滇東南堆積型鋁土礦賦存特征及成礦機(jī)制分析

喻涌麒, 李 卿, 周 南

(云南省有色地質(zhì)局三〇六隊(duì), 云南 昆明650217)

滇東南地區(qū)是云南省重要鋁土礦成礦區(qū), 其礦床(點(diǎn)) 主要分布在屏邊-馬關(guān)古陸以北、 廣南一富寧局限淺海一帶, 該區(qū)鋁土礦分為原生沉積型和次生堆積型兩種類型的鋁土礦床, 原生沉積型鋁土礦的含礦巖系為上二疊統(tǒng)吳家坪組(P3w) 或龍?zhí)督M(P3l)。 含礦巖系沉積物以泥質(zhì)、 泥砂質(zhì)、 鋁土質(zhì)、 硅質(zhì)為主, 少數(shù)礦點(diǎn)為泥質(zhì)一碳酸鹽巖沉積。 本文重點(diǎn)對(duì)其中的新生界堆積型鋁土礦進(jìn)行討論。

圖1 滇東南地區(qū)晚二疊世吳家坪早期巖相古地理圖Fig 1. Late P Early Wujiaping Stage Facies Palaeogeographic Map of SE Yunnan

1 地質(zhì)背景

滇東南鋁土礦區(qū)位于揚(yáng)子地塊西南緣, 南西與哀牢山斷塊為界, 其構(gòu)造單元屬華南褶皺系的滇東南褶皺帶, 為越北古陸邊緣坳陷帶, 區(qū)內(nèi)地殼運(yùn)動(dòng)以升降作用為主。 研究表明, 晚二疊世早期, 該區(qū)總體被海水淹沒, 但南部有屏馬古陸環(huán)繞, 中部有丘北以南的古隆起, 顯示了較為復(fù)雜的大地構(gòu)造格局(圖1)。 在此構(gòu)造背景下形成了環(huán)繞丘北古陸且有利于鋁土礦巖系上二疊統(tǒng)吳家坪組(P3w) 和龍?zhí)督M(P3l) 的沉積。

2 巖相古地理特征

滇東南地區(qū)晚二疊世吳家坪早期處于濱岸-陸表海環(huán)境, 可劃分為局限淺海相和泥質(zhì)低能海岸相,進(jìn)一步可以區(qū)分出沼澤、 潮坪、 局限淺海上部、 局限淺海下部亞相及潮上帶、 潮間帶、 潮下帶微相[2,4](圖1)。 滇東南地區(qū)鋁土巖主要分布于潮下帶和局限淺海上部。 滇東南地區(qū)西南部為屏邊-馬關(guān)-越北古陸, 西部為康滇古陸, 丘北東南發(fā)育水下隆起。 物源主要由越北古陸和西部的康滇古陸提供。 由于越北古陸和康滇古陸的共同作用使相帶呈 “L” 型展布, 沉積相帶變化的方向?yàn)橛赡衔飨虮睎|海水逐漸變深。 晚二疊世吳家坪早期鋁土礦巖系沉積時(shí), 文山天生橋附近地區(qū)古地形相對(duì)低洼, 導(dǎo)致該區(qū)沉積厚度較大, 構(gòu)成盆地的沉積中心則位于該區(qū)的東北部。 此時(shí)期沉積型鋁土礦為之后的堆積型鋁土礦提供了物質(zhì)來源。

3 滇東南堆積型鋁土礦賦存特征

目前, 滇東南鋁土礦區(qū)已查明堆積型鋁土礦礦床(點(diǎn)) 40 多個(gè), 本文主要以丘北縣大鐵地區(qū)、 文山縣天生橋-硯山縣阿猛地區(qū)、 西疇縣木者-鐵廠地區(qū)、 廣南縣甲壩地區(qū)為例, 對(duì)區(qū)內(nèi)堆積型鋁土礦賦存特征進(jìn)行分析研究。

堆積型鋁土礦床(點(diǎn)) 主要位于滇東南溶原-峰林高原區(qū)的溶蝕盆地及坡地中, 原生沉積型鋁土礦床之上部及其附近地段, 礦體空間分布標(biāo)高位于1800m～2100m 之間。 礦體賦存于第四紀(jì)松散層中, 由砂質(zhì)粘土、 腐植土、 鋁土礦塊、 礦屑、 礦粉、 褐鐵礦塊、 巖塊組成, 礦塊、 巖塊具棱角狀, 形態(tài)極不規(guī)則, 不均勻嵌布于殘坡積層、 沖洪積層中。

印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以來, 該區(qū)抬升成為陸地, 在地史演化過程中, 上二疊統(tǒng)吳家坪組或龍?zhí)督M沉積鋁土礦受到風(fēng)化剝蝕, 鋁土礦(巖) 中硫、 磷等有害物質(zhì)大量淋失, 并遷移至低洼的盆地內(nèi)與紅土一起堆積, 形成 “堆積型” 鋁土礦(表1)。 與堆積型鋁土礦床成因相關(guān)的礦化特征為:

