黔中麥西鋁土礦床礦石特征及研究意義

黃凱

（中化地質(zhì)礦山總局貴州地質(zhì)勘查院， 貴州貴陽(yáng) 550002）

麥西礦區(qū)鋁土礦資源豐富，礦區(qū)內(nèi)鋁土礦資源量達(dá)2000萬(wàn)噸以上［1］。本文在整合前人地質(zhì)成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)鋁土礦的礦石礦物特征進(jìn)行觀察研究，對(duì)該區(qū)鋁土礦的成礦地質(zhì)背景和礦床成因演化做出合理推斷，并為黔中一帶尋找鋁土礦隱伏礦體提供找礦方向。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

黔中麥西地區(qū)鋁土礦資源儲(chǔ)量豐富，共有7個(gè)礦體。地層出露較多，區(qū)內(nèi)褶皺簡(jiǎn)單，斷裂較為發(fā)育，大小共有17條斷層，其中斷層破碎帶均未見(jiàn)巖漿巖侵入，詳見(jiàn)圖1。

圖1 麥西鋁土礦礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖（部分）

1.1 地層

在礦區(qū)中，地層年代由新到老依次為第四系、二疊系、石炭系和寒武系，其巖性和地層接觸關(guān)系描述如下。

第四系（Q）：主要由黃色、褐黃色的殘坡積黏土、亞黏土等組成，厚0m～20m。呈角度不整合上覆于下述各地層。

二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）：下部為黃灰色頁(yè)巖夾薄層細(xì)砂巖（底部有2m～3m含鐵黏土巖），厚度可達(dá)40m左右；在該組中部主要為黃灰色致密硅質(zhì)巖，另見(jiàn)部分黑色炭質(zhì)頁(yè)巖。有可采煤層3層（單層煤厚1m～2m），厚約130m；而上部巖性基本為褐黃色砂質(zhì)頁(yè)巖，厚度可達(dá)30～40m左右。據(jù)測(cè)量，該組整體厚60m～210m，和二疊系中統(tǒng)茅口組灰?guī)r為整合接觸關(guān)系。

二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）：該組巖性為灰白、淺灰色的中厚層狀致密灰?guī)r，其中可見(jiàn)較多方解石脈，另有部分生物碎屑和燧石結(jié)核存在，厚度66m～106m，與下伏棲霞組地層之間為整合接觸關(guān)系。

二疊系中統(tǒng)棲霞組（P2q）：該組巖性以深灰黑色薄至中厚層狀灰?guī)r為主，另有生物灰?guī)r、粗晶白云巖及較多的燧石結(jié)核，厚63m～130m，與下伏梁山組地層呈整合接觸關(guān)系。

二疊系中統(tǒng)梁山組（P2l）：該組上部主要為灰黑色頁(yè)巖，偶見(jiàn)部分薄層劣煤，中下部為石英砂巖、炭質(zhì)頁(yè)巖及黏土巖，厚5m～25m，與下伏地層為不整合接觸關(guān)系。

石炭系下統(tǒng)擺佐組（C1b）：該組常見(jiàn)含黏土質(zhì)灰?guī)r及灰、淺灰色中厚層狀細(xì)晶灰?guī)r，厚11m～50m。巖層中所含生物多為蜓科及有孔蟲(chóng)類(lèi)，和下伏九架爐組地層之間為整合接觸關(guān)系。

石炭系下統(tǒng)九架爐組（C1jj）：該組為研究區(qū)的含礦巖系，以巖性組合作為分界依據(jù)可分為兩部分：下部為鐵礦系，厚0m～4.53m，主要由紫紅色鐵質(zhì)黏土巖組成，另見(jiàn)部分鐵質(zhì)頁(yè)巖夾赤鐵礦結(jié)核或透鏡體；上部為鋁土礦系，以灰、灰黃色黏土巖夾土狀、碎屑狀鋁土礦為主，在局部地帶有時(shí)相變?yōu)樽霞t、黑綠色鐵鋁巖夾高鐵鋁土礦，全組厚0m～20.25m，與下伏地層為不整合接觸關(guān)系［2］。

寒武系上統(tǒng)婁山關(guān)組（ε3ls）：巖性以細(xì)晶白云巖為主，呈淺灰、灰黃、肉紅色，另在局部可見(jiàn)少量石灰?guī)r，出露厚度大于500m。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于龍頭山復(fù)背斜北部?jī)A伏端，區(qū)內(nèi)褶皺簡(jiǎn)單，斷裂較為發(fā)育，斷層破碎帶均未見(jiàn)巖漿巖侵入。褶皺為走向北東的郭家寨向斜，礦層賦存狀態(tài)受該向斜形態(tài)控制，完整性較好。目前為止，礦區(qū)內(nèi)及附近范圍發(fā)現(xiàn)的斷層共17條，大部分屬于北北東向斷層，區(qū)內(nèi)主要斷層為F2正斷層，該斷層位于礦區(qū)北部下背躬-大土一帶，傾向?yàn)槟蠔|，傾角65°～85°，斷距為50m～200m，延伸長(zhǎng)5700m。受該斷層錯(cuò)動(dòng)影響，北西盤(pán)為上升盤(pán)，可見(jiàn)總體傾向近東的婁山關(guān)組、含礦層九架爐組及其上覆地層；南東盤(pán)為下降盤(pán)，出露傾向北東的二疊系地層。礦區(qū)范圍內(nèi)構(gòu)造總體較發(fā)育，對(duì)礦體破壞較大，因此區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等［3］。

