铝土矿资源地质特征.doc

铝土矿资源地质特征 一、矿床时空分布及成矿规律 按照廖士范等人的意见，中国铝土矿矿床可分为古风化壳型铝土矿矿床和红土型铝土矿矿床。中国古风化壳型铝土矿矿床的形成经历了三个阶段。第一阶段是陆生阶段，是在大气条件下由风化作风形成含有铝土矿矿物、粘土矿物、氧化铁矿物等的残、坡积富铝风化壳物质，例如钙红土层、红土层或红土铝土矿，此阶段为大气条件下原地残积、堆积或异地堆积阶段；第二阶段是富铝钙红土层、红土层或红土铝土矿为海水或湖水淹没阶段，有的立即为海水或湖水淹没，有的则经过一定时间的岩化作用以后才为海水或湖水淹没，逐渐深埋地下，经过一段时期的成岩后生作用演变改造后形成原始铝土矿层；第三阶段是表生富集阶段，是原始铝土矿层随地壳抬升到地表浅部后由于地表水或地下水的改造作用，使硅质淋失、铝质富集，形成品位较富的有工业价值的铝土矿矿床。至于红土型铝土矿矿床，一般认为是现代气候条件下由含铝岩石经风化作用形成的。 我国古风化壳型铝土矿主要形成于石炭纪。中、晚石炭世的铝土矿分布在我国北方的山西、河南、河北、山东等省，早石炭世的铝土矿分布在南方贵州中部地区。风化壳型铝土矿的另一个重要成矿期为二叠纪，其中早二叠世铝土矿主要分布在四川、贵州、云南、湖南、湖北等省，晚二叠世到早三叠世铝土矿主要分布在广西、云南、四川、山东、河北、辽宁等省区。本类型铝土矿矿床的形成，都与侵蚀间断面的古风化壳有关。一般来说，侵蚀间断时期长的，特别是下伏基岩是碳酸盐岩或含铝质多也较易风化的基性喷出岩例如玄武岩，所形成的矿床往往矿石品位富，矿层厚，矿体规模大。在中国寻找古风化壳型铝土矿矿床，除注意地层中侵蚀间断之外，还应注意古地磁的低纬度位置，以及古陆邻近海洋的附近，因为这些地区为海洋气候，潮湿多雨，适宜风化作用的进行。由于中国古风化壳型铝土矿的形成，经历过“陆生阶段”，因此必须研究堆积古残坡积钙红土层、红土层的低洼地区的古地理环境和古地貌，特别是喀斯特溶洞、溶斗发育规律、分布方向以及喀斯特高地无矿地区的分布规律，因为矿层的薄厚、矿体规模的大小受这些因素控制。 具体来说，①修文式碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚型铝土矿矿床，由于下伏基岩是碳酸盐岩，因此由风化作用形成的是富铝钙红土残坡积层，一般说侵蚀间断时间越长，即风化作用时间越长，由风化作用形成的残坡积富铝钙红土层越多、越厚，生成的铝土矿物越多，粘土矿物越少，矿石品位越富，矿层厚度也越大。②新安式碳酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿床，这类矿床的铝土矿直接覆在碳酸盐岩的喀斯特侵蚀面上，是原地堆积的，许多情况下是堆积在喀斯特溶洞、溶斗中，矿体不长几百m，但厚度较大40～60m。如果侵蚀间断时间短暂，一般只形成钙红土残积层，略有迁移搬运现象，这种矿石质量虽然稍贫，但矿层稳定，厚度变化小。③平果式碳酸盐岩古风化壳原地堆积-现代喀斯特堆积亚型铝土矿矿床。这类堆积矿的形成条件主要是有一定规模的层状矿、有适宜的气候条件、矿层上下要有较厚的石灰岩，以及矿层直接顶、底板粘土页岩较薄。④遵义式铝硅酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿床。这类矿床的成矿规律是首先与下伏基岩有过渡现象，与上覆地层有侵蚀间断面，因此厚度变化大，无矿天窗较多；其次，矿层厚度及矿体规模大小、矿石品位贫富，取决于成矿时侵蚀间断时间的长短及下伏基岩的性质是否容易风化。