陳慶剛,陳 群,謝江濤
(貴州省地礦局115地質(zhì)大隊(duì),貴州 清鎮(zhèn) 551400)
柬埔寨王國(guó)蒙多基里省紅土型鋁土礦礦床地質(zhì)特征及成因淺析
陳慶剛,陳群,謝江濤
(貴州省地礦局115地質(zhì)大隊(duì),貴州清鎮(zhèn)551400)
[摘要]柬埔寨王國(guó)紅土型鋁土礦,產(chǎn)于北東部蒙多基里高原,屬第四系風(fēng)化殼紅土型三水鋁石礦床,系玄武巖經(jīng)風(fēng)化作用殘留而成。礦體呈面狀分布于坡體頂部平緩臺(tái)地區(qū),厚度穩(wěn)定,礦體分布受坡體展布形態(tài)制約,平面上受淺地表水系侵蝕呈不規(guī)則面狀覆于地表、淺地表;礦床規(guī)模為大型,鋁土礦資源量達(dá)數(shù)億噸。
[關(guān)鍵詞]風(fēng)化殼;紅土型;三水鋁石鋁土礦床;蒙多基里;柬埔寨王國(guó)[中圖分類(lèi)號(hào)]P618.45
[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
[文章編號(hào)]1000-5943(2016)01-0019-05
柬埔寨王國(guó)紅土型鋁土礦產(chǎn)于柬埔寨王國(guó)北東部蒙多基里省高原地區(qū),區(qū)內(nèi)礦床礦石類(lèi)型為三水鋁石鋁土礦,礦床成因類(lèi)型為玄武巖風(fēng)化殼紅土型鋁土礦,礦體產(chǎn)于玄武巖經(jīng)風(fēng)化形成的風(fēng)化殼紅土層中,分布范圍大,礦床規(guī)模大,礦石品質(zhì)優(yōu),開(kāi)采技術(shù)條件簡(jiǎn)單,具有較高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。貴州省地礦局一一五地質(zhì)隊(duì)通過(guò)對(duì)柬埔寨王國(guó)東部××礦區(qū)歷時(shí)三年的詳查工作,于2014年提交詳查報(bào)告,經(jīng)中礦聯(lián)組織國(guó)內(nèi)礦業(yè)界知名專(zhuān)家評(píng)審?fù)ㄟ^(guò),一致認(rèn)為是我國(guó)近年來(lái)所提交的現(xiàn)代風(fēng)化形成的紅土型三水鋁石大型礦床,礦床勘查研究可作為同類(lèi)型礦床勘查工作的范例。本文在對(duì)××礦床特征進(jìn)行總結(jié)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)礦床的風(fēng)化作用、物理化學(xué)機(jī)制、成因、勘查工作方法手段等方面進(jìn)行總結(jié)研究,供勘查研究本類(lèi)型鋁土礦參考交流。
1區(qū)域地質(zhì)背景
1.1區(qū)域構(gòu)造
礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于東印支板塊印支斷塊格羅奇-上川龍玄武巖高原中北部,出露地層為燕山-喜馬拉雅旋回構(gòu)造層,礦區(qū)及周邊未發(fā)現(xiàn)明顯斷裂和褶皺構(gòu)造,本區(qū)域構(gòu)造條件簡(jiǎn)單(圖1)。
1.2區(qū)域地層
區(qū)域出露地層主要為上新世-早更新世玄武巖和侏羅系砂巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖。次為泥盆-石炭系頁(yè)巖、砂巖、灰?guī)r,第四系玄武巖、更新世-全新世泥砂粘土層、沖洪積層。局部有晚侏羅-白堊紀(jì)和晚白堊-古近紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖侵入。
礦區(qū)及周邊大片出露上新世-早更新世玄武巖(N2-QP1β),玄武巖基巖為深灰色致密塊狀,硬度中等,斷面粗糙,呈尖棱角狀,見(jiàn)少量氣孔。
1.3巖漿活動(dòng)
由于地殼運(yùn)動(dòng),在2.6 Ma~1.77 Ma間,基性玄武巖漿沿NW-SE向斷裂(裂隙)溢出(噴發(fā))地表,因巖漿粘度小,流動(dòng)性大,覆蓋柬埔寨東南部和越南的南西部,面積約80萬(wàn)km2,最終成為上新世—早更新世玄武巖溢流相,呈面狀熔巖被,厚度大于100 m。