1.3 含礦巖系特征

礦區(qū)內(nèi)鋁土礦含礦巖系為石炭系下統(tǒng)九架爐組（詳見(jiàn)圖2），含礦巖系厚度及鋁土礦體品質(zhì)明顯受到古喀斯特侵蝕洼地的制約，與其成正比。

圖2 麥西鋁土礦含礦巖系柱狀圖

2 礦石礦物特征

2.1 礦石結(jié)構(gòu)

本區(qū)鋁土礦基本為微-泥晶砂屑狀結(jié)構(gòu)、泥-微晶砂屑狀結(jié)構(gòu)和泥晶鮞豆粒結(jié)構(gòu)等，其中以砂屑狀結(jié)構(gòu)最為常見(jiàn)。

（1）微-泥晶砂屑狀結(jié)構(gòu)：由碎屑和填隙物組成（圖3）。

圖3 微-泥晶砂屑狀結(jié)構(gòu)

內(nèi)碎屑含量約占總體的64%～75%，碎屑內(nèi)部原始結(jié)構(gòu)為微-泥晶結(jié)構(gòu)。粒度主要為砂級(jí)碎屑，主要見(jiàn)粒度為0.06mm～2mm的初級(jí)碎屑，很少見(jiàn)到粉砂級(jí)。碎屑顆粒呈次棱角狀，邊緣不整齊，大小不一，混雜分布，不顯排列展布方向。填隙物特征為：約占總量25%～36%。成分為粒度小于0.004mm泥晶級(jí)基質(zhì)?；|(zhì)對(duì)碎屑起填隙作用（相當(dāng)于基底式膠結(jié)）。碎屑及填隙物礦物構(gòu)成一致，同為硬水鋁石（亦稱(chēng)一水硬鋁石）和黏土礦物等。

（2）泥～微晶砂屑狀結(jié)構(gòu)：由碎屑和填隙物組成（圖4）。

圖4 泥-微晶砂屑狀結(jié)構(gòu)

內(nèi)碎屑含量約為總體的95%，填隙物含量極低，以泥～微晶結(jié)構(gòu)為主。其中碎屑以礫級(jí)（2mm～9mm）最常見(jiàn)，砂級(jí)和粉砂級(jí)碎屑次見(jiàn)，為次棱角狀，邊緣不整齊。碎屑相互之間基本無(wú)位移或輕微位移，不顯排列展布方向。填隙物特征為：約占樣品總量5%。成分為粒度小于0.004mm泥晶級(jí)基質(zhì)。基質(zhì)對(duì)碎屑起填隙作用（相當(dāng)于接觸式膠結(jié)）。碎屑及填隙物礦物構(gòu)成一致，同為硬水鋁石（亦稱(chēng)一水硬鋁石）和黏土礦物等［4］。

（3）泥晶鮞豆粒結(jié)構(gòu)：主要為鮞豆粒和泥晶填隙物兩種成分（圖5）。

圖5 泥晶鮞豆粒結(jié)構(gòu)

多數(shù)粒度為2mm～22mm的豆粒，而少見(jiàn)0.06mm～2mm的鮞粒，二者含量約為整體的90%。顆粒分選性較差，圓度較好，呈次橢圓狀、次圓狀、橢圓狀、圓狀等。礦物成分包含黏土礦物和硬水鋁石。黏土礦物為泥晶級(jí)，結(jié)晶粒度小于0.004mm，半自形-它形，粒狀。偶見(jiàn)局部聚集，分布的并不均勻，含量可達(dá)樣品總量的58%。硬水鋁石為微-泥晶級(jí)，結(jié)晶粒度小于0.03mm，自形-半自形-它形，粒狀，分布不均勻，含量約占樣品總量的32%。

泥晶填隙物分布比較均勻，約占樣品總量8%。礦物構(gòu)成為黏土礦物和硬水鋁石。黏土礦物結(jié)晶粒度小于0.004mm，為泥晶級(jí)黏土礦物，含量約占5%，半自形-它形，粒狀。硬水鋁石分布不均，在局部地帶聚集，含量約占樣品總量的3%。結(jié)晶粒度小于0.03mm，為微-泥晶級(jí)硬水鋁石，自形-半自形-它形，粒狀，對(duì)鮞豆粒起膠結(jié)作用（相當(dāng)于接觸式膠結(jié)）。

