重慶市東南部桑柘坪向斜、濯河壩向斜和銅西向斜區(qū)鋁土礦分布特征及找礦方向

徐志濤，陳國榮，周尚軼，許天良，韓 嶺

(湖北省鄂西北地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，湖北襄陽 441002)

0 引言

揚子地臺上蓋層二疊系地層廣泛分布于重慶市東南部，二疊系下統(tǒng)梁山組賦存有能夠被工業(yè)利用的鋁土礦體［1］(含有鐵釩土礦和硬質(zhì)耐火粘土礦)和軟質(zhì)Ⅲ級耐火粘土礦體［2］，通過在重慶市酉陽—彭水地區(qū)開展多幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)聯(lián)測工作，發(fā)現(xiàn)聯(lián)測工作區(qū)內(nèi)桑柘坪向斜、濯河壩向斜和銅西向斜區(qū)鋁土礦體和軟質(zhì)Ⅲ級耐火粘土礦體的分布有一定的對應(yīng)規(guī)律。通過對鋁土礦區(qū)和耐火粘土礦區(qū)的地質(zhì)背景進行綜合對比和研究，發(fā)現(xiàn)鋁土礦床(點)的分布特征與泥盆系上統(tǒng)地層的存在和分布有重要關(guān)聯(lián)?；诖颂岢鲭[伏鋁土礦體的可能分布范圍及找礦方向。

1 重慶東南部區(qū)域成礦帶劃分

依據(jù)2007年12月重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院所作的《重慶市礦產(chǎn)資源潛力評價總體設(shè)計書》所提供的重慶市最新成礦帶劃分成果資料，重慶市東南部(指七耀山基底大斷裂東南部)成礦區(qū)帶劃分為:Ⅲ級成礦區(qū)屬上揚子中東部(坳褶帶)鉛、鋅、銅、銀、鐵、錳、汞、銻、磷、鋁土礦、硫鐵礦、煤、煤成氣成礦帶(Ⅲ－77);Ⅳ級屬萬盛—南川鋁、煤、硫成礦帶(Ⅳ－6)、馬武—江口鐵銅鉛鋅鋁螢石重晶石成礦帶(Ⅳ－7)、郁山—丁市銅鉛鋅鋁螢石重晶石成礦帶(Ⅳ－8)、酉陽—秀山錳汞銅鉛鋅磷成礦帶(Ⅳ－9);Ⅴ級屬南川—武隆鋁土礦成礦帶(Ⅴ－6－2)、老廠坪鐵銅鉛鋅鋁螢石重晶石成礦帶(Ⅴ－7－1)、普子—江口鐵銅煤螢石、重晶石成礦帶(Ⅴ－7－2)、郁山—鹿角鋁螢石重晶石成礦帶(Ⅴ－8－4)、太極—丁市銅鉛鋅螢石重晶石成礦帶(Ⅴ－8－2)、馬拉—李溪銅鉛鋅成礦帶(Ⅴ－9－1)、麻旺—鐘靈錳汞磷成礦帶(Ⅴ－9－2)、石堤鉛鋅成礦帶(Ⅴ－9－3)。本文論述范圍區(qū)位于郁山—丁市銅鉛鋅鋁螢石重晶石成礦帶內(nèi)①重慶市礦產(chǎn)資源潛力評價總體設(shè)計書，重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，2007。。見圖1。

2 研究區(qū)地質(zhì)

研究區(qū)出露有古生代—中生代地層，出露地層由老到新依次為寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、二疊系、三疊系。缺失志留系上統(tǒng)、頂統(tǒng)地層，缺失泥盆系下統(tǒng)和中統(tǒng)地層，缺失石炭系整套地層②③1∶20萬黔江幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報告，四川省地質(zhì)局107地質(zhì)隊，1975。。

研究區(qū)構(gòu)造以燕山期形成的北東—北北東向系列寬緩的歪斜褶皺和背斜近軸部大致與背斜軸線平行的正斷層為主。區(qū)域褶皺構(gòu)造及燕山期以后地殼上升使地層接受剝蝕破壞了古生界志留系、泥盆系、二疊系及中生界三疊系地層的空間連續(xù)性。