圖1蒙多基里省紅土型鋁土礦區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖
Fig.1Regional geologic sketch of lateritic bauxite in Mondulkiri1—全新統(tǒng)礫石、砂、粉砂和粘土;2—下更新統(tǒng)河流近海和海相砂、粉砂、粘土;3—更新統(tǒng)礫石、砂、粉砂和粘土;4—第四系沖積、洪積及沿海面岸地區(qū)的海相沉積;5—第四系玄武巖、堿性玄武巖;6—上新世—早更新世玄武巖;7—中—下侏羅統(tǒng)海相砂巖、粉砂巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖向上過(guò)渡為陸相紅色砂頁(yè)巖;8—三疊系砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖、泥灰?guī)r;9—上石炭統(tǒng)—二疊灰?guī)r;10—泥盆系—石炭系頁(yè)巖、砂巖、燧石、泥灰?guī)r、少量灰?guī)r;11—晩白堊紀(jì)—古近紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖;12—晚侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖;13—地層界線;14—國(guó)界線;15—紅土型鋁土礦分布區(qū)
1.4地形地貌及氣象特征
1.4.1地形地貌
礦區(qū)位處玄武巖分布的高原區(qū),因風(fēng)化剝蝕和降雨沖刷,形成寬緩臺(tái)地與斜坡、溝谷相間的高原地貌。區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高350~920 m,一般相對(duì)高差30~50 m。自礦區(qū)向北、西、南,海拔高度逐漸降低。
礦區(qū)地貌形態(tài)
1.4.2氣象
礦區(qū)地處低緯度地區(qū),屬熱帶季風(fēng)氣候,溫差小,降雨充沛。每年11月至次年4月盛行東北風(fēng),降雨量少,氣候涼爽、干燥,氣溫在25~32℃間;5—10月盛行西南風(fēng),多對(duì)流雨,雨量充沛,降雨量在1 800 mm左右,占全年降雨量的80%,相對(duì)濕度90%,氣溫徘徊在33℃上下。
2礦床地質(zhì)特征
2.1含礦系特征
區(qū)內(nèi)礦床類(lèi)型為玄武巖風(fēng)化殼紅土型鋁土礦,含礦層為第四系風(fēng)化殼,風(fēng)化殼層自上而下分層明顯,依次為:腐植土層、紅土層、礫石紅土層、含礫紅土層、雜色粘土層、玄武巖風(fēng)化礫塊層,見(jiàn)圖2。各層特征如下:
①腐植土層:灰、灰黑色粘土,含有機(jī)質(zhì)及植物根莖,局部區(qū)域含少量礫粒。厚0~0.3 m。
②紅土層:褐紅、褐黃色粘土(紅土),結(jié)構(gòu)松軟,具弱粘性和可塑性,不含礫或含極少量礫粒。厚0~7.0 m。
③礫石紅土層:為鋁土礦的主要賦存部位,由礫塊和紅粘土組成,其中礫塊主要為風(fēng)氧化作用形成的鋁土礦結(jié)核、結(jié)塊,少部分為玄武巖碎塊和鐵質(zhì)結(jié)殼,總體呈礫狀。紅土具弱粘性和可塑性。呈褐紅色。厚0~8.0 m。
④含礫紅土層:褐、褐紅、褐黃、灰褐色含礫紅土,含礫5%~20%。礫粒呈棱角狀、次棱角狀散布在紅土中。厚0~4.5 m。
圖2 風(fēng)化殼柱狀剖面示意圖
⑤雜色粘土層:位于風(fēng)化殼下部,為灰、灰白、紫紅、淺綠等雜色粘土。厚1.0~8.0 m。
⑥玄武巖風(fēng)化礫塊層:位于風(fēng)化殼底部,玄武巖礫塊呈球狀、橢球狀、不規(guī)則狀,外層為褐色鐵質(zhì)浸染層,核部為灰、深灰色致密狀玄武巖。厚度大于10 m。
鋁土礦層 (礫石紅土層)
2.2礦體特征與分布規(guī)律
