紅土型鋁土礦賦礦巖系特征探討

朱學(xué)忠，李 彬，閆紹波

（遼寧省有色地質(zhì)局勘察研究院，遼寧沈陽110013）

紅土型鋁土礦賦礦巖系特征探討

朱學(xué)忠*，李 彬，閆紹波

（遼寧省有色地質(zhì)局勘察研究院，遼寧沈陽110013）

紅土型鋁土礦在我國分布較少，賦礦巖系研究也較少。隨著我國企業(yè)走出國門到國外開發(fā)鋁土礦資源，對紅土型鋁土礦有了較全面的了解。紅土型鋁土礦由于受地域氣候、環(huán)境、巖性的限制，構(gòu)成了獨(dú)特的紅土型鋁土礦的成礦機(jī)制和賦礦巖系特征。

鐵帽；紅土；三水鋁石；鋁土礦

紅土型鋁土礦以暴露于地表、易開采、易選、三氧化二鋁含量高、雜質(zhì)低等特性受人矚目。就目前已發(fā)現(xiàn)的紅土型鋁土礦主要分布在低緯度地區(qū)，是由基性火山巖或侵入巖暴露地表長期風(fēng)化淋濾作用而形成。故紅土型鋁土礦具有獨(dú)特成分特征和分帶性。幾內(nèi)亞是世界上紅土型鋁土礦儲(chǔ)量最豐富的地區(qū)之一[1]。筆者參加了幾內(nèi)亞某鋁土礦的勘探，通過對幾內(nèi)亞紅土型鋁土礦的特征、結(jié)構(gòu)分析，闡述紅土型鋁土礦的成礦巖系特征。

1 地質(zhì)概況

礦區(qū)位于西非克拉通西部邊緣，幾內(nèi)亞沿海晚古生界沉降區(qū)。區(qū)域構(gòu)造線總體走向?yàn)楸北蔽飨?。區(qū)域內(nèi)主要地層為古生界海相沉積及基性侵入巖和火山巖2部分組成。其地質(zhì)特征分別為：

古生代地層主要為奧陶系—泥盆系礫巖、砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)巖等，總體走向北北西。由于地層多被鐵帽所覆蓋，僅零星出露于溝谷中。

區(qū)內(nèi)巖漿巖分為侵入巖和火山巖2類。侵入巖主要為基性輝長巖，零星分布。火山巖為玄武質(zhì)凝灰?guī)r、粒玄巖。呈枝杈狀侵入到古生代地層中或覆蓋于之上。依據(jù)鉆探成果，位于賦礦巖系之下多為粒玄巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r。其為形成紅土型鋁土礦的主要母巖。

玄武質(zhì)凝灰?guī)r：為灰、灰黑色，凝灰結(jié)構(gòu)，球粒狀構(gòu)造，由顆粒玄武巖屑與陸源碎屑組成。顆粒為玄武巖屑，含量70%；陸源碎屑主要由石英碎屑及少量斜長石碎屑（3%）構(gòu)成，石英碎屑16%?；鹕剿樾奸g主要由玄武質(zhì)火山灰充填膠結(jié)。厚度一般在2～15m不等。位于賦礦巖系之下。與上覆賦礦巖系呈漸變接觸關(guān)系。其化學(xué)成分特征見表1。

表1 賦礦巖系化學(xué)成分一覽表

粒玄巖：灰黑色，細(xì)粒輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物為普通輝石含量42%～45%，斜長石含量48%～55%；少量黑云母3%左右，多已褐鐵礦化，零散分布，石英、鉀長石二者約占3%，磁鐵礦約占1%～3%；微量磷灰石等。與上覆賦礦巖系呈漸變接觸關(guān)系。

2 賦礦巖系特征

幾內(nèi)亞中西部鋁土礦成礦區(qū)內(nèi)，均被大面積鐵帽或紅土覆蓋，這是紅土型鋁土礦的找礦標(biāo)志。依據(jù)鉆探工程取芯情況、地質(zhì)填圖及剖面觀察，礦區(qū)內(nèi)賦礦巖系自上而下大致劃分5個(gè)巖性層，分別為鐵帽層、紅土層、鐵質(zhì)粘土層、粘土層、粉砂質(zhì)粘土層。之下主要為粒玄巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r，少量輝長巖、全風(fēng)化砂巖。分述如下：

（1）鐵帽層：褐紅、磚紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，蜂窩狀、皮殼狀構(gòu)造。主要礦物成分為三水鋁石含量25.0%～58.0%，平均含量37.48%，赤鐵礦含量7.0%～35.0%，平均含量35.15%，（鋁）針鐵礦含量6.0%～34.8%，平均含量21.85%；石英含量0.0%～6.0%，平均含量1.40%，銳鈦礦含量0.0%～2.0%，平均含量0.48%；其次含少量高嶺石、鈦鐵礦、一水鋁石、鋯英石及金紅石等。近地表具褐鐵礦化。鐵帽層構(gòu)成礦區(qū)的塊狀鋁土礦體，是主要鋁土礦體。厚度一般在2～5m，最大厚度8m。