3 向斜區(qū)賦存鋁土礦體地層層序特征④

上覆：二疊系中統(tǒng)棲霞組(P2q)

巖性：上部為灰黑色中層微晶含生物碎屑灰?guī)r夾黑色薄層狀有機質(zhì)生物碎屑灰?guī)r。中部為灰黑色中—厚層含有機質(zhì)條紋灰?guī)r或厚層微晶灰?guī)r與黑色薄層含有機質(zhì)生物屑灰?guī)r互層。下部為深灰色厚層微晶含生物碎屑灰?guī)r夾薄層有機質(zhì)灰?guī)r，含少量燧石團塊。底部為灰黑色中厚層微晶含有機質(zhì)灰?guī)r夾黑色有機質(zhì)頁巖及有機質(zhì)生物屑灰?guī)r。

圖1 重慶東南部區(qū)域成礦帶劃分Fig．1 Division of metallogenic belt in southeast of Chongqing city

二疊系下統(tǒng)梁山組(P1l)

上部炭質(zhì)頁巖段：主要巖性為黑色炭質(zhì)頁巖及炭質(zhì)有機質(zhì)水云母頁巖，局部夾黃褐色粉砂質(zhì)頁巖、粉砂巖，在桑柘坪向斜北東部龍嘴巖一帶其底部常具0．20～0．70 m劣質(zhì)煤或炭質(zhì)頁巖(可作低熱值燃料)。厚度不穩(wěn)定，0．15 ～4．45 m。

中部鋁質(zhì)巖段：由豆鮞狀鋁土礦、鐵礬土、鋁土巖及少量鋁土質(zhì)頁巖及粘土巖組成。其中Al2O3含量＞40%、鋁硅比值＞1．8之巖石為鋁土礦，Al2O3含量＞35%、Fe2O3含量＜19%的為鐵礬土礦，具頁片構(gòu)造的為鋁土質(zhì)頁巖。一般鋁土礦和鋁土巖具有相同的顏色和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，互為漸變關(guān)系。本段為灰—深灰色具碎屑狀、砂屑狀、豆鮞狀和致密狀結(jié)構(gòu)鋁土礦和鋁土巖，夾少量鋁土質(zhì)頁巖或粘土巖。鋁土巖一般位于鋁土礦層下部或上部，少量夾于礦層中間;鋁土質(zhì)頁巖一般位于頂部。厚0～4．60 m。

下部粘土巖段：灰色或黃色高嶺土粘土巖、含赤鐵礦粘土巖以及暗綠色含鐵鮞綠泥石巖、含綠泥石高嶺土粘土巖。局部具有豆狀構(gòu)造。赤鐵礦一般以細粒或鐵質(zhì)鮞粒出現(xiàn)，部分粘土巖中鐵質(zhì)因風(fēng)化流失，形成空洞或褐鐵礦皮殼，粘土巖段層位穩(wěn)定。局部地區(qū)底部可見一層泥質(zhì)灰?guī)r。該段厚為0～5．00 m。

下伏：泥盆系上統(tǒng)水車坪組(D3s)

巖性：灰白色中層狀中—粗粒石英砂巖，層位厚度較穩(wěn)定。SiO2含量普遍可達95%以上，可作為一般玻璃器皿的制作原料;該層巖石含鐵質(zhì)，巖石地表風(fēng)化后呈褐黃色。

4 向斜區(qū)賦存Ⅲ級軟質(zhì)耐火粘土礦體地層層序特征

上覆：二疊系中統(tǒng)棲霞組(P2q)

二疊系下統(tǒng)梁山組(P1l)

上部：黑色炭質(zhì)頁巖，厚度不穩(wěn)定。

中部：灰白色粘土頁巖、粉砂質(zhì)粘土頁巖。

下部：灰白色粉砂質(zhì)粘土巖，粉砂質(zhì)粘土頁巖。

下伏：志留系中統(tǒng)回星哨組(S2hx)