礦體特征:區(qū)內(nèi)三水鋁石鋁土礦產(chǎn)于紅土風(fēng)化殼上部的礫石紅土層中,礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出,礦床由多個(gè)礦體組成,單個(gè)礦體最大長(zhǎng)8.8 km,平均寬1.5 km,平均厚3.54 m,礦石資源量達(dá)3 000萬(wàn)噸。
礦體分布規(guī)律:礦體分布受地貌形態(tài)和海拔標(biāo)高制約,主要分布于海拔標(biāo)高750 m以上,坡體頂部至中上部和地形舒緩平坦區(qū)域,呈不規(guī)則面狀分布,溝谷區(qū)基本無(wú)礦體分布。
2.3礦石特征
區(qū)內(nèi)三水鋁石礦石形態(tài)復(fù)雜多樣,常呈不規(guī)則團(tuán)塊狀、姜狀、豆?fàn)?、結(jié)核狀、皮殼狀、棱角狀、次棱角狀塊體或粒,總體上呈礫塊狀,礫徑0.1~3.0 cm,部分礫塊達(dá)5~30 cm,呈褐、棕紅、灰褐、灰黃等色,礦石表層多被褐鐵礦、赤鐵礦等混染成一層較硬的外殼,呈褐紅、暗褐色。礦石斷面粗糙。
礦石結(jié)構(gòu):具膠狀結(jié)構(gòu),纖維狀變晶結(jié)構(gòu)(殘余間粒結(jié)構(gòu))。
觀察組產(chǎn)婦并發(fā)癥發(fā)生率為5.2%,新生兒并發(fā)癥發(fā)生率為15.5%,明顯低于對(duì)照組16.5%、37.1%,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。 見(jiàn)表 2。
鋁土礦礫塊
礦石構(gòu)造: 普遍具土狀構(gòu)造,集塊狀構(gòu)造,似礫粒狀構(gòu)造,氣孔狀構(gòu)造。
礦石礦物成分:三水鋁石礦物為主,其次為高嶺石、鋁針鐵礦、赤鐵礦、鈦鐵礦,含少量銳鈦礦、石英。三水鋁石含量最高67.7%,最低51.2%,平均61.6%;高嶺石含量平均11.3%;石英含量平均0.59%;銳鈦礦含量平均0.9%;鈦鐵礦含量平均3.9%;鋁針鐵礦含量平均13.5%;赤鐵礦含量平均6.3%。
礦石主要化學(xué)組份:Al2O3、TFe2O3、SiO2,含少量TiO2、CaO、MgO、P2O5、K2O、Na2O 、V、S、Mn、有機(jī)質(zhì),含微量As、Co及稀有稀散元素Ga、Nb、Ta等。主要有用組份Al2O3含量最低42.15%,最高49.24%,平均47.19%,品位變化系數(shù)7.10%,變化系數(shù)小,礦石主要有用組分含量穩(wěn)定,主要賦存于三水鋁石礦物中;SiO2含量最低2.67%,最高8.15%,平均5.80%,主要賦存于高嶺石粘土礦物中;TFe2O3含量平均18.65%,主要含鐵礦物為赤鐵礦、針鐵礦、鈦鐵礦等;燒失量(LOSS)含量平均25.16%,主要成份為礦物中結(jié)構(gòu)水,其次為少量CO2、SO2等。
3勘查工作方法
根據(jù)區(qū)內(nèi)礦體產(chǎn)出特征、地形地質(zhì)條件和已有地質(zhì)工作程度,勘查工作采用地形測(cè)量、工程測(cè)量、地質(zhì)填圖、淺井工程揭露、樣品分析、水工環(huán)調(diào)查相結(jié)合的方法。
區(qū)內(nèi)僅有1∶50 000比例尺地形圖,且成圖時(shí)間早,為滿(mǎn)足勘查工作需要,需開(kāi)展1∶10 000地形圖測(cè)量工作;區(qū)內(nèi)以前雖開(kāi)展過(guò)少量地質(zhì)調(diào)查工作,但未形成資料積累,未形成系統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查資料,需開(kāi)展1∶10 000地質(zhì)調(diào)查,基本查清地層地序,分布情況,礦體露頭分布情況,了解礦體分布區(qū)域;礦層產(chǎn)于第四系風(fēng)化殼紅土層中,裸露地表,礦層結(jié)構(gòu)松散,礦層結(jié)構(gòu)受擠壓后極易變形,破壞礦層原始結(jié)構(gòu)和狀態(tài),采用淺井工程揭露礦層,既能達(dá)到揭露礦層的目的,也不破壞礦層原始結(jié)構(gòu)狀態(tài),有利于資料的收集和樣品的采取。
區(qū)內(nèi)對(duì)鋁土礦層的揭露采用淺井工程,淺井為矩形井,井口規(guī)格按1.20×0.80 m施工,長(zhǎng)邊位置依坡向而定,為確保井壁的穩(wěn)定,一般平行于坡向,在短壁分層取樣,樣長(zhǎng)一般在1米左右。
