田鋁土礦礦石次要成分及微量元素含量Table 2 Chemical analysis of minor and trace elements in bauxite ore of Datian bauxite deposit

大田鋁土礦主要為低硫鋁土礦，其次為中硫鋁土礦和高硫鋁土礦。按鐵含量分為高鐵鋁土礦和低鐵鋁土礦2種，以低鐵鋁土礦為主，有少量高鐵鋁土礦。

3 成礦規(guī)律探討

大田鋁土礦礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育、含礦巖系上覆地層風化剝蝕重，影響和控制著礦區(qū)含礦巖系的空間展布及礦體的穩(wěn)定分布(圖1)。從該區(qū)礦體分布來看(圖2)，數(shù)量多、分布廣，礦體以中小型為主，相對較為集中，但由于受到斷裂構(gòu)造、下伏地層古巖溶地貌、上覆地層強烈風化剝蝕等的控制，沒有連成大礦體。通過選擇近于垂線(南北向)、礦體數(shù)量最多的位置對相應(yīng)礦體的w(Al2O3)、礦體厚度進行統(tǒng)計(表3)，發(fā)現(xiàn)從南到北礦體厚度有一定的變化，但規(guī)律性不強，可總體上還是呈現(xiàn)出變薄的趨勢；而Al2O3含量變化正好相反。上述反映出，區(qū)內(nèi)鋁土礦在該區(qū)中北部區(qū)域成礦質(zhì)量條件相對較好，可能是北西部由于古環(huán)境紅土化作用相對較強，脫硅排鐵作用較大造成的；而南部古地貌可能相對較低，沉積的物質(zhì)總體相對較厚，與古環(huán)境中海水由南向北侵入、礦區(qū)所處的陸地邊緣海灣潟湖關(guān)系密切[2]。

表3 大田鋁土礦礦區(qū)礦體質(zhì)量及厚度變化情況Table 3 Mass vs thickness variatin of Datian bauxite deposit

圖3為通過對完全穿過含礦巖系的33個鉆孔統(tǒng)計其含礦巖系和礦體厚度形成的相關(guān)圖。礦體厚度與含礦巖系成正相關(guān)關(guān)系，即含礦巖系越厚礦體相對會越厚，當含礦巖系厚度較薄時往往無鋁土礦礦體產(chǎn)出，其與前人研究相似[2]。圖4為通過對鉆孔中46件礦石樣品w(Al2O3)、w(SiO2)相關(guān)統(tǒng)計形成的相關(guān)圖。從圖4可知，兩者呈現(xiàn)出較大的負相關(guān)關(guān)系，硅在礦體中的含量密切影響著礦體的質(zhì)量。在工作中，還發(fā)現(xiàn)礦區(qū)中鐵礦層的厚度與鋁土礦層的厚度是相互成消長關(guān)系，鐵礦層厚度大則鋁土礦層薄，鐵礦層厚度薄則鋁土礦層厚，故此，鐵礦層薄含量少的區(qū)域也是找尋鋁土礦的有利地區(qū)。

圖3 礦區(qū)鉆孔中含礦巖系厚度與礦層厚度關(guān)系圖Fig.3 Diagram drawn from drilling showing thickness of the ore-bearing rock sequence vs that of ore bodies variation in Datian bauxite deposit

圖4 礦區(qū)鉆孔中w(Al2O3)與w(SiO2)關(guān)系圖Fig.4 Diagram drawing from drilling showing w(Al2O3)/w(SiO2) variation in Datian bauxite deposit

根據(jù)礦體產(chǎn)出特征，有工業(yè)價值的鋁土礦體主要產(chǎn)于泥質(zhì)巖相中，在區(qū)北西部的大風洞、上河水、小壩、苦李井礦段即主要呈現(xiàn)為泥質(zhì)巖相，而南東部中則主要為碎屑巖相帶，說明沉積相與鋁土礦成礦規(guī)律相關(guān)，即在大田鋁土礦中西北主要為泥質(zhì)巖相帶、而南東則主要為碎屑巖相帶。

