幾內亞博凱省某紅土型鋁土礦地質特征及找礦意義

郭玉溪

（河南省地質礦產勘查開發(fā)局第二地質隊，鄭州450001）

紅土型鋁土礦以規(guī)模大、品位高、埋藏淺、礦石可選性能好、開發(fā)經(jīng)濟效益明顯而著稱，幾內亞紅土型鋁土礦世界聞名，本次工作區(qū)在幾內亞中部，毗鄰俄羅斯、美國大型鋁土礦區(qū)，我們經(jīng)過近半年的地質工作，在工作區(qū)內找到數(shù)億噸的大型紅土型鋁土礦，以此勘探區(qū)礦為例來簡述紅土型鋁土的主要地質特征及找礦意義。

1 礦床產出條件

勘查區(qū)位于西非克拉通西部邊緣，幾內亞沿海晚古生界沉降區(qū)。區(qū)域構造線總體走向為北北西向，并以一個規(guī)模較大向的斜盆地和多級斷裂構造為主。礦區(qū)就位于向斜盆地的近核部偏西南翼區(qū)。

區(qū)域內主要地層為古生界的奧陶系、志留系、泥盆系，巖性均為一套海相沉積的礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖等。

區(qū)域內地層呈北東向單斜產出，斷裂構造主要為北東向、次之為北西向的性質不明斷層。

巖漿巖主要為呈枝杈狀分布于區(qū)域東北部的輝長巖，為區(qū)域及礦區(qū)的成礦母巖。

區(qū)域范圍內地表絕大部分為風化殘積的鐵鋁層，為區(qū)域上最重要的礦產—風化殘積型鋁土礦。

2 含礦巖系

礦區(qū)位于幾內亞中西部鋁土礦成礦區(qū)域的中心偏西南部，區(qū)內含礦巖系自上而下可劃分7個巖性段，它們分別是：鐵礬土、鐵紅土、鐵質黏土、黏土、粉砂質黏土、長石砂巖、輝長巖?，F(xiàn)分述如下：

（1）鐵礬土：該巖性體構成礦區(qū)的主要地質體，塊狀鋁土礦賦存其中，二者肉眼無法區(qū)分。厚度一般在2～3m，最厚可達10m左右。褐紅、磚紅色，泥質結構，蜂窩狀、皮殼狀構造，主要礦物成分主要為三水鋁石、赤鐵礦、少量針鐵礦、高嶺石、石英。近地表具褐鐵礦化。

（2）鐵紅土：鐵紅土產出于鐵礬土的下部，厚度一般在2～5m，最厚可達10m以上。土狀鋁土礦賦存其中。與上覆鐵礬土呈漸變接觸。

磚紅色，泥質、豆鮞、結核狀結構，土狀構造，主要礦物為三水鋁石、赤鐵礦、少量針鐵礦、白云母、高嶺石、石英等。

（3）鐵質黏土：鐵質黏土產出于鐵紅土的下部，厚度一般在1～3m，為鐵紅土與黏土的過渡巖性體。

紫紅、斑雜色，泥質結構，土狀構造，主要礦物為高嶺石、石英、白云母、少量赤鐵礦、針鐵礦、三水鋁石等。

（4）黏土：黏土產出于鐵質黏土的下部，厚度一般在2～8m。淺灰白色，泥質結構，土狀構造，主要礦物為石英、白云母、高嶺石、少量三水鋁礦、赤鐵礦等。

（5）粉砂質黏土：一般位于黏土巖之下。淺灰白色，粉砂質結構，土狀構造，主要礦物為石英、白云母、高嶺石等?；瘜W成分表現(xiàn)為高硅，SiO2含量最高可達88.10%。厚度一般在1～5m，與上覆黏土呈漸變接觸。

（6）長石砂巖：該巖性體多呈長條狀出露在溝谷上游地形較陡峭的谷底。其形態(tài)嚴格受溝谷形態(tài)制約。根據(jù)剖面、探礦工程及礦區(qū)露頭觀察，其上部為粉砂質黏土，下部均為輝長巖類?；尹S色，變余粒狀結構，層狀構造，微觀呈定向構造。主要礦物為斜長石、石英；填隙物及其蝕變礦物為：自生長石、自生石英、黑云母、褐鐵礦、絹云母，新鮮露頭見有少量綠泥石等。

