幾內(nèi)亞皮塔省紅土型鋁土礦礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

陳志友

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局117地質(zhì)大隊(duì)，貴州貴陽(yáng)550018）

幾內(nèi)亞皮塔省紅土型鋁土礦礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

陳志友*

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局117地質(zhì)大隊(duì)，貴州貴陽(yáng)550018）

幾內(nèi)亞共和國(guó)皮塔鋁土礦礦（床）體賦存低緩山丘的中上部或山頂?shù)途彺笃脚_(tái)內(nèi)；礦體呈層狀，并受地形地貌特征控制；礦體賦存在地表鐵鋁帽層和強(qiáng)風(fēng)化紅土層中；主要成分為三水鋁石、赤鐵礦、針鐵礦；類(lèi)型為三水鋁石型；成礦母巖為輝綠巖，礦床成因類(lèi)型為輝綠巖風(fēng)化殘積型。

幾內(nèi)亞；紅土型鋁土礦；輝綠巖；成礦規(guī)律

1　區(qū)域地質(zhì)

非洲大陸主要由前寒武紀(jì)基底、古生代—新生代蓋層構(gòu)成。構(gòu)造演化也分為前寒武紀(jì)基底形成階段、蓋層及大斷裂的發(fā)展階段。幾內(nèi)亞中部主要出路太古界、上元古界基底和古生界海相沉積及火山噴發(fā)形成的蓋層二部分組成。區(qū)域巖石地層為太古界變質(zhì)花崗片麻巖，上元古界薄層狀粉砂巖、粘土巖、白云質(zhì)灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、石英巖及冰磧巖，奧陶系礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖，志留系砂巖、粉砂巖、泥巖，泥盆系砂巖、粉砂巖、泥巖；巖漿巖分為火山巖和侵入巖兩類(lèi)，其中火山巖主要為中生界的中基性巖類(lèi)，侵入巖主要為古生界和早元古代的酸性和中基性巖類(lèi)，中生代基性侵入巖主要為輝綠巖、輝長(zhǎng)巖、蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖、角閃輝長(zhǎng)巖等。中生代基性侵入巖分布于區(qū)域的西部、中部、東南部，與晚元古代、奧陶系和泥盆系地層呈侵入關(guān)系，是礦區(qū)鋁土礦成礦母巖。

2　礦區(qū)地質(zhì)

2.1地層

區(qū)內(nèi)出露風(fēng)化殘積層和基巖部分，基巖為晚元古生界和下古生界奧陶系地層，區(qū)內(nèi)大面積出露；風(fēng)化殘積層為廣泛分布的鐵帽和溝谷及兩岸的沖積物。

2.1.1基巖地層

晚元古界和下古生界奧陶系巖性為粗粒石英砂巖、粗粒鐵質(zhì)石英砂巖、含礫石英砂巖、鐵質(zhì)石英礫巖等。

（1）粗粒石英砂巖：灰白色、灰色、紫紅色，層狀構(gòu)造，粗粒砂狀結(jié)構(gòu)，夾有細(xì)粒砂巖或泥質(zhì)薄層。巖石碎屑主要由石英組成（含量89%～94%），含黑云母（含量1%～2%）、粘土礦物（含量1%～2%），正長(zhǎng)石（含量1%～2%）。石英碎屑：粒度0.2～1.4mm，呈次圓狀、拉長(zhǎng)粒狀、尖角狀，裂紋發(fā)育，部分顆粒包裹體發(fā)育，可見(jiàn)顆粒波狀消光、多晶石英；正長(zhǎng)石碎屑：粒度0.3mm，不規(guī)則粒狀，可見(jiàn)格子雙晶；粘土巖碎屑：粒度0.3mm，主要由粘土質(zhì)組成，含少量鐵質(zhì)。由于自生石英發(fā)育在石英碎屑周?chē)?，僅見(jiàn)到顆粒之間為縫合線接觸，填隙物為鐵質(zhì)（含量2%～3%）、粘土質(zhì)及絹云母（含量2%～5%），呈細(xì)粒鱗片狀，沿邊緣交代石英呈不規(guī)則狀，可見(jiàn)絹云母發(fā)生重結(jié)晶作用，泥質(zhì)組分可見(jiàn)高嶺石，絹云母顆粒變大，并且交代石英碎屑，可見(jiàn)石英碎屑的篩狀結(jié)構(gòu)。

