鋁土礦地質(zhì)特征及成礦條件探析

李月雷

（山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西晉中030602）

鋁土礦的主產(chǎn)國有中國、印度以及巴西等。我國在鋁土礦資源方面的儲(chǔ)備量不高，但相應(yīng)的需求量大，立足于鋁土礦涉及到的地質(zhì)以及成礦特點(diǎn)，開展系統(tǒng)的探究，有利于鋁土礦勘察工作的順利進(jìn)行。同時(shí)，我國鋁土礦資源分布范圍較廣，具體成因十分的豐富，且成礦過程極其復(fù)雜，存在著諸多的影響因素。

1 鋁土礦概述

我國在鋁土礦資源方面主要存在于山西以及貴州等區(qū)域。通過對(duì)前人的研究進(jìn)行分析，我國和國外在鋁土礦成礦方面存在著較為接近的地質(zhì)條件，并且其中涉及到的區(qū)別不大。但是我國鋁土礦依然存在著部分較為特殊的地方。例如，在國外新生代紅土型鋁土礦屬于主要類型，其在鋁土礦總儲(chǔ)量之中所占比例為83%。然后還涉及沉積型鋁土礦，占16%。而堆積型鋁土礦則在0.5%之下。在我國，沉積型鋁土礦在儲(chǔ)量方面高達(dá)90%，而新生代紅土型鋁土礦這種在國外最多的鋁土礦，在我國卻只占2%。另外，堆積型在我國所占比例為10%。

2 國內(nèi)外鋁土礦床研究

國外在鋁土礦研究方面，早在20世紀(jì)初就開始了，通過長(zhǎng)時(shí)間的研究，形成了諸多鋁土礦成因理論以及學(xué)說[1]。在鋁土礦研究方面，1928年，地質(zhì)專家王竹泉就山東淄博鋁土礦展開了深入研究，并于1932年公開發(fā)表《山東淄博鋁土礦研究》，介紹了淄博鋁土礦地質(zhì)特征以及分布規(guī)律等。而謝家榮教授采取鏡下研究的方式，對(duì)其予以了更加深入的闡述，指出此類礦物主要以硬鋁石為主，同時(shí)涉及一水軟鋁石。隨著山東淄博鋁土礦被發(fā)現(xiàn)后，在我國地質(zhì)學(xué)專業(yè)們的不斷努力下，又在川南、遼南以及滇中等地區(qū)找到了鋁土礦。

3 鋁土礦礦床分類

3.1 國外鋁土礦分類體系

在一個(gè)世紀(jì)的不斷研究中，大多數(shù)國外地質(zhì)學(xué)專家立足于鋁土礦物質(zhì)構(gòu)成、礦床成因、產(chǎn)出地區(qū)大地構(gòu)造背景下，對(duì)鋁土礦進(jìn)行了深入的分類研究。一開始是將礦石礦物以及化學(xué)成分來對(duì)鋁土礦類型進(jìn)行劃分，但是在實(shí)踐中，此方式只可以區(qū)分鋁土礦地球化學(xué)與礦物學(xué)；就鋁土礦的形狀以及地質(zhì)產(chǎn)狀而言，也成為一段時(shí)間內(nèi)對(duì)鋁土礦進(jìn)行分類的標(biāo)準(zhǔn)。此分類模型能夠?qū)⒌V體形狀以及位置存在的差別體現(xiàn)出來，但依然不能夠用于對(duì)鋁土礦進(jìn)行分類的標(biāo)準(zhǔn)。另外，還有部分地質(zhì)學(xué)專家對(duì)鋁土礦開展了純成因分類，但其在野外的運(yùn)用性不高