（7）輝長巖：灰黑色，細粒輝長結構，塊狀構造。主要礦物為單斜輝石、斜長石，含少量石英、鉀長石、黑云母、磁鐵礦、磷灰石等。巖石裂隙發(fā)育，球狀風化明顯。輝長巖為礦區(qū)內形成鋁土礦的主要母巖。

3 礦體地質特征

鋁土礦賦存于硅鋁鐵風化殘積層中，層位基本穩(wěn)定，礦體主要分布在海拔140m以上的山丘中部和上部，其產狀隨地形起伏而變化。由于地形切割對礦體的影響極大，導致本來完整的礦體被溝谷分割得支離破碎，使其平面形態(tài)變得較為復雜。根據(jù)地形分割和礦體分布特征，礦區(qū)內共有十多個礦體，資源量數(shù)億噸，礦體長度900～7 600m，寬度300～5 200m，厚度2～20m，厚度變化系數(shù)25%～68%，礦體埋深0～20m，Al2O3平均含量41%左右，SiO2平均含量2.75%、Fe2O3平均含量29.05%，鋁硅比平均15.13，是優(yōu)質的鋁土礦。礦體頂板為鐵礬土局部缺失，礦體直接裸露地表，頂板與塊狀鋁土礦無明顯界線，借助分析結果加以區(qū)分；礦體地板主要為鐵質黏土巖、黏土巖和鐵紅土，也有直接與弱風化輝長巖直接接觸，其中鐵質黏土巖、黏土巖、弱風化輝長巖與礦體界線清楚，鐵紅土與礦體的界線依據(jù)分析結果確定。

4 礦石特征

區(qū)內礦石按照自然結構構造特征分為兩種類型，即賦存于地表鐵礬土（鐵帽）中的塊狀鋁土礦及賦存于鐵紅土中的土狀鋁土礦。現(xiàn)將二者礦石質量特征分述如下：

（1）塊狀鋁土礦礦石質量

淺黃色、褐紅，泥質—豆狀結構，蜂窩狀、皮殼狀及塊狀構造，塊狀鋁土礦與鐵礬土在結構、構造上用肉眼無法區(qū)別，通過X－射線多晶衍射儀掃描觀察，構成塊狀鋁土礦的主要礦物為三水鋁石，集合體直徑小于1μm，平均含量82.0%；次之為赤鐵礦，少量石英。通過熱分析方法測定，一水鋁石平均含量4.47%；Al2O3礦床最低品位35.04%，最高品位57.91%，平均品位42.95%；Fe2O3最低含量為5.77%，最高含量為 44.00%，平均含量 28.58%；SiO2礦床最低含量為0.17%，最高含量為11.42%，平均含量2.49%；A／S礦床最低值5.02，最高值255.00，平均值15.87。Al2O3沿垂直方向一般情況下靠近地表含量較高，向深度含量逐漸降低，F(xiàn)e2O3、SiO2沿垂直方向一般靠近地表較低，向深度其含量逐漸增高，與Al2O3沿垂直方向變化呈負相關關系。沿水平方向不同化學組分與地形起伏變化關系密切，Al2O3、A／S隨地形起伏而起伏。

（2）土狀鋁土礦礦石質量

棕紅、磚紅色，泥質—豆狀結構，土狀構造，通過X－射線多晶衍射儀掃描觀察，構成土狀鋁土礦的主要礦物為三水鋁石，集合體直徑小于1μm，含量78.0%，次之為一水鋁石，含量9%，赤鐵礦，含量7%，少量石英。需要說明的是通過X－射線多晶衍射儀掃描觀察，一水鋁石不具有普遍性，在同層位其他礦體黏土礦物巖礦鑒定中均未發(fā)現(xiàn)一水鋁石存在。土狀鋁土礦Al2O3礦床最低品位35%，最高品位57.8%，平均品位41.4%；Fe2O3最低含量6.4%，最高含量45.2%，平均含量29.6%；SiO2最低含量0.22%，最高含量34.1%，平均含量3.1%；A／S礦床最低值5.03，最高值182.3，平均值15.02。一般情況下Al2O3、Fe2O3沿垂直方向向地下深部逐漸降低，二者呈相與消長關系。SiO2沿垂直方向一般上部較低，向下其含量逐漸增高，與Al2O3沿垂直方向變化呈負相關關系。

