廣西平果布絨沉積鉆土礦控礦、找礦、成因探討

羅世方

摘 要：本文對布絨沉積型鋁土礦地質特征進行論述，總結控礦因素和找礦標志，對礦床成因進行探討。

關鍵詞：鋁土礦；地質特征；控礦因素；找礦標志；礦床成因；布絨沉積鋁土礦

中圖分類號：P618.45 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0198-03

1 前 言

1958年，北京地質學院廣西實習隊開展桂西鐵礦踏勘檢查時，首次發現桂西地區有沉積型鋁土礦，并提交有踏勘簡報。在此后，本區斷續開展了鋁土礦找礦工作（由于部分沉積型鋁土礦的硫含量較高，因此部分沉積型鋁土礦又定名為硫鐵礦），其中，由沉積型鋁土礦在地表堆積的鋁土礦成為找礦重點。平果縣鋁土礦主要分布在本區的那豆背斜兩翼、舊城背斜西南翼（太平礦區）及東北翼的東北部（教美礦區）、南立背斜與龍味背斜東南部（果化與龍律礦區）。隨著堆積型鋁土礦的大量開采，沉積型鋁土礦的進一步勘查與開發已日趨重要。

2 區域地質概況

本區位于華南板塊南華活動帶右江褶皺系的靖西-都陽山凸起的東端，處于右江褶皺—斷裂帶中部。

區域出露的地層有：泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、第三系和第四系。出露地層除了二疊系上統與中統間呈平行不整合接觸、上第三系與下伏三疊系地層呈角度不整合接觸及第四系與下伏第三系地層呈角度不整合接觸外，其余地層均為整合接觸。巖性除上泥盆統東崗嶺組夾硅質巖、下石炭統大塘階和上石炭統夾硅質巖、上二疊統局部夾炭質頁巖夾煤層或透鏡體煤層和底部鋁土質泥巖與鋁土礦層、下三疊統局部夾火山碎屑巖、中三疊統百逢組為碎屑巖外，其余地層均為碳酸鹽巖。

本區褶皺的基底為寒武系地層，蓋層為泥盆系～三疊系的碳酸鹽巖、陸源碎屑巖。受印支運動、喜山運動影響，褶皺和斷裂構造比較發育。褶皺構造，以北西向為主，次為北東向。斷裂構造則以平行褶皺軸向的右江大斷裂為主體，并發育有一系列與之平行的次一級斷裂。這一構造格局，對區內原生沉積型鋁土礦及巖溶型堆積鋁土礦的形成與分布，均有明顯的影響。

區內巖漿活動不強，以中三疊世及二疊世海底火山噴發為主，主要巖性有火山凝灰巖及閃長玢巖。

3 布絨沉積型鋁土礦礦床地質特征

布絨沉積型鋁土礦礦床礦區位于平果縣城西2km。右江復向斜軸部的東南端，礦區為一殘余向斜盆地，軸向與那豆穹窿背斜軸向一致，為EW～SE40°，巖層傾角一般為10～20°，局部地區傾角為60°左右，由于本段位于那豆穹窿背斜軸部受其四周擠壓力較大，而使其沿走向和傾向均有小的褶曲，但一般褶曲不大，沿走向傾角多在5～10°間，大體呈緩坡狀，在沿傾向方面，褶曲較之沿走向大，向斜的北端，則更為明顯，局部地段由于褶曲劇烈，使其傾角達60～70°，而至向斜軸部則漸變平為10°左右。部分地區則由于下二疊統茅口組灰巖凸起，而形成無礦地段。

3.1 含礦巖系特征

含礦層為上二疊統合山組，由于巖性顯然不同分上、下段。含礦巖系為合山組下段，下段（P3h1）共分十層：

（1）灰色、灰黑色中厚層或少量之薄層或透鏡狀鋁土礦，粗糙而堅硬，具明顯的似鮞狀和豆狀結構，“鮞子”和豆石直徑大小不一，一般由0.07～1.5mm，部分小于0.02mm或大達3～6mm，呈渾圓或圓形結構，原生帶礦石含有星點狀或少量的結核狀黃鐵礦，氧化后之礦石顏色由深變淺，為灰色、灰白色或灰紫色，較松散，豆石易剝落，黃鐵礦多流失而為褐鐵礦所代替，故在底部和節理面上形成褐鐵礦薄膜充填于層面及裂隙中，礦層厚度在2m左右。

