幾內(nèi)亞博凱地區(qū)某鋁土礦特征及勘查方法優(yōu)選

吳守守

（青島韋立航運(yùn)有限公司北京辦事處，北京 100000）

幾內(nèi)亞共和國(guó)素有世界地質(zhì)奇跡之稱，其鋁土礦資源量約占世界總量的2/3,礦石具有富鋁、低硅、易采、易選的特點(diǎn),屬富含三水鋁石的紅土型鋁土礦[1]。由新加坡韋立集團(tuán)、中國(guó)宏橋集團(tuán)、中國(guó)煙臺(tái)港及幾內(nèi)亞UMS三國(guó)四方組成的贏聯(lián)盟于2016年開始在幾內(nèi)亞開采并出口鋁土礦至國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，2018年鋁土礦產(chǎn)量超過4,200萬噸，穩(wěn)居世界第一。

面對(duì)著日益擴(kuò)張的產(chǎn)能，地勘工作首先是滿足礦山生產(chǎn)的需要，同時(shí)還要考慮遠(yuǎn)景資源儲(chǔ)備以供規(guī)劃、決策。為了最大限度的滿足需求，勘查人員選用了錘擊式鉆機(jī)取巖粉樣控制礦體。這種勘查方法在高效工作的同時(shí)保障了勘探質(zhì)量，可作為類似礦種的優(yōu)選勘探方法。

1 區(qū)域背景

幾內(nèi)亞位于非洲西部，西瀕大西洋，地處西非克拉通地盾。鋁土礦發(fā)育區(qū)域主要為幾內(nèi)亞西部的博凱、泰利梅萊、博發(fā)、拉貝、金迪亞及圖蓋等地區(qū)（見圖1），區(qū)域地層主要為古生界奧陶系或泥盆系（S/D），其巖性主要分為三大類，即：長(zhǎng)石石英砂巖－石英砂巖類、絹云母(化)粉砂巖－泥質(zhì)砂巖類，局部可見有礫巖出露。

區(qū)域上構(gòu)造多為北東-南西向，局部見有北西-南東向次級(jí)構(gòu)造。在后期風(fēng)化、剝蝕作用下多形成北東向山谷及河流，與低矮的丘陵形成典型的“桌狀山”。剝蝕作用強(qiáng)烈，河谷兩側(cè)坡度一般較陡，坡度20%左右。

幾內(nèi)亞西部巖漿巖主要為基性玄武巖、粗玄巖，分布面積較廣，是幾內(nèi)亞西部鋁土礦的成礦母巖。

圖1 幾內(nèi)亞鋁土礦分布圖

2 礦體地質(zhì)特征

紅土型鋁土礦主要分布于大洋洲、拉丁美洲、非洲和東南亞等地的熱帶與亞熱帶低緯度地區(qū)，一般在南、北緯0°～30°及近赤道地區(qū)，如澳大利亞、印度尼西亞、幾內(nèi)亞、巴西、牙買加等。

礦床產(chǎn)于地表風(fēng)化殼中，由基性含鋁硅酸巖石在熱帶、亞熱帶氣候條件下經(jīng)深度化學(xué)風(fēng)化形成。礦體多呈層狀、似層狀，其上常被土壤或富鐵紅土層覆蓋，其下常為富含高嶺石、埃洛石的黏土層及半風(fēng)化基巖。典型的含礦剖面如下：

（1）0m～1m,第四系腐殖土，坡地及桌狀山頂?shù)闹脖幻芴?，腐殖土層中多夾有鐵鋁塊石；

（2）1m～10m,硬質(zhì)鐵鋁層，為鋁土礦主要含礦層。因鐵鋁含量不同而表現(xiàn)出不同的特征，鐵含量較高時(shí)呈現(xiàn)黃褐色或紅褐色，鋁土礦呈蜂窩狀或皮殼狀；鐵含量較低時(shí)表現(xiàn)為淺黃色、灰白色或黃褐色，巖石呈蜂窩狀或塊狀，局部有褐色皮殼。局部含有一定磨圓的角礫和淺色斑點(diǎn)；

（3）10m～13m,粘土層，一般為淺灰綠色、灰白色，多呈松軟土狀，局部可見膠泥，夾有原巖團(tuán)塊和結(jié)核，向下逐漸過渡為風(fēng)化原巖；

（4）＞13m,粒玄巖，呈灰白色，細(xì)-中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。多呈巖床、巖脈產(chǎn)出，巖石性脆，為鋁土礦成礦母巖。

