黔北馬鬃嶺鋁土礦床含礦巖系地質(zhì)特征及形成環(huán)境分析

楊曉松，趙遠由，石再平，周國臣，蔡小勤

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局三總隊，貴州 遵義 )

1 引言

務(wù)(川)正(安)道(真)成礦區(qū)是黔中-渝南鋁土礦成礦帶的重要組成部分，是全國第一批47個整裝勘查區(qū)之一。鋁土礦資源豐富，該礦帶內(nèi)找礦成果豐碩。目前已發(fā)現(xiàn)礦床(點)20余個，探明大型鋁土礦床9個，已探明鋁土礦資源×億多噸，已經(jīng)成為了貴州新的鋁工業(yè)基地。馬鬃嶺鋁土礦是整裝勘查重要成果之一，位于務(wù)正道鋁土礦成礦區(qū)南西部(圖1)，“貴州省正安縣馬鬃嶺鋁土礦勘探”為2020年貴州省重點礦產(chǎn)資源大精查項目之一。

近年關(guān)于鋁土礦成礦地質(zhì)特征、成礦規(guī)律、礦床成因及找礦潛力分析的公開文獻報道較多，但針對鋁土礦含礦巖系的巖性組合、地球化學(xué)特征、礦物組合特征研究不多。本文通過含礦巖系及頂?shù)装鍘r性組合、化學(xué)組成、礦物組成分析研究，旨在查明馬鬃嶺礦區(qū)含礦巖系地質(zhì)特征，分析含礦巖系形成環(huán)境，以指導(dǎo)區(qū)域鋁土礦找礦和勘查工作。

圖1 黔北務(wù)-正-道鋁土礦成礦帶斜構(gòu)造及礦床(點)分布略圖(據(jù)趙遠由，2014年，修改)Fig.1 Distribution sketch of Bauxite mineralization zone Tectonic and Deposit(points)in the area of Wuchuan-Zhengan=Daozhen， north Guizhou(added from ZHAO Yuan-you，2014)

2 地質(zhì)背景

圖2 黔北馬鬃嶺鋁土礦區(qū)地質(zhì)略圖

礦區(qū)出露的地層有寒武系第三統(tǒng)-芙蓉統(tǒng)婁山關(guān)組，奧陶系、志留系、石炭系、二疊系、三疊系。

二疊系陽新統(tǒng)大竹園組是礦區(qū)的唯一含礦層，上覆地層是二疊系陽新統(tǒng)梁山組，下伏地層是志留系蘭多維列統(tǒng)韓家店組，局部為上石炭統(tǒng)黃龍組。

鬃嶺鋁土礦床位于安場向斜西翼北段。鋁土礦體賦存于陽新統(tǒng)大竹園組中上部，礦體厚度與大竹園組厚度成正相關(guān)關(guān)系。

礦石結(jié)構(gòu)有豆狀、碎屑狀、致密塊狀、蜂窩狀等。礦石礦物以一水硬鋁石為主，次為勃姆石。為產(chǎn)于泥頁巖(碳酸鹽)侵蝕面上的一水硬鋁石鋁土礦礦床。

3 含礦巖系地質(zhì)特征

圖3 黔北馬鬃嶺鋁土礦區(qū)沿走向含礦巖系柱狀對比圖

圖4 黔北馬鬃嶺鋁土礦含礦巖系厚度等值線圖Fig.4 Thickness contour map of ore bearing rock series in Mazongling bauxite deposit，northern Guizhou

礦區(qū)南部與北部礦體延深比中部延深小，中部最大深度控制1 200 m左右，下部仍有礦，未封邊。地表含礦巖系風(fēng)氧化強烈，含礦巖系底部的含綠泥石鋁質(zhì)泥巖風(fēng)化后顏色變淺，因含鐵較高，顏色呈褐黃、磚紅等色。中部含黃鐵礦的鋁土巖和鋁土礦風(fēng)化后呈褐紅色。風(fēng)氧化深度一般在20 m左右。