根據(jù)形成方面的具體條件，布申斯基把鋁土礦劃分成了沉積類以及紅土類[2]?，F(xiàn)階段，國外在鋁土礦分類方面主要涉及喀斯特以及紅土類。其中，喀斯特鋁土礦主要形成于碳酸鹽喀斯特面上，而紅土類則形成于鋁硅鹽酸上。由于基巖，亦或是母巖在構(gòu)成物質(zhì)方面與礦體物質(zhì)構(gòu)成、形態(tài)以及巖石學(xué)特點(diǎn)之間存在著緊密的聯(lián)系。所以，近年來全球各地區(qū)對(duì)鋁土礦進(jìn)行延伸的過程中，主要結(jié)合基巖類型對(duì)鋁土礦予以分類。

3.2 國內(nèi)鋁土礦分類體系

1984年，我國礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)把鋁土礦劃分成沉積型、堆積型以及紅木型。沉積型可以結(jié)合基底巖性劃分成形成與碳酸鹽侵蝕面上的以及形成于鋁硅酸鹽巖侵蝕面上的兩種亞類。學(xué)者李啟津立足于礦床成因，指出運(yùn)用一水硬鋁石的標(biāo)型特點(diǎn)以及成礦物質(zhì)來源等相關(guān)資料，將其分成以下類型：其一，紅土—沉積—紅木型；其二，紅土—沉積型；其三，鈣紅土型；其四，巖溶堆積型；其五，紅土型。另外，學(xué)者章析盛也將我國鋁土礦床劃分成了沉積型、堆積型、古風(fēng)化殼型和紅土型。

4 鋁土礦的地質(zhì)特征分析

4.1 古風(fēng)化型鋁土礦

透鏡狀與層狀是其主要形態(tài)，部分礦石基于灰?guī)r而生。含礦層一般呈由上而下形態(tài)，包含泥巖層、灰?guī)r、鋁等多金屬礦層[3]。其礦層位穩(wěn)定性較強(qiáng)，一般長(zhǎng)、寬以及厚度分別為200～500mm、500～1500mm、1～3mm。古風(fēng)化型鋁土礦的主要組成部分有鐵質(zhì)石、鋁多金屬礦礦石、鋁質(zhì)巖、粘土巖，礦石結(jié)構(gòu)主要為塊狀、膠狀等。盡管此類礦石質(zhì)量好且呈分布廣泛，但具有諸多硫，現(xiàn)階段還沒有得到開發(fā)和利用。除此之外，因?yàn)檫@一類鋁土礦是一種堆積型鋁土礦的原生礦，其產(chǎn)出質(zhì)量與特征主要受其產(chǎn)出質(zhì)量、儲(chǔ)備量的影響。

4.2 堆積型鋁土礦

作為一種古風(fēng)化型鋁土礦的原生礦，堆積型鋁土礦在工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。這一類的礦石形態(tài)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，主要為環(huán)帶狀、條帶狀、不規(guī)則狀等，在剖面狀態(tài)下，透鏡狀、層狀等是該礦體的主要分布表現(xiàn)。若是地形結(jié)構(gòu)有所變化，便會(huì)改變礦體形態(tài)。堆積型鋁土礦的主要組成部分為鈦礦物、鐵礦物、硅礦物、鋁礦物。在自然類型方面，此礦石屬于水硬鋁石型鋁土礦，在工業(yè)上可以運(yùn)用相關(guān)技術(shù)工藝，對(duì)氧化鋁進(jìn)行生產(chǎn)，該礦山在工業(yè)類型上是一種高鐵鋁鋁土礦。

4.3 紅土型鋁土礦

就紅土型鋁土礦涉及到的各類成礦物質(zhì)而言，屬于通過類型不同的碳酸鹽巖在長(zhǎng)期的風(fēng)化溶蝕過程中形成的。在礦體方面，似層狀和層狀是該類鋁土礦的主要表現(xiàn)，在礦石層位上，其穩(wěn)定性較強(qiáng)，產(chǎn)狀和埋藏區(qū)域坡向、地貌、坡度等相同。另外，本類型的鋁土礦主要由三水鋁土礦和粘土構(gòu)成，大小混雜，篩選性以及分類性不強(qiáng)。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)為豆?fàn)?，?gòu)造為塊狀，在礦物成分上主要涉及赤鐵礦、石英等。

