黔北務(wù)正道地區(qū)青坪鋁土礦成礦地質(zhì)特征及找礦潛力

鄧明秋

(貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心,貴州 貴陽 550008)

0 引言

青坪鋁土礦位于黔北務(wù)正道地區(qū)栗園向斜,是黔北務(wù)正道鋁土礦成礦帶[1]的重要組成部分。前人對黔北務(wù)正道的鋁土礦礦床特征[1]、成礦規(guī)律[2]、成礦機(jī)理[3]及成礦模式[4]及找礦方法[5-6]等均有所研究。近年來,隨著地質(zhì)工作加強(qiáng)及大調(diào)查工作、整裝勘查工作的實施,貴州省地質(zhì)調(diào)查院、貴州省地礦局106地質(zhì)隊、貴州省有色地勘局局屬單位等先后在黔北務(wù)正道地區(qū)開展了鋁土礦資源評價、整裝勘查工作,取得了大量新的成果和認(rèn)識:區(qū)內(nèi)鋁土礦床的分布受成礦后燕山期NNE向新華夏式向斜褶皺構(gòu)造的控制,星羅棋布于鹿池向斜、栗園向斜、桃源向斜、浣溪向斜、大塘向斜、新模向斜、安場向斜、張家院向斜、平木向斜中,構(gòu)成黔北務(wù)正道鋁土礦成礦帶[7];研究區(qū)內(nèi)鋁土礦位于二疊系下統(tǒng)大竹園組中上部,屬碎屑巖系侵蝕基準(zhǔn)面(部分為碳酸鹽巖溶蝕基準(zhǔn)面)上的古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦床[8];本區(qū)鋁土礦的分布與區(qū)域構(gòu)造線方向一致,總體呈NNE向,向斜構(gòu)造分別控制礦床的空間分布和礦體的展布延伸方向,是鋁土礦的賦存區(qū)[9];務(wù)正道地區(qū)鋁土礦形成時海水由北進(jìn)入成礦區(qū),半封閉海灣的開口方向應(yīng)在沉積盆地的北部邊界至渝南地區(qū)的武隆、南川之間,往北即為揚子海,安場-張家院-新模-栗園向斜一線可能靠近海岸邊緣[10]。其中2010—2013年,貴州省地礦局106地質(zhì)大隊在栗園—鹿池向斜區(qū)開展了鋁土礦整裝勘查,大竹園鋁土礦達(dá)勘探程度,大竹園南段鋁土礦達(dá)詳查程度。2014—2015年,貴州省地質(zhì)調(diào)查院開展了貴州省務(wù)川縣青坪勘查區(qū)鋁土礦普查,主要利用地表山地工程并結(jié)合深部鉆探工程控制對栗園向斜中部及東西翼開展探礦工作,取得了較好的找礦效果,具體如下:

(1)區(qū)內(nèi)鋁土礦位于二疊系下統(tǒng)大竹園組中上部,均為沉積型鋁土礦。

(2)該區(qū)鋁土礦含礦巖系呈層狀分布,含礦層厚度呈一定的規(guī)律變化,新模向斜西北部,栗園向斜東部及南部,桃園向斜南部含礦層厚度較大,務(wù)正道地區(qū)東部偏中部區(qū)域含礦層厚度次之,北部及西北部厚度偏小。

(3)該區(qū)鋁土礦沉積盆地可分為半封閉海灣、濱岸濕地、近岸平原三部分,半封閉海灣為長期受海水淹沒的地區(qū),難以形成高品位鋁土礦,濱岸濕地則隨海平面的變化時而暴露地表,時而淹沒,是形成高品位鋁土礦的有利地區(qū)。

(4)該區(qū)含礦巖系厚度較大,含礦巖系厚度是鋁土礦形成的基礎(chǔ),也是沉積體系和古地理的沉積記錄。含礦巖系厚度過小,反映沉積時處于剝露區(qū);含礦巖系厚度較大,反映沉積時處于沉積區(qū)。含礦巖系厚度較大為后期淋濾成礦打下基礎(chǔ);地表露頭或鉆井巖心發(fā)育淋濾尤其是準(zhǔn)同生淋濾特征,由于鋁土礦(尤其是優(yōu)質(zhì)鋁土礦)是在暴露、淋濾過程中形成的,因此確定含礦巖系的淋濾特征極為重要。淋濾特征表現(xiàn)為上部滲流帶巖石顏色較淺(白色、灰白色),而下部潛流帶巖石顏色偏暗(深灰色、灰黑色、灰綠色或紫紅色)。