鋁土礦層主要集中桌狀山中部，局部直接暴露地表。礦層頂板的多為硬質(zhì)的含鐵較高未完全風(fēng)化的鐵鋁巖系，底板的多為黃褐色或黃白色鐵質(zhì)粘土巖、粘土巖，Si含量較高。

礦層產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致，礦層呈層狀、似層狀產(chǎn)出，礦層依地形變化而波狀起伏，傾向與山坡一致，傾角略大于地形，多為5-8度。礦體分布于小山丘頂及山坡上半部，形態(tài)與山形一致，呈不規(guī)則狀展布。在低洼處和傾角較大的山丘頂部含礦層仍然連續(xù)，但質(zhì)量較差。

礦層間偶見夾層，多為紅褐色塊狀、條帶狀，與礦層界線不明顯。少部分為黃褐色塊狀，致密堅(jiān)硬。氧化鋁含量33.04%～37.83%，平均35.51%，氧化硅平均含量2.57%。有夾層鉆孔厚度0.6m～1.6m，平均1.1m。

礦體覆蓋層一般在各平臺(tái)邊坡處較厚，平臺(tái)內(nèi)局部見約1m的覆蓋層。覆蓋層氧化鋁平均含量35.31%，氧化硅平均含量2.65%。礦層一般直接裸露地表或風(fēng)化礦礫，在植被茂密地段有腐殖土。

3 礦石特征

紅土型礦床以三水鋁石礦石為主，其次為三水鋁石～一水軟鋁石型混合型鋁土礦，此類鋁土礦易探、易勘、易加工，是鋁土礦礦床中最重要的類型。紅土型礦床的礦石品質(zhì)上乘，以高鐵，低硅、高鋁硅比為特點(diǎn)，是氧化鋁工業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料。經(jīng)勘查研究發(fā)現(xiàn)鋁硅比15～30，一般大于20。

礦石結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為褐色、黃色或雜色，內(nèi)部為紅褐色、黃褐色、灰褐色。表面粗糙，多孔狀或蜂窩狀，少量條帶狀或致密狀。礦礫外觀呈棱角或不規(guī)則狀，泥質(zhì)膠結(jié)。

礦石主要化學(xué)成分為Al2O3，其次為SiO2、Fe2O3、TiO2。據(jù)幾內(nèi)亞博凱地區(qū)某礦勘探樣品基本分析顯示，Al2O3含量與A/S呈正相關(guān)、與SiO2與Fe2O3負(fù)相關(guān)。

4 成礦地質(zhì)條件

幾內(nèi)亞的紅土化和鋁土礦化作用，主要是由不同種類的多種環(huán)境因素所引起的。該地區(qū)古生代基性火山巖噴發(fā)后形成的玄武巖、粗玄巖，經(jīng)過漫長(zhǎng)的風(fēng)化淋濾過程，形成了大規(guī)模的紅土型鋁土礦。以下從氣候、地形、排水以及母巖來分析紅土化和鋁土礦化的過程。

（1）氣候條件。幾內(nèi)亞位于赤道附近，地理位置西經(jīng)8°～15°，北緯7°～13°。年平均溫度為24℃～32℃。全年可分為旱季和雨季，沿海地區(qū)為熱帶季風(fēng)氣候，內(nèi)地為熱帶草原氣候；年降水量大于3000mm，且集中在雨季7、8、9三個(gè)月。濕潤(rùn)炎熱的雨季增強(qiáng)了化學(xué)風(fēng)化作用，有利于含礦層脫硅及鋁元素的遷移和聚集；干燥旱季加強(qiáng)了巖石物理風(fēng)化作用，巖石的崩解有助于雨季雨水的滲透及沖刷。長(zhǎng)期的濕熱多雨和干旱交替的熱帶氣候?yàn)殇X土礦的形成提供了有利條件。

（2）地形條件。幾內(nèi)亞西部整體地形為低山丘陵，典型特征為“桌狀山”。一般情況下山頂多為廣闊的平臺(tái)，四周為陡傾的斜坡，山頂平臺(tái)海拔一般150m～300m。由于山頂平臺(tái)多遭受風(fēng)化剝蝕，基巖的出露為鋁土礦的形成提供了良好的條件。