（3）礦石類型

本區(qū)鋁土礦石中的鋁土礦物主要為三水鋁石，含量達72%～96%，個別見有微量的一水鋁石，所以本區(qū)應屬于三水鋁石型鋁土礦。區(qū)內Al2O3平均含量41.67%。SiO2平均值為2.60%，應屬于低硅類型。礦石中Fe2O3含量較高，在全區(qū)平均為29.05%，應屬超高鐵型，根據(jù)化學全分析和光譜半定量全分析結果，礦石中含硫量極低。根據(jù)以上所述情況，本區(qū)的鋁土礦石工業(yè)類型應劃為高鐵低硫三水型鋁土礦礦石。

5 成礦因素及過程

紅土型鋁土礦屬于風化殘積礦床，其成礦作用主要為外生成礦作用，下面對成礦因素進行具體說明：

5.1 成礦母巖

紅土型鋁土礦主要由富鋁的巖石，在長期風化過程中，經(jīng)風化淋濾去硅去鐵等作用形成。尤其是裂隙發(fā)育的輝長巖分解后，鋁質富集而更易形成鋁土礦。［1］通過在本區(qū)的地質填圖、剖面觀察、鉆探取芯，經(jīng)過化驗分析，礦區(qū)內輝長巖Al2O3的含量一般在14.51%～15.88%之間，平均含量為15.16%。與幾內亞芬納里亞鋁土礦成礦母巖（輝長巖）的成分［2］含量相差不大。本礦區(qū)成礦母巖（輝長巖）與幾內亞芬納里亞鋁土礦成礦母巖一般化學組分比較見表1。

表1 礦區(qū)內成礦母巖與幾內亞芬納里亞鋁土礦成礦母巖化學組分對比表

5.2 氣候條件

它是巖石和礦床風化作用最重要和最廣泛的因素之一在濕潤炎熱的地區(qū)，潛水、飽和帶水運動以及生物活動很顯著，這對元素的遷移起著非常重要的作用。因此，鋁土礦和紅土化作用不僅發(fā)育在濕熱的熱帶和亞熱帶地區(qū)；同時，常常是干季和雨季明顯交替的氣候區(qū)域中。目前認為，紅土型鋁土礦僅分布在南、北緯0°～25°的低緯度地區(qū)，年平均溫度要在26℃以上，年降雨量1 200～4 000mm［1］。礦區(qū)地處北緯10°附近，勘探區(qū)屬熱帶季風氣候，故氣候濕熱，雨、旱兩季分明。白天日照強烈，夜間溫度低；晝夜溫差大，日平均氣溫27.3℃；降雨量：1974年—2001年均降雨量2 142mm。此氣候條件很適合紅土型鋁土礦的形成。

5.3 地形條件

微緩起伏的地形，宜于地表水和地下水的緩慢下滲，又可使風化產物積聚起來。因此，鋁土礦的形成與長期受風化作用所形成的準平原化地貌有關［1］。礦區(qū)內地形為低山殘丘，總體地勢為東部高西部低，地面坡度平緩，地形坡度小于20°，最高海拔標高為318.4m，最低海拔標高為63m，最大相對高差255m，一般在5°～10°之間，主要礦體一般分布在海拔140m標高以上低緩丘陵處，礦體品位高低及厚度大小與相對高差關系密切，有一定高差的低緩山丘較有利于成礦，相對高差較小的平坦山丘成礦較差，沖溝、河流兩側相對高差較大者不利于成礦。

