浅谈渝东南铝土矿成因及找矿勘查.doc

浅谈渝东南铝土矿成因及找矿勘查 【摘 要】渝东南南川武隆铝土矿成矿区位于黔北铝土矿区之北延部分,是近年来发现的重要铝土矿成矿区，分布于渝东南陷褶束中的一系列穹褶束、凹褶束之中，矿床类型属古风化壳沉积改造型。铝土矿赋存于上古生界二叠系中统梁山组，控矿构造为近平行展布的北北东向向斜褶皱。矿体多呈层状、似层状于向斜两翼及转折端顺层产出。矿石主要矿物成分为硬水铝石，软水铝石、胶铝石次之。主要找矿标志是向斜构造的两翼及转折端，上覆地层为栖霞组厚层含沥青质灰岩，常形成陡崖；下伏地层为志留系韩家店组黄灰、灰绿、偶夹紫色的粉砂质页岩，常形成陡坡。梁山组中上部产出铝土岩、铝土矿。 【关键词】铝土矿；地质背景；成矿特征；成矿因素；找矿勘查；渝东南地区 1、区域地质背景 渝东南南川武隆铝土矿成矿区位处扬子陆块区、上扬子陆块、杨子陆块南部碳酸盐台地渝东南陷褶束中。区域地层主要出露有下古生界至新生界。下古生界最为发育，分布面积广，由下而上为寒武系、奥陶系、志留系，厚度为4540m；上古生界发育不全，分布面积较小，仅有晚泥盆世及二叠纪的沉积，厚度约860m，下部为含铝岩系的赋存层位，含铝岩系一般厚5～15m，为一套粘土岩、铝土岩沉积建造；中生界三叠系分布广泛，厚度为1980m；侏罗系仅下统出露；新生界第三系和第四系不甚发育，分布零星，面积较小，厚约200m。各地层为假整合或整合接触关系。 区域主构造线呈北北东向，其直接压应力来自北西西一南东东，部分受南北向构造的干扰或与之联台，形成弧形构造。北北东向构造对不同地层的出露分布及不同地块的隆起坳陷起了决定作用。此类构造主要表现为北北东向褶皱及其伴生断裂，褶皱相互平行排列，长达数十至百余千米。其中的向斜构造控制了含铝岩系的出露展布。 区域为沉积岩地区，无岩浆岩出露。区域矿产主要有煤矿、铝土矿、铁矿、汞矿、铅锌矿及萤石重晶石矿，另外还有黄铁矿、磷矿及耐火粘土矿。其中，铝土矿主要产出于武隆、南川地区，大型铝土矿床有南川市大佛岩一灰河、南川市柏梓山和武隆县自马山铝土矿床等，另有南川市菜竹坝等中小型铝土矿床十几处。 2、铝土矿产出特征 2．1含矿岩系特征 中二叠统梁山组是重庆地区铝土矿的唯一赋矿层位，铝土矿体赋存于该组地层的中上部。含矿岩系厚度较薄但较稳定，一般厚5～10 m，最厚15m，矿体厚1～3m，最厚达9m。 该区含矿岩系位于中志留统韩家店组或中石炭统黄龙组的古侵蚀间断面上。基底地层主要为下志留统韩家店组粉砂质页岩及中石炭统黄龙组石灰岩，上覆地层为中二叠统栖霞组灰岩。含矿岩系多数为铝土矿和粘土岩组成，矿层以单层型结构为主，底部偶夹菱铁矿层，顶部一般分布有炭质页岩层。矿石类型较复杂，以土状、半土状、致密状矿石为主，次有碎屑状、角砾状、豆鲕状矿石，矿石颜色呈灰、青灰、浅绿、紫红和杂色等色。地表所见铝土矿富矿多为多孔隙的土状、半土状矿，含Al2O370％；但钻孔中一定深度以下所见的铝土矿层中，土状、半土状铝土矿渐少。Al2O3含量显著降低，SiO2相应增高。矿石矿物以硬水铝石为主，少量一水软铝石。 矿石质量一般Al2O3 40％～78．73％，SiO2 3.75％～21.60％，Fe2O3 0.8％～13.23％，Al／Si 4.6～10。矿石工业类型以低铁中低硫型为主，高铁一高硫型矿石占有一定的比例，但分布局限。 2．2控矿构造特点 区内北北东向构造最为显著，表现为北北东向平行排列、相间出现的背斜和向斜。北北东向褶皱的轴向一般为10～35，常呈“s”型弯曲变化，具箱状褶皱特征。其中，向斜轴部多为三叠纪地层，两翼多为二叠纪地层，故常成为铝土矿的控矿构造。 区内比较大型的向斜构造主要有金佛山向斜、长坝向斜、武隆向斜、道真向斜、浩口向斜等。这些向斜构造的两翼扬起部位及转折端，往往暴露出二叠纪梁山组，是铝土矿出露地表的最佳位置。 区内南川市大佛岩一灰河大型铝土矿床即产于长坝向斜南东翼西南端。