（2）黑色薄層煤層或炭質頁巖，煤層為粒狀或片狀之亮煤，中夾有白色細脈狀石膏和星散狀黃鐵礦小晶體，由于煤層多成透鏡狀，且變化較大，而被黑色薄層炭質頁巖所代替，一般下部煤層為主，上部炭質頁巖為主，厚0～11.15m。

（3）深灰色中厚層生物碎屑石灰巖，含炭質較高，堅硬，穿插有白色方解石細脈，灰巖中富含1～1.5mm的圓形蜓科化石。本層在整個礦區很穩定，是找煤及鋁土礦的標志層，產Nankinollasp等化石，厚1.27～3.96m。

（4）灰白，灰黃色鋁土頁巖，松散，遇水粘性大，且可塑性，風化后成小球狀剝落，分布有星點狀黃鐵礦微小晶體，頂部含炭質較高，氧化后成灰、灰紫色之碎片。厚0.4m。

（5）灰色、深灰色、灰黑色致密較堅硬的中厚層灰巖。局部有黑色燧石結核或燧石條帶，含炭質較高，乳白色方解石脈分布較密集，且雜亂穿插于灰巖中而為本層的特征，局部炭質增高而為炭質灰巖，并有極不穩定的鋁土頁巖和炭質頁巖夾于其中，有時并可見黃鐵礦小晶體稀疏的分布于炭質頁巖中，厚4～9.77m。

（6）灰色鋁土頁巖，或黑色炭質頁巖。鋁土頁巖呈薄片狀，質軟，有細小的黃鐵礦晶體，厚0.24m。炭質頁巖呈頁片狀，質軟，含泥質高，有白色之石膏細脈及少量的黃鐵礦小晶體。厚0.2～1m。該層常不太穩定，時而尖滅，時而出現，且層位亦忽上忽下。

（7）灰色、灰黑色中厚層灰巖，堅硬，中夾有黑色燧石或燧石條帶，并穿插有細小的方解石細脈，間夾有1至數層之不穩定的鋁土頁巖和炭質頁巖，產Leptodus等化石，且底部含有少量的圓形蜓科化石，厚2.3～10m。

（8）黑色頁片狀炭質頁巖，含泥質高，中夾有細小的煤線，并時有白色之石膏細脈，厚度變化很大，由0.2～10m。

（9）灰色、暗灰色致密狀中厚層灰巖，堅硬，層理清晰，普遍受少量的白色方解石脈穿插，局部含有0.2～4cm的黝黑色的燧石結核或燧石條帶，局部有鋁土頁巖，頂部常呈由齒狀線紋組成的連續不規則的，多邊形而構成美麗的花紋，亦是區別合山組上下段分層的主要標志之一，厚9.64～20.18m，一般為13～17m。

（10）灰白色鋁土頁巖，常有黃鐵礦小晶體，呈星點狀分布，較為穩定，是合山組上下段分層的標志層，厚0.2～0.4m。

總之，整個下段的巖石，顏色由深向上變淺，含炭質亦隨著降低，而各層位的巖性，厚度變化是比較大的，特別煤層（炭質頁巖）和鋁土頁巖之變薄增厚，或其上下移動更為頻繁，而整個合山組下段地層厚度的變化范圍從28.2～58.03m。一般多為35～40m。一般SE部薄些，而NW部相對的厚些。

3.2 礦體特征

3.2.1 礦體產狀、形狀大小及空間分布

沉積型鋁土礦體產于上二疊統合山組底部，直接覆于下二疊統茅口組灰巖的起伏不大的侵蝕面上，系假整合接觸，礦體成層狀產出，礦體頂板為煤層或炭質頁巖，局部地方由于煤層及炭質頁巖尖滅而使鋁土礦直接與上層石灰巖接觸。

礦區本身為一向斜盆地，礦體傾角平緩，由于風化剝蝕較深，地形切割劇烈，而使整個礦區之礦體形狀似魚鰾狀，由于風化剝蝕及斷層影響，使礦區分割成3個礦體：XIV、XV、XVI號礦體，現分述如下：

XIV號礦體：位于向斜盆地的中部及北西部，長4000m，中間由于褶曲和剝蝕的影響，下二疊統茅口組石灰巖凸起，使礦體變為很窄的地帶，寬度僅為200m，且在礦體內有兩塊小的下二疊統茅口組灰巖凸起，形似渾圓狀，直徑分別為70～120m，形成兩個無礦地段，在礦體北部亦由于溶蝕使礦體風化無存，僅殘存一些殘積鋁土礦，在該礦體中有4條較大的逆斷層和逆掩斷層，橫穿礦體中部使礦層重疊。

