貴州省清鎮(zhèn)市貓場礦區(qū)楊家洞礦段鋁土礦地質(zhì)特征及其成因淺析

蔣建文

摘要：通過對貴州省清鎮(zhèn)市貓場礦區(qū)楊家洞礦段鋁土礦地質(zhì)特征分析，結(jié)合該地區(qū)的地質(zhì)條件，分析了鋁土礦成因。

關(guān)鍵詞：貴州省清鎮(zhèn)市貓場礦區(qū)；鋁土礦；地質(zhì)特征

貴州省清鎮(zhèn)市貓場鋁土礦床是我國現(xiàn)階段最大的隱伏鋁土礦床，位于北東向大威嶺背斜北東端的一個(gè)近南北向次級穹狀小背斜—貓場背斜處。具有產(chǎn)出集中、儲量規(guī)模較大、礦石質(zhì)量好的特點(diǎn)，共計(jì)鋁土礦資源/儲量22808.43萬噸。伴生礦產(chǎn)有赤鐵礦、硫鐵礦和稀有分散元素鎵，是可供綜合利用的多礦種礦床。

1.貴州省清鎮(zhèn)市貓場礦區(qū)楊家洞礦段鋁土礦礦體特征

楊家洞礦體位于礦床南東部，規(guī)模是中型，礦體呈近東西向條帶狀展布，長4250m，寬750m，面積1.74km2，礦體內(nèi)部有一無礦天窗，面積0.72km2。礦體傾向南東，傾角5°～14°。礦體厚0.80m～11.68m，平均3.30m。礦石工業(yè)類型以低硫鋁土礦為主，少量高硫鋁土礦。礦體總資源量1724.37萬噸，其中低硫鋁土礦1506.33萬噸，占87.36%。礦石單工程平均品位：Al2O3含量50.80%～78.77%，平均68.74%；SiO2含量1.97%～27.70%，平均7.20%；Fe2O3含量0.05%～17.38%，平均2.04%；S含量0.06%～13.35%，平均1.07%；鋁硅比值（A/S）1.8～39.5，平均7.6。

礦物成分主要是一水硬鋁石，其次為少量高嶺石，次要礦物有水云母、綠泥石、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、電氣石等。其中一水硬鋁石含量50%～95%，在土狀鋁土礦和碎屑狀鋁土礦中含量較高，在致密狀鋁土礦中含量稍低；高嶺石含量1%～20%，水云母含量1%～15%，鐵礦物含量3%～25%。礦石中成分為Al2O3，含量50%～75%之間，在土狀鋁土礦和碎屑狀鋁土礦中含量較高，在致密狀鋁土礦中含量低，伴生有用組分是鎵，含量在0.0044%～ 0.0064%，在礦石中含量較為穩(wěn)定，和A12O3的含量呈正相關(guān)。

貓場礦體位于礦床的東部地區(qū)，長度為1800m，寬度在500m～1000m，面積為1.3km2，礦體規(guī)模為中型。中部不可采區(qū)呈現(xiàn)40°方向，將礦體分割為北西和南東塊。礦層底板標(biāo)高1040m～1095m，埋深204m～285m，平均為188m。傾向北東，傾角在5°～15°。礦層厚度在0.40m～ 2.39m，平均為1.85m。主要是土狀鋁土礦，致密狀鋁土礦減少。礦石工業(yè)類型以低硫鋁土礦為主，高硫鋁土礦和高鐵鋁土礦比較少。Al2O3含量為43.77%～73.54%，平均是58.17%；SiO2含量為3.88%～15.79%，平均是11.74%；Fe2O3含量為0.65%～22.50%，平均是8.87%；S含量為0.09%～0.95%，平均是0.42%；鋁硅比值（A/S）是3.1～ 18.9，平均是4.9。

礦石類型主要分為以下幾種：

第一，自然類型有土狀鋁土礦、碎屑狀鋁土礦、致密狀鋁土礦、高鐵致密狀鋁土礦。工業(yè)類型主要為低硫低鐵鋁土礦、高鐵鋁土礦、高硫鋁土礦。低硫低鐵型礦石是礦區(qū)的主要礦石類型，也是開發(fā)利用的重點(diǎn)對象，大約占據(jù)礦石總量72%，主要化學(xué)組分的平均含量Al2O371.78%、SiO26.32%、Fe2O32.04%、S0.32%，鋁硅比11.3。

第二，高鐵類型礦石大約占礦石總量的8%，核心化學(xué)組分的平均含量Al2O351.75%、SiO27.05%、Fe2O319.44%、S0.29%，鋁硅比7.3。

第三，高硫型礦石約占礦石總量20%，主要化學(xué)組分的平均含量Al2O359.08%、SiO28.21%、Fe2O310.29%、S2.47%，鋁硅比7.2。由于其含硫高，工業(yè)利用率較低。