5 鋁土礦成礦作用

5.1 巖溶古地理的控礦作用

（1）我國在喀斯特溶鋁土礦方面，主要分布在古陸以及古島邊緣，例如在揚(yáng)子古陸南緣—港灣內(nèi)形成的黔中鋁土礦以及形成于中條—秦嶺古陸之間的豫西鋁土礦等。出現(xiàn)此情況的原因在于沉積鋁土礦在形成方面需要結(jié)合封閉或半封閉的環(huán)境。處于此種環(huán)境，將高嶺石等相關(guān)粘土礦物作為主要構(gòu)成部分的沉積物能夠在實(shí)際的沉積過程中，發(fā)生脫硅改造。但是，以上環(huán)境只會(huì)出現(xiàn)在古陸、古島邊緣的港灣以及湖泊等之中。

（2）存在封閉性特點(diǎn)的盆地，在鋁土礦成礦方面涉及以下好處：第一，封閉性較好的盆地，和陸表海水的對(duì)流少，能夠讓盆地中所具備的成礦介質(zhì)擁有良好的酸性，進(jìn)而確保將高嶺石等相關(guān)粘土礦物作為主要構(gòu)成部分的沉積物能使水浸脫硅轉(zhuǎn)變?yōu)殇X土礦。在此種情況中，經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量高、品位好的鋁土礦。以我國黔中、豫西成礦盆地為例，這些區(qū)域內(nèi)的鋁土礦品位較高，且富礦比例大，正是得益于盆地外存在屏障島，讓成礦介質(zhì)所具備的隔絕效果得到了全面的展現(xiàn)，同時(shí)以上兩個(gè)區(qū)域?qū)儆谖覈忾]性最佳的鋁土礦成礦盆地；第二，就存在良好封閉性的盆地而言，能夠讓海泛海水引發(fā)較強(qiáng)的回流，受回流離心作用的影響，將水中包含的成礦物質(zhì)拋向盆地側(cè)斜坡，進(jìn)而產(chǎn)生了規(guī)模大的鋁土礦。對(duì)于封閉性不強(qiáng)的相關(guān)盆地，海泛進(jìn)入盆地之中的海水難以形成回流，并將水中包含的成礦物質(zhì)帶走。例如山西汾西次級(jí)盆地，存在大中型鋁土礦點(diǎn)35個(gè)，在礦量規(guī)模方面為巨型鋁土礦成礦帶，得益于此盆地封閉性強(qiáng)。但位于其南部的鄉(xiāng)寧盆地，為西南開放型，因此只發(fā)現(xiàn)了品位較低的鋁土礦，且數(shù)量較少。

（3）在平緩開闊的盆地斜坡而言，能夠沉積大量的成礦物質(zhì)；陡峭狹窄，那么則難以良好的對(duì)各類成礦物質(zhì)進(jìn)行保存。例如，我國霍西—河?xùn)|盆地，其西坡屬于平緩、開闊的斜坡，進(jìn)而積累的許多的成礦物質(zhì)；而寧武—靜樂盆地的西坡，因?yàn)榇嬖谥盖酮M窄的特點(diǎn)，難以形成鋁土礦。

（4）古陸、古島的規(guī)模，決定了其能夠?yàn)橹苓叧傻V盆地提供成礦物質(zhì)的多少。以霍西—河?xùn)|盆地為例，窮鋁土礦成礦帶主要集中在西坡，其在成礦物質(zhì)方面，由旁邊的呂梁古陸提供。因?yàn)榛羯焦艒u在規(guī)模方面偏小，進(jìn)而難以提供數(shù)量較多的成礦物質(zhì)，導(dǎo)致沁源盆地西坡礦帶礦床厚度較薄，相應(yīng)的礦量也不多。見圖1。

