廣西德?？h登曬-田陽(yáng)古美一帶沉積型鋁土礦控礦因素及成礦規(guī)律研究

周楊斌

1 區(qū)內(nèi)地質(zhì)

區(qū)域上位于華南加里東褶皺系右江印支褶皺帶靖西～田東隆起的中北部，中泥盆世后形成淺水孤立碳酸鹽巖臺(tái)地與深水?dāng)嗖巯嚅g、盆臺(tái)割劇的古地理格局，并一直持續(xù)演化到二疊紀(jì)末。

出露地層主要有：石炭系馬平組（C2Pm）的淺灰、灰白色厚層～塊狀微晶灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r、細(xì)—中晶白云巖、生物碎屑灰?guī)r、生物碎屑泥晶灰?guī)r等；二疊系的棲霞-茅口并組（P2q-m）的灰白色中厚層狀含生物碎屑灰?guī)r夾薄層狀硅質(zhì)巖、乳白色厚層狀灰?guī)r夾角礫狀灰?guī)r、灰白色中厚層狀微晶灰?guī)r，合山組（P3h）的深灰色中厚層狀含碳質(zhì)含生物屑灰?guī)r、灰黑色中層狀炭質(zhì)灰?guī)r、灰黑色薄層狀炭質(zhì)泥巖夾淺灰色薄層狀硅質(zhì)巖、薄煤層夾碳質(zhì)泥巖，底部為淺灰色、青灰色、灰黃色中厚層狀鐵鋁巖等；三疊系馬腳嶺組（T1m）的深灰色片狀灰?guī)r、深灰色薄層狀灰?guī)r、淺灰色中層狀灰?guī)r；第四系的灰黃、灰色、褐色亞粘土及圍巖巖石碎塊等。

覆蓋于茅口組、馬平組之上的第四系是堆積型鋁土礦的主要賦礦層位。上二疊系統(tǒng)合山組底部鐵鋁巖層是重要的沉積型鋁土礦賦礦層位。

2 構(gòu)造特征

2.1 褶皺

區(qū)內(nèi)褶皺較發(fā)育，北西向褶皺最為發(fā)育，次為近南北向褶皺，主要有巴旺背斜、巴頭向斜、那貫向斜等，褶皺構(gòu)造控制著沉積型鋁土礦的分布。

2.2 斷裂

區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，主要有北東及北西向兩組斷裂，受斷層影響，沉積型鋁土礦空間上有不同程度位移，導(dǎo)致含礦巖系不連續(xù)，分為多個(gè)礦體。

區(qū)域性斷裂有：北西向的多均～多角斷層、古逢～古桃斷層和北東向的古桃～登別斷層等，斷層主要錯(cuò)斷馬平組、棲霞-茅口并組、合山和馬腳嶺組地層，并錯(cuò)斷了部分沉積型鋁土礦體，其次生斷裂對(duì)沉積鋁土礦體影響較大，一是使礦體產(chǎn)狀變陡，局部礦體破碎，地層錯(cuò)斷甚至使礦體變薄；二是使礦體發(fā)生平移錯(cuò)動(dòng)，在平面空間上形成不連續(xù)的多個(gè)沉積鋁土礦體；三是發(fā)生地層上下錯(cuò)動(dòng)，往往使沉積型鋁土礦體在地表重復(fù)出現(xiàn)或缺失，以古美一帶和多漢-多燕一帶礦體特征最為典型。

3 沉積型鋁土礦礦體特征

區(qū)內(nèi)圈定有兩個(gè)大型沉積鋁土礦礦體，分別為德?？h登曬、田陽(yáng)古美沉積型鋁土礦體。各沉積型鋁土礦體特征分述如下。

3.1 德?？h登曬沉積型鋁土礦體

該礦體從北東部翁部-登邦一帶一直延伸到南西部多保-排或一帶，延伸長(zhǎng)度約為21.60km，礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，礦體產(chǎn)狀較緩，總體走向北東-南西向，傾向北北西-北西，產(chǎn)狀312～339∠6～24，在巴書-隴位一帶斷裂構(gòu)造較發(fā)育，礦層被多組東西向、南北向斷裂錯(cuò)動(dòng)，局部礦層被抬升或者下降，但基本都見礦層出露，在多漢-多燕一帶，斷層使礦體抬升，使礦體在地表重復(fù)出現(xiàn)。礦體Al2O3含量45%～65%不等，S含量0.05%～12%不等，鋁硅比值3.30～8不等。