（2）粗粒鐵質(zhì)石英砂巖：灰白色，粗粒砂狀結(jié)構(gòu)，由石英碎屑組成，含石英砂巖碎屑（含量85%～95%）。石英碎屑：粒度0.3～1.2mm，以0.7mm為主，最大達(dá)3mm，次圓狀及不規(guī)則狀，受后期絹云母交代顆粒內(nèi)凹，由單晶石英、多晶石英及變質(zhì)巖石英組成，單晶石英氣液包裹體發(fā)育，含少量裂紋，變質(zhì)巖石英具波狀消光；石英砂巖碎屑：粒度0.3mm，次圓狀，由細(xì)粒粒狀石英組成，填隙物為鐵質(zhì)和絹云母，鐵質(zhì)成分主要為赤鐵礦（含量5%）、絹云母，呈細(xì)粒鱗片狀，沿邊緣交代石英呈不規(guī)則狀，含量1%～3%；正長(zhǎng)石碎屑：粒度0.4～0.7mm，不規(guī)則粒狀，發(fā)育格子雙晶，內(nèi)部裂紋發(fā)育，含量2%；粘土巖碎屑：粒度0.3mm，不規(guī)則粒狀，由鐵質(zhì)和泥質(zhì)組成，含量2%；綠簾石碎屑：粒度0.1mm，次圓狀，出現(xiàn)在較大的石英裂隙的填隙物中，含量1%。

（3）含礫石英砂巖：礦區(qū)分布十分廣泛。風(fēng)化面呈淺灰黃色—肉紅色，新鮮面呈肉紅色—紫紅色，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。石英含量90%以上，粒度在1.5mm以下，礫石成分主要是髓石和砂巖，粒徑一般為2～8mm，呈次圓狀—次棱角狀，含量5%～8%，在風(fēng)化面上髓石排列非常明顯，膠結(jié)物主要為鐵質(zhì)、泥質(zhì)。

（4）鐵質(zhì)石英礫巖：分布在礦區(qū)西南部。褐黃色—褐紅色，礫狀結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，角礫含量70%～80%。呈棱角狀-次圓狀，粒度3～23mm，成分主要為砂巖，膠結(jié)物為鐵質(zhì)、泥質(zhì)和硅質(zhì)。

巖石由石英碎屑、粘土巖及鐵質(zhì)粘土巖碎屑（含量3%）組成。石英碎屑：最大粒度達(dá)5mm，多數(shù)以1～2mm為主，小顆粒的粒度為0.3mm，呈次圓狀、棱角狀及不規(guī)則狀，裂紋發(fā)育，較大顆粒裂隙發(fā)育，裂隙內(nèi)充填自生石英、褐鐵礦，顆粒邊緣可見(jiàn)粘土質(zhì)、鐵質(zhì)次生加大邊；粘土巖碎屑：粒度0.3～0.6mm，呈次圓狀，少量棱角狀；鐵質(zhì)粘土巖碎屑：粒度0.5～2mm，呈棱角狀；膠結(jié)物：鐵質(zhì)（含量6%）、泥質(zhì)（含量5%）及自生石英（3%），可見(jiàn)自生石英呈晶簇狀，顆粒膠結(jié)類(lèi)型為接觸式膠結(jié)，接觸類(lèi)型為線接觸及縫合線接觸。