(1) 鋁土礦化見于第四系殘坡積層中, 礦石呈棱角狀、 次棱角狀, 少數(shù)為次圓狀礦塊產(chǎn)于黃褐色及紅色粘土層中。

(2) 含礦粘土層分布于由大塘組(C1d) 或威寧組(C2w) 經(jīng)風(fēng)化作用形成的溶蝕漏斗及洼地中,溶蝕洼地環(huán)繞巖溶峰林分布, 局部地段膨大, 膨大部分原為溶蝕漏斗并由洼地相互連通。 在膨大部分的中心礦層厚大, 收縮部分礦層薄, 底板常有洪積成因的粘土層。

(3) 礦石以低硫、 低磷、 高鐵、 鋁硅比值變化大, 以高鋁硅比值為主。 礦石Al2O3含量高, 礦石礦物為一水硬鋁石。

(4) 區(qū)內(nèi)含礦紅土層, 包括底部黃褐色粘土層在內(nèi), 巖石較為松散, 至今未壓實(shí)固結(jié)成巖。 根據(jù)含礦紅土層所處的地貌單元對(duì)比分析, 本區(qū)含鋁土礦洼地略高于廣西西部平果鋁土礦的第二級(jí)峰頂面即峰林期(新近紀(jì)) 的夷平面, 而早于紅水河早期(第四紀(jì)早更新世)。 此外, 在廣西新圩鋁土礦勘查過程中, 對(duì)含礦紅土中上部普遍分布的玻璃隕石, 采用裂變徑跡測(cè)定年齡為0. 733±0. 13Ma (更新世初期)。 通過對(duì)比, 將本區(qū)堆積型鋁土礦的形成時(shí)期置于新近紀(jì)中新世至第四紀(jì)中更新世。

4 成礦機(jī)制

滇東南地區(qū)鋁土礦成礦作用受多種因素的制約, 且具多期次成礦作用的特征, 堆積型鋁土礦的形成經(jīng)歷了原始成礦物質(zhì)的風(fēng)化分解(物理、 化學(xué)和生物風(fēng)化)、 搬運(yùn)(機(jī)械碎屑和膠體形式運(yùn)移)、 沉積-成巖和表生作用等過程, 伴隨雜質(zhì)的排除和富鋁的過程。 鋁土礦石碎屑顆粒形態(tài)多樣, 多呈碎屑、 團(tuán)粒和豆鮞粒狀, 且大小混雜, 表明成礦物質(zhì)的遷移方式為膠體和機(jī)械碎屑。 可見破碎的豆鮞及復(fù)碎屑(圖2), 反映了沉積作用的多階段性, 區(qū)內(nèi)鋁土礦的形成階段可大致分為四期, 從早至晚依次為陸源汲取期、 濱海沉積成礦期、 海溝沉積成礦期和表生富集期, 分別形成鈣紅土化沉積型、 濱海膠體沉積型、海溝濁流沉積型和巖溶堆積型鋁土礦床。

表1 滇東南地區(qū)典型礦體特征統(tǒng)計(jì)表Tab 1. Characteristics of Typical Orebody of SE Yunnan

圖2 滇東南地區(qū)堆積型鋁土礦礦物照片F(xiàn)ig 2. Microscopic Mineral Picture of Accumulation Bauxite Deposit

圖3 滇東南地區(qū)堆積型鋁土礦床的成礦過程示意圖Fig 3. Sketch Map of Metallogenesis of Accumulation Bauxite Deposit in SE Yunnan

綜觀堆積型鋁土礦賦存空間位置、 成礦環(huán)境、 氣候特點(diǎn)及其與原生沉積型鋁土礦體的依存關(guān)系, 本區(qū)堆積型鋁土礦是在濕熱氣候條件下, 在強(qiáng)烈?guī)r溶發(fā)展過程中形成的次生沉積、

淋濾改造礦床。 同時(shí), 區(qū)內(nèi)鋁土礦層普遍露于地表或埋藏較淺, 含鋁巖段底板灰?guī)r的垂直巖溶非常發(fā)育, 這些條件極利于礦層和礦石的氧化, 使礦石Al2O3普遍提高, S 普遍降低, 礦石質(zhì)量變好。 喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)第三幕之后, 礦床受到風(fēng)化、 剝蝕和近距離重力搬運(yùn), 成為堆積型鋁土礦床。 區(qū)內(nèi)堆積型鋁土礦床的成礦作用過程見圖3。

5 結(jié)論

堆積型鋁土礦床產(chǎn)于滇東南溶原-峰林高原巖溶盆地內(nèi), 礦體賦存第四紀(jì)松散層中, 覆蓋于下二疊統(tǒng)或石炭系之上, 是沉積型鋁土礦巖或鋁質(zhì)巖在地表水和基底碳酸鹽泄水的循環(huán)作用及表生的風(fēng)化、 剝蝕、 搬運(yùn)并在巖溶低洼地帶堆積作用的結(jié)果。