3.2 田陽(yáng)古美沉積型鋁土礦體

礦區(qū)內(nèi)沉積鋁土礦礦層賦存于上二疊統(tǒng)合山組底部，呈層狀、似層狀產(chǎn)出。上二疊統(tǒng)合山組含礦巖系控制了沉積鋁土礦層的分布范圍。礦層產(chǎn)狀與圍巖基本一致，隨褶皺而變化。礦層受斷層錯(cuò)斷，呈不對(duì)稱兩翼分布，西翼從果花屯由北向南經(jīng)多邦屯至老坡村，再往南西經(jīng)登力屯至下佑屯，陸續(xù)出露近20km，總體呈北東-南西走向展布。礦層傾角一般為15°～30°，局部隨其所處的褶皺部位不同而變化，東翼自古美向南至馬凌東面，局部受褶皺影響呈向斜出露，斷續(xù)出露約5km，礦層傾角一般為10°～35°，局部受構(gòu)造影響而變陡。礦體平均Al2O3含量一般50%～69%不等，鋁硅比一般4～9，S含量一般0.5%～6%。

田陽(yáng)古美沉積型鋁土礦體整體礦石品質(zhì)比德保縣登曬沉積型鋁土礦體要好。

4 控礦因素

對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征、構(gòu)造特征、含礦巖系特征、巖相古地理沉積環(huán)境特征及成礦物質(zhì)來(lái)源、礦床成礦條件等綜合研究后認(rèn)為，該礦床主要控礦因素主要有含礦層位、沉積環(huán)境、物質(zhì)來(lái)源和古構(gòu)造環(huán)境。

4.1 含礦層位

礦區(qū)內(nèi)所有礦體均賦存于茅口組古風(fēng)化侵蝕面上的上二疊統(tǒng)合山組一段，含礦巖系控制了沉積鋁土礦層的分布范圍。而含鋁巖系與下伏地層馬平組沉積間斷的存在是鋁土礦形成的必要條件，為其提供了容礦空間，間斷時(shí)間越長(zhǎng)，喀斯特面上的溶蝕地形差異越大，往往巖溶凹地礦層較厚，凸起位置礦層較薄。

4.2 沉積環(huán)境

從礦體的分布特征、礦石質(zhì)量特征顯示，巴別鄉(xiāng)古美—巴頭鄉(xiāng)一帶茅口組總體屬臺(tái)地中心沉積環(huán)境，礦體走向及傾向穩(wěn)定，礦石質(zhì)量總體較好；巴別鄉(xiāng)北東登力、巴頭鄉(xiāng)南西多燕一帶茅口組總體屬局限臺(tái)地-臺(tái)緣淺灘沉積環(huán)境，礦體走向及傾向不穩(wěn)定，礦石質(zhì)量總體稍差。

4.3 物質(zhì)來(lái)源

前人通過(guò)鋁土礦石礦物成分、微量元素、鐵鋁分異差異顯示桂西沉積型鋁土礦礦床物質(zhì)來(lái)源主要是火山噴發(fā)形成的沉凝灰質(zhì)和基底母巖風(fēng)化的富鋁礦物，堿性礦物和鐵被淋濾帶走，鋁、鐵、硅等元素淋濾殘留在原地形成三水鋁石、針鐵礦、赤鐵礦及其它礦物，這些礦物以鮞粒、豆粒、隱晶質(zhì)等形式堆積在原地與風(fēng)化殘留的重砂礦物以及巖屑等共同組成了最原始的富鋁巖層。