2.2 礦石構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)鋁土礦構(gòu)造主要有：塊狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造、層紋-條紋-條帶狀、無(wú)定向構(gòu)造。塊狀構(gòu)造是區(qū)內(nèi)礦石構(gòu)造的主要類(lèi)型，其特點(diǎn)是組成礦石的晶體、顆?；蚨辊b粒等排列無(wú)規(guī)律，無(wú)明顯的方向性及層紋［5］。不定向構(gòu)造中碎屑展布無(wú)序，排列不具方向性。

2.3 礦石礦物成分

主要礦物包含一水硬鋁石、黏土礦物和褐鐵礦：一水硬鋁石以粒柱狀為主，粒度0.004mm～0.03mm，構(gòu)成礦石主體，少量為隱晶質(zhì)粉末狀混雜黏土質(zhì)條帶分布。部分泥-微晶硬水鋁石凝聚成不規(guī)則圓形、橢圓形、長(zhǎng)條形的砂礫屑，粒度0.06mm～0.5mm不等，含量50%～90%。其中，黏土礦物常見(jiàn)水云母和高嶺石。水云母與高嶺石呈隱晶質(zhì)粉末狀、鱗片狀結(jié)晶。部分高嶺石呈纖維狀，含量5%～10%。褐鐵礦呈非晶質(zhì)膠狀混雜硬水鋁石或聚集為條帶狀分布，或具黃鐵礦假象，含量為5%～40%。

次要礦物中常見(jiàn)黃鐵礦、銳鈦礦和白云石等，重礦物主要為電氣石、鋯石等。

2.4 礦石類(lèi)型

本區(qū)鋁土礦按礦石組構(gòu)可以分為土狀、致密狀和碎屑狀三種自然類(lèi)型。土狀鋁土礦呈灰白色，斷口粗糙，似生灰石，微晶結(jié)構(gòu)，該類(lèi)礦石僅在區(qū)內(nèi)礦層露頭處可見(jiàn)。致密狀鋁土礦呈灰、深灰、紫紅色，碎屑狀、鮞狀結(jié)構(gòu)，碎屑成分主要是硬鋁石，膠結(jié)物為硬鋁石、高嶺石等，該礦石類(lèi)型僅在個(gè)別鉆孔中見(jiàn)到。碎屑狀鋁土礦是礦區(qū)內(nèi)主要礦石類(lèi)型，呈灰、深灰、紫紅色，碎屑狀、鮞狀結(jié)構(gòu)，碎屑成分主要是硬鋁石，膠結(jié)物為硬鋁石、高嶺石等［6］。

3 研究意義

（1）通過(guò)對(duì)礦區(qū)的含礦巖系和礦石礦物特征進(jìn)行闡述，可以相對(duì)準(zhǔn)確的總結(jié)出直接和間接的找礦標(biāo)志，對(duì)該地區(qū)隱伏礦體的勘查提供依據(jù)。如：呈似層狀產(chǎn)出鋁質(zhì)粘土巖為礦體的直接頂板，可作為直接找礦標(biāo)志［8］。而寒武系上統(tǒng)婁山關(guān)組等古喀斯特侵蝕面作為礦體的下伏假整合接觸巖層可作為間接找礦標(biāo)志。

（2）礦區(qū)內(nèi)共生礦產(chǎn)資源豐富，主要有赤鐵礦及伴生的Ga、Sc、Li元素，且大多賦存于礦石之中。通過(guò)對(duì)礦石的礦物成分及化學(xué)成分測(cè)試分析可以了解伴生礦產(chǎn)的元素賦存狀態(tài)、平均含量及品位，為今后礦山開(kāi)采及充分綜合利用提供可靠依據(jù)［9］。如：區(qū)內(nèi)赤鐵礦賦存于石炭系下統(tǒng)九架爐組鋁質(zhì)巖系之下的鐵質(zhì)巖系中，據(jù)估算麥西礦區(qū)內(nèi)共生的赤鐵礦資源量達(dá)80萬(wàn)噸。（3）根據(jù)含礦巖系的礦石礦物分析，在九架爐組中首先由Fe2O3聚沉為赤鐵礦，分布于下層鐵質(zhì)黏土巖中。而后Al2O3與SiO2在偏酸性的環(huán)境中通過(guò)化學(xué)凝膠沉積作用形成高嶺石等粘土礦物，同時(shí)伴隨有機(jī)械微屑沉積。最終，在成巖作用下逐漸脫硅，形成以一水硬鋁石為主的鋁土礦［10］。據(jù)觀察，在礦體中常見(jiàn)礦石類(lèi)型為碎屑狀，說(shuō)明成巖作用過(guò)程中水體環(huán)境較為動(dòng)蕩。在這種沉積背景下，固結(jié)或半固結(jié)的沉積物被破碎成碎屑顆粒，經(jīng)過(guò)搬運(yùn)、磨蝕和分選作用最終與持續(xù)進(jìn)行的化學(xué)凝膠作用二次沉積，使得麥西地區(qū)鋁土礦主要以碎屑狀礦石類(lèi)型為主。