如果侵蚀间断时间长，被侵蚀风化的下伏基岩多数是细碎屑岩、粘土页岩，只有一部分是碳酸盐岩，往往矿层厚、规模大、矿石品质佳，但随之无矿天窗增多。如果被侵蚀风化的下伏基岩是较易风化的玄武岩，则矿层厚度及矿体规模可能较大，矿石也可能较富。如果下伏基岩虽然是较易风化的玄武岩，但成矿时侵蚀间断时间过于短暂，风化作用不彻底，则矿层厚度、矿体规模及矿石品质均难符合理想。 我国现代红土型铝土矿主要形成在低纬度地区，如福建、海南及广东一些地区。这些地区天气炎热、雨量充沛，又有易于风化的玄武岩，故能形成现代红土型铝土矿。至于中国的南沙群岛、中沙群岛虽然也在低纬度，有形成铝土矿的气候，但这些岛屿上升为陆的时间不长，仅1～3万年，经受风化作用的时间短，故难以形成铝土矿矿床。 二、矿床类型 按照廖士范等人的意见，中国铝土矿矿床可分为两大类型古风化壳型铝土矿矿床Ⅰ型和红土型铝土矿矿床Ⅱ型。前一类又分为四个亚类修文式、新安式、平果式和遵义式。后一类只有一个亚类，称漳浦式。 1修文式又称碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚型铝土矿矿床。其成因与碳酸盐岩喀斯特红土化古风化壳有关。又由于铝土矿与下伏碳酸盐岩基岩之间有数米厚的湖相铁矿扁豆体沉积，铝土矿不是原地堆积的，而是这个已接近干枯的湖泊附近的红土化风化壳异地迁移来堆积成的。该类矿床以贵州修文县小山坝铝土矿矿床较为典型。这是我国最重要的一类铝土矿，其储量占本类型Ⅰ型的74.76。 2新安式又称碳酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿床，以河南新安张窑院铝土矿床较为典型。其储量占本类型Ⅰ型的5。 3平果式又称碳酸盐古风化壳原地堆积-近代喀斯特堆积亚型铝土矿床。该矿床的层状矿之上覆及下伏基岩数百米厚度范围以内均为石灰岩，经过第四纪喀斯特化，石灰岩、铝土矿石再风化成钙红土及铝土矿石碎块坠落成堆积矿石。其占古风化壳型铝土矿总储量的15.04。 4遵义式又称铝硅酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿床，下伏基岩是细碎屑岩或基性火山岩，是下伏基岩红土化风化壳原地堆积少数坡积的铝土矿床。铝土矿与下伏基岩之间有连续过渡现象，铝土矿与上覆地层有侵蚀间断面。其占Ⅰ型矿床储量的5.2。 红土型铝土矿矿床只有一个亚类，称漳浦式红土型铝土矿床，是第三纪到第四纪玄武岩经过近代第四纪风化作用形成的铝土矿床，其储量很少，仅占中国铝土矿总储量的1.17。 三、典型矿床区 一 贵州修文小山坝铝土矿矿区 修文小山坝铝土矿矿区1957年开始勘探，累计探明铝土矿2026.4万t，矿石平均品位为67.91。1979年五龙寺矿区开始投产，矿层呈似层状，产状平缓，倾角5～10，向北东倾斜。铝土矿层居含矿系中部图3.9.3，其上均为灰色致密状铝土质粘土岩，与铝土矿层呈渐变关系。矿层之下为赤铁质页岩，常夹紫红色砂质页岩，两者呈沉积接触，界线清楚。矿层上部致密铝土质粘土岩之中常夹有粗糙状土状铝土矿扁豆体，长几厘米到几十厘米不等，厚几厘米，与致密铝土质粘土岩和土状铝土矿的接触界线不明显，似为渐变关系。致密铝土质粘土岩之上常有粘土页岩与粉砂岩互层，有时夹碳质页岩或劣煤图3.9.3。铝土矿层长500～1400m，宽数百米至1000m不等。铝土矿含矿系厚2～20m，一般厚8m左右。符合工业要求的铝土矿层平均厚2～3m，居于含矿系中部，多数由粗糙状土状铝土矿石、半粗糙状半土状铝土矿石及砾屑豆鲕状铝土矿石组成，以及致密状铝土矿石等矿石自然类型组成。 