巖性：紫紅色、灰綠色粉砂質(zhì)頁巖及泥質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖組成。

5 研究區(qū)鋁土礦(體)點與Ⅲ級軟質(zhì)粘土礦(體)點的分布特征

重慶東南部桑柘坪向斜、濯河壩向斜和銅西向斜區(qū)鋁土礦(體)點和Ⅲ級軟質(zhì)粘土礦(體)點分布①②③四川省黔江縣水田壩鋁土礦普查地質(zhì)報告，四川省地質(zhì)局川東南地質(zhì)大隊，1989—1992。見示意圖2。

從圖中可以看出鋁土礦點主要分布于桑柘鎮(zhèn)—水市鄉(xiāng)以北，有價值的Ⅲ級軟質(zhì)耐火粘土礦點主要分布在桑柘鎮(zhèn)—水市鄉(xiāng)以南地區(qū)。二者的礦點南北對應(yīng)出露，鋁土礦(體)點都出露于早華力西運動形成的古侵蝕面上，耐火粘土礦(體)點出露于晚加里東運動形成的古侵蝕面上。中國著名鋁土礦專家廖士范(1994)研究認為，鋁土礦無一例外是風(fēng)化作用形成的。根據(jù)鋁土礦形成的主要條件“一是溫暖多雨的氣候條件;二是有區(qū)域不整合面存在;三是接受風(fēng)化的母巖富含鋁硅酸鹽巖;四是合適的巖相古地理(淺海相—古陸邊緣的洼地)?！笨梢酝茰y出形成本區(qū)礦點分布特征的本質(zhì)是礦體下伏接受風(fēng)化母巖的巖性條件造成的。進而可以推測華力西期沉積的富鋁硅地層是鋁土礦形成的礦源層，二疊紀早世(紫松期)有利的巖相古地理環(huán)境控制了鋁土礦體的展布;加里東期沉積的志留系中統(tǒng)含粘土質(zhì)碎屑巖地層及海水搬運的粘土顆粒是形成耐火粘土礦的物質(zhì)條件。

圖2 研究區(qū)鋁土礦(體)點和耐火粘土礦(體)點分布Fig．2 Alum clay ore spot and fireclay ore spot in study area1．寒武系;2．奧陶系;3．志留系;4．泥盆系上統(tǒng)水車坪組;5．二疊系;6．三疊系;7．斷層;8．鋁土礦(點)體;9．粘土礦(點)體;10．向斜軸線;11．鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地。

6 研究區(qū)鋁土礦體和耐火粘土礦體地質(zhì)背景對比

6．1 地質(zhì)背景對比

排除相同地質(zhì)條件(相同賦礦地層，處于相同大地構(gòu)造和地層單元內(nèi)，同一沉積時期和同一沉積巖相古地理條件)后，對相異條件進行對比，發(fā)現(xiàn)已知鋁土礦點和耐火粘土礦點的下伏地層是個重要的相異條件，含鋁土礦體的下伏地層是(華力西運動)局部地殼下降接受沉積的泥盆系上統(tǒng)地層;含耐火粘土礦體的下伏地層是(加里東運動)地殼廣泛下降接受沉積的志留系中統(tǒng)地層。

表1 二疊紀早世梁山組鋁土礦找礦模型Table 1 Prospecting model of bauxite in Liangshan Formation of Permian Period

表2 二疊紀早世梁山組耐火粘土礦找礦模型Table 2 Prospecting model of fireclay of Liangshan Formation of Permian Period

