貴州鋁土礦基底地層特征及與成礦的關(guān)系

周文龍，劉幼平

(1.貴州有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,貴州貴陽(yáng) 550005;2.貴州理工學(xué)院,貴州貴陽(yáng) 550003)

貴州鋁土礦基底地層特征及與成礦的關(guān)系

周文龍1，劉幼平2

(1.貴州有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,貴州貴陽(yáng) 550005;2.貴州理工學(xué)院,貴州貴陽(yáng) 550003)

目前對(duì)于貴州鋁土礦含礦巖系基底地層特征及其與成礦關(guān)系有一些研究，但缺乏系統(tǒng)性。通過(guò)在對(duì)省內(nèi)大量鋁土礦床勘查和研究資料的分析，獲得一些新的認(rèn)識(shí)。該地區(qū)基底地層時(shí)空分布上，由南到北、由西到東逐漸變新，黔北主要為硅酸鹽巖，但古喀斯特地貌不明顯，黔中以碳酸鹽巖為主且有顯著古喀斯特地貌?；椎貙釉谝欢ǔ潭壬咸峁┝顺傻V物源，同時(shí)也控制了礦體形態(tài)。因基底巖性和古喀斯特地貌的不同，使得在鋁土物質(zhì)沉積階段沉積分選方式有差異，同時(shí)導(dǎo)致鋁土物質(zhì)次生富集階段地下水化學(xué)特性及動(dòng)力系統(tǒng)的差異，使硅排鐵作用強(qiáng)弱不同，這些因素都影響礦石類型和品位。

貴州 鋁土礦 基底地層 成礦關(guān)系

Zhou Wen-long，Liu You-ping. Characteristics of basement strata in bauxite deposits of Guizhou Province and their relationships to regional mineralization [J].Geology and Exploation，2016，52(3):0462-0471.

1 前言

新世紀(jì)以來(lái)，貴州掀起了新一輪鋁土礦找礦熱潮，成果豐碩，截止2014年12月累計(jì)提交資源儲(chǔ)量約12.9億噸，約占全國(guó)總量的25%，居全國(guó)第二位。礦床(點(diǎn))集中分布于貴陽(yáng)-清鎮(zhèn)鋁土礦田、遵義-息烽鋁土礦田、凱里-黃平-甕安-福泉鋁土礦田和務(wù)川-正安-道真鋁土礦田(劉幼平等，2015)。含礦巖系分別為石炭系下統(tǒng)九架爐組(C1jj)和二疊系中統(tǒng)梁山組(P2l)，其基底地層展現(xiàn)出從時(shí)空分布、巖性及產(chǎn)出特征的鮮明特色，且與成礦的關(guān)系密切。目前對(duì)基底地層特征及其與成礦關(guān)系有一些研究但未從全省角度統(tǒng)性討論，本次在省內(nèi)最新整裝勘查資料基礎(chǔ)上對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行深入探討。

2 基底地層特征

貴州鋁土礦歷經(jīng)寒武紀(jì)至二疊紀(jì)中期漫長(zhǎng)的成礦演化過(guò)程，鋁土礦含礦巖系基底地層無(wú)論從時(shí)空分布、巖性特征還是產(chǎn)出特征都獨(dú)具特色。

2.1 時(shí)間分布特征

貴州鋁土礦含礦巖系集中產(chǎn)出于石炭系下統(tǒng)九架爐組(C1jj)和二疊系中統(tǒng)梁山組(P2l)，其基底地層從南往北時(shí)間跨度廣，除黔北地區(qū)志留系頂部局部有石炭系底層殘余外，其余依次為寒武系-奧陶系-泥盆系-志留系，時(shí)間序列上呈現(xiàn)出由南到北、由西到東逐漸變新的趨勢(shì)(圖1)。其中C1jj下伏基底地層主要為寒武系、奧陶系和奧陶系地層(圖2a1、2a2、2b1)，而P2l下伏基底地層主要為志留系、泥盆系和石炭系地層(圖2a3、2b2)。