二 山西孝义克俄铝土矿床 最早1960年对克俄铝土矿床克俄矿段进行勘探，随后又对卜家峪等矿段进行了勘探，共累计探明铝土矿6265.6万t，矿石平均品位为64.36。1986年山西铝厂开始对孝义铝土矿进行开采。铝土矿赋存于石炭系上统本溪组下段即含矿岩系中上部。含矿岩系下伏基岩为奥陶系中统峰峰组灰岩，二者之间呈平行不整合接触，石灰岩的喀斯特侵蚀面较清楚。含矿岩系自下而上由“山西式”铁矿赤、褐铁矿、铝铁岩、铝土矿、耐火粘土矿、粘土页岩、碳质页岩、煤线等组成图3.9.4，厚8～20m，矿体厚度一般为1～8m。铝土矿层下界距奥陶系灰岩侵蚀面0.92～7.34m，一般2～5m。矿体呈似层状、扁豆体状，长约1800m，宽400～120m。矿石类型有致密状、粗糙状和豆鲕状三种。 图3.9.3贵州修文县小山坝铝土矿矿床地层柱状剖面图 ① ①地层时代根据贵州省地质局区测队1978年资料，层序岩性根据修文队1958年资料 图3.9.4克俄矿段20线剖面图矿层柱状对比图 1.第四系；2.太原组上段；3.太原组下段；4.本溪组上段；5.本溪组下段；6.奥陶系中统；7.铝土岩、粘土岩；8.粘土质页岩；9.鲕状铝土矿；10.粗糙状铝土矿；11.山西式铁矿；12.石灰岩；13.铝土矿 m3-9-4.jpg 图3.9.5河南新安县张窑院溶斗状铝土矿矿床地质剖面图 1.豆鲕状铝土矿；2.致密状铝土矿；3.半粗糙状铝土矿；4.高岭石粘土岩；5.铝土质高岭石粘土岩；6.煤层；7.铁质页岩；8.石灰岩；9.渐变界线；C2t.上石炭统太原组；C2b.上石炭统本溪组；O2m.中奥陶统马家沟组 m3-9-5.jpg 三 河南新安张窑院铝土矿矿床 该矿床1961～1964年以耐火粘土矿进行勘探，1966年开始投产。累计探明铝土矿949.7万t。含矿层的地质时代与山西孝义克俄矿床的时代相同，均属晚石炭世本溪期。含矿层上覆地层是太原统，两者为整合关系；下伏地层为中奥陶统马家沟组。两者呈喀斯特平行不整合接触关系。所不同的是铝土矿之下一般缺失山西式铁矿。铝土矿或粘土岩直接堆积在马家沟组石灰岩喀斯特溶斗、溶洞之中，矿体厚度极大，一般厚10～15m，个别达41.8m，但长轴很小，仅300～500m，宽100～300m。平均品位为70.79。矿体之中常夹碳质岩、劣煤一至数层图3.9.5。张窑院矿床有大小矿体9个，大致呈东西向分布，可能与赋存矿体的古喀斯特溶斗、溶洞沿东西方向的古断裂发育有关。铝土矿矿石也由粗糙状、半粗糙状、致密状、豆鲕状矿石组成。矿石质量比修文式铝土矿矿床要好，但储量规模要小得多。 四 广西平果铝土矿矿床 该矿区面积有1750km2，在层状矿体分布132km长的范围内均有堆积矿石。最早1959～1961年对原生矿进行勘探。因原生矿含硫高不能利用，1974年转对堆积矿进行勘探，前后一共累计探明铝土矿储量达12609.8万t，平均品位64.69。由于层状矿石含硫太高1.5～7，目前工业尚难利用。堆积矿石可露天开采，精矿石品位高，含硫低，工业价值大。铝土矿呈层状，局部呈凸镜状，居于含矿系中部或下部。矿层往往直接覆在茅口组石灰岩之上。含矿系顶板为煤层、碳质页岩，如其尖灭时则含矿系直接与合山组石灰岩、硅质页岩接触。已勘探地区共有16个矿层，最长的矿层长4500m，最短的50m，一般500～1500m；宽30～800m，一般200～500m。矿层厚度一般2m左右，最厚可达5.93m。矿层厚度的变化与基岩古侵蚀面的起伏有关图3.9.6。 图3.9.6广西平果县那豆铝土矿矿床ⅠⅠ′横剖面地质图① 1.层状铝土矿；2.堆积铝土矿；3.