矿业论文:广西扶绥县岩溶堆积型铝土矿矿体特征及成矿模式探讨

　　广西扶绥县岩溶堆积型铝土矿矿体特征及成矿模式探讨
　　鲁家庆
　　（广西地质勘查总院广西南宁530031）
　　摘要：广西扶绥县岩溶堆积型铝土矿是我院新发现的一处矿产地，铝土矿体具规模大，资源量丰富，洼地开阔，易于开采的特点。矿体地质特征和成矿模式与已发现并开采的平果、靖西铝土矿相比有它独有的典型性。
　　关键词：岩溶堆积型铝土矿新发现地质特征成矿模式广西扶绥县
　　1.矿区地质概况
　　矿区位于右江再生地槽的西大明山隆起南缘，崇左复式向斜中雷卡向斜北翼，出露地层简单，主要有石炭系、二叠系及第四系更新统地层。石炭系及二叠系中统栖霞组（P2q）、茅口组（P2m）地层岩性为碳酸盐岩，地层平缓，岩层倾角一般5°～12°，局部扭曲，产状变化较大，倾角30°左右；二叠系上统（P3）合山组地层岩性复杂，其上部为中厚层燧石灰岩、细晶灰岩，中部为硅质灰岩、硅质岩、泥岩，底部为铁铝岩、铝土岩，局部夹透镜体煤层，该层是矿区堆积铝土矿成矿的母岩层，铁铝岩、铝土岩的产出为似层状，局部变薄甚至尖灭形成巨大透镜体状；第四系更新统地层是堆积铝土矿的赋矿层位，为陆相碎屑沉积，主要分布于二叠系地层溶蚀洼地中。
　　矿区位于雷卡向斜北翼，构造简单，局部发育小褶皱，规模小，特征不明显，因此多为单斜岩层；区内断裂发育，以北东、北西向为主，交错切割矿区，逆断层发育，断层规模大，延伸远，达数十公里，据断层错断特征分析，断层明显分两期，早期北东向被晚期北西向切割，对堆积铝土矿成矿有重要意义。
　　矿区未见岩浆岩出露。
　　2.矿体地质特征
　　2.1含矿岩系
　　岩溶堆积铝土矿赋存于第四系风化红土层中，以二叠系中、晚期地层上覆盖的第四系红土层为主要含矿岩系，矿层自上而下分三层：
　　（1）表土层：褐黄色、浅黄色，一般不含铝土矿石，顶部常有10～20cm厚的腐殖层。该层厚度一般小于3米，局部缺失，铝土矿层直接裸露于地表。
　　（2）铝土矿层：褐黄色、褐红色，主要由粘土和铝土矿碎屑组成，夹少量褐铁矿、泥质碎屑、硅质碎屑等。该层厚一般2～8米，最厚达15米。
　　（3）底板粘土层：褐黄色、浅黄色-杂色，不含矿或夹少量磨圆度较好的细小铝土矿碎屑。该层厚度大，一般3～8米，局部超过10米。
　　2.2矿体特征
　　1.矿体分布
　　堆积铝土矿矿体的分布具有时空特征。矿体在空间上主要分布在靠近原生铝土矿层位的第四系洼地中，在时间上与二叠系中、晚期地层有关，以二叠系中、晚期地层上覆盖的第四系红土层为主要含矿岩系，石炭系及三叠系地层中的第四系红土层极少含矿或不含堆积铝土矿石，表明扶绥堆积铝土矿在堆积成矿过程中，机械搬运作用弱，风化破碎铝土矿碎块未经较大距离的搬运。
　　2.矿体形态
　　堆积铝土矿赋存于第四系洼地红土层中，在封闭型洼地中洼地形态即为矿体形态，扶绥堆积铝土矿洼地多为半开阔-开放型，地貌单元属峰丛谷地和峰丛洼地，矿体平面形态复杂，多不规则状、岛状、带状、等轴状，剖面上呈层状、似层状、透镜状；矿体产状受基底和地形地貌影响，分布在山脊缓坡上的矿体呈缓倾斜产出，产状陡，倾角10°～46°，分布在洼地中的矿体呈微倾斜产出，倾角一般小于10°。
　　3.矿体规模
　　矿体规模大，一般长数百米至千米，宽几百米，矿体厚度一般3～6米，最厚约15米，单矿体储量超过220万吨，最大4号矿体储量达到830万吨。
　　4.矿体含矿率