鋁土礦層中三水鋁石礫塊與紅粘土混雜產(chǎn)出,紅粘土為雜質(zhì),且二者易通過(guò)洗選分離,因而增加洗樣環(huán)節(jié),計(jì)算出樣品中礦石含礦率,并將此參數(shù)用于資源量估算。
4成因探討
圖3礦床成因示意圖
Fig.3Diagram of deposit genesis
4.1成礦物質(zhì)來(lái)源
區(qū)內(nèi)大面積、大厚度玄武巖的穩(wěn)定分布,為紅土化形成三水型鋁石提供了成礦物質(zhì)條件。
玄武巖礦物組成主要有斜長(zhǎng)石、輝石,其次為橄欖石、皂石,含少量鈦鐵礦、磁黃鐵礦、白云石。
化學(xué)成份主要有Al2O3、SiO2、Fe2O3,其次為T(mén)iO2、CaO、MgO、K2O、Na2O,以及其他微量元素,其中Al2O3含量13.63%~15.22%,平均14.50%;SiO2含量46.27%~51.31%,平均48.20%;TFe2O3含量11.17%~13.38%,平均12.52%;TiO2含量1.77%~2.80%,平均2.36%;CaO含量7.18%~9.15%,平均8.18%;MgO含量6.14%~9.13%,平均7.43%;K2O含量0.97%~1.91%,平均1.41%;Na2O含量2.06%~2.60%,平均2.38%。
在玄武巖風(fēng)化分解過(guò)程中,分解出來(lái)的堿和堿土金屬(去堿作用)不易被地表水帶出風(fēng)化場(chǎng)所,因此溶液具堿性反應(yīng);SiO2溶膠在堿性介質(zhì)中不凝結(jié),而被潛水帶走(去硅作用),而溶膠Al2O3·mH2O和Fe2O3·nH2O則可在原地凝聚。這樣在地表就逐漸堆積起鋁的氫氧化物(三水鋁石Al2O3·3H2O和鐵的氫氧化物、氧化物。其化學(xué)變化過(guò)程如下:
Al2O3+nH2O→Al2O3·mH2O→Al2O3·3H2O
4.2地形地貌
蒙多基里地區(qū)自新近紀(jì)上新世玄武巖噴發(fā)以來(lái),形成高原地貌,較周邊區(qū)域地形凸起,有利于空氣流通,有利于地表水的垂直運(yùn)移產(chǎn)生淋濾作用,有利于風(fēng)化作用的進(jìn)行。
4.3氣候條件
蒙多基里地區(qū)地處低緯度地區(qū),屬熱帶氣候,雨季降雨量大,并與旱季相互交替,全年氣候炎熱,11月至次年4月的旱季期間氣溫平均在25~32℃之間,5月至10月雨間,氣溫徘徊在33℃左右,降雨量可達(dá)2 000 mm。且晝夜溫差變化小,有利于植物繁殖和微生物的作用,從而形成豐富的腐殖質(zhì)和有機(jī)酸,促進(jìn)了化學(xué)風(fēng)化的進(jìn)行,巖石和礦物迅速分解和破壞,風(fēng)化作用不斷向縱深發(fā)展,元素發(fā)生大量遷移和富集,形成厚層風(fēng)化殼,為三水型鋁土礦的形成創(chuàng)造了條件。
4.4構(gòu)造條件
區(qū)內(nèi)自上新世以來(lái)未發(fā)生劇烈構(gòu)造活動(dòng),一直處于不斷緩慢隆升的構(gòu)造背景,使該區(qū)處于區(qū)域上相對(duì)隆起(凸起)的狀態(tài),且其隆升速度基本能與地表淺層玄武基巖的風(fēng)化淋濾速度保持平衡,使區(qū)域地貌未發(fā)生劇烈的升降變化,保持了地貌的相對(duì)穩(wěn)定,同時(shí)也保持了地下水潛水面的相對(duì)穩(wěn)定性,保持了地下水水動(dòng)力條件的穩(wěn)定性和物理化學(xué)環(huán)境的穩(wěn)定性,滿(mǎn)足了能長(zhǎng)期進(jìn)行淋濾作用的構(gòu)造條件、地下水動(dòng)力條件、物理化學(xué)條件,滿(mǎn)足了長(zhǎng)期、持續(xù)、穩(wěn)定的風(fēng)化作用的進(jìn)行。
同時(shí)區(qū)內(nèi)舒緩的斜坡地貌條件也有利于鋁土礦體的后續(xù)積聚和保存,有利于形成風(fēng)化礦床。
5結(jié)論
(1)柬埔寨王國(guó)紅土型鋁土礦礦床類(lèi)型為玄武巖風(fēng)化殼紅土型鋁土礦,含礦層為第四系風(fēng)化殼,鋁土礦層產(chǎn)于風(fēng)化殼中上部紅土層中。