2.2 空間分布特征

鋁土礦的形成比較復(fù)雜，而多種成礦因素的耦合作用使得含礦巖系基底地層總體上呈現(xiàn)從西向東、從南向北逐漸變新的趨勢(shì)。石炭系下統(tǒng)九架爐組含礦巖系在不同地段直接與下伏泥盆系望城坡組、高坡場(chǎng)組，奧陶系湄潭組、桐梓組(劉平，1995)和寒武系婁山關(guān)組等地層呈平行不整合和角度不整合接觸(圖2a1、2a2、2b1)，其中最老基底為下寒武統(tǒng)明心寺組，在織金一帶較為清楚。寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)組地層集中分布在貴陽(yáng)-息烽-開(kāi)陽(yáng)地區(qū)(圖2a1、2b1)，奧陶系下統(tǒng)桐梓組主要分布在遵義地區(qū)(圖2a2)，泥盆系上統(tǒng)高坡場(chǎng)組則分布于甕安-福泉-黃平-凱里-龍里地區(qū)(圖2b2)?；椎貙庸诺孛财鸱黄?，與含礦巖系為平行不整合接觸。志留系中下統(tǒng)韓家店組主要分布于務(wù)川-正安-道真礦田(圖2a3)，與上覆含礦巖系呈平行不整合接觸，其中局部地段見(jiàn)石炭系上統(tǒng)黃龍組殘余灰?guī)r，厚0～10m不等。

2.3 巖性特征

含礦巖系基底地層巖性主要為兩類：一是以碳酸鹽巖為主的寒武系、奧陶系、泥盆系和石炭系地層，另外是以硅酸鹽巖為主的志留系地層。

圖1 含礦巖系基底地層分布規(guī)律圖(據(jù)劉幼平等，2015)Fig.1 Map showing distribution of ore-bearing basement strata for ore-bearing rock series (after Liu et al.,2015) 1-基底地層為C2h或S1-2hj區(qū)域；2-基底地層為D3g區(qū)域；3-基底地層為O1t區(qū)域；4-基底地層為2-3ls區(qū)域 1-basement strata are C2h or S1-2hj area;2-basement strata are D3g area;3-basement strata are O1t area;4-basement strata are 2-3ls area

據(jù)劉幼平等(2015)的研究，碳酸鹽巖基底地層集中分布在黔中鋁土礦成礦亞帶，巖性以白云巖、灰?guī)r為主(圖2a1、2a2、2b1、2b2)，常形成古喀斯特風(fēng)化殼，喀斯特作用明顯，故基底凹凸不平。其中貴陽(yáng)-清鎮(zhèn)鋁土礦田含礦巖系基底地層以寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)組、石冷水組、清虛洞組、明心寺組等淺灰色中厚層細(xì)晶白云巖、灰?guī)r為主，如貓場(chǎng)鋁土礦和小山壩鋁土礦(圖2b1)；遵義-息烽鋁土礦田含礦巖系基底地層以?shī)W陶系下統(tǒng)桐梓組灰、灰綠色中厚層白云巖，局部為奧陶系下統(tǒng)湄潭組灰黃、灰綠砂質(zhì)頁(yè)巖和粉砂巖(圖2a2)，如茍江水鋁土礦；凱里-黃平-甕安-福泉鋁土礦田含礦巖系基底地層除龍里地區(qū)局部為泥盆系上統(tǒng)者王組白云巖外，其余均為泥盆系上統(tǒng)高坡場(chǎng)組，灰白色中厚層細(xì)晶白云巖(圖2b2)，如苦李井鋁土礦、金谷鋁土礦和巖門鋁土礦。硅酸鹽巖基底地層則集中分布在務(wù)川-正安-道真鋁土礦成礦亞帶，志留系中下統(tǒng)韓家店組為其穩(wěn)定的基底地層，其巖性主要為砂頁(yè)巖、泥巖。該含礦巖系是在黃龍組灰?guī)r沉積之后受黔桂運(yùn)動(dòng)的影響，黃龍組灰?guī)r及以前地層遭受隆升剝蝕，為梁山組形成提供物源，該區(qū)域成礦時(shí)期古地理環(huán)境為半封閉海灣(崔滔等，2013；杜遠(yuǎn)生等，2013；余文超等，2014)，在各因素耦合條件下致使差異性風(fēng)化剝蝕和溶蝕作用明顯，使得部分地區(qū)含礦巖系基底地層亦有殘余石炭系上統(tǒng)黃龍組灰白色細(xì)至粗晶灰?guī)r存在(圖2a3)。