　　文中含矿率指矿石粒径>1的铝土矿石的含矿率，根据资料统计，单矿体含矿率变化大（表2-1），表明堆积铝土矿石分布很不均匀。野外实地勘查发现不同地形矿石集中度存在很大差异，第四系中缓丘的山坡和顶上矿
　　石密集，含矿率高，这类矿石通常质量较表2-1矿体含矿率统计表
　　矿体编号井数（个）含矿率(kg/m3)
　　  最大值最小值平均值
　　1 123 1683 201 670
　　4 92 1619 226 755
　　5 112 2041 234 970
　　9 117 1637 375 717
　　好，矿石粒径大（一般粒径大于5cm，局部见粒径0.8～2.5米），氧化铝百分含量和铝硅比值高，但磨圆度差，多呈棱角状；而地势平坦的低洼处含矿少或不含矿，该类矿石质量较差，氧化铝百分含量和铝硅比值偏低，多达不到工业品位，矿石粒径一般小于5cm，磨圆度较好。刘长岭认为这种现象是堆积过程中铁铝杂质的掺和作用造成的[1]，
　　2.3矿石特征
　　矿石矿物组分主要为一水铝石、高岭石、绿泥石、针铁矿、赤铁矿，含量占80%以上，少量黄铁矿、三水铝石及稀土矿物等。
　　矿石结构主要为隐晶结构、粒状结构、自形～半自形晶结构、交代结构等，构造主要为块状构造、豆鲕状构造。
　　扶绥铝土矿净矿石主要化学成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3和灼失量，各矿体平均品位如表2-2，与桂西堆积型铝土矿床（表2-3）[2]相比，扶绥堆积铝土矿具有中铝、高铁、高硅的特点，表明扶绥铝土矿矿石含杂质较多，
　　系成矿过程中风化时间较短，硅质、表2-2扶绥铝土矿各矿体平均品位表
　　矿体编号平均品位% 铝硅比值铝铁比值
　　 Al2O3SiO2Fe2O3灼失
　　1 45.88 11.67 28.08 10.56 3.93 1.63
　　4 47.92 12.07 23.57 11.22 3.97 2.03
　　5 48.08 13.65 23.57 11.33 3.52 2.04
　　9 49.91 11.76 23.49 11.68 4.24 2.12
　　泥质风化不彻底，混杂堆积造成。
　　3.成矿模式
　　3.1矿源层的形成
　　扶绥堆积铝土矿的成矿物质来源于二叠系上统合山组底部的原生铝土矿层，原生铝土矿层形成于二叠世的末期，由于东吴运动的
　　影响，该区曾一度隆起成陆，表2-3桂西堆积铝土矿净矿石平均品位表
　　矿床
　　名称平均品位% 铝硅比值铝铁比值
　　 Al2O3SiO2Fe2O3灼失
　　平果那豆 59.14 6.15 16.41 13.62 9.62 3.60
　　教美 54.52 3.53 23.76 13.69 15.44 2.29
　　太平 52.27 3.40 25.88 13.36 15.37 2.02
　　靖西新圩 56.84 6.03 20.09 13.03 9.43 2.83
　　德保那甲 54.72 6.06 21.28 12.18 9.03 2.57
　　地层遭到长期的风化剥蚀，在炎热潮湿的气候条件下，下二叠统茅口阶地层发生强烈岩溶作用，易溶的钙质浸出，难溶的铝质残留富集在原地，这种富含铝质的溶蚀堆积层在晚二叠世初期海水重新入侵后在原地或就近沉积形成沉积型铝土矿，即堆积铝土矿的矿源层。
　　3.2堆积铝土矿的初始成矿过程