第四，礦石品級：有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ六種類型，Ⅰ級品相對較多。其中Ⅰ級品占31.3%，Ⅱ級品占20.7%，Ⅲ級品占14.8%，Ⅳ級品占9.6%，Ⅴ級品占7.5%，Ⅵ級品占15.6%。

2.貴州省清鎮(zhèn)市貓場礦區(qū)楊家洞礦段鋁土礦控礦因素

2.1古構(gòu)造控礦因素

在二疊紀(jì)時(shí)期，因?yàn)槭艿綇V泛海侵作用的影響，其上普遍被下石炭統(tǒng)或中二疊統(tǒng)梁山組所覆蓋，清鎮(zhèn)和修文地區(qū)古陸持續(xù)時(shí)間超過億年，從而為基底巖層的持續(xù)穩(wěn)定風(fēng)氧化作用提供了充足的時(shí)間[1]。古斷裂構(gòu)造控制了碳酸鹽巖基底古巖溶發(fā)展的速度、方向、深度，控制一水硬鋁石鋁土礦沉積就位的湖盆分布，使得現(xiàn)代一水硬鋁石鋁土礦的分布。

2.2古地理環(huán)境控礦因素

結(jié)合貴州省地質(zhì)科研所古地磁實(shí)測資料得知，黔中地區(qū)的早石炭世古緯度為8.2°，在熱帶多雨潮濕的氣候條件之下，植被特別的茂盛，在表生風(fēng)氧化條件之下，長時(shí)間的生物和腐殖酸作用、地表水淋濾作用，基巖改造更加的強(qiáng)烈，對三水鋁石礦物的生成和紅土風(fēng)化殼的聚集特別有利[2]。

2.3古巖溶形態(tài)控礦因素

古巖溶形態(tài)與規(guī)模決定淺水湖盆的形態(tài)與規(guī)模，對鋁土礦沉積階段古紅土物質(zhì)積聚的數(shù)量、規(guī)模、厚度和堆積形態(tài)產(chǎn)生一定控制作用，單獨(dú)的巖溶負(fù)地形展布規(guī)模比較大，同時(shí)也深度也比較大，使得積聚的古紅土物質(zhì)數(shù)量多、規(guī)模大、厚度大，經(jīng)過后續(xù)固結(jié)成巖后形成的含鋁巖系相應(yīng)地規(guī)模和厚度比較大，二期在中部會形成品質(zhì)比較優(yōu)質(zhì)的鋁土礦層[3]。

另外，如果單個(gè)巖溶負(fù)地形展布規(guī)模比較小，而且深度比較淺，積聚古紅土物質(zhì)數(shù)量少、規(guī)模小、厚度小，經(jīng)過后續(xù)的固結(jié)成巖后形成的含鋁巖系相應(yīng)地規(guī)模與厚度比較小，不容易形成鋁土礦層，或是鋁土礦品質(zhì)比較差。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，在貓場鋁土礦床，若含礦系厚度小于5m，通常沒有鋁土礦層產(chǎn)出，伴隨含鋁巖系厚度的不斷增大，鋁土礦層厚度也隨之增大，而且礦石質(zhì)量逐漸提升。

2.4層位控礦因素

在礦區(qū)范圍之內(nèi)，鋁土礦受九架爐組地層的嚴(yán)格控制，九架爐組的分布與產(chǎn)出，不但取決于沉積期物源和沉積環(huán)境條件，也是后續(xù)多期次構(gòu)造疊加改造作用的重要結(jié)果，所以，九架爐組是區(qū)內(nèi)最為直觀、重要的成礦控制因素，是開展鋁土礦找礦勘探和開發(fā)利用的主要標(biāo)志和依據(jù)[4]。

2.5成礦模式分析

鋁土礦成礦模式可概括為以下幾個(gè)階段，具體如下：

第一，基巖風(fēng)化分解紅土化階段。組成母巖的礦物主要是白云巖、方解石，次為各類粘土礦物以及少量長石、輝石、角閃石、黑云母和微量的重礦物。上述礦物在炎熱潮濕氣候條件下，經(jīng)過長時(shí)間風(fēng)化作用，母巖按照一定次序，會析出堿金屬、堿土金屬。如果K+、Na+、Ca2+、Mg2+等離子被地下水與地表水，采取不同形式全部遷出母巖體之后，Al3+、Fe3+、Si4+等離子殘留下來，會有效結(jié)合，吸收部分K+、Na+離子，進(jìn)而形成伊利石及高嶺石類粘土礦物，并形成比較厚的風(fēng)化殼、含鋁紅土物質(zhì)。