2.4 受褶皺控制特征

含礦巖系基底地層的產(chǎn)出特征不僅受到自身巖性、風(fēng)化剝蝕作用的影響，也受到構(gòu)造的制約。務(wù)川-正安-道真鋁土礦成礦亞帶主要是受向斜構(gòu)造控制，基底地層順層產(chǎn)出且產(chǎn)狀較平緩與上覆含礦巖系呈平行不整合接觸，在向斜仰起端常見(jiàn)出露，平面產(chǎn)出形態(tài)多呈不規(guī)則“O”型展布，局部地段產(chǎn)狀變陡甚至直立產(chǎn)出；遵義-甕安-福泉-黃平-凱里以南地區(qū)受背斜構(gòu)造控制為主，其中NE向斷裂及褶皺發(fā)育導(dǎo)致地層破碎、產(chǎn)狀變化劇烈、局部地段發(fā)生地層倒轉(zhuǎn)(小山壩鋁土礦)，這些因素導(dǎo)致基底地層順層產(chǎn)出且產(chǎn)狀變化劇烈，在背斜軸部風(fēng)化剝蝕區(qū)域常見(jiàn)出露，呈現(xiàn)“O”型展布或不規(guī)則港灣狀展布。

2.5 古風(fēng)化作用特征

古風(fēng)化作用形成紅土型古風(fēng)化殼，其對(duì)于鋁土礦的成礦功不可沒(méi)。通過(guò)對(duì)貴州大量鋁土礦床實(shí)例資料的研究和分析，認(rèn)為古風(fēng)化殼形成的漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史時(shí)期，在成礦物質(zhì)形成階段，基底地層也部分被風(fēng)化剝蝕而扮演著雙重角色，既為鋁土物質(zhì)的初步沉積提供容礦場(chǎng)所，也是部分的成礦物質(zhì)的來(lái)源。黔中鋁土礦成礦亞帶以不同時(shí)代的碳酸鹽巖基底為主(局部見(jiàn)湄潭組砂頁(yè)巖)，基底地層多為厚大的碳酸鹽巖，古風(fēng)化作用持續(xù)到鋁土物質(zhì)沉積階段，強(qiáng)烈的喀斯特作用使得易溶碳酸鹽巖基底剝蝕而形成古喀斯特地貌，凹凸不平是其最主要的產(chǎn)出特征，各種規(guī)模的巖溶洼地、巖溶漏斗等星羅棋布。而務(wù)川-正安-道真鋁土礦成礦亞帶為硅酸鹽巖基底(局部地段見(jiàn)黃龍組灰?guī)r殘余)，其歷經(jīng)志留世至二疊世的風(fēng)化剝蝕后準(zhǔn)平原化趨于成熟，因此巖溶洼地、漏斗等構(gòu)造并不發(fā)育(雷志遠(yuǎn)等，2013)，基底地層多平緩，局部黃龍組灰?guī)r殘余地段古喀斯特地貌發(fā)育。

3 基底地層與成礦關(guān)系

含礦巖系基底地層對(duì)鋁土礦成礦的制約作用既表現(xiàn)了對(duì)成礦物質(zhì)來(lái)源的貢獻(xiàn)，又表現(xiàn)在對(duì)礦體形態(tài)和礦石質(zhì)量的制約。

3.1 對(duì)成礦物質(zhì)的貢獻(xiàn)

我國(guó)鋁土礦床時(shí)空分布廣泛，類型多樣，王慶飛等(2012)對(duì)喀斯特型鋁土礦進(jìn)行研究指出該類鋁土礦多具異源特性，是多因素耦合結(jié)果。劉長(zhǎng)齡等(1991)認(rèn)為，鋁土礦物質(zhì)來(lái)源是復(fù)雜的，可能主要來(lái)自基底也可能主要來(lái)自古陸。相關(guān)研究表明，黔中鋁土礦成礦亞帶古風(fēng)化殼自?shī)W陶系寧國(guó)期末開(kāi)始，歷經(jīng)志留紀(jì)和泥盆紀(jì)的長(zhǎng)期剝蝕溶蝕，并受到都勻運(yùn)動(dòng)、廣西運(yùn)動(dòng)和紫云運(yùn)動(dòng)三次隆升造陸的影響，九架爐組沉積之前的古風(fēng)化殼的形成時(shí)限約為1.8億年。務(wù)川-正安-道真鋁土礦成礦亞帶含礦巖系與最新基底地層的接觸關(guān)系及剝蝕殘?bào)w特征表明，區(qū)內(nèi)黃龍組灰?guī)r沉積之后曾受黔桂運(yùn)動(dòng)的影響，黃龍組及以前地層隆升而遭受剝蝕，為梁山組形成提供物源。另外據(jù)鄰區(qū)資料，該風(fēng)化殼發(fā)育的時(shí)間下限可延伸至準(zhǔn)平原化的九架爐組頂面，故梁山組形成之前的古風(fēng)化殼的形成時(shí)限約為1.5億年，歷經(jīng)寒武系至石炭系的風(fēng)化剝蝕為成礦提供了豐富優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)(劉幼平等，2015)，因而成礦物源也具有多元性。