2.1.2風(fēng)化殼

為礦區(qū)內(nèi)最主要的地質(zhì)體之一，分布廣泛，覆蓋全區(qū)。它是輝綠巖、砂巖及泥巖等沉積巖經(jīng)風(fēng)化淋濾作用形成的，其中，輝綠巖風(fēng)化淋濾形成的風(fēng)化殼是區(qū)內(nèi)鋁土礦最重要的賦礦層位，鋁土礦賦存于其頂部和上部層位中。

風(fēng)化殼剖面特征具有典型的3層結(jié)構(gòu)，自上而下分別為：風(fēng)化殘余（積）層，中部過(guò)渡層，下部基巖層。上部風(fēng)化殘余（積）層由鐵（鋁）帽層和鐵（鋁）紅土層構(gòu)成，是鋁土礦的賦礦層位，前者為塊狀鋁土礦的賦礦部位，厚度為1.00～6.77m，后者為土狀鋁土礦的部位，厚度為2.00～11.07m；中部過(guò)渡層由鐵質(zhì)粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖、粘土巖等構(gòu)成，厚度為6.50～16.15m；下部基巖由輝綠巖、沉凝灰?guī)r、砂巖等構(gòu)成。

地表的鐵（鋁）帽層一般呈褐紅色、磚紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，皮殼狀、蜂窩狀構(gòu)造，厚度2～15m。鐵帽主要由三水鋁石和一水硬鋁石組成，次為褐鐵礦、赤鐵礦及高嶺石，呈海綿狀結(jié)構(gòu)，多孔狀構(gòu)造。三水鋁石和一水硬鋁石呈細(xì)粒粒狀構(gòu)成的海綿狀結(jié)構(gòu)，粒度0.01mm；褐鐵礦、赤鐵礦呈細(xì)粒粒狀、土狀；綠脫石呈細(xì)粒粒狀，粒度0.02mm；粘土巖角礫，粒度0.1～1.5mm，呈不規(guī)則粒狀、次圓狀、尖角狀，由高嶺石微晶組成。

2.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)基巖地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，斷裂多見(jiàn)，褶皺不發(fā)育。構(gòu)造線多為北東—西南向展布，北北西—東南向次之，通過(guò)礦區(qū)的北東—西南向區(qū)域斷裂主要有3條，通過(guò)礦區(qū)北北西向區(qū)域斷裂主要有2條，這些斷層地表幾乎都被鐵帽覆蓋。

2.3巖漿巖

巖漿巖主要為中生代的輝綠巖和上元古代的沉凝灰?guī)r。輝綠巖呈枝權(quán)狀分布，是紅土型鋁土礦成礦母巖，在山頭及斜坡地帶見(jiàn)基巖露頭，其分布廣泛，推測(cè)其產(chǎn)狀為巖床或淺成侵入體。輝綠巖因大面積裸露地表，經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化、殘積、氧化、淋濾及去硅作用而形成鋁土礦床。

2.3.1輝綠巖

暗灰、灰綠色，顯晶質(zhì)，細(xì)—中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，厚度一般在2～8m不等，與上覆賦礦巖系呈漸變接觸關(guān)系，與下伏地層呈侵入接觸。主要成分有基性斜長(zhǎng)石、輝石組成，含少量角閃石。輝石：短柱狀，斜長(zhǎng)石呈長(zhǎng)柱狀、短柱狀包裹在輝石中（如圖1、圖2所示）；基性斜長(zhǎng)石：長(zhǎng)柱狀及短柱狀，粒度0.2～0.5mm，（010）∧Np′約35°，屬拉長(zhǎng)石，發(fā)育鈉長(zhǎng)石雙晶和卡式雙晶，含量49%～57%；普通輝石：短柱狀，粒度0.1～1.5mm，可見(jiàn)兩組完全解理，（100）結(jié)合面的簡(jiǎn)單雙晶，裂紋發(fā)育，含量35%～41%；黑云母：粒度0.3～0.5mm，片狀，呈棕色，含量3%；正長(zhǎng)石：短柱狀、粒狀，粒度0.3mm，含量1%；還含有少量普通角閃石，含量2%；褐鐵礦，含量2%；磷灰石，平均含量1%；石英，平均含量1%；偶見(jiàn)黝簾石、綠簾石和伊丁石。在斜長(zhǎng)石組成的格架中填隙物主要為粒狀輝石，解理裂紋均不發(fā)育，可見(jiàn)少量石英和長(zhǎng)石構(gòu)成文象結(jié)構(gòu)；部分輝石發(fā)生次生變化，變成普通角閃石，多色性為淺綠色—淺褐色。