凱里─黃平礦集區(qū)(帶)鋁土礦是碳酸巖鹽侵蝕面上沉積的一水硬鋁石礦床[16-18]，為“古風化殼—海陸交互沉積、改造礦床”[2]，其礦床在整個形成過程中構(gòu)造作用影響最為重要[5]。奧陶紀末—志留紀初的都勻運動初步形成黔中古陸；志留紀末的加里東運動，使下古生界強烈褶皺，并使該區(qū)整體隆升為陸，成為上揚子古陸分布區(qū)和沉積區(qū)的陸源碎屑物供應(yīng)源；泥盆紀與石炭紀間的紫云運動、石炭紀與二疊紀間的黔桂運動，加速了區(qū)內(nèi)地層隆起抬升。后相對穩(wěn)定環(huán)境在潮濕炎熱的氣候條件下，使古陸上的碳酸鹽巖，進行了長期時間的風化剝蝕和夷平作用，紅土化作用使巖石中的Ca、Mg、Si及堿金屬被淋濾流失，而A1、Fe、Ti等惰性組份相對的富集起來，隨著紅土化進程的不斷加深，逐漸形成了富鋁的鈣紅土風化殼，為含礦巖系的沉積奠定了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。到了二疊世梁山期，該區(qū)位于湘黔桂古陸邊緣的凱里海灣，為海陸交替相濱岸沼澤相；當海水由南向北入侵，礦區(qū)所處的陸地邊緣海灣瀉湖，在海侵和潮汐作用下，原基底上的鐵、鋁、鈣紅土等成礦物質(zhì)，呈細小顆粒的懸浮物；當海水逐漸加深、弱堿性—堿性還原環(huán)境時，海水中的CO2與懸浮狀態(tài)Fe相結(jié)合時凝結(jié)為碳酸鐵膠體，在低能條件下伴隨部分黏土物質(zhì)進行沉積；在菱鐵礦沉積后，地殼發(fā)生輕微抬升，海水相對變淺為淺濱海潟湖條件下的氧化環(huán)境，繼續(xù)沉積鋁土礦。在海浪的沖擊下，將原沉積物質(zhì)再次打碎，形成碎屑狀鋁土礦，上部繼續(xù)沉積豆鱺狀鋁土礦，搬運到水體的低洼地帶而使鋁土礦增厚變富[2]。

二疊系梁山組是研究區(qū)鋁土礦唯一賦礦層位，其上覆棲霞組灰?guī)r雖抗風化強、多數(shù)形成正地貌地形，但后期風化剝蝕嚴重，一定程度上控制了鋁土礦床的展布；含礦巖系及鋁土礦往往產(chǎn)于“棲霞層”下，且一般都伴有鐵、煤礦種產(chǎn)出。由于鋁土礦體產(chǎn)于泥盆系高坡場組的白云巖上，故高坡場組的古巖溶洼地、槽溝是該區(qū)鋁土礦找礦的有利部位。大田礦區(qū)的巖相分區(qū)也基本反映出了礦體在古環(huán)境中的成礦規(guī)律，即在泥質(zhì)巖相帶中鋁土礦成礦條件較好。

4 結(jié)語

(1)區(qū)內(nèi)鋁土礦呈似層狀、透鏡狀/漏斗狀產(chǎn)于二疊系梁山組中，其含礦巖系與上伏地層下二疊系棲霞組灰?guī)r呈整合接觸，與下伏泥盆系高坡場組呈假整合接觸。礦區(qū)共圈定23個礦體，總體走向NE，傾向SE，平均厚2.59 m，品位w(Al2O3)值平均為64.25%，鋁硅比5.25。

(2)礦石礦物以一水硬鋁石為主，顏色以灰白、淺灰及淺紅褐色為主。礦石一般為自形、半自形或它形粒狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、孔隙狀構(gòu)造、層紋狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造和斑狀構(gòu)造。礦物化學成分中Ga達到伴生有益礦產(chǎn)要求。鋁土礦主要為低硫低鐵鋁土礦，其次有中硫鋁土礦和高硫鋁土礦，少量高鐵鋁土礦。

(3)大田鋁土礦區(qū)的斷裂構(gòu)造控制含礦巖系的空間展布和礦體的穩(wěn)定分布，含礦巖系與礦體厚度成正比關(guān)系，而w(Al2O3)與w(SiO2)成反比關(guān)系。

(4)在大田鋁土礦區(qū)，巖相分區(qū)可視為西北部泥質(zhì)巖相帶、南東部碎屑巖相帶；相帶的確定在一定程度上反映了鋁土礦成礦環(huán)境及成礦規(guī)律，即泥質(zhì)巖相帶中鋁土礦成礦條件較好。

致謝：感謝貴州其亞鋁業(yè)有限公司給予地質(zhì)勘查任務(wù)，致敬在項目工作中辛勤付出的單位同仁們。