第二，搬運(yùn)沉積階段。在水流和重力的雙重作用之下，含有三水鋁石紅土風(fēng)化殼物質(zhì)會自高處向低處逐漸的搬運(yùn)，搬運(yùn)距離較長。在搬運(yùn)環(huán)節(jié)，通常需要經(jīng)過多次反復(fù)，搬運(yùn)物在某地停積后，然后會因?yàn)榈匦蔚孛驳木植扛淖?，亦或是動力條件改變，出現(xiàn)二次搬運(yùn)現(xiàn)象，在此種反復(fù)條件下，在穩(wěn)定的盆地區(qū)沉積為止。從另一個(gè)角度來分析，古陸的長時(shí)間風(fēng)化作用下，地貌逐漸地被夷平，最終形成準(zhǔn)溶原化地貌，在婁山關(guān)組巖層表面分布很多規(guī)模不等的溶盆、溶洼，隨著早石炭世時(shí)期海侵的發(fā)展，清鎮(zhèn)、修文地區(qū)演化為廣闊湖泊相區(qū)，準(zhǔn)溶原區(qū)分布的溶盆、溶洼演化為湖盆環(huán)境，紅土風(fēng)化殼物質(zhì)在這一時(shí)期被搬運(yùn)到這些湖盆區(qū)后停息沉積下來[5]。

第三，成巖改造階段。紅土風(fēng)化殼物質(zhì)被搬運(yùn)至湖區(qū)，經(jīng)過沉淀之后，伴隨海侵，繼而沉積大量的擺佐組、梁山組等地層，為鋁土礦的壓實(shí)成巖和保存提供壓力與保存的空間。在地下水作用之下，經(jīng)過相應(yīng)的變化，達(dá)到新的地球化學(xué)平衡，既有的三水軟鋁石礦物脫水會直接轉(zhuǎn)化形成一水硬鋁石礦物，最終經(jīng)常形成固結(jié)緊密的似層狀塊狀巖石。

第四，后期改造階段。九架爐期鋁土礦沉積形成之后，經(jīng)歷過黔桂運(yùn)動（277Ma）、東吳運(yùn)動（257Ma）、安源運(yùn)動（約210Ma）、燕山運(yùn)動（96Ma）、喜馬拉雅運(yùn)動（32Ma～ 23.3Ma）等多期次的構(gòu)造運(yùn)動，對鋁土礦的產(chǎn)狀和埋藏條件進(jìn)行了改造，原處于近水平狀態(tài)的礦體發(fā)生傾斜，對礦體形態(tài)和完整性產(chǎn)生較大破壞，有用組分不斷富集，形成殘積型鋁土礦。

2.6找礦模型研究

貴州省清鎮(zhèn)市貓場礦區(qū)楊家洞礦段鋁土礦屬于古風(fēng)化殼沉積型，礦床呈現(xiàn)帶狀集群產(chǎn)出，含鋁巖系為石炭系下統(tǒng)九架爐組，巖性組合為粘土巖、鋁土巖、鐵質(zhì)粘土巖組合，成礦時(shí)代為早石炭世維憲中晚期，沉積環(huán)境為湖泊相。含鋁巖系厚0m～31.18m，礦層厚0m～16.19m，含Al2O340.0%～81.04%，含SiO21.08%～30.0%，鋁硅比值2.8～15。成礦控制因素主要有古構(gòu)造、古地理環(huán)境、時(shí)代、層位及巖性組合、后期構(gòu)造改造保存、含鋁系厚度與化學(xué)組分含量等。

貴州省清鎮(zhèn)市貓場礦區(qū)楊家洞礦段鋁土礦預(yù)測要素特征有7個(gè)方面：①古構(gòu)造背景分析：“黔中隆起區(qū)”。②巖相古地理分析：黔中隆起區(qū)發(fā)育形成的準(zhǔn)溶原，包括湖泊相環(huán)境。③成礦時(shí)代：早石炭世維憲中晚期。④地層及巖性：石炭系下統(tǒng)九架爐組分布區(qū)，巖性組合是粘土巖、鋁土巖、鐵質(zhì)粘土巖的有效組合，對鋁土礦產(chǎn)出特別有利。⑤構(gòu)造保存條件：在燕山期定型的后期構(gòu)造中，位于大威嶺背斜北東端和鐵廠復(fù)背斜次級褶皺如龍頭山背斜、破巖背斜、烏栗向斜、修文向斜地層揚(yáng)起側(cè)。對勘查工作有利。⑥含鋁巖系厚度：厚度>5.0m，且呈規(guī)模分布時(shí)，有利于鋁土礦的產(chǎn)出。⑦組分特征：Al2O3含量趨勢值：<41.0%，差；41.0%～53.0%，一般；>53.0%，對成礦有利。礦層厚度趨勢值：<0.8m，差；0.8m～1.2m，較好；>1.2m，對成礦有利。A/S趨勢值：<3.0，差；3.0～3.6，一般；>3.6，對成礦比較有利。

3.結(jié)束語

綜上，通過對貴州省清鎮(zhèn)市貓場礦區(qū)楊家洞礦段鋁土礦地質(zhì)特征及其成因進(jìn)行科學(xué)的分析，能夠保證該地區(qū)的礦產(chǎn)資源得到高效利用，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起到一定推動作用。

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