含礦巖系的形成時間為黃龍期之后至陽新世梁山期之前。受廣西運動影響，礦區(qū)地殼普遍上升，在晚石炭世，由海洋環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)楹ｊ懡换キh(huán)境，此時沉積了一套深灰、灰綠、灰黑色含綠泥石鋁質(zhì)泥巖。之后上升為陸地環(huán)境，韓家店組、黃龍組暴露地表，風(fēng)氧化后成為成礦物源。包括馬鬃嶺礦區(qū)在內(nèi)的務(wù)、正、道地區(qū)為一個南、東、西較高，中部及北部較低的地形。周邊高處的風(fēng)氧化產(chǎn)物被水帶到低洼處河湖中，沉積成礦。礦區(qū)在梁山期下降，海水由北往南侵，初期沉積了一套含碳高的泥巖，即梁山組。

3.1 含礦巖系巖性特征

含礦巖系大竹園組按巖性不同大致分為6層，各小分層發(fā)育不完整，一般4-5層居多。從上至下巖性組合(見圖5)。

圖5 含礦巖系柱狀圖Fig.5 Department of the histogram of the ore bearing rock series

含礦巖系之上為梁山組，之下為黃龍組，詳細情況如下：

上覆地層：二疊系陽新統(tǒng)梁山組(P2l)

-----假整合-----

二疊系陽新統(tǒng)大竹園組(P2d)-含礦巖系：

(5)灰色致密塊狀鋁土礦，含細粒狀黃鐵礦。此層局部見，最大厚達3.98 m。與上部鋁土巖層呈漸變關(guān)系。

-----假整合-----

下伏地層：黃龍組(C2h)

3.2 礦床礦石礦物

在礦區(qū)內(nèi)選擇ZK1023-10和ZK1064-6兩個鉆孔，采集代表性樣品19件，作X射線衍射分析。結(jié)果表明：含礦巖系礦物成分以粘土礦物為主，有一水硬鋁石、勃姆石、伊利石、高嶺石、綠泥石、蒙脫石，另有少量角閃石、方解石、白云石、石膏、鐵礦物等(表1)。

一水硬鋁石含量變化很大，從微量到99.4%，是含礦巖系中部的豆狀、碎屑狀、蜂窩狀鋁土礦的主要礦物組成。勃姆石含量變化大，從微量到96.5%，是含礦巖系中上部致密狀鋁土礦(巖)的主要礦物組成。高嶺石含量變化大，從微量到78.5%，是含礦巖系底部灰色、深灰色鋁質(zhì)泥巖的主要礦物組成。在含礦巖系中普遍存在。蒙脫石含量較均一，從微量到7.7%，在含礦巖系中平均為3.0%。在梁山組和含礦巖系底部的鋁質(zhì)泥巖中含量較高。綠泥石在含礦巖系底部的鋁質(zhì)泥巖中含量較高，達11.6%，在鋁土礦中極微量。伊利石含量少，微量至11.8%，主要出現(xiàn)在含礦巖系底部鋁質(zhì)泥巖中，中上部含量低。梁山組的伊利石含量很高，最高達78.1%。長石和角閃石主要出現(xiàn)在含礦巖系底部的鋁質(zhì)泥巖中，長石含量2.5%左右，角閃石含量1.2%左右。含礦巖系中幾乎不含白云石和石膏(表1)。

3.3 地球化學(xué)特征

在礦區(qū)內(nèi)選擇ZK1023-10和ZK1064-6兩個鉆孔，采集有代表性樣品19件，由貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊分析，其中Li、Sc、Ga、Hf、REO、Ge、B由有色金屬桂林礦產(chǎn)地質(zhì)測試中心測試。分析成果見表2。

4 討論

經(jīng)統(tǒng)計，含礦巖系按巖性大致可分為6小分層。巖性組合規(guī)律性強，底部為含綠泥石鋁質(zhì)泥巖，之上為淺色鋁質(zhì)泥巖。中部為以一水硬鋁石為主的豆鮞、碎屑、蜂窩狀、半土狀鋁土礦，中上部為以勃姆石為主的致密塊狀鋁土礦，頂部為以勃姆石為主的豆狀、碎屑狀鋁土巖(礦)。