區(qū)內(nèi)的沉積鋁土礦一般由下往上分為致密狀鋁土礦、碎屑狀鋁土礦、豆鮞狀鋁土礦、稱土狀、半土狀鋁土礦（或稱蜂窩狀），以土狀鋁土礦質(zhì)量最好，結(jié)構(gòu)多以豆鮞狀為主，次為砂屑狀，且成分中富含高嶺石、石膏，局部綠泥石化，反映成礦期后，在進(jìn)一步海退暴露后，礦石在氧化環(huán)境得到淋濾脫硅、脫硫，質(zhì)量明顯提高。

4.4 古構(gòu)造環(huán)境

穩(wěn)定的古構(gòu)造環(huán)境是成礦的重要條件，陸臺(tái)地區(qū)古地形主要為平地、緩坡，該區(qū)域的SiO2相對(duì)于Al2O3更易流失，使得Al2O3相對(duì)富集，同時(shí)地層間隙性抬升、基底裂隙發(fā)育，排水條件暢通，使得風(fēng)化淋濾作用更強(qiáng)烈，更有利于鋁土礦形成。

5 成礦規(guī)律

從礦區(qū)礦床成因、控礦因素、沉積相因素初步總結(jié)區(qū)內(nèi)成礦規(guī)律如下幾個(gè)方面。

5.1 成礦地質(zhì)要素

5.1.1 地層

礦體均賦存于茅口組古風(fēng)化侵蝕面上的上二疊統(tǒng)合山組底部，含礦巖系控制了沉積鋁土礦層的分布范圍。礦層厚度主要受古巖溶面起伏而變化。

5.1.2 構(gòu)造

礦體總體上分布于巴旺背斜、巴頭向斜兩翼，受斷裂影響呈不對(duì)稱關(guān)系。背斜核部中心位置后期暴露地表崩落形成堆積鋁土礦，向斜兩翼均有含礦巖系出露，受后期斷層錯(cuò)斷，空間上有不同程度位移，導(dǎo)致含礦巖系不連續(xù)，圈定了多個(gè)礦體。

5.1.3 含礦巖系

礦區(qū)內(nèi)含礦巖系由下往上依次為：第①層為紅色的富鐵鋁質(zhì)泥巖（粘土），厚0m～1m，該層并不是連續(xù)出現(xiàn)，只在少量鉆孔或露頭可觀察得到，巖性主要為淺紅色、紫紅色、褐紅色富鐵貧鋁的泥巖，鐵質(zhì)一般為褐鐵礦、赤鐵礦等，屬于古風(fēng)化殼的殘坡積層；第②層沉積致密狀鋁土礦層，厚度一般1m～5m，一般為中至厚層狀，該類礦石一般含鐵較高，鋁含量中等，一般Al2O3含量在45%～55%左右，礦石致密堅(jiān)硬；第③層一般為碎屑狀、豆鮞狀和土狀、半土狀鋁土礦，厚度0.5m～3m左右，該層并非連續(xù)出現(xiàn)，一般在古地貌較平緩區(qū)域連續(xù)產(chǎn)出，其它地方呈窩狀、或透鏡狀斷續(xù)產(chǎn)出。碎屑狀、豆鮞狀鋁土礦石多呈青灰色或淺灰色，具碎屑結(jié)構(gòu)或豆（鮞）狀結(jié)構(gòu)；土狀、半土狀（蜂窩狀）鋁土礦多為灰白色、淺灰色，顏色較純，呈土狀、半土狀，疏松易碎。碎屑狀、豆鮞狀和土狀、半土狀鋁土礦是高品位、高品質(zhì)的鋁土礦，一般Al2O3含量可大于50%，高者大于70%，鋁硅比一般大于5，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值；第④層（含）炭質(zhì)泥巖或夾煤線，厚0.5m～5m不等，以沼澤相碳質(zhì)泥頁(yè)巖夾煤層和煤線為主，夾灰黑色雜色硅質(zhì)巖薄層，在硅質(zhì)巖中見生物化石碎屑，其上部煤層的質(zhì)量變好，頂部發(fā)育紫紅色鐵質(zhì)泥巖。于多漢-多燕一帶，該層以碳質(zhì)泥頁(yè)巖夾煤線為主。由于后期的剝蝕，其頂部暴露間斷面常形成薄層狀沉凝灰?guī)r、含凝灰質(zhì)泥巖；第⑤層（含）泥質(zhì)硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖或硅質(zhì)巖夾泥巖，厚1m～10m不等。礦區(qū)內(nèi)含礦巖系的沉積層序總體上是一致的，部分區(qū)域不完整，尤其在臺(tái)地邊緣區(qū)部分層序缺失明顯。