圖2 貴州鋁土礦含礦巖系及基底地層對(duì)比柱狀圖Fig.2 Stratigraphic correlation diagram of bauxite ore-bearing rock series and basement strata in Guizhou 1-高臺(tái)組(2g)；2-婁山關(guān)組(2-3ls)；3-桐梓組(O1t)；4-韓家店組(S1-2hj)；5-擺佐組(C1b)；6-祥擺組(C1x)；7-九架爐組(C1jj)；8-黃龍組(C2h)；9-高坡場(chǎng)組(D3g)；10-者王組(D3z)；11-梁山組(P2l)；12-棲霞組(P2q)；13-綠泥石巖；14-灰?guī)r；15-生物碎屑灰?guī)r；16-白云巖；17-鋁土礦；18-鋁土巖；19-粘土巖；20-煤；21-炭質(zhì)泥巖；22-鐵礦；23-鐵質(zhì)巖；24-泥巖；25-頁(yè)巖；26-砂巖1-Gaotai Formation(2g);2-Loushanguan Formation(2-3ls);3-Tongzi Formation(O1t);4-Hanjiadian Formation(S1-2hj);5-Baizuo Formation(C1b);6-Xiangbai Formation (C1x);7-Jiujialu Formation(C1jj);8-Huanglong Formation(C2h);9-Gaopochang Formation(D3g);10-Zhewang Formation(D3z);11-Liangshan Formation(P2l);12-Qixia Formation(P2q);13-chlritestone;14-limestone;15-bioclastic limestone;16-dolomite;17-bauxite;18-bauxitite;19-claystone;20-coal;21-carbonaceous mudstone;22-iron ore;23-ironrock;24-mudstone;25-shale;26-sandstone

務(wù)川-正安-道真鋁土礦成礦亞帶物源研究相對(duì)較成熟，基底韓家店組泥頁(yè)巖和黃龍組灰?guī)r為成礦提供了物源(武國(guó)輝等，2006，2008；劉平，2007；崔滔等，2013；杜遠(yuǎn)生等，2013；余文超等，2014)。研究認(rèn)為，志留世末期韓家店組泥頁(yè)巖遭受大范圍的暴露剝蝕，晚石炭世中期黃龍組灰?guī)r遭受風(fēng)化剝蝕而斷續(xù)分布，都為成礦提供了物質(zhì)條件(雷志遠(yuǎn)等，2013)。劉平(2001)對(duì)黔北張家院鋁土礦的下伏韓家店組泥、頁(yè)巖穩(wěn)定重礦物進(jìn)行研究，認(rèn)為其就是鋁土礦的成礦母巖。余文超等(2014)運(yùn)用碎屑鋯石年齡譜對(duì)該區(qū)鋁土礦物源進(jìn)行示蹤，證明志留紀(jì)末期韓家店組泥頁(yè)巖為鋁土礦主要物源之一，同時(shí)黃龍組灰?guī)r也為成礦母質(zhì)提供了部分物源。