（2）紅土層：磚紅色，泥質(zhì)、豆鮞、結(jié)核狀結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。主要礦物為三水鋁石含量18.0%～40.0%，平均含量29.40%，赤鐵礦含量26.0%～52.0%，平均含量37.80%，（鋁）針鐵礦含量15.0%～24.0%，平均含量19.80%，石英含量1.5%～4.0%，平均含量2.0%，其次含少量高嶺石、鈦鐵礦、銳鈦礦、金紅石、一水鋁石、鋯英石等。紅土層產(chǎn)出于鐵帽的下部，呈漸變過渡關(guān)系。是土狀鋁土礦賦礦層。厚度一般在2～7m，最大厚度21m。

（3）鐵質(zhì)粘土層：紫紅、斑雜色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。主要礦物為高嶺石、石英、伊利石、赤鐵礦、銳鈦礦、金紅石、三水鋁石、一水鋁石等。三水鋁石含量3.0%～5.0%，平均含量4.0%，鐵質(zhì)粘土產(chǎn)出于紅土的下部，厚度一般在1～4m，最大為9.6m。為紅土與下伏粘土的過渡巖性體，無鋁土礦存在。

（4）粘土層：淺灰白色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。主要礦物為高嶺石、石英、伊利石。含少量赤鐵礦、銳鈦礦、金紅石等。粘土產(chǎn)出于鐵質(zhì)粘土的下部，厚度一般在2～8m，最大厚度15.0m。

（5）粉砂質(zhì)粘土層：淺灰白色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造。主要礦物為石英、白云母，次為高嶺石、針鐵礦，少量三水鋁石、金紅石等?；瘜W(xué)成分表現(xiàn)為高硅，SiO2含量最高可達(dá)88.10%。厚度一般在0～5m，最大厚度4.5m。與上覆粘土呈漸變接觸。

從表1中可以看出，構(gòu)成賦礦巖系的主要化學(xué)成分為Al2O3、Fe2O3及SiO2，次要化學(xué)成分為TiO2、S、P2O5、K2O、Na2O、CaO、MgO等。其中構(gòu)成鐵帽、紅土的主要化學(xué)成分為Al2O3、Fe2O3；構(gòu)成鐵質(zhì)粘土的主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3。明顯具有過渡帶特征；構(gòu)成粘土、粉砂質(zhì)粘土的主要化學(xué)成分為SiO2，少量Al2O3、Fe2O3。

通過對本區(qū)鋁土礦勘探，鋁土礦主要賦存在鐵帽層和紅土層。鐵帽層為塊狀鋁土礦，赤鐵礦含量較高，局部由于鐵量增加而鋁降低出現(xiàn)非礦體。紅土層為土狀鋁土礦，個(gè)別地段有出現(xiàn)無礦夾層。礦與非礦一般情況下野外難以區(qū)分，要根據(jù)基本分析結(jié)果劃分。

3 紅土型鋁土礦的成礦機(jī)制分析

通過幾內(nèi)亞紅土型鋁土礦勘探，對紅土型鋁土礦的成礦機(jī)制有了較深入的了解。首先有大量的基性—超基性巖分布，為成礦提供了豐富的物質(zhì)來源。二是低緯度提供了大量的降雨和炎熱的氣候。對富含鋁的粒玄巖—輝長巖長期風(fēng)化淋濾作用形成了優(yōu)質(zhì)的紅土型鋁土礦。并形成了特殊分帶性[2]。

依據(jù)賦礦巖系的主要化學(xué)成分[3]特征判斷，粒玄巖風(fēng)化的初始階段，表現(xiàn)為CaO、MgO大量流失，Al2O3部分流失，F(xiàn)eO絕大部分氧化為Fe2O3，SiO2、K2O相對富集；紅土化初始階段形成鐵質(zhì)粘土，表現(xiàn)為Al2O3、Fe2O3逐漸開始富集，SiO2逐步流失；隨著紅土化作用加強(qiáng)形成鐵帽、紅土，表現(xiàn)為Al2O3、Fe2O3進(jìn)一步富集，SiO2進(jìn)一步流失，最終在有利地段富集成礦。鋁土礦是由基性巖漿巖風(fēng)化淋濾殘余形成。

4 礦體富集規(guī)律

4.1 成礦控制因素

依據(jù)勘查區(qū)內(nèi)礦體的分布及品位、厚度變化特征判斷，控制鋁土礦形成的主要因素為礦源層、氣候、地形地貌及水文地質(zhì)條件等。

（1）成礦母巖：依據(jù)鉆探成果，在其他條件相同的情況下，成礦母巖的薄厚決定了礦體優(yōu)劣。往往在賦礦巖系之下見有基性巖漿巖則礦體較好，在賦礦巖系之下見有正常沉積巖則礦體較差或無礦。