5.1.4 沉積鋁土礦礦物組合

礦物成分主要為一水硬鋁石，次為粘土礦物及黃（褐）鐵礦。三者含量關(guān)系決定礦石質(zhì)量。

5.2 礦體空間分布規(guī)律

5.2.1 礦化富集

礦區(qū)內(nèi)地表或靠近地表的礦體礦石質(zhì)量總體上明顯比中深部的好，且鐵鋁分異作用差異明顯，地表鋁含量比深部相對(duì)較高，地表或靠近地表的礦石含硫較低，中深部含硫較高，反映了成礦期后二次暴露淋濾，礦石質(zhì)量明顯提高。礦石質(zhì)量好的礦石明顯比礦石質(zhì)量差的比重要低，礦石比重從2.6～3.3不等。

5.2.2 礦石類型

沉積型鋁土礦按礦石自然類型劃分可分為4種類型：致密狀鋁土礦、碎屑狀鋁土礦、豆鮞狀鋁土礦、土狀、半土狀鋁土礦（或稱蜂窩狀鋁土礦）。

致密狀鋁土礦多呈灰綠色，褐紅色，礦石呈致密狀，巖性堅(jiān)硬，有時(shí)可見沉積紋層。該類鋁土礦石一般品位較低，Al2O3含量一般在45%～55%左右，F(xiàn)e2O3、SiO2含量較高，含S也相對(duì)較高，因此鋁硅比值較低，一般在2～5之間，為低品位、低品質(zhì)的鋁土礦，但其往往有一定的厚度，在德保縣多漢-多燕一帶，厚度可達(dá)5m～10m，東西向?qū)捈s700m，傾向上延伸大于1.4km。

碎屑狀鋁土礦一般呈青灰色、淺灰色、碎屑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。Al2O3含量一般在50%～60%之間，SiO2含量較低，含S量居中，鋁硅比值相對(duì)致密狀礦石較高。

豆鮞狀鋁土礦多呈青灰色、淺灰色，具豆鮞狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。豆鮞狀鋁土礦Al2O3含量在這幾種礦石類型中較高，一般Al2O3含量50%～70%，SiO2含量較低，含S量也較低，鋁硅比值較高，為中高品位、高品質(zhì)的鋁土礦，一般可達(dá)到工業(yè)品位要求。

土狀、半土狀鋁土礦（蜂窩狀鋁土礦）顏色較淺，為灰白色或淺灰色，巖石呈土狀或半土狀，疏松易碎。該類型鋁土礦Al2O3含量高，一般可達(dá)60%～70%，質(zhì)量上乘者可大于70%，SiO2含量最低，含S量最低，鋁硅比值最高，為高品位、高品質(zhì)的鋁土礦，是尋找工業(yè)礦的理想找礦類型。

一般來(lái)說(shuō)，從土狀→豆鮞狀→碎屑狀→致密狀，礦石質(zhì)量逐漸降低，說(shuō)明成礦物質(zhì)搬運(yùn)、分異、富集、淋濾的程度也降低，成熟度也相應(yīng)降低。一般情況下，含礦層位自下而上泥質(zhì)含量增多，自上而下豆鮞粒逐漸減少，含豆鮞粒越多，礦石質(zhì)量較好。它們之間存在著過(guò)渡類型，礦石類型基本上反映了礦石質(zhì)量，同時(shí)也反映了成礦期的成礦物質(zhì)和風(fēng)化殼的成熟程度。