　　堆积铝土矿的初始成矿与大气降水的风化作用密切相关[3]。矿区位于北回归线附近，属亚热带气候，雨量充沛，潮湿炎热的气候条件有利于风化作用，第三纪本区地壳隆起，新构造运动呈周期性上升-稳定的背景下，侵蚀基准面不断下降，地表大气降水沿着构造裂隙或岩层层面往下渗透，不断溶蚀碳酸盐岩，并深入到原生矿层的所在部位，成为活动性较强的地下水，这些地下水由垂直运移继而转向水平渗透扩展，随着地下水沿水平方向的活动逐步加强，碳酸盐岩溶蚀空间在水平方向不断扩大延伸，最后在大致相同的标高上形成了相互连通的埋藏溶洞系统，随着埋藏溶洞空间的不断扩大，当其发展到极限时，原生铝土矿及其上下盘岩层平衡遭到破坏，发生崩解、坍塌，破碎坠落的矿块、岩块等碎屑物质，就地或就近在适当部位堆积，初步形成岩、矿混杂的堆积矿体。与此同时地面的侵蚀-剥蚀作用也在同步进行，其风化产物主要以侧向运移方式向低洼处堆积，或在水体中以悬浮状态被带走。
　　3.3堆积铝土矿改造富集成矿阶段
　　初始堆积的铝土矿块与岩块混杂，经再次改造富集成矿后形成现在的矿体。改造富集成矿阶段主要为化学红土化风化作用，通过地表水溶蚀、淋滤作用达到改造富集成矿的目的，地表水含CO2，可与初始堆积矿体中的大量黄铁矿作用产生丰富的硫酸根（SO4-2），这些富含CO2、SO4-2的水溶液具有很强的溶蚀能力，陈东农[4]认为品位高、含杂质少的原生矿结构致密，不易风化破碎，而品位低的原生矿则因含杂质多，易风化破碎，形成细粒碎屑[2]，因此初始堆积矿体中杂质多的矿石溶蚀水解成细小颗粒，易风化的方解石、白云石、黄铁矿等溶蚀水解，其中的硫、磷、钙等物质流失，抗风化能力强的Al2O3、Fe2O3在原地或就近在适当部位富集，形成具工业价值的堆积型铝土矿床。
　　4.结论
　　⑴扶绥堆积铝土矿赋存于二叠系地层上覆盖的第四系岩溶洼地红土层中，矿体规模大，矿石具中铝、高铁、高硅的特点。
　　⑵扶绥堆积铝土矿成矿模式为原生铝土矿经地下水的侵蚀-剥蚀作用发生崩塌、破碎，岩块、矿块初步堆积，而后以化学红土化风化作用方式改造富集成矿。
　　⑶扶绥堆积铝土矿改造富集成矿阶段与桂西堆积铝土矿有很大不同，桂西堆积铝土矿的改造富集成矿阶段是物理机械运移作用和化学红土化风化作用共同反复作用的过程，铝土矿石在化学风化过程中伴随迁移再堆积，扶绥堆积铝土矿矿体地质特征显示其改造富集成矿阶段机械运移作用不明显，而是以化学红土化风化作用方式完成改造富集成矿，且处于改造富集成矿阶段的初期，化学风化作用时间短，泥质、硅质碎屑风化不彻底。
　　参考文献：
　　⑴刘长岭.平果岩溶坠积成因碎屑铝土矿的形成条件及基准胶结结构中三水铝石的发现.地质与勘探，1980（9）：40-44
　　⑵李彩娟.桂西岩溶堆积型铝土矿床成矿作用及控矿因素.矿产与地质，2003，17（96）
　　⑶廖士范.论铝土矿床成因及矿床类型.华北地质矿产杂质，1994，（9）2：153-159
　　⑷陈东农.广西某岩溶堆积型铝土矿石物质组分的初步研究.西南矿产地质，1992（1）：23-24
　　⑸张启钻.桂西岩溶堆积型铝土矿床地质特征及成因[J].有色金属矿产与勘查，1999，8（6）：486-489
　　⑹农恒杰.广西新圩铝土矿地质特征.轻金属，1997，8：8-11
　　⑺潘思贵.平果岩溶堆积型铝土矿地质特征及成矿模式探讨.轻金属.，2006，9：6-11
　　作者简介：鲁家庆（1974-），男，桂林工学院在职研究生，地质工程师，从事地质勘查工作