6．2 古構(gòu)造背景對比

由相異地質(zhì)條件進一步引申，再結(jié)合鋁土礦形成的主要條件，可以推測出礦體下伏的不同期古侵蝕面宏觀控制了礦體的空間分布特征，即加里東期的古侵蝕面控制了耐火粘土礦體的分布，華力西期的古侵蝕面控制了鋁土礦體的分布。區(qū)域板塊的升降運動及板塊下降(海侵)接受沉積的地層是礦體形成的物質(zhì)前提。也即是說華力西期局部地殼下降(海侵)接受的泥盆系—石炭系地層，為區(qū)域內(nèi)鋁土礦和粘土礦的形成提供了礦物源。華力西后期地殼上升(海退)及溫暖多雨的古氣候條件使華力西期最后沉積的地層風(fēng)化分解，巖石中非成礦物質(zhì)被大量流失帶走，成礦物質(zhì)進一步富集。中華力西運動的早期(隆林期)，區(qū)域地殼整體下降(海侵)，入侵的海水伴隨著風(fēng)浪加劇著對古侵蝕面上的巖石進行徹底的分解及搬運。鋁土礦是早、中華力西運動結(jié)合造成的產(chǎn)物，粘土礦是中華力西運動搬運再沉積的產(chǎn)物。桑柘坪向斜和濯河壩向斜區(qū)北東部泥盆系上統(tǒng)水車坪組(石英砂巖)不是鋁土礦形成的礦源層，但是可以推測它是華力西期古侵蝕面接受物理和化學(xué)風(fēng)化時的“隔擋層”，即其頂部是當時古侵蝕面地表物理和化學(xué)風(fēng)化所達到的最深部位。

6．3 賦礦層系對比

通過對比含礦層巖性組合特征，野外觀察發(fā)現(xiàn)含有鋁土礦的地層普遍含有直徑1～10 mm豆鮞狀集合體，豆鮞呈同心圓狀，豆鮞與粘土呈接觸膠結(jié)和孔隙膠結(jié)。含有耐火粘土礦的地層普遍具有頁理，礦物粒度極細，手捻有滑感，偶見黃鐵礦顆粒。說明鋁土礦的形成處于高能氧化環(huán)境，而耐火粘土礦處于相對低能的氧化—還原沉積環(huán)境。

6．4 對比結(jié)論

通過以上條件的對比，可以得到下列引申結(jié)論:

(1)二疊系下統(tǒng)梁山組所賦鋁土礦體受華力西后期形成的古侵蝕面控制;

(2)華力西后期沉積的泥盆系上統(tǒng)水車坪組之上的地層是鋁土礦形成的礦源層;

(3)泥盆系上統(tǒng)水車坪組頂部是華力西后期地表物理和化學(xué)風(fēng)化所達到的最深處;

(4)鋁土礦體分布在泥盆系地層展布區(qū)內(nèi)，或是緊鄰的邊界上(有搬運時);

(5)鋁土礦是古侵蝕面上的地層經(jīng)過風(fēng)化分解初步富集，中華力西運動(海侵期)進一步海解加搬運沉積形成的礦產(chǎn)資源;

(6)耐火粘土礦是中華力西運動(海侵期)搬運再沉積形成的礦產(chǎn)。

7 建立研究區(qū)找礦模型

鋁土礦的形成與華力西后期沉積的泥盆系上統(tǒng)地層巖性和末期地殼上升形成的古侵蝕面有直接關(guān)聯(lián)，華力西末期溫暖潮濕且多雨的古氣候條件也是必要的。本區(qū)鋁土礦礦床類型屬于古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦礦床，亞類屬于產(chǎn)于碳酸鹽巖侵蝕面上的一水硬鋁石鋁土礦礦床?；谏鲜龅V產(chǎn)的形成條件，建立本區(qū)鋁土礦與粘土礦的成礦及找礦模型(見表1、2)。

8 結(jié)語

區(qū)域地層分布有泥盆系上統(tǒng)水車坪組時，其上覆梁山組地層中是尋找鋁土礦體的有利地區(qū)。缺失泥盆系地層，下伏地層屬于志留系時，上覆梁山組地層中是尋找耐火粘土礦體的有利地區(qū)。據(jù)此，在不考慮泥盆紀晚世海進超覆的情況下，可以通過小比例尺的地質(zhì)圖(1∶20萬)依據(jù)是否缺失泥盆系上統(tǒng)地層就可以大致判斷并確定找礦方向。

［1］ DZ/T 0202—2002，鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質(zhì)勘查規(guī)范［S］.

［2］ DZ/T 0206—2002，高嶺土、膨潤土、耐火粘土礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范［S］.