2.3.2沉凝灰?guī)r

灰黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，成分主要為石英（30%～89%）、黑云母（5%～25%）和絹云母（5%～25%），還有較多的泥質(zhì)（10%～25%）和少量斜長(zhǎng)石（1%～5%）和鐵質(zhì)（2%～5%），局部見(jiàn)鋯石和磷灰石。無(wú)色層的晶屑含量比褐色層高，層間接觸關(guān)系呈過(guò)渡接觸。

圖1　正交偏光輝綠結(jié)構(gòu)

圖2　正交偏光輝綠結(jié)構(gòu)

無(wú)色層的火山碎屑物主要由晶屑組成，成分主要為石英，少量斜長(zhǎng)石、黑云母。

褐色層的火山碎屑物主要由石英、黑云母晶屑組成，石英碎屑較少，絹云母交代程度更高，生成更多細(xì)粒不規(guī)則粒狀石英。

3　礦床地質(zhì)特征

皮塔鋁土礦的成礦模式基本上與幾內(nèi)亞其他礦區(qū)大致相同，鋁土礦賦存在表層風(fēng)化殘積層中，在地表鐵帽到下伏紅土層中的適合地貌單元均可成礦。

3.1礦床分布

主要分布在低緩山丘的中上部或山頂?shù)途彺笃脚_(tái)內(nèi)，其形態(tài)隨地形變化而變化、其產(chǎn)狀隨地形起伏而起伏。礦體的賦存特征與幾內(nèi)亞其他礦區(qū)相吻合，礦體基本上都分布于寬緩的山頂平臺(tái)區(qū)和條形山的中上部，并嚴(yán)格受地形地貌特征控制，在深切的溝谷中、河流兩岸及地形坡度大于15°的山坡上基本不成礦，礦體基本上沿山頂平臺(tái)和寬緩山脊分布。

3.2鋁土礦含礦層位及特征

含礦層位全部在地表風(fēng)化殘積層中，其層位順序從上到下大致可分為：地表鐵鋁帽層、強(qiáng)風(fēng)化紅土層、鐵質(zhì)粘土層、粘土層和風(fēng)化母巖層。鋁土礦礦主要產(chǎn)出在地表鐵鋁帽層和強(qiáng)風(fēng)化紅土層中，賦存部位在地表及淺層，一般情況下從地表到其下的紅土層都具備形成鋁土礦的成礦條件，由于表生風(fēng)化淋濾作用受不同地形地貌單元的影響較大，故在不同的地貌單元成礦的差異性還是比較明顯。一般情況下，接受風(fēng)化時(shí)間越長(zhǎng)、保存條件越好的區(qū)域會(huì)形成較好的鋁土礦礦（床）體。

3.3礦體（層）形態(tài)、產(chǎn)狀特征

鋁土礦呈層狀，礦層單一，層位穩(wěn)定。礦體主要分布在低緩山丘的中上部或山頂?shù)途彺笃脚_(tái)內(nèi)，其形態(tài)隨地形變化而變化、產(chǎn)狀隨地形起伏而起伏，并嚴(yán)格受地形地貌特征控制，礦體基本上沿山頂平臺(tái)和寬緩山脊分布。

3.4鋁土礦物質(zhì)成分

3.4.1礦物成分

鋁土礦主要由三水鋁石、赤鐵礦、針鐵礦組成，此外還有少量的一水鋁石、高嶺土、石英、金紅石等。其中三水鋁石（Al2O3·3H2O）和赤鐵礦、針鐵礦（Fe2O3）的總量占90%左右，故表層鐵帽和鐵紅土層基本上是三水鋁石和赤鐵礦、針鐵礦的混雜集合體。