(5)務(wù)正道鋁土礦主要形成于兩次準(zhǔn)同生淋濾期,因此該區(qū)鋁土礦的找礦方向應(yīng)該集中于濱岸濕地地區(qū)、具有明顯淋濾作用發(fā)育的地區(qū)。

本文充分收集以往和本次已實施的青坪勘查區(qū)的探礦工程資料,統(tǒng)計含鋁巖系厚度數(shù)據(jù),生成含鋁巖系等厚曲線圖,以獲得該區(qū)鋁土礦厚度變化規(guī)律,為下一步鋁土礦找礦勘查提供依據(jù)。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)所屬區(qū)域大地構(gòu)造位置屬揚子陸塊黔北隆起遵義臺地區(qū)鳳岡SN向構(gòu)造變形區(qū)(四級構(gòu)造單元)之北緣。區(qū)域內(nèi)地層發(fā)育較為齊全,除缺失志留系中上統(tǒng)和泥盆系及石炭系大部外,從古生界寒武系到古近系均有出露,新生界第四系僅零星分布在斜坡、溝谷和洼地中,呈角度不整合覆蓋于不同時代的巖石之上(圖1)。

圖1 青坪鋁土礦礦區(qū)及外圍地質(zhì)圖

區(qū)域內(nèi)褶皺較發(fā)育,主要為NNE向和近SN向展布,其從西向東、從北向南有平木向斜、道真向斜、洛龍背斜、大塘向斜、桃源向斜、鹿池向斜、栗園向斜、安場向斜、格林背斜、浣溪向斜、務(wù)川向斜、張家院向斜、新模向斜等?？傮w來說,該區(qū)為褶皺組合是向斜寬緩,背斜緊密,構(gòu)成“隔槽式”組合,部分向斜展布情況(圖1)。

區(qū)域范圍內(nèi)的鋁土礦床的分布受成礦后燕山期NNE向新華夏式向斜褶皺構(gòu)造的控制,星羅棋布于鹿池向斜、栗園向斜、桃源向斜、浣溪向斜、大塘向斜、新模向斜、安場向斜、張家院向斜、平木向斜中,構(gòu)成黔北務(wù)正道鋁土礦成礦帶[1]。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層區(qū)劃屬揚子地層區(qū),礦區(qū)及外圍出露地層有奧陶系、志留系、石炭系及二疊—三疊系,為古生代至早三疊世中期地層,均以海相碳酸鹽沉積為主,其中以奧陶系、志留系、二疊系—三疊系最為發(fā)育,遍布于栗園向斜大部分范圍。各巖組特征詳見表1。

表1 礦區(qū)及外圍地層簡表

2.2 構(gòu)造

青坪鋁土礦位于黔北務(wù)正道地區(qū)的栗園向斜,是黔北務(wù)正道鋁土礦成礦帶的重要組成部分。以燕山期淺層構(gòu)造變形最為強(qiáng)烈,構(gòu)造線多呈NE向和近SN向延伸。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較為簡單,褶皺構(gòu)造主要為兩翼不對稱的栗園向斜,西翼地層倒轉(zhuǎn),東翼地層產(chǎn)狀較為平緩。主體構(gòu)造格架呈NNE向展布。斷裂構(gòu)造以逆沖斷層為主,多形成于背斜軸部和向斜兩翼。褶皺構(gòu)造發(fā)育,常以復(fù)式背斜、向斜形式出現(xiàn),背斜多呈寬緩狀,而向斜多為緊密狀(圖2)。

