廣西沉積型鋁土礦層中金的富集

李小林

(廣西地質(zhì)勘查總院,廣西南寧530023)

廣西沉積型鋁土礦層中金的富集

李小林

(廣西地質(zhì)勘查總院,廣西南寧530023)

通過對廣西地區(qū)沉積鋁土礦成礦所需的地層條件、地理氣候條件、地形地貌條件及構(gòu)造條件的研究,結(jié)合鋁土礦的成礦過程,分析了金在沉積鋁土礦成礦過程中遷移與富集的可能。

沉積鋁土礦;紅土型金礦;成礦條件;廣西

20世紀(jì)90年代以來,廣西陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一批紅土型金礦床 (點),以其分布廣、規(guī)模中等、品位較高、易采易選、見效快等特點而成為廣西金礦找礦中又一熱點。紅土型金礦是含金較高的地質(zhì)體 (即礦源體)在紅土化作用下,經(jīng)過氧化、淋濾、富集而形成的一種表生金礦床。它產(chǎn)于強紅土化的鐵鋁質(zhì)黏土 (磚紅土)層中,還可產(chǎn)于中、弱紅土化,甚至高嶺土化的黏土層中。地表巖石在有利的氣候條件下,經(jīng)過足夠長時間的風(fēng)化作用,可形成成熟的風(fēng)化殼,即為紅土化過程。近幾年,廣西進行了廣泛的鋁土礦勘查,在勘查過程中發(fā)現(xiàn),沉積型鋁土礦 (風(fēng)化殼型)的成礦條件及成礦過程對于紅土型金的富集及成礦很有利。本文試圖從沉積型鋁土礦層的成礦條件及成礦過程上分析金富集成礦的可能。

1 地質(zhì)概況

廣西鋁土礦區(qū)多分布于桂西南地區(qū),地處北回歸線以南,屬亞熱帶雨林氣候。區(qū)域上位于右江再生地槽的西大明山隆起南緣,崇左復(fù)式向斜北翼。斷裂較發(fā)育,為一系列近東西向壓性斷裂及其配套的北北西、北北東向張扭性斷裂。崇左復(fù)式向斜是一個平緩開闊復(fù)式向斜,北翼形成平緩的單斜巖層。經(jīng)歷了黔桂運動、東吳運動、蘇皖運動、印支運動、燕山運動及喜馬拉雅運動。黔桂運動為晚石碳世末的地殼抬升運動,在區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為桂東北抬升為陸相,而在桂西南為沼澤、淺海相。東吳運動為中、晚二疊世間的地殼運動,區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為上二疊統(tǒng)合山組平行不整合覆蓋于中二疊統(tǒng)茅口組之上,兩者間具古風(fēng)化殼,對沉積型鋁土礦的形成起了關(guān)鍵的作用。

廣西沉積型鋁土礦基本上分布于石碳系、二疊系地層中,該含礦層系不整合于碳酸鹽巖地層之上。如在廣西柳橋-扶綏地區(qū)一帶,沉積鋁土礦層位于二疊系合山組地層底部,與下伏二疊系茅口組碳酸鹽巖地層呈平行不整合接觸。該類鋁土礦層面積大,分布廣。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀,沿本區(qū)褶皺的兩翼產(chǎn)出。含礦層系中從下到上地層為鋁質(zhì)泥巖、鐵鋁質(zhì)泥巖、鐵質(zhì)巖、黏土質(zhì)巖。局部與此不同。鋁質(zhì)巖主要為鋁土礦、高鋁黏土,主要上鋁礦物組成,其次為鐵質(zhì)礦物、黏土質(zhì)和少量其它碎屑物。鋁礦物中以一水鋁石為主。鐵質(zhì)巖包括鐵質(zhì)黏土巖、赤鐵礦等,主要由鐵質(zhì)礦物組成,少量鋁質(zhì)礦物和其它碎屑物。鐵質(zhì)礦物主要為赤鐵礦、針鐵礦,少量黃鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦等。黏土礦物以高嶺石、鮞綠泥石為主。沉積型鋁土礦賦礦層位穩(wěn)定,分布廣泛,產(chǎn)狀與圍巖一致,礦層 (體)厚度0.5～6.5m,一般1～3m;長500～6000m,一般500～1500m;寬30～800m,一般200～500m。