3.4.2化學(xué)成分

主要化學(xué)組分：Al2O3為38.09%～40.66%，平均值39.69%；SiO2為2.34%～3.06%，平均值2.77%；Fe2O3為30.47%～33.66%，平均值31.98%；TiO2為1.72%～2.63%，加權(quán)平均值2%；燒失量為22.52%～23.46%，平均值23.05%；A/S為13.09～17.23，平均值14.54（如表1所示）。

3.5礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)：他形柱狀晶粒結(jié)構(gòu)，自形、半自形晶粒結(jié)構(gòu)，泥晶或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)等。

表1　化學(xué)成分表

礦石構(gòu)造：礫屑狀、砂（粒）狀、蜂窩狀、豆鮞狀等。

3.6礦石類(lèi)型

礦石自然類(lèi)型：按礦物成分特征為三水鋁石型；按結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同又分為塊狀鋁土礦和土狀鋁土礦兩大類(lèi)，其中土狀鋁土礦石所占比例稍大。

塊狀鋁土礦：褐紅色帶淺灰色，泥質(zhì)、豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，蜂窩狀、塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為三水鋁石、高嶺石、白云母，含赤鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦。

土狀鋁土礦：棕紅色、磚紅色，泥質(zhì)、豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，土狀構(gòu)造，主要礦物成分為三水鋁石、高嶺石、白云母，含針鐵礦、褐鐵礦。

4　成礦地質(zhì)條件

4.1礦源巖

區(qū)內(nèi)成礦母巖為富鋁的輝綠巖，巖石孔隙度高，滲透性強(qiáng)，基性斜長(zhǎng)石和輝石等礦物表面穩(wěn)定性差，且氧化鋁含量高，鋁土礦形成過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)風(fēng)化、氧化、淋濾、去硅富鋁作用形成鋁土礦。所以，廣泛分布的輝綠巖在濕熱多雨和干旱交替的熱帶氣候條件下，形成了紅土型鋁土礦。

4.2成礦規(guī)律

表2　鋁土礦與輝綠巖成份比較（單位：%）

礦床成因類(lèi)型為輝綠巖風(fēng)化殘積紅土型。鋁土礦在地表均賦存于鐵礬土（鐵帽）中，一般情況下顏色稍淺（呈淺磚紅色）、蜂窩狀構(gòu)造發(fā)育者Al2O3含量較高。

從礦物成分看，地表鐵帽和下伏的鐵紅土層主要由三水鋁石、赤鐵礦、針鐵礦組成，此外還有少量的一水鋁石、高嶺土、石英、金紅石等。其中三水鋁石（Al2O3·3H2O）、赤鐵礦、針鐵礦（Fe2O3）的總量占90%左右，表層鐵帽和鐵紅土層基本上是三水鋁石、赤鐵礦、針鐵礦的混雜集合體。

從化學(xué)成分看，地表鐵帽和下伏的鐵紅土層主要化學(xué)成分為Al2O3和Fe2O3，SiO2和TiO2各占2%左右。地表鐵帽和下伏的鐵紅土層中Al2O3的含量一般在20%～55%之間，F(xiàn)e2O3的含量在5%～60%之間，鐵高則鋁低，鋁高則鐵低，二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。一般情況下，鋁土礦均賦存在低緩山丘的中上部或山頂?shù)途彺笃脚_(tái)內(nèi)，在同一區(qū)域內(nèi)鋁土礦隨海拔高度的增加礦體的厚度有增大的趨勢(shì)，并且礦體的連續(xù)性和穩(wěn)定性也不斷增強(qiáng)。

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A

1004-5716（2016）03-0127-04

2015-03-09

2015-03-13

陳志友（1980-），男（漢族），貴州遵義人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)工作。