圖2 青坪鋁土礦區(qū)地質(zhì)圖

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)鋁土礦體產(chǎn)于呈NE向展布的栗園向斜北段兩翼二疊系下統(tǒng)大竹園組中上部,巖性為淺灰白色、黃灰色、淺灰色、黃褐色、綠灰色薄層狀黏土巖、鋁土質(zhì)黏土巖、含鐵質(zhì)黏土巖及褐灰色、深灰色厚層—塊狀鐵質(zhì)鋁土巖,局部夾深灰、褐黃灰色透鏡體鮞豆?fàn)钿X土巖。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出,產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。上覆地層為二疊系中統(tǒng)梁山組,下伏地層為下志留統(tǒng)韓家店組或上石炭統(tǒng)黃龍組。大竹園組與梁山組呈整合接觸,與韓家店組或黃龍組呈平行不整合接觸。目前已發(fā)現(xiàn)2個礦體,分別編號為Ⅰ號礦體和Ⅱ號礦體(圖3、圖4)。Ⅰ號礦體分布于礦區(qū)北端呈NE—SW向展布的栗園向斜北段,出露于向斜北段轉(zhuǎn)折端及兩翼,由 ZK2826、ZK10608 等9個工程控制,礦體呈倒扇形展布,東西長約7.7 km,南北寬約7.4 km,展布面積約21.56 km2。礦體厚1.43～2.02 m,平均厚1.76 m;w(Al2O3)為 55.70%～56.43%,平均56.12%;硅鋁比A/S為3.07～4.95,平均4.27。Ⅱ號礦體位于栗園向斜東翼高寨坨一帶,由QPTC05、QTC0605等8個工程控制,礦體順露頭線走向展布,南北長約1 143 m,東西寬約415 m,展布面積約0.36 km2。礦體厚1.02～1.96 m,平均厚1.32 m;w(Al2O3)為52.41%～58.84%,平均56.16%;A/S比值為3.21～5.17,平均4.95。

圖3 Ⅰ號礦體剖面圖

圖4 Ⅱ號礦體剖面圖

3.2 礦石特征

根據(jù)鏡下薄片和人工重砂鑒定,礦石中主要有用礦物為一水硬鋁石,約占礦物總量的60%～90%,另有少量一水軟鋁石、膠鋁石,偶見三水鋁石。其次為黏土礦物,有伊利石、蒙托石、高嶺石等,占礦物總量的1%～25%,其中以高嶺石、蒙托石為主;伊利石含量很少。再次為綠泥石、角閃石、斜長石、褐鐵礦、赤鐵礦、纖鐵礦、黃鐵礦、石英、白云石、方解石、石膏等,占礦物總量的1%～18%,其中角閃石普遍出現(xiàn),但僅占0.5%左右,而黃鐵礦、褐鐵礦含量變化最大。重礦物占礦物總量的1%～2%,以銳鈦礦為主,占比8%～11%。偶見磁鐵礦、電氣石、鋯石、金紅石。礦石結(jié)構(gòu)有碎屑結(jié)構(gòu)、豆鮞結(jié)構(gòu)、粉晶結(jié)構(gòu)和泥晶結(jié)構(gòu)等,礦石構(gòu)造有塊狀構(gòu)造、半土狀構(gòu)造和致密狀構(gòu)造。礦石自然類型有半土狀鋁土礦、碎屑狀鋁土礦、致密狀鋁土礦和豆鮞狀鋁土礦。

4 含鋁巖系及礦體厚度對比分析

(1)栗園向斜揚起端EW向含鋁巖系及礦體厚度對比分析

栗園向斜揚起端EW向含鋁巖系厚度變化較大,總體來看,西部和東部相對較厚,中部則相對較薄,西部最厚可達(dá)12 m (ZK10608),中部最薄處僅0.6 m (ZK4409)。鋁土礦體主要集中于西部一帶,厚度一般為0.35～3.5 m,往東部則礦體厚度變薄直至尖滅 (圖5)。

圖5 栗園向斜揚起端EW向含鋁巖系厚度沿走向變化柱狀對比圖

(2)栗園向斜西翼含鋁巖系及礦體厚度對比分析

栗園向斜西翼含鋁巖系厚度變化較大,總體來看,含鋁巖系呈北部厚南部薄的趨勢,北部厚度最大可達(dá)12 m (ZK10608),南部最薄僅為1.5 m (QTC0703)。鋁土礦體僅集中于北部一帶,厚度一般為2～5 m,往南則礦體逐漸變薄直至尖滅 (圖6)。

圖6 栗園向斜東翼含鋁巖系厚度沿走向變化柱狀對比圖

(3)栗園向斜軸部含鋁巖系及礦體厚度對比分析

栗園向斜軸部含鋁巖系厚度變化較小,總體來看,含鋁巖系呈北部和南部厚中部薄的趨勢,北部厚度最大可達(dá)10 m (ZK1612),南部厚度最大為11 m (ZK1101),中部厚度最薄僅為2 m(ZK0807)。鋁土礦體均有分布,厚度一般為1.2～5 m,最大可達(dá)5.6 m (QTC0404)(圖7)。