2 鋁土礦的成礦條件

(1)地層條件

石碳紀(jì)在桂西南地區(qū)發(fā)育較完全,地層厚度從幾百米到數(shù)千米。下統(tǒng)沉積環(huán)境為海相、海陸交互相沉積類型。巖性多為厚層狀碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖夾中薄層的砂巖、泥巖等。中、上統(tǒng)沉積環(huán)境多為海相,巖性為一大套厚層的碳酸鹽巖。在上統(tǒng)地層中,局部見到基性噴出巖類,為后期鋁土礦的沉積及金的富集提供了豐富的物源。

(2)氣候、地理條件

廖士范曾經(jīng)比較全面、系統(tǒng)地論述了風(fēng)化作用或古風(fēng)化作用是形成風(fēng)化殼鋁土質(zhì)的主要因素。基于此因素,沉積鋁土礦形成的氣候、地理條件要有以下兩點:①處于低緯度,即在南北緯23°～25°以內(nèi),屬熱帶、亞熱帶雨林氣候。②要在大陸靠近海洋,潮濕多雨,每年降雨量要在1000～2000mm。在以上在這兩個條件下,水分才不易蒸發(fā),有利于風(fēng)化作用進行。這種風(fēng)化作用,在紅土型金的形成過程中也是必備條件。

(3)地形、地貌條件

在地形上,海拔及高差都不能過大,多處于低山丘陵的地區(qū)。海拔高度過大,氣候較寒冷,不利于原始物質(zhì)的化學(xué)風(fēng)化。高差過大,易使原始物質(zhì)末充分風(fēng)化,就被流水帶走,而過分平坦的地形,由于水流緩慢而不利于淋濾作用進行,化學(xué)風(fēng)化作用不能進行徹底,不利于鋁土礦的形成。而這樣的地形條件,與紅土型金礦床的形成地貌條件相似。

(4)構(gòu)造條件

沉積鋁土礦床的形成過程,必須伴隨地殼的抬升。鋁土礦床的形成,要經(jīng)過四個階段:初期的風(fēng)化殼鋁土質(zhì)的形成階段;前期的風(fēng)化、剝蝕、遷移及沉積階段;中期的上覆地層的掩蓋、深埋及壓實作用階段;后期的原始鋁土礦層的隨地殼抬升階段。而后期的地殼抬升,使之前形成的鋁品位低且致密的鋁土礦層上升進入淺層地層或地表,經(jīng)過偏酸性的地表水或地下水的淋濾作用,形成土狀、半土狀富鋁土礦層。而這種地殼的抬升、淋濾作用,也是形成紅土型金礦床的必要條件之一。

3 沉積鋁土礦形成過程中金的遷移和富集

廣西地區(qū)在石碳紀(jì)經(jīng)歷了多期的地殼升降運動。其中,晚石碳末,受黔桂運動的影響,地殼抬升較大,海水退卻,形成北東高、南西低的總體地勢。因風(fēng)化作用,巖石以碳酸鹽巖為主夾碎屑巖被剝蝕的厚度較大,為鋁土礦的形成提供了豐富的物質(zhì)來源。廖士范提出,若以源巖為中含金2×10-9(碳酸鹽巖類巖石平均含量)計算,在風(fēng)化過程中,釋放出的金是非常多的。但是,在對現(xiàn)有的鋁土礦石樣品化驗分析后發(fā)現(xiàn),廣西鋁土礦中含礦巖系中以鋁、黏土礦物為主,金的含量并不高,這說明,金可能在鐵質(zhì)黏土巖石中發(fā)生了富集。例如澳大利亞博丁頓紅土金礦床,金在含鐵帶中含量較高,平均為2.54g/t,而在黏土層和腐泥巖中金平均含量為1.48g/t和0.66g/t。

楊冠群等使用掃描電鏡加能譜分析研究四川南川、貴州修文鋁土礦時,發(fā)現(xiàn)了自然金、含氯和金的顆粒,證明了上述搬運方式的存在。涂光熾認(rèn)為,紅土金礦一般發(fā)育在紅化作用很深透的地方,而紅土化作用的程度可以用“氧化分異作用”進行的程度來評價。高度發(fā)育紅土化作用的地區(qū),主要是一些單一氧化或含水氧化礦物的大量堆積,如 Fe2O3、MnO2、A l2O3等,這是紅土化作用深透的表現(xiàn)。在勘查過程中發(fā)現(xiàn),桂西南地區(qū)古生代沉積鋁土礦含礦巖系底部為一套紅色、褐紅色的鐵鋁質(zhì)泥巖,主要為鐵、錳的氧化物或其含水氧化礦物及鋁的含水氧化礦物,并且規(guī)模較大,說明其形成初期紅土化作用是非常深透的,因而金有可能因“氧化分異作用”而富集。