和黔北相比，黔中鋁土礦成礦亞帶物源的研究相對(duì)薄弱，通過(guò)貴州古地理的研究得知，鋁土礦成礦過(guò)程始于中奧陶世后暴露地表的巖石風(fēng)化剝蝕，在此漫長(zhǎng)的過(guò)程中寒武系、奧陶系、志留系和石炭系地層均提供了鋁土礦成礦物質(zhì)。劉平(1999)對(duì)黔中豫南成礦帶不同類型、不同時(shí)代的鋁土礦礦石、鋁土巖、粘土巖和下伏泥質(zhì)巖、白云巖、灰?guī)r的稀土元素進(jìn)行了研究(表1、表2)，對(duì)相關(guān)9個(gè)變量的分析顯示∑REE與Al2O3成正比，即隨著Al2O3含量的增加∑REE含量也逐步升高，各穩(wěn)定稀散元素含量和元素比值顯示Nb/Ta、Ga×104/Al2O3基本是鋁土礦、鋁土巖大于粘土巖和基底泥、頁(yè)巖和碳酸鹽巖，Rb/Ga、Sc/Ga鋁土礦最小，依次小于鋁土巖、粘土巖、基底泥、頁(yè)巖和碳酸鹽巖，自下而上有一種遞增或遞減的變化，顯示了鋁土礦與含礦巖系基底地層緊密的成因聯(lián)系，其中與下伏泥頁(yè)巖的關(guān)系則更為密切。

表1 鋁土礦、鋁土巖、粘土巖與下伏巖石的化學(xué)組分及比值(據(jù)劉平,1999)

遵義-息烽鋁土礦田志留紀(jì)后期暴露地表遭受風(fēng)化剝蝕，白朝益等(2013)對(duì)微量元素Nb、Ta、Cr、Ha等研究表明，基底為鋁土礦的形成提供了重要物源。李傳班等(2012)對(duì)凱里-黃平地區(qū)鋁土礦的鋁質(zhì)原巖分析，認(rèn)為含礦巖系基底的泥盆系上統(tǒng)高坡場(chǎng)組白云巖為古風(fēng)化殼的原巖。

3.2 對(duì)礦體形態(tài)的制約

含礦巖系基底地層巖性主要有兩類，即白云巖、灰?guī)r為主的碳酸鹽巖和以泥頁(yè)巖為主的硅酸鹽巖。莫江平等(1991)認(rèn)為，黔中鋁土礦成礦期位于古緯度16°～24°，炎熱潮濕氣候下構(gòu)造有利部位巖溶洼地發(fā)育，古巖溶洼地明顯控制著礦體的形態(tài)、規(guī)模和質(zhì)量。通過(guò)對(duì)省內(nèi)大量鋁土床礦體特征統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：碳酸鹽巖基底古喀斯特作用發(fā)育，底板凹凸不平，產(chǎn)于該類基底之上的鋁土礦體厚度變化較大、連續(xù)性較差(圖3、圖4，表3)。硅酸鹽巖基底平整變化不大，相對(duì)而言對(duì)礦體形態(tài)影響不大，鋁土礦體總體厚度變化不大、延展平穩(wěn)(圖5)。

黔中鋁土礦成礦亞帶礦體規(guī)模、形態(tài)等嚴(yán)格受基底地層的喀斯特地貌形態(tài)控制。通?；椎屯莸貛УV體較厚，凸起地帶礦體較薄，甚至無(wú)礦；基底平坦區(qū)礦體薄、分布面積大而穩(wěn)定，起伏變化區(qū)礦體厚但小而分散。在剖面上，礦體一般呈層狀、似層狀、透鏡狀，規(guī)模較大，連續(xù)性較好。但當(dāng)基底喀斯特地貌發(fā)育，受其不整合面的制約常見(jiàn)扁豆?fàn)?、囊狀、漏斗狀礦體產(chǎn)出，其規(guī)模較小，連續(xù)性較差；在平面上，礦體形態(tài)多不規(guī)則，邊界形態(tài)曲折多變呈港灣狀，部分無(wú)礦地段伸入礦體內(nèi)部，在礦體內(nèi)形成一些無(wú)礦天窗和不可采地段，面積大小不等(李傳班等，2012；孔令等，2013；劉幼平等，2014)。李克慶等(2007)對(duì)遵義后槽、仙人巖等多處鋁土礦研究發(fā)現(xiàn)，鋁土礦的沉積作用與基底的古巖溶溶蝕坑、洼地密切相關(guān)，并使得鋁土礦沉積在平面上或縱向上都具有一定的分帶性(圖3、圖4)。受含礦巖系基底地層古喀斯特地貌形態(tài)制約，凱里-黃平-甕安-福泉鋁土礦田礦體空間形態(tài)主要有層狀和漏斗狀兩種(表3)。

表2 鋁土礦與下伏巖石REE含量及特征參數(shù)(據(jù)劉平,1999)