5.2 紅土風(fēng)化成殼

就鋁土礦而言，其在分布地方面主要集中在存在沉積間斷情況的侵蝕面中[4]。長(zhǎng)時(shí)間的沉積間斷，讓裸露在地面以及淺層的鐵鋁巖系，在風(fēng)化作用的不斷影響下，產(chǎn)生了紅土、亦或是鈣紅土風(fēng)化殼。同時(shí)，受紅土化的影響，逐漸開始分解鋁土礦物源巖石，并在地表與地下水的影響下，產(chǎn)生了堿性溶液。此溶液會(huì)導(dǎo)致分解后物源中二氧化硅流失，并讓氧化鋁以及氧化鐵與二氧化硅發(fā)生分離，進(jìn)而形成鋁膠體等。

5.3 河流搬運(yùn)沉積

處在濕熱環(huán)境中，并受長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化作用，鋁土礦物源會(huì)產(chǎn)生鋁膠體懸浮物，然后受河流的搬運(yùn)作用，進(jìn)入成礦盆地中。受介質(zhì)性質(zhì)轉(zhuǎn)變的影響，讓氧化鋁顆粒能夠不斷的沉積。

具體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于在重力分異作用的干擾，古大陸邊緣成為粗粒碎屑的堆積地，進(jìn)而產(chǎn)生品位好的鋁土礦，在遠(yuǎn)離古大陸的水體中會(huì)不斷沉積膠體溶液，進(jìn)而形成少部分物源優(yōu)良的鋁土礦，但品質(zhì)并不好[5]。

5.4 礦石變優(yōu)過程

若是鋁土巖所埋藏的深度不夠深的時(shí)候，或直接裸露在地表，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間受到風(fēng)化侵蝕，受地表水和雨水的影響，進(jìn)而導(dǎo)致酸性容易極易形成，在酸性溶液的影響下，會(huì)導(dǎo)致粘土礦物產(chǎn)生脫硅的情況，雨水會(huì)沖走經(jīng)過溶解得到的Fe(OH)3、Si02，由于化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，進(jìn)而使得Al2O3被留在原來的地方，這便會(huì)提高礦石質(zhì)量，礦石結(jié)構(gòu)也會(huì)更松，顏色也會(huì)變得更淺。

若礦層處于地下，在時(shí)間的流逝下，會(huì)使覆巖層變厚[6]。在此情況下，鋁土礦需要面對(duì)的壓力得到了提高，并對(duì)已經(jīng)順利固結(jié)的礦石產(chǎn)生影響，使其體積變小，同時(shí)在后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，鋁土巖會(huì)產(chǎn)生諸多構(gòu)造裂縫和裂隙，以便于孔隙水以及地下水的流動(dòng)；當(dāng)水為堿性的時(shí)候，可以帶走粘土礦物或鋁土礦中分離出的Fe(OH)3、SiO2，鋁土礦獲得脫硅可以顯著提升質(zhì)量，而粘土礦物則脫硅變成高鋁粘土，部分還會(huì)和鋁土礦的邊界品位相一致，而變成鋁土礦；當(dāng)水為酸性同時(shí)含有Si02的時(shí)候，經(jīng)常形成具有較好有序度的高嶺石，進(jìn)而導(dǎo)致鐵鋁巖底部通常具有一層高嶺土；當(dāng)水中含有Fe2+、Fe3+的時(shí)候，底部礦物變成鐵質(zhì)粘土巖、鐵鋁巖的幾率較高，甚至還有可能變成山西式鐵礦。

6 結(jié)語

總而言之，在工業(yè)中鋁土礦占據(jù)著極為重要的位置，對(duì)此需要促進(jìn)鋁土礦勘察工作質(zhì)量的提高，盡快開發(fā)利用鋁土礦礦產(chǎn)資源，在開發(fā)過程中注意不破壞環(huán)境，嚴(yán)格遵循國家相關(guān)法律法規(guī)，確保開發(fā)的合理性和科學(xué)性，有效借助礦產(chǎn)資源，促進(jìn)資源利用率提升，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，提高經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展。