5.3 沉積相因素

該地區(qū)合山組鋁土礦的沉積相帶應(yīng)為臺(tái)地內(nèi)部準(zhǔn)平原，簡(jiǎn)稱臺(tái)地準(zhǔn)平原，向外分別為臺(tái)地邊緣淺灘、臺(tái)緣礁相，再向外為臺(tái)地前緣斜坡相。根據(jù)初步掌握的相關(guān)資料，對(duì)臺(tái)地準(zhǔn)平原相大致分為以下幾種亞相。

5.3.1 地表風(fēng)化殼相

以二疊系茅口組古喀斯特風(fēng)化殼分布，位于含礦巖系的下部，一般無(wú)層理，礦體厚度較大，主要為松散的鋁土、含鋁粘土，為鋁土礦風(fēng)化殼或火山灰早階段的產(chǎn)物。后期受局限臺(tái)地和成巖作用，這些風(fēng)化產(chǎn)物一般轉(zhuǎn)化為塊狀鋁土巖、鐵鋁質(zhì)巖等。

5.3.2 局限水體相

臺(tái)地內(nèi)水上隆起，石芽坡地被海水淹沒(méi)而又互不貫通，類似于湖盆，湖盆數(shù)量多，分布普遍，相間出現(xiàn)，規(guī)模適中，從而為豐富的物質(zhì)來(lái)源提供了廣闊的沉積場(chǎng)所。湖盆中部到邊部表現(xiàn)為鋁土礦層由厚變薄，而粘土層由薄變厚，含礦層總厚度與鋁土礦層厚度變化一致，礦石構(gòu)造從致密狀-豆?fàn)?鮞狀-碎屑狀，這是深湖區(qū)-淺湖區(qū)-濱湖區(qū)水動(dòng)力作用不同的結(jié)果。早期海水中相對(duì)富含腐植酸及無(wú)機(jī)酸類，由于臺(tái)地邊緣阻隔，臺(tái)內(nèi)海水流動(dòng)性不大，形成強(qiáng)還原環(huán)境，在這種環(huán)境下，紅土化的鋁硅酸鹽進(jìn)一步分解，加上海水帶來(lái)的少量鐵鋁物質(zhì)，在PH值大于7時(shí)，首先形成一些黃鐵礦。隨著高嶺石脫硅，當(dāng)出現(xiàn)鋁大于硅的中性一弱堿性環(huán)境，即形成鋁土頁(yè)巖和鋁土礦。以后，由于海水變淺或橫向上地形起伏造成的形成類似于淺水灘坪環(huán)境，由于有機(jī)質(zhì)腐殖質(zhì)增多而形成煤系，從下到上就構(gòu)成鐵一鋁一煤序列。礦體形態(tài)受下伏碳酸鹽巖巖溶地形的嚴(yán)格控制，多呈層狀及似層狀，部分經(jīng)較強(qiáng)機(jī)械搬運(yùn)至溶洼中形成透鏡狀或漏斗狀礦體。由于古巖溶地貌是凹凸不平的，鋁土礦在沉積形成過(guò)程中，在水淺高能處形成鮞狀、豆?fàn)畹V石，在低凹處形成反映水能較弱的土狀結(jié)構(gòu)。低速而穩(wěn)定下降的湖盆，為鋁土礦床的形成提供了比較好的沉積條件（但其間還有多次微弱的震蕩運(yùn)動(dòng)，造成內(nèi)碎屑構(gòu)造），若后期疊加風(fēng)化淋濾及表生階段的地下水活動(dòng)，則脫硅脫硫化，礦石質(zhì)量變高。