表3 凱里-黃平鋁土礦區(qū)典型礦體特征表(據(jù)劉幼平等，2014)

圖3 壇罐窯鋁土礦19號(hào)勘探線剖面圖(據(jù)潘金權(quán)2012年資料修編)Fig.3 Geological cross section along exploratory line No.19 of Tanguanyao bauxite(modified from Pan,2012)1-婁山關(guān)組;2-擺佐組(C1b);3-九架爐組(C1jj);4-第四系(Q);5-浮土;6-灰?guī)r;7-白云巖;8-含礦巖系及鋁土礦體1-Loushanguan Formation;2-Baizuo Formation(C1b);3-Jiujialu Formation(C1jj);4-Quaternary(Q);5-regolith;6-limestone;7-dolomite;8-bauxite ore-bearing series and bauxite

務(wù)川-正安-道真鋁土礦田基底地層產(chǎn)狀平緩，在鋁土物質(zhì)沉積階段，平緩的基底成為鋁土物質(zhì)良好的就為空間，故礦體總體上厚度穩(wěn)定、變化較小，礦體形態(tài)多呈層狀、似層狀，偶見(jiàn)透鏡狀產(chǎn)出(圖5)。此外，由于局部地段基底地層殘余黃龍組灰?guī)r，灰?guī)r發(fā)育地區(qū)古喀斯特地貌對(duì)礦體形態(tài)制約明顯，杜定權(quán)(2007)對(duì)道真池家溝礦點(diǎn)古巖溶剖面研究，認(rèn)為古巖溶地貌環(huán)境是含礦巖系厚度變化的控制因素之一，在一些礦區(qū)的某些礦段嚴(yán)格制約著礦體的產(chǎn)出形態(tài)。另外道真沙壩鋁土礦和巖坪鋁土礦勘查資料也顯示，礦區(qū)局部地段黃龍組灰?guī)r古喀斯特地貌在一定程度上制約著礦體空間形態(tài)。

3.3 對(duì)礦石質(zhì)量的制約

貴州鋁土礦床均屬于古風(fēng)化殼改造再沉積礦床，礦床的形成一般都經(jīng)歷了鋁土礦物質(zhì)的形成階段、沉積和保存階段、次生富集階段(李傳班等，2012)。鋁土礦的主要工業(yè)礦物—一水硬鋁石既可以由古風(fēng)化殼紅土化作用形成的三水鋁石轉(zhuǎn)化而成，也可由陸源風(fēng)化剝蝕的粘土巖屑，在巖溶洼地或泥炭沼澤等環(huán)境中分解脫硅，經(jīng)三水鋁石轉(zhuǎn)化而來(lái)(高道德等，1992)?；椎貙訉?duì)礦石質(zhì)量的制約貫穿于鋁土礦的整個(gè)成礦過(guò)程。

圖4 仙人巖鋁土礦含礦巖系、礦體及基底地層關(guān)系剖面示意圖(據(jù)高道德等,1992)Fig.4 Section sketch of relationship between bauxite ore-bearing series,ore body andbasement strata in Xianrenyan bauxite(after Gao et al.,1992) 1-桐梓組(O1t)；2-九架爐組(C1jj)；3-鋁土礦體；4-鋁土巖；5-粘土巖1-Tongzi Formation(O1t);2-Jiujialu Formation(C1jj);3-bauxite;4-bauxitite;5-claystone

圖5 新民鋁土礦95號(hào)勘探線剖面圖(據(jù)貴州省有色地勘院資料修編)Fig.5 Geological section along exploratory line No.95 of Xinmin bauxite(after the Guizhouprovince nonferrous geological exploration data)1-韓家店組(S1-2hj)；2-黃龍組(C2h)；3-梁山組(P2l)；4-棲霞組+茅口組(P2q+m)；5-灰?guī)r；6-生物碎屑灰?guī)r；7-燧石團(tuán)塊灰?guī)r；8-泥灰?guī)r；9-泥頁(yè)巖；10-砂巖；11-鋁土礦1-Hanjiadian Formation(S1-2hj);2-Huanglong Formation(C2h);3-Liangshan Formation(P2l);4-Qixia+Maokou Formation(P2q+m);5-limestone;6-bioclastic Limestone;7-flint limestone;8-marlstone;9-clay-shale;10-sandstone;11-bauxie