圖7 栗園向斜軸部含鋁巖系厚度沿走向變化柱狀對比圖

(4)栗園向斜東翼含鋁巖系及礦體厚度對比分析

栗園向斜東翼含鋁巖系厚度變化較小,總體來看,北部相對較薄,往南則厚度逐漸變大,北部厚度一般為5～6 m,往南逐漸增厚至8～10 m,最大可達(dá)12 m(QPBT02)。鋁土礦體主要集中于北部和中部一帶,中部偶見無礦天窗出現(xiàn),厚度一般為5 m左右,往南則礦體逐漸變薄直至尖滅(圖8)。

圖8 栗園向斜東翼含鋁巖系厚度沿走向變化柱狀對比圖

5 含鋁巖系厚度分布規(guī)律

通過貴州省務(wù)川縣青坪勘查區(qū)鋁土礦普查成果資料并結(jié)合收集務(wù)川縣大竹園礦區(qū)、大竹園南礦段、涉及栗園向斜含鋁巖系控制工程31個,包括收集鉆孔12個,淺井8個,探槽9個,剝土工程2個 (表2)。分別統(tǒng)計上述探礦工程的含鋁巖系厚度、礦體厚度值數(shù)據(jù)。利用 Surfer8.0 編圖軟件,將收集的已施工見礦鉆孔、淺井、探槽、剝土工程數(shù)據(jù),將含鋁巖系厚度、礦體厚度統(tǒng)計數(shù)據(jù),自動生成數(shù)據(jù)點,利用編圖軟件等值線圖功能模塊,自動生成含鋁巖系等厚曲線圖、礦體等厚曲線圖 (圖9)。

表2 含鋁巖系厚度統(tǒng)計

圖9 青坪鋁土礦區(qū)含鋁巖系和礦體等厚曲線圖

5.1 含鋁巖系厚度分布特征

研究區(qū)含鋁巖系在平面上總體具有由地表向深部、從北往南逐漸變薄的趨勢,局部點狀變薄。在栗園向斜北揚起端(栗園—大竹園段)為含鋁巖系厚度大,且厚度相對穩(wěn)定,該帶為著名的超大型大竹園鋁土礦所在地,該帶上零星見厚度小于1 m的含鋁巖系分布區(qū)域;栗園向斜東翼漆嶺灣—正子巖一線(QPTC0404、ZK1101)、栗園向斜西翼胡家壩—冉家灣一帶 (QPBT04) 存在2個厚度較大的分布區(qū)域,可作為下一步找礦勘查的靶區(qū)。值得注意的是,栗園向斜南部青坪一帶,存在1個含鋁巖系厚度較大的分布區(qū)域 (QPTC15、QPBT02)。其他地段未見厚度凸起帶(圖9a)。

5.2 含鋁巖系厚度分布特征

研究區(qū)含鋁巖系在平面上總體具有由地表向深部、從北往南逐漸變薄的趨勢,局部點狀變薄。在栗園向斜北揚起端(栗園—大竹園段)為含鋁巖系厚度大,且厚度相對穩(wěn)定,該帶為著名的超大型大竹園鋁土礦所在地,該帶上零星見厚度小于1 m的含鋁巖系分布區(qū)域;栗園向斜東翼漆嶺灣—正子巖一線(QPTC0404、ZK1101)、栗園向斜西翼胡家壩—冉家灣一帶 (QPBT04) 存在2個厚度較大的分布區(qū)域,可作為下一步找礦勘查的靶區(qū)。值得注意的是,栗園向斜南部青坪一帶,存在1個含鋁巖系厚度較大的分布區(qū)域 (QPTC15、QPBT02)。其他地段未見厚度凸起帶(圖9a)。

5.3 礦體厚度分布特征

研究區(qū)鋁土礦體主要分布于栗園向斜北揚起端一帶,這與含鋁巖系厚度分布較大的區(qū)域相一致。說明礦體厚度與含鋁巖系厚度大致呈正相關(guān)關(guān)系,即含鋁巖系厚度大,則礦體厚度大,反之則越小。值得注意的是,栗園向斜東翼漆嶺灣—正子巖一線,存在一個鋁土礦體集中分布的區(qū)域,其鋁土礦體厚度在2 m以上,且分布范圍較大。栗園向斜西翼胡家壩—冉家灣一帶,存在一個鋁土礦體分布較好的區(qū)域,其鋁土礦體厚度在1 m以上,且分布范圍較大。栗園向斜北揚起端核部則出現(xiàn)了無礦天窗,往南則礦體厚度變薄直至尖滅(圖9b)。