(2)鋁土礦層由鋁土礦礫塊和紅粘土組成,其中礫塊主要為風(fēng)氧化作用形成的鋁土礦結(jié)核、結(jié)塊,少部分為玄武巖碎塊和鐵質(zhì)結(jié)殼,總體呈礫狀,紅土具弱粘性和可塑性,呈褐紅色,厚0~8.0 m。
(3)區(qū)內(nèi)礦體分布受地貌形態(tài)和海拔標(biāo)高制約,主要分布于海拔標(biāo)高750 m以上,坡體頂部至中上部和地形舒緩平坦區(qū)域,呈不規(guī)則面狀分布,溝谷區(qū)基本無(wú)礦體分布。
(4)三水鋁石礦石形態(tài)復(fù)雜多樣,常呈不規(guī)則團(tuán)塊狀、姜狀、豆?fàn)睢⒔Y(jié)核狀、皮殼狀、棱角狀、次棱角狀塊體或粒,總體上呈礫塊狀,礫徑0.1~3.0 cm,部分礫塊達(dá)5~30 cm,呈褐、棕紅、灰褐、灰黃等色,礦石表層多被褐鐵礦、赤鐵礦等混染成一層較硬的外殼,呈褐紅、暗褐色,礦石斷面粗糙。具膠狀結(jié)構(gòu),纖維狀變晶結(jié)構(gòu)(殘余間粒結(jié)構(gòu)),普遍具土狀構(gòu)造,集塊狀構(gòu)造,似礫粒狀構(gòu)造,氣孔狀構(gòu)造。
(5)礦石礦物成分以三水鋁石礦物為主,其次為高嶺石、鋁針鐵礦、赤鐵礦、鈦鐵礦,含少量銳鈦礦、石英。礦石主要化學(xué)組份為Al2O3、TFe2O3、SiO2,含少量TiO2、CaO、MgO、P2O5、K2O、Na2O 、V、S、Mn、有機(jī)質(zhì)。
(6) 區(qū)內(nèi)鋁土礦的形成得益于廣泛分布的玄武巖基底,緩慢隆升的構(gòu)造背景,準(zhǔn)平原化的高原地貌環(huán)境,特定區(qū)域的降雨、濕度、溫度等氣象條件以及生物活動(dòng),為長(zhǎng)期持續(xù)穩(wěn)定的風(fēng)氧化作用創(chuàng)造了條件,同時(shí)舒緩的地貌條件也有利于鋁土礦體的后續(xù)積聚和保存。
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Analyses of Deposit Characteristics and Genesis of Lateritic Bauxite in Mondulkiri Province,Cambodia
CHEN Qing-gang,CHEN Qun,XIE Jiang-tao
(115 Geological Party,Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration & Development,Qingzhen551400,Guizhou,China)
[Abstract]In Cambodia,the laterutic bauxite occurs in Mondulkiri highland,it is crust lateritic gibbsite of Quaternary system and formed by basalt weathering. The orebody distributes in the platform of slope as planar,the thickness is stable,the orebody distribution is restricted by the slope,the planar is irregular on the surface or shallow surface by the erosion of surface water. The scale is big and the resource is hundreds of million ton.
[Key words]Crust of weathering;Lateritic;Gibbsite;Bauxite deposit;Mondulkiri;Cambodia
[收稿日期]2016-01-05
[作者簡(jiǎn)介]陳慶剛(1962—),男,貴州納雍人,高級(jí)地質(zhì)工程師,主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及管理工作。