石灰岩；4.铁铝岩；5.卡斯特假整合；6.碳质页岩；7.煤层；8.浅井；①柱状剖面为钻孔资料 m3-9-6.jpg 五 贵州遵义苟江铝土矿矿床 该矿1989年进行勘探，探明储量达1112万t，矿石平均品位为53.62。矿层产出形状复杂，无矿天窗多，含矿系数较小，约0.5左右。矿层厚度变化也很大，0.7～11.5m，个别厚达83m，而其中夹碳质岩或劣煤可达4层图3.9.7。铝土矿矿石主要由土状、半土状、致密状、碎屑状、豆鲕状矿石组成，以土状矿石最富，致密矿石较贫，半土状、碎屑状、豆鲕状矿石居中等。苟江铝土矿床中个别地段含铝岩系直接与灰色白云岩接触，缺失过渡层，矿层也特厚超过83m，含铝岩组直接覆于碳酸盐喀斯特漏斗之中，是桐梓组第二段及部分第一段白云岩被红土化剥蚀的结果。而含铝岩系物质来源可能是下伏缺失的岩层，这些岩层原地红土化剥蚀成铝土物质、粘土矿物等风化壳物质于原地堆积，少部分是附近的风化壳铝土矿物、粘土矿物由于坡积的作用略有迁移堆积而成。 图3.9.7贵州遵义苟江铝土矿矿床13线勘探线剖面图① 1.浮土；2.石灰岩；3.白云岩；4.铝土矿，少量高岭石粘土岩；5.粘土页岩；6.劣煤或碳质页岩；7.略有层理的粘土岩；P1q.下二叠统栖霞组；P1l.下二叠统梁山组；C1.下石炭统；O1t2.O1t1.下奥陶统桐梓组；①据贵州省地质局102队资料 m3-9-7.jpg 六 海南蓬莱铝土矿矿床 该矿床是现代红土型铝土矿矿床，1959～1961年进行普查勘探，1975年对罗本5、6号等9个矿体又进行了勘探，共累计探明铝土矿储量达2190.6万t，平均品位44.4。铝土矿分布在平缓山丘的山顶上，海拔高程约30～60m，为第三纪到第四纪的玄武岩风化红土型三水铝石铝土矿矿床。矿体由玄武岩风化而成的红土及铝土矿石团块组成，其中红土约占70～80，矿石团块约占20～30重量比。矿体呈复碟状，依地形坡度成缓倾斜。矿体顶板界线清晰，常呈不规则状、微波状，凹凸不平。底顶常过渡为不含矿石的红土层或直接覆在风化的玄武岩之上图3.9.8。铝土矿矿石呈棕色，部分呈棕红、灰褐、灰黄及灰白等色。矿石均呈团块状。块度一般为1～5cm，个别1m以上。矿石的自然类型有①棕黄色结核状矿石；②灰白色粉砂岩状矿石；③褐红色、白色斑点状矿石；④棕黄色气孔状矿石；⑤致密状矿石。矿石中铝土矿石占90以上，其他尚有褐铁矿矿石、赤铁矿矿石、钛赤铁矿矿石以及残存的玄武岩块等。 图3.9.8海南蓬莱铝土矿矿床鸡姑矿段Ⅳ号地质剖面示意图① 1.红土型铝土矿矿床；2.含铝土矿块的红土；3.第三纪到第四纪玄武岩；4.残坡积红土；5.突变或渐变接触界线；①据广东省地质局海南地质队1967年资料 m3-9-8.jpg 七 山东淄博王村铝土矿 王村铝土矿位于淄博盆地的西北部。1956年对其进行详查，1964～1965年进行初勘和详勘工作。1958年开始露采，1967年结束。1965年作开拓基建，1966年投产。该矿累计探明铝土矿294.5万t，为一小型矿床。 矿区出露地层有奥陶系中统、石炭系中、上统和二叠系。铝土矿产于二叠系上统南宁组万亚组第一段上部，属“A”层铝土矿。第一段共分三层第一层为灰色细粒泥质砂岩，第二层为含矿层，厚5.6～10.7m，第三层灰至深灰色、紫色泥岩。铝土矿呈层状及透镜状。矿体规模为长300～1000m，宽160～1000m。矿石矿物成分以一水硬铝石为主，呈微晶状及胶状，次为高岭石、菱铁矿，等等。矿石成分，平均含Al2O3 54.93、SiO2 17.21、Fe2O3 11.36。铝硅比为3.19。矿石多为豆状、豆鲕状结构。 15