圖6 礦巖系中代表性的巖(礦)石Fig.6 Contains representative rock(ore)stones in the mineral rock system

表1 含礦巖系礦物組成

表2 馬鬃嶺鋁土礦含礦巖系元素組成(常量元素單位1×10-2，微量元素單位1×10-6)

礦區(qū)中部的豆鮞-碎屑-蜂窩狀-半土狀鋁土礦之上，為一層灰色致密塊狀鋁土礦(圖3-b)，最厚處達4 m，礦物以勃姆石為主，次為高嶺石。由上往下勃姆石含量變高。B含量27 ppm。致密狀礦石相對其他類型礦石表現(xiàn)出其特殊性，指示致密狀礦石相對于其他類型礦石存在成因機制上的差異(張瑩華 等，2013)。此層總體以懸浮搬運沉積形成積為主，水動力微弱，沉積環(huán)境有別于豆鮞-碎屑-蜂窩狀-半土狀鋁土礦，但仍為陸相湖泊環(huán)境。含礦巖系頂部為灰色至深灰色含豆鮞、碎屑鋁土巖(礦)(圖3-a)，由上往下豆鮞和碎屑含量逐漸減少。碎屑棱角分明，含有豆狀體。B含量45 ppm。說明此層也形成于陸相湖泊環(huán)境。

含礦巖系中，巖(礦)石由下往上表現(xiàn)為塊狀構(gòu)造-豆狀、碎屑狀構(gòu)造-塊狀構(gòu)造-豆鮞狀構(gòu)造。說明含礦巖系形成過程的水動歷環(huán)境經(jīng)歷了弱-強-弱-強的旋回變化。

含礦巖系之上覆層梁山組以伊利石為主。含礦巖系上部的礦物以勃姆石為主，而中部為一水硬鋁石為主，下部和底部以高嶺石為主。說明形成含礦巖系的早期、中晚期及形成之后，其物理化學(xué)環(huán)境有明顯差別。含礦巖系在沉積過程中，總體為氧化環(huán)境，硫在其中無存在條件，氧化鐵有一定含量。在含礦巖系下部和上部的致密狀巖(礦)石中，硫鐵礦含量很少。在孔隙度較大的碎屑狀、蜂窩狀礦石中，硫鐵礦含量高。應(yīng)為沉積后的成巖過程中流體帶來的硫與巖(礦)中的氧化鐵反應(yīng)而成。

5 結(jié)論

(1)含礦巖系的巖性組合規(guī)律性強。底部為含綠泥石鋁質(zhì)泥巖，之上為淺色鋁質(zhì)泥巖。中部為以一水硬鋁石為主的豆鮞-碎屑-蜂窩狀-半土狀鋁土礦，中上部為以勃姆石為主的致密塊狀鋁土礦，頂部為以勃姆石為主的豆狀、碎屑狀鋁土巖(礦)。說明形成含礦巖系的早期、中晚期及形成之后，其物理化學(xué)環(huán)境有明顯差別。

(2)含礦巖系中部的豆鮞-碎屑-蜂窩狀-半土狀鋁土礦石的形成，是成礦母質(zhì)經(jīng)歷了風(fēng)氧化、剝蝕、搬運、沉積、暴露淋濾，最終形成現(xiàn)在的鋁土礦。

(3)含礦巖系底部含綠泥石鋁質(zhì)泥巖形成于過渡相的半咸水環(huán)境，中部及上部鋁土礦(巖)形成于陸相湖泊環(huán)境，上覆層梁山組形成于海相環(huán)境。含礦巖系中的硫鐵礦是沉積后的壓實成巖過程中，流體帶入的硫，在強還原環(huán)境下，與巖(礦)石中的氧化鐵反應(yīng)，在孔隙處沉淀而成。