鋁土質(zhì)物質(zhì)在搬運、沉積過程中,金也可因其特殊的性質(zhì)及環(huán)境的變化而富集。由于金的比重大,以碎屑形式搬運的過程中,金的搬運距離不能很遠(yuǎn),即在較近物源區(qū)的位置、盆地邊部水動力條件變化較大的地方發(fā)生沉積,與其一同沉積的應(yīng)為粒度較大的碎屑物質(zhì)。鋁土質(zhì)沉積前后,由于風(fēng)暴濁流等作用的影響,物質(zhì)也會因比重、粒度不同而發(fā)生分異作用,金可能會在風(fēng)暴濁流沉積的中后部發(fā)生富集。

以絡(luò)合物的形式搬運的金在中性、堿性水突然而取代酸性水的地段 (堿性障)將與氫氧化鐵、蛋白石和其它表生礦物一起富集,吸附障積作用會與Fe(OH)3、Mn(OH)4等一起形成堆積。金還可以被 Fe2O3以及高嶺石、多水高嶺石、伊利石、水云母等黏土礦物吸附而富積,其原因主要是黏土礦物表面常因斷鍵帶負(fù)電,而金常呈帶正電的離子。范宏瑞、李兆麟認(rèn)為,Fe2O3、高嶺石在PH值為4.01、6.80、8.00的溶液中對金的吸附率都在94%以上。廣西古生代沉積鋁土礦含礦巖系底部為一不整合面,下伏巖石為碳酸鹽巖,形成一天然的堿性障,不但可以造成Fe2(OH)3、Al2O3的沉積,也可造成金的沉淀。同時不整合面上的Fe2O3以及高嶺石、水云母等黏土礦物還形成吸附障,可以造成金的富集。在后生及表生階段,由于地下水的淋濾作用,特別是鋁土礦含礦巖系中黃鐵礦和有機質(zhì)的氧化形成硫酸和有機酸,可造成金的向下遷移,并在不整合面附近,由于水的性質(zhì)發(fā)生變化及Fe2O3、黏土礦物的吸附造成富集。

4 結(jié)論

(1)石碳紀(jì)在桂西南地區(qū)發(fā)育完全、地層沉積厚、分布面積廣、中統(tǒng)地層中基性火山巖類巖石的發(fā)育,這保證了金的早期在地層中沉積量,為后期金的釋放量提供了豐富的物源。

(2)廣西大部地處北回歸線以南,屬亞熱帶雨林氣候。年均氣溫 21.5℃,年均降雨量為1500mm。在地理環(huán)境上以及石碳紀(jì)末的地殼的抬升,都有利于巖石的風(fēng)化、剝蝕、遷移,為鋁土質(zhì)的沉積提供了豐富的物源碎屑及水動力,這也為早期金的釋放量提供了保證。

(3)在地形上,海拔及高差都不大,多處于低山丘陵的地區(qū)。這為鋁土質(zhì)及金的富集提供了理想的沉積環(huán)境。

根據(jù)以上幾點,作者認(rèn)為,在桂西南二疊系的沉積鋁礦層中,或者其富含鐵質(zhì)的紅色圍巖中,很有可能找到富集金的礦層。

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Enrichment of gold in sedimentary bauxite in Guangxi

LI Xiao2lin
(Guangxi Geological Exploration General Institut,Nanning 530023,China)

Based on the research of formation conditions,geographical and climatic conditions,terrain conditions and structural conditions that were required for deposition of sedimentary bauxite in Guangxi Province,in combination with the bauxite ore2forming process,the paper reaches the result that the migra2 tion and enrichment of gold in the deposition process of sedimentary bauxite is exist.

sedimentary bauxite;lateritic gold deposit;ore2forming conditions;Guangxi

P618.51

A

1004-4051(2010)02-0114-03

2009-09-21

李小林 (1972-),男,河南汝南人,工程師,主要從事地質(zhì)、礦產(chǎn)勘查工作。