5.3.3 臺(tái)內(nèi)溶洼相

一般分布于含礦巖系中部，相當(dāng)于一個(gè)次級(jí)盆地，層理明顯，多以中層為主，次為薄層狀，常夾有薄層的鋁土質(zhì)泥巖，有些地區(qū)還具有沉積旋回，即由鮞、豆組成的粒序?qū)永?，顯示濁流搬運(yùn)作用，礦石類型為碎屑狀、豆鮞狀，少量致密狀，礦石一般呈灰、深灰色。礫狀礦石也是溶洼相沉積的主要特征之一，有些礫石無(wú)搬運(yùn)跡象，應(yīng)為崩落成因。

5.3.4 沼澤相

一般產(chǎn)出于含鋁巖系頂部，厚度不一，巖性為炭質(zhì)泥巖、薄煤層或煤線組成，泥巖多為鋁土質(zhì)泥巖，有時(shí)頂部見有褐紅色暴露面，時(shí)見有淺綠色或黃綠色泥巖條帶。鋁土礦層與煤層密切伴生或呈夾層出現(xiàn)時(shí)，礦石的A/S不高。沉積環(huán)境為沼澤、濕地或臺(tái)地邊緣。

5.3.5 蒸發(fā)潮坪相

分布范圍較小，主要在碳質(zhì)泥巖、鋁土質(zhì)泥巖或鋁土巖中呈紋層狀產(chǎn)出，石膏可能類似薩布哈模式（蒸發(fā)泵模式）在孔隙水中沉淀，沉積環(huán)境經(jīng)常暴露于海面之上。

一般來(lái)說(shuō)，沉積鋁土礦層厚度與下伏地層茅口組的沉積環(huán)境關(guān)系密切。礦層底板茅口組灰?guī)r處于臺(tái)地邊緣或臺(tái)地內(nèi)部臺(tái)洼處，在其之上形成鋁土礦層較薄，甚至沒(méi)有，礦石質(zhì)量也較差；處于臺(tái)內(nèi)（開闊臺(tái)地），礦層較厚，礦石質(zhì)量亦相對(duì)較好；臺(tái)地邊緣內(nèi)的茅口組巖性特征大多為灰色-深灰色薄-中層含生物屑微晶灰?guī)r，發(fā)育生物灘相沉積，可見明顯的生物顆粒具順層定向及韻律分帶；臺(tái)內(nèi)的茅口組巖性特征大多為淺灰色-灰色中-厚層狀微晶灰?guī)r，局部夾有生物屑微晶灰?guī)r，生物屑稍發(fā)育，水體相對(duì)較淺，總體反映開闊臺(tái)地沉積環(huán)境；部分地段茅口組巖性為一套灰色-深灰色薄-中層狀含泥質(zhì)生物屑灰?guī)r，水體相對(duì)較深，屬開闊臺(tái)地內(nèi)部低洼（臺(tái)洼）沉積環(huán)境。

6 總結(jié)

德?？h-田陽(yáng)地區(qū)沉積型鋁土礦控礦因素主要有層位控礦、構(gòu)造控礦和古地理環(huán)境控礦等，其中層位控礦和構(gòu)造控礦基本已經(jīng)明確，存在爭(zhēng)議和難點(diǎn)的是古地理環(huán)境控礦，往往野外工作中難以確定，通過(guò)地表填圖和地表工程較難確定沉積微相，且目前缺乏有效的深部地球物理找礦預(yù)測(cè)方法，沉積型鋁土礦勘查具有一定的盲目性。在以后的沉積型鋁土礦勘查和研究中應(yīng)著重對(duì)成礦期巖相古地理環(huán)境進(jìn)行研究，結(jié)合地球物理方法、層序地層學(xué)、沉積學(xué)理論等，將鋁土礦的沉積環(huán)境由粗略的臺(tái)地相，細(xì)化為海岸沼澤，潮上帶和局限淺海等精細(xì)古地理環(huán)境，指出鋁土礦成礦的有利相帶，建立相應(yīng)的成礦沉積模式，系統(tǒng)總結(jié)區(qū)域的成礦分布規(guī)律，劃出找礦預(yù)測(cè)區(qū)域，達(dá)到進(jìn)一步指導(dǎo)找礦的目的。