首先，在鋁土物質(zhì)形成階段，基底作為物源之一，其巖性的差異在一定程度上決定了風(fēng)化產(chǎn)物的各化學(xué)組分含量的高低，其差異也表現(xiàn)在鋁土礦石化學(xué)組分上。

其次，鋁土物質(zhì)沉積和保存階段，基底不同的地貌形態(tài)使鋁土礦物質(zhì)沉積場(chǎng)所空間形態(tài)不同，而導(dǎo)致物質(zhì)沉積和分選的方式不同而影響礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和品位。如黔中地區(qū)常見(jiàn)溶蝕洼地、漏斗甚至是溶蝕盆地的港灣狀湖泊，在適宜的條件下鋁土物質(zhì)隨水流進(jìn)入湖泊而就地沉積，因此部分鋁土礦區(qū)九架爐組含礦巖系成分復(fù)雜，幾乎不顯層理特征，為近源快速堆積的泥石流層序(高道德等，1992)，碎屑狀、土狀和半土狀礦石發(fā)育。而黔北濱海寬闊平坦的場(chǎng)所，使沉積在海灣的鋁土物質(zhì)在海洋頻繁變化的水動(dòng)力系統(tǒng)下不停的分選淘洗，同時(shí)清除雜質(zhì)使鋁質(zhì)也得到初步富集(杜遠(yuǎn)生等，2013)，同時(shí)礦石類型從濱岸平原到海灣中心發(fā)生碎屑狀-豆鮞狀-致密狀的規(guī)律變化，碎屑狀與豆鮞狀鋁土礦圍繞半封閉海灣分布，致密狀鋁土礦在整個(gè)務(wù)川-正安-道真礦田均有分布，且由南向北致密狀與土狀礦石比重增加(崔滔等，2013)。

最后，在鋁土礦保存和次生富集階段，基底巖性和地貌的不同導(dǎo)致地下水化學(xué)特征以及水動(dòng)力系統(tǒng)有所差異，這影響脫硅排鐵作用的強(qiáng)弱，造成礦石品質(zhì)優(yōu)劣有別。鋁土礦形成階段，鋁土物質(zhì)初步富集后，原生沉積鋁土礦含有大量的SiO2和Fe2O3，礦石的Al2O3含量低，未達(dá)到工業(yè)要求。在保存階段，鋁土礦形成過(guò)程中溶解的Fe與基底易容碳酸鹽中的CO32-結(jié)合形成菱鐵礦(張正偉等，2012)而使鋁土礦初步排鐵而富鋁化。陳履安(1993)對(duì)清鎮(zhèn)-修文鋁土礦中紅礦和白礦的研究，指出紅礦是在水動(dòng)力條件良好的地表氧化條件下淋濾水云母粘土巖形成，白礦是由紅礦在富有機(jī)酸的還原體系的沼澤相中經(jīng)脫鐵、脫硅作用形成。溫同想(1996)對(duì)河南石炭紀(jì)鋁土礦的研究認(rèn)為，pH≈7.7的地表水和地下水的水文地質(zhì)作用是鋁土礦次生富集的重要因素之一，在此條件下CaO首先大量淋失，然后是SiO2，而不活躍的Al則被保留下來(lái)進(jìn)一步富集。李傳班等(2012)對(duì)凱里-黃平地區(qū)的鋁土礦研究證實(shí)，礦區(qū)大部分探明的工業(yè)富礦體均位于侵蝕基準(zhǔn)面之上，如魚(yú)洞鋁土礦區(qū)西側(cè)的富礦體標(biāo)高高于河面標(biāo)高150m～200m。因此，鋁土礦次生富集階段古喀斯特作用繼續(xù)發(fā)生作用：其一，巖溶漏斗區(qū)域天然形成垂直入滲的地下水循環(huán)系統(tǒng)，促成含礦巖系脫硅排鐵作用深入發(fā)展；其二，碳酸鹽巖的古喀斯特作用使得基底碳酸鹽巖裂隙發(fā)育，有利于地下水的循環(huán)流動(dòng)，鋁土礦的去硅排鐵作用持續(xù)進(jìn)行使礦石質(zhì)量進(jìn)一步變優(yōu)(李傳班等，2013；劉幼平等，2014)。由于巖溶漏斗區(qū)天然地下巖溶裂隙、落水洞等比巖溶洼地或平原區(qū)發(fā)育，故其地下水活動(dòng)性也優(yōu)于巖溶洼地或平原區(qū)，這是造成黔中巖溶漏斗發(fā)育區(qū)域鋁土礦石質(zhì)量?jī)?yōu)于巖溶洼地發(fā)育區(qū)域的因素之一。而黔北地區(qū)硅酸鹽巖基底相對(duì)于黔中碳酸鹽巖基底為相對(duì)隔水層，不利于地下水循環(huán)，成礦的次生富集作用弱于黔中地區(qū)，這是造成鋁土礦礦石質(zhì)量普遍沒(méi)有黔中和凱里黃平地區(qū)礦石質(zhì)量好的因素之一。通過(guò)省內(nèi)大量鋁土礦床資料統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)遵義-甕安-福泉-黃平-凱里以南的地區(qū)礦石質(zhì)量普遍較好，而黔北務(wù)正道地區(qū)礦石質(zhì)量相對(duì)而言明顯偏低(表4)。