5.4 排水條件

風化面必須在潛水面之上，或者至少在它的最低水位之上，因潛水面之下的淋濾作用十分緩慢或完全停止。礦區(qū)風化殼均在侵蝕基準面以上，地形切割中等，巖石裂隙非常發(fā)育，說明水的排泄徑流、條件良好。

5.5 pH值及地表地下水的徑流速度對成礦的影響

pH值對鋁土礦的成礦關系密切，根據(jù)礦區(qū)內的水質檢測結果，區(qū)內水系及探礦工程內水樣的pH值一般在2.5～3.0之間，屬酸性水質，在此水質化 學 環(huán) 境 下 Al2O3、P2O5、SiO2、K2O、MgO、Na2O、CaO、MnO等組分多處于溶解狀態(tài)。在地表地下水的徑流速度適當?shù)那闆r下，Al2O3與磷酸鹽的作用下迅速沉淀［2］，其他有害組分被大量帶出，有利于鋁土礦的形成。地表地下水的徑流速度過緩則其他有害組分難以帶出，地表地下水的徑流速度過急則Al2O3與磷酸鹽同時帶出，均不利于鋁土礦的形成。故地形過于平坦的山丘，地表地下水的徑流速度緩慢；地形高差變化過大的沖溝、河流兩側地表地下水的涇流速度過急，二者在礦區(qū)內均成礦不理想。

5.6 輝長巖風化殘積型富集規(guī)律及成礦過程

（1）鋁土礦的成礦過程為：輝長巖—風化淋濾（黏土化）過程—成礦（紅土化）過程。根據(jù)巖礦鑒定，按礦物成分生成次序為：輝長巖—赤（針）鐵礦化、白（水）云母化、高嶺石（珍珠陶土）化過程—三水鋁石、赤鐵礦富集過程；

（2）鋁土礦的富集規(guī)律：根據(jù)不同巖（礦）性層（體）空間分布特征，自上而下形成不同巖性體為：鐵礬土（塊狀鋁土礦）—鐵紅土（土狀鋁土礦）—（鐵質）黏土巖—風化、半風化輝長巖—輝長巖；不同巖（礦）性層（體）及礦物組分垂直分帶見圖1。

如圖所示，鐵礬土（塊狀鋁土礦）、鐵紅土（土狀鋁土礦）為三水鋁石、赤鐵礦富集帶；（鐵質）黏土巖為過渡帶；風化輝長巖為白（水）云母、高嶺石（珍珠陶土）富集帶。

6 找礦意義

（1）紅土型鋁土礦為風化殘積礦床，地表要有較大面積風化殘積物（鐵帽）分布。在鐵帽中，一般情況下顏色稍淺（呈淺磚紅色）、蜂窩狀構造發(fā)育者成礦較好。

圖1 紅土型鋁土礦成礦機理剖面

（2）由于地表鐵帽的連續(xù)性、地形坡度、植被發(fā)育情況等對大氣降水的侵入影響較大，故在不同的地貌單元紅土化程度差異較大，一般在海拔140m以上的低緩殘丘上成礦地質條件較好，可形成較為良好的鋁土礦工業(yè)礦體。在植被稀少的開闊平坦區(qū)、地形坡度較大的地段和海拔140m以下的河流兩岸成礦地質條件較差，很難形成有工業(yè)價值的鋁土礦礦體。

（3）幾內亞鋁土礦資源量十分豐富，但中國在幾內亞對鋁土礦資源的勘查我們是首次進行，隨著中國對外開放的不斷深入，越來越多的國內公司在幾內亞登記勘查區(qū)，進行鋁土礦資源的勘查及開發(fā)，礦區(qū)周圍就有數(shù)個國內公司的礦權范圍正準備開展工作，本次的地質工作對以后其他區(qū)的鋁土礦勘查具有借鑒意義。

［1］劉復興.昆明地區(qū)紅土型鋁土礦形成條件初析［J］.云南地質，1989，8（2）：132－139.

［2］（蘇）Г.И.布申斯基.鋁土礦地質學［M］.北京：地質出版社，1984：22－28.