（3）排水條件。為了有效地淋濾和脫除溶解物，母巖需要有良好的泄水條件才能更好的成礦。通過在幾內(nèi)亞開展地質(zhì)勘探工作過程中發(fā)現(xiàn)，一般情況下在大的山頂寬緩平臺(tái)礦石品位較低，在低緩的山頂或山坡處礦石品位較高。由此可見，在低緩的山頂或山坡處由于泄水條件好，從而加速了淋濾脫硅，有利于鋁土礦富集；在大的山頂寬緩平臺(tái)，由于泄水條件不好，直接影響淋濾脫硅，并影響了鋁土礦的富集。

（4）成礦母巖。幾內(nèi)亞西部廣泛發(fā)育有基性的玄武巖、粗玄巖，在風(fēng)化作用下易破碎形成大量的裂隙。強(qiáng)滲透性有利于母巖中的輝石及斜長(zhǎng)石經(jīng)過化學(xué)作用形成高嶺石，隨后高嶺石進(jìn)一步水解形成水鋁石礦物，完成脫硅富鋁形成規(guī)模較大的紅土型鋁土礦床；而角閃石、黑云母中析出的Fe元素在地表形成針鐵礦、赤鐵礦及褐鐵礦。隨后在地質(zhì)風(fēng)化作用下，通過雨水淋濾脫硅富鋁在地表形成鋁鐵質(zhì)殼[2]，形成紅土型鋁土礦層。

5 勘查手段優(yōu)選

為了進(jìn)一步加快勘探步伐、提高勘探質(zhì)量，結(jié)合相關(guān)其他單位的勘查經(jīng)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)有的幾種勘探方法進(jìn)行了對(duì)比研究。先將各鉆探方法、工藝優(yōu)缺點(diǎn)詳細(xì)表述如下：

（1）便攜式背包鉆：快速機(jī)動(dòng)，可在沒有道路通行的情況下輕易到達(dá)設(shè)計(jì)孔位。主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)、便攜，不需要專用機(jī)械為鉆機(jī)準(zhǔn)備道路；缺點(diǎn)是取芯率低；

（2）機(jī)械巖芯鉆：鉆機(jī)深度可達(dá)上百米。優(yōu)點(diǎn)是勘查深度深，配合繩索取芯質(zhì)量高；缺點(diǎn)是需要沖洗液對(duì)鉆頭進(jìn)行冷卻，鉆機(jī)效率低，搬機(jī)能力差；

（3）螺旋鉆：采用車載式螺旋鉆機(jī)可取巖粉樣，鉆進(jìn)效率相對(duì)較高。其主要優(yōu)點(diǎn)是在車載的情況下，可快速實(shí)現(xiàn)搬機(jī)，鉆機(jī)效率較機(jī)械巖心鉆進(jìn)高；缺點(diǎn)是取樣質(zhì)量不易控制，容易出現(xiàn)樣品污染等現(xiàn)象；

（4）沖擊鉆：采用履帶式?jīng)_擊式鉆機(jī)配合高壓空氣壓縮機(jī)共同工作，鉆機(jī)深度可達(dá)數(shù)十米。優(yōu)點(diǎn)主要有：可快速實(shí)現(xiàn)搬機(jī)，鉆進(jìn)效率高；缺點(diǎn)有：在空壓機(jī)進(jìn)行清孔的過程中，容易出現(xiàn)巖粉摻染的情況。

針對(duì)幾內(nèi)亞紅土型鋁土礦特點(diǎn)，大網(wǎng)度初堪亦選擇便攜、機(jī)動(dòng)的背包鉆，在不破壞地表植被的情況下對(duì)潛在的賦礦平臺(tái)、山坡進(jìn)行控制；而生產(chǎn)勘探可選用取巖粉樣的沖擊式鉆機(jī)，在保障巖粉采取率的同時(shí)提高勘探效率。不同鉆探設(shè)備的有機(jī)結(jié)合充分發(fā)揮了各類勘查手段的優(yōu)點(diǎn)，在保障勘查質(zhì)量的前提下提高勘探效率，保障礦山生產(chǎn)的進(jìn)行。

6 結(jié)論

幾內(nèi)亞紅土型鋁土礦規(guī)模大、鋁硅比高，適合采用成本低廉的低溫拜耳法提煉氧化鋁。近幾年隨著贏聯(lián)盟鋁土礦開發(fā)的推進(jìn)，越來越多的礦企再次啟動(dòng)因基礎(chǔ)設(shè)施不完善而暫停的礦權(quán)。結(jié)合礦體特征，當(dāng)前的勘探方法能在保障勘探質(zhì)量的前提下加快紅土型鋁土礦的勘探進(jìn)度，同類礦產(chǎn)勘查可參考使用。