6 找礦潛力分析

研究區(qū)內(nèi)鋁土礦位于下二疊統(tǒng)大竹園組中上部,屬碎屑巖系侵蝕基準(zhǔn)面(部分為碳酸鹽巖溶蝕基準(zhǔn)面)上的古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦床[3]。本區(qū)鋁土礦的分布與區(qū)域構(gòu)造線方向一致,總體呈NNE向,向斜構(gòu)造分別控制礦床的空間分布和礦體的展布延伸方向,是鋁土礦的賦存區(qū)[2]。根據(jù)含鋁巖系在平面及剖面上的勘查成果顯示:含鋁巖系厚度在平面上總體具有由地表向深部、從北往南逐漸變薄的趨勢;含鋁巖系在走向上總體上呈現(xiàn)出向南逐漸變薄的趨勢;含鋁巖系厚度在傾向上呈不規(guī)則的峰狀起伏,總體上呈現(xiàn)出翼部厚,向軸部變薄的趨勢,此特征與礦體在平面和剖面上的變化完全吻合。含礦巖系厚度是鋁土礦形成的基礎(chǔ), 也的是沉積體系和古地理的沉積記錄。含礦巖系厚度過小,反映沉積時處于剝露區(qū)。含礦巖系厚度較大,反映沉積時處于沉積區(qū)。杜遠(yuǎn)生等[4]認(rèn)為,務(wù)正道地區(qū)鋁土礦形成時海水由北進(jìn)入成礦區(qū),半封閉海灣的開口方向應(yīng)在沉積盆地的北部邊界至渝南地區(qū)的武隆、南川之間,往北即為揚子海,安場—張家院—新?！鯃@向斜一線可能靠近近岸邊緣。務(wù)正道地區(qū)海水由北進(jìn)入成礦區(qū),具備形成半封閉海灣或海泛湖的有利條件。栗園向斜北段鋁土礦的形成正是得益于上述有利的成礦環(huán)境條件。

綜上所述,通過本次勘查成果并結(jié)合收集栗園向斜以往勘查資料,栗園向斜正處于務(wù)正道半封閉海灣南端,栗園向斜北段成礦條件有利,結(jié)合已實施的探礦工程,見礦地段多分布在栗園向斜北段,找礦潛力較好,栗園向斜南段則遠(yuǎn)離半封閉海灣,成礦條件較差,通過已實施的探礦工程來看,多為不見礦工程,找礦潛力較差。

7 結(jié)論

(1)青坪鋁土礦位于黔北務(wù)正道地區(qū)栗園向斜,鋁土礦體產(chǎn)于呈NE—SW向展布的栗園向斜北段揚起端及東翼二疊系下統(tǒng)大竹園組含礦巖系中上部,礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出,厚度變化較大,礦體產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀基本一致。

(2)通過對含鋁巖系及礦體厚度對比分析認(rèn)為,栗園向斜東翼含鋁巖系厚度沿走向變化較小,總體來看,北部相對較薄,中部相對較厚,往南則厚度逐漸變薄。鋁土礦體主要集中于北部和中部一帶。栗園向斜西翼含鋁巖系厚度沿走向變化較大,總體來看,含鋁巖系呈北部厚南部薄的趨勢。鋁土礦體僅集中于北部一帶,往南則礦體變薄直至尖滅。

(3)通過收集統(tǒng)計已有探礦工程的含鋁巖系厚度、礦體厚度值數(shù)據(jù)資料,生成含鋁巖系厚度、礦體厚度等厚曲線圖表明,栗園向斜東翼漆嶺灣—正子巖一線以及栗園向斜西翼胡家壩—冉家灣一帶,存在2個鋁土礦體集中分布的區(qū)域,找礦潛力較大,可作為下一步找礦勘查的靶區(qū)。

(4)栗園向斜處于務(wù)正道半封閉海灣南端,北栗園向斜北段成礦條件有利,結(jié)合已實施的探礦工程,見礦地段多分布在栗園向斜北段,找礦潛力較好,栗園向斜南段則遠(yuǎn)離半封閉海灣,成礦條件較差,找礦潛力較差。

致謝：本文主要利用貴州省地質(zhì)調(diào)查院2015年開展的貴州省務(wù)川縣青坪勘查區(qū)鋁土礦普查成果資料,為項目組的集體勞動成果結(jié)晶。在寫作過程中得到貴州省地質(zhì)調(diào)查院研究員鄧克勇、李朝晉以及高級工程師吳波的細(xì)心指導(dǎo),對上述單位和個人一并表示衷心地感謝。