（2）氣候因素：風(fēng)化殘積形成大規(guī)模鋁土礦的地區(qū)主要分布在低緯度帶。這說明氣候條件是巖石紅土化成礦作用最重要的因素之一。在熱帶、亞熱帶區(qū)域，氣候炎熱，可促進(jìn)紅土化作用的進(jìn)行[4]；雨量充沛，雨季和旱季相互交替，有利于鐵鋁的富集和有害成分的淋濾。幾內(nèi)亞位于赤道附近的低緯度（北緯10°30′～11° 15′）地區(qū)，氣候炎熱，年平均氣溫達(dá)24℃～32℃；年平均降水量超過2300mm。炎熱的氣候、充沛的降雨量為區(qū)域性大面積分布的富鋁基性巖漿巖紅土化成礦作用提供了重要的條件。

（3）地形地貌與水文地質(zhì)條件：地形地貌特征與礦體規(guī)模及礦石質(zhì)量關(guān)系密切。主要礦體一般分布在低緩山丘或?qū)捑徤襟w的兩側(cè)。在深切的溝谷邊緣、地形坡度大于20°的山體及平緩的臺(tái)地成礦地質(zhì)條件較差。在地形坡度位于5°～20°低緩山丘，地表水、地下水下滲的徑流速度適中，有利于對各種有害成分的淋濾和鐵鋁成分的積聚。該地形地貌條件形成的鋁土礦往往規(guī)模大、質(zhì)量好。在地形坡度大于20°山坡上，由于地表水下滲少，地下潛水徑流較快，各種有害成分淋濾的同時(shí)，主要有用成分Al2O3也隨之流失。該地形地貌條件一般不成礦。在地形寬緩（地形坡度一般小于5°）的開闊平臺(tái)，由于地表致密的鐵帽滲透性較差，造成地表水下滲和地下水徑出困難。該地形地貌條件形成的鋁土礦往往礦體較薄、質(zhì)量較差，或不成礦。

4.2 礦化富集規(guī)律

為研究本礦區(qū)鋁土礦的礦化富集規(guī)律，根據(jù)鉆探資料，賦礦巖系沿垂向自上而下形成不同巖性體（層）為：鐵帽（塊狀鋁土礦賦存層位）—紅土（土狀鋁土礦賦存層位）—鐵質(zhì)粘土—粘土—粉砂質(zhì)粘土。

5 結(jié)束語

紅土型鋁土礦賦存于低緯度地區(qū)的低山和丘陵區(qū)的緩坡上，具有礦床規(guī)模大、礦石質(zhì)量好等特點(diǎn)。礦體宏觀上受風(fēng)化母巖粒玄巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r等富鋁巖石控制。礦石質(zhì)量受地形地貌、氣候等因素控制。由于風(fēng)化淋濾作用，賦礦巖系形成了獨(dú)特的分帶性，礦體富集于鐵帽層、紅土層中。通過對紅土型鋁土礦礦床的特征、控礦條件、成礦規(guī)律的研究，為該類型礦床的找礦及開發(fā)具有重大意義。

[1] 布申斯基.鋁土礦地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1984.

[2] 徐紅偉，張先忠.幾內(nèi)亞共和國博凱地區(qū)紅土型鋁土礦地質(zhì)特征和成礦機(jī)理初探[J].長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（1）：31-33.

[3] 戚立寬.紅土型鋁土礦的化學(xué)礦物組成[J].輕金屬，1989（1）：12-14.

[4] 國外金屬有色礦產(chǎn)[R].中國有色金屬工業(yè)總公司北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究所，1998.

Discussion on the Characteristics of the Ore-hosting Rock Series of Lateritic Bauxite Deposits

ZHU Xue-zhong,LI Bing,YAN Shao-bo
(Geological Exploration&Research Institute of the Bureau of LNYS,Shenyang Liaoning 110013,China)

Lateritic type bauxite distribution is less in our country, and less researched on its hosting rock series.As Chinese enterprises go abroad to develop the foreign bauxite resources,the lateritic type bauxite has been understudied more comprehensibly.Due to the limitation of regional climate and environment,lithology,it is formed the unique metallogenic mechanism and ore-bearing rock series characteristic for the lateritic type bauxite.

gossan；lateritic；gibbsite；bauxite

P618.45

A

1004-5716(2015)04-0103-03

2014-04-15

2014-04-17

朱學(xué)忠（1960-），男（漢族），遼寧朝陽人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)找礦、災(zāi)害地質(zhì)、工程地質(zhì)等工作。