长坝向斜南起川洞湾，往北东至长坝，轴向为北东40，长约20km。核部最新地层为侏罗系，向两翼地层逐渐变老，出露三叠系和二叠系，向斜较为开阔，轴部岩层倾角平缓，两翼渐陡，东翼一般为20～35，西翼一般为30～45。 2．3铝土矿产出规律 从区域上来看，渝东南地区铝土矿主要产出于武隆、南川两县境内，其邻近的丰都、石柱、黔江等地有零星产出。 从岩层层位来看，铝土矿赋存于含铝岩系中上部，其岩层层序为先铁、后铝、最后炭质页岩，显示氧化与还原交替的沉积环境。矿体呈似层状、透镜状顺层产出，与顶底板围岩呈渐变过渡关系，矿体厚度一般为0．80～4．20m，最厚10m左右，最薄则趋于尖灭。 铝土矿与含矿岩系厚度有一定关系，含矿岩系厚在6～11m时铝土矿产出较好，含矿岩系过厚过薄时无或少有铝土矿产出。 典型矿床的含矿岩系剖面简述如下自上而下 ⑦、黑色炭质页岩，局部夹煤线，常见有微粒星点状、小结核状、细线状黄铁矿。厚0.1～3.15m。 ⑥、灰、深灰～灰黑色致密状粘土岩，局部含少量砾屑。该层不稳定，常相变为铝土岩。厚0.15～1.33m。 ⑤、浅灰、黄灰、灰～深灰色致密状铝土岩，局部含少量砾屑。厚0.14～1.87m。 ④、浅灰、灰～深灰至灰褐色似层状、透镜状铝土矿，局部夹小透镜状铝土岩或粘土岩，厚0.13～6.00m。 ③、浅灰、灰～深灰色致密状铝土岩，含少量星点状及团块状黄铁矿，局部夹不规则的土状、土豆状矿铝土矿“团块”。厚0.00～3.21m。 ②、灰、灰白、灰黄色致密状高岭石粘土岩，呈层状、似层状，含较多星点状黄铁矿及其集合体, 黄铁矿含量0～20％。厚0.00～3.01m。 ①、灰绿、黄绿、黑灰色致密状绿泥石粘土岩，鲕绿泥石或有机质粘土岩，常含较多黑色有机质和植物化石碎片，及少量星点状黄铁矿，局部含砾屑或鲕粒；底部侵蚀面上常见有极不稳定，多呈小透镜状、串珠状的灰白、灰绿、灰黄色页状粘土岩及褐铁矿，厚0.66～4.36m。 2．4矿石特征 矿石的类型主要有土状、致密块状、砂砾屑状、豆鲕状等，其中以致密块状矿石为主要矿石类型，质量则以土状、土豆状矿为佳。 1土状铝土矿；灰、灰白色，土状，一水硬铝石铝土矿，晶质结构，土状构造，高铝低硅，质优；2致密状铝土矿灰、深灰色，致密块状，含粘土一水硬铝石铝土矿，隐晶质结构，显微粒状构造，断口平坦，高铝高硅，质量次，为主要矿石类型；3砂砾屑状铝土矿灰色，角砾状一水硬铝石铝土矿，隐晶质结构，角砾状、块状构造，参差状断口，中铝高硅，质量次；4（土）豆状铝土矿灰、深灰色，豆状粘土质一水硬铝石铝土矿，隐晶结构，豆鲕状构造，参差状断口，土豆状质量好，致密豆状质量次。 3、铝土矿成因机理及控矿因素 3.1铝土矿形成机理 经过对渝东南地区铝土矿特征的研究，该区铝土矿是多阶段成矿作用的产物，其成矿过程大致可分为三个阶段。 （1）红土化作用铝土矿初期矿化阶段，石炭纪晚期本区地壳整体抬升，石炭系灰岩出露地表接受风氧化，局部为志留系粉砂质页岩风化，形成初步的由铝土矿物质组成的古风化壳。 （2）沉积作用铝土矿成熟矿化阶段，二叠系中期渝东南地区整体地壳下沉接受沉积，古风化壳物质在上覆沉积物作用下固结成岩，在成岩过程中铝土矿物质组分发生进一步调整。 （3）表生淋滤作用铝土矿优质矿化阶段，喜山期本区受构造作用影响，摺皱抬升，背斜核部被剥蚀，两翼含铝岩系出露地表，受风氧化或上覆含水岩组地下水影响，部分结构较粗或含易溶物较多的铝土矿可进一步富集。 其中以前两个阶段为主，局部有第三个阶段发生。 3.2控矿因素 渝东南地区铝土矿受地层、构造、岩相古地理控制。 （1）地层 二叠系中统梁山组地层是区内铝土矿的唯一赋矿层位，至目前为止，尚未发现超出该层位的铝土矿存在。因此，区内铝土矿严格受梁山组地层控制。 （2）构造 由于受保存条件限制，区内铝土矿多受北东向、北北东向向斜构造所控制，分布于向斜两翼、轴部及其扬起端；而在背斜轴部，则多被剥蚀。 （3）岩相古地理 受海西（华力西）运动影响，石炭纪中晚期，整个渝东南地区普遍上升为陆，遭受风化剥蚀，致使该区石炭系地层部分或全部缺失，形成近3千万年之久的沉积间断面；二叠世中期，地壳则整体下降，海水从北东方向浸入，将风化剥蚀的残留物（古风化壳铝土物质）原地或准原地堆积在该区，形成梁山组含铝岩系建造。 ①古地理位置 早二叠世初及其以前，本区属上扬子古陆，据岩相分析，其东为下扬子滨浅海，其南为黔北分水岭，古地理位置处于古陆近海地带，受海洋潮湿多雨气候影响，有利于各种风化作用的进行，风化作用的产物原地或准原地的不断聚集，在有利于母岩中可溶物质排泄的位置富集成矿。 ②古气候条件 温暧潮湿的气候是铝土矿成矿的前提条件。据国内外不少学者研究统计，认为铝土矿一般形成于当时的赤道附近，即北纬30～南纬30之间，这恰是热带、亚热带气候环境。经古地磁研究，本区晚古生代正处于低纬度带或赤道带（8.2左右），属热带、亚热带气候环境。从区内含矿岩系内部含炭质页岩，以及大量的植物化石碎片可以说明，当时雨量充沛，植物茂盛，反映其热带、亚热带的气候环境。 ③古地形条件 长期风化剥蚀作用形成的准平原化地形是铝土矿成矿的另一重要条件。因铝土矿主要形成于化学风化作用中，若准平原化程度低，物理风化作用强于化学风化作用，古风化壳物质容易流失，不利于铝土矿的形成。二叠世梁山期及以前，本区的地形坡度极小，准平原化程度较高，有利于化学风化作用进行，在水介质渗透淋滤过程中，带走易溶物，同时伴随脱硅、排铁，富铝的红土化作用，有利于铝土矿形成。 ④古构造条件 相对稳定的古构造环境是铝土矿形成的前提要求。这是因风化壳物质形成以后，必须有一个相对稳定的地质构造环境，才能保存风化壳铝土物质。即风化壳铝土物质形成以后，地壳运动应以造陆为主，地壳整体缓慢升降，使风化壳铝土物质容易停积保存，不致流失。本区铝土矿含矿岩系与下伏基底志留系中统韩定店组，中石炭统黄龙组呈假整合接触，未见有角度不整合现象，这表明本区铝土矿在成矿期间，地壳运动以造陆运动为主，地壳缓慢上升，为本区铝土矿的形成创造了相对稳定的构造环境。 4、找矿标志 1本区最为发育的地层为下古生界寒武系、奥陶系、志留系，其分布面积广，厚度巨大；而赋存含铝岩系的上古生界二叠系下统梁山组厚度很薄，但在一系列北北东向向斜构造的两翼及转折端，梁山组含铝岩系出露较好，这就为寻找铝土矿创造了条件。所以向斜构造的两翼及转折端是宏观的找矿标志。 2本区栖霞组深灰色含沥青质、燧石团块灰岩及生物灰岩，是含铝岩系的上覆岩层，此类灰岩较之下伏的粘土岩、粉砂质页岩抗风化强，往往形成一些巨大的灰岩陡崖地貌，而页岩及粉砂岩风化后一般形成陡、缓坡地形地貌，两种地形交接部位可作为间接的找矿标志。 3本区含矿岩系梁山组上覆岩层为巨厚的灰岩，下伏岩层为巨厚粉砂质页岩，两种岩层交接部位可以作为铝土矿的间接找矿标志。 4本区铝土矿结构构造多为土状、致密块状、豆鲕状、砂砾屑状，其中土状、土豆状矿石质量好，故土状、土豆状特殊结构构造可作为最直接的找矿标志。 5、找矿勘探 渝东南武隆～南川地区铝土矿为古风化壳沉积改造型矿床，产出严格受地层、构造、岩相古地理控制，岩相古地理为主要成矿影响因素。因此，对铝土矿的找矿与勘查应重点从岩相古地理研究着手，方能有所突破。从前人及邻近省区铝土矿勘查工作经验来看，除应加强已发现铝土矿体周边的勘查工作外，同时应加大勘查力度，在成矿条件有利地段施工部分深部工程，了解深部矿化延伸情况，特别是地表有矿体出露地段，深部最少应施工3个以上深部工程，不应根据地表矿体出露长度短而断定深部矿体的规模，方能取得较大的突破。 参考文献 [1]刘宝．沉积岩岩石学[M] 北京地质出版社，1979． [2]廖士范等．中国矿床上册[M]．北京地质出版社，1989。 [3]杨振军等．豫西铝土矿成矿地质条件及找矿前景[J]．矿产与地质，20053280285． [4]刘幼平等.黔北地区铝土矿成矿特征与成矿因素研究[J]. 矿物岩石地球化学通报.2010.