表4 不同基底地層礦石質(zhì)量對(duì)比表(據(jù)貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局和貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局勘查資料)

4 結(jié)論

(2)含礦巖系基底地層在一定程度上提供了成礦物源，同時(shí)也控制著礦體形態(tài)。黔北基底地層古喀斯特地貌不發(fā)育，而黔中比較發(fā)育，其中黔中碳酸鹽巖基底對(duì)礦體形態(tài)的控制作用比黔北地區(qū)更明顯。

(3)含礦巖系基底地層性質(zhì)不同制約著礦石質(zhì)量，其作用貫穿于鋁土物質(zhì)的沉積分選過(guò)程、鋁土礦保存階段和次生富集階段。其中碳酸鹽巖基底區(qū)域地下水化學(xué)性質(zhì)、地下水動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)含礦巖系脫硅排鐵作用的貢獻(xiàn)優(yōu)于硅酸鹽巖基底區(qū)域，是造成黔中鋁土礦質(zhì)量?jī)?yōu)于黔北地區(qū)的因素之一。

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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Characteristics of Basement Strata in Bauxite Deposits of Guizhou Province and Their Relationships to Regional Mineralization

ZHOU Wen-long1，LIU You-ping2

(1.InstituteofGeologyandMineralResourcesExplorationn,Non-FerrouMetalsandNuclearGeologicalExplorationBureauofGuizhou,Guiyang,Guizhou550005;2.GuizhouInstituteofTechnology,Guiyang,Guizhou550003)

So far there have been some studies on characteristics of ore-bearing basement strata in bauxite deposits of Guizhou and their relationships to regional mineralization,but such work remains not systematic. Through the analysis on a large number of survey and research data about bauxite mines in Guizhou,we have obtained some new insights into this issue. On the temporal and spatial distribution of basement strata,there exists a trend that the strata become younger from south to north and from west to east. The basements of northern Guizhou are dominated by silicate rocks,while ancient karst did not develop well. Such strata of central Guizhou are mainly carbonate rocks with conspicuous ancient karst. These basement strata provided mineralization sources to some extent and controlled the features of ore-bodies at the same time. The differentiation between basements lithology and ancient karst geomorphology caused different depositing and sorting modes within deposition phases for aluminous matter,and meanwhile resulted in discrepancies in groundwater chemistry properties and kinetic systems in the secondary enrichment stage for aluminous substance which made silicon iron chelating effect strong or weak. All these factors could affect the types and grades of bauxite ores in this region.

Guizhou,bauxite deposit,basement strata,relationship with mineralization

2015-12-02；

2016-04-27；[責(zé)任編輯]陳偉軍。

國(guó)家地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào):12120113051200)和貴州理工學(xué)院高層次人才科研項(xiàng)目(編號(hào):XJGC20141105)聯(lián)合資助。

周文龍(1984年-)，男，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及礦床地質(zhì)研究工作。E-mail:578064048@qq.com。

劉幼平(1959年-)，女，貴州理工學(xué)院教授、應(yīng)用技術(shù)研究員，現(xiàn)主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)的應(yīng)用、研究、教學(xué)及管理工作。E-mail:516653426@qq.com 。

P618.45

A

0495-5331(2016)03-0462-10