XV號礦體：位于向斜盆地的東南部，長1200m，寬500～800m，在礦體的東南部，由于褶曲及地形切割劇烈，有一小的構造，即下二疊統茅口組灰巖凸起，長350m，寬50～100m，而成無礦地段。

XVI號礦體：由于剝蝕作用，呈一單獨蛋形，東西長，而南北稍窄，長70m，寬30m。

3.2.2 礦體厚度及其沿走向和傾向的變化

礦體厚度一般為1.5～2.5m，最厚為6.75m，最薄為0.19m至尖滅，XIV號礦體平均厚度為2.04m；XV礦體平均厚度為1.73m，XVI號礦體平均厚度為1.06m。

沿走向的變化：從地表揭露來說，向斜的北西面，礦體厚度較大，且比較穩定，一般在2～3m。向斜的東南面，礦體厚度變化稍大，一般在0.5～3m，時厚時薄，而整個厚度亦比西北面較薄。深部礦體變化稍大，而且比地表略有變薄，一般為1～3m，局部并有尖滅現象，向斜的西北面較為穩定且厚度較大，而東南面變化稍大，厚度亦小一些。

沿傾斜方向：向斜的北東翼較厚，向南西翼逐漸變薄，局部地段則亦有中間稍厚，而向兩翼逐漸變薄的現象。

鋁土礦之厚度變化主要取決于下伏巖層的起伏大小，從總的方面來看，由于基底茅口組灰巖經長時期的風化剝蝕，形成凹凸不平的溶蝕面，因而礦體有時厚有時薄，局部并有尖滅現象，而在南西翼則由基底地勢普遍略高于北東，故普遍較薄于北東翼。

3.2.3 礦石的礦物成分和結構，化學成分，礦石類型

沉積型鋁土礦大致可分為氧化礦石和未經氧化礦石兩種，礦石的礦物成分主要為一水硬鋁石（75～80%），主要雜質有炭質和粘土的混合物以及赤鐵礦、褐鐵礦、一般占其中量（>10%），黃鐵礦為少量（4%），水云母為微量（小于1%）。

礦石主要具有豆狀結構，豆石由一水硬鋁石組成，豆石的直徑大小不等，自0.04～3mm，個別最大者達6mm，但6mm的豆石是由許多小豆石組成。礦石中豆石的含量不均勻，少量為10%，多達50～70%，平均約占30%。

礦石乃由于豆石的方向的平行分布，炭質的沿層面分布，使礦石具有層狀構造。

礦石化學成分：Al2O3 66.44%、TFe 5.55%、SiO2 7.15%、TiO 5.25%、S 0.13%、CO2 0.12%、Ga 0.01%、灼失量14.10。

一般礦體底部含硫較高（地表氧化礦石則含氧化鐵較高），二氧化硅以礦體頂板較高，鋁土礦可劃分為以下幾種礦石類型：

（1）黃鐵礦～一水硬鋁石型豆狀鋁土礦，是一般未經氧化的鋁土礦，礦石含硫1.5～7%（礦物為黃鐵礦）；

（2）高嶺石、黃鐵礦～一水硬鋁石型豆狀鋁土礦，一般屬礦體頂部的，未經氧化的礦石，礦石中含黃鐵礦及高嶺石，黃鐵礦肉眼可見，含硫1.5～3%，二氧化硅較高，一般為15～20%；

（3）一水硬鋁石型豆狀鋁土礦，屬一般氧化鋁礦石。礦石含Al2O365～74%，二氧化硅5～12%，基本不含硫，質量較純，其他雜質很少；

（4）褐鐵礦化～一水硬鋁石型豆狀鋁土礦，一般屬礦體底部的氧化礦石，礦石有較多的褐鐵礦渲染，含氧化鐵較高，常達14%以上；

（5）高嶺石、一水硬鋁石～鋁土型黃鐵礦在礦區局部地出現在礦體底部，屬未經氧化的礦石，可作為黃鐵礦使用。礦石含Al2O335～40%，二氧化硅20～25%，含硫13%以上，最大30%。

自然類型為一水型鋁土礦，屬Ⅱ級品。

3.2.4 礦體的原生帶和氧化帶的變化

本礦區的氧化深度，一般是比較大的，在北部一般氧化深度較淺多在10～20m，個別地方則因地下水活動大，且受斷層之影響使局部深處的礦體全部氧化剝蝕無存。在中部及南部，則由于地形切割劇烈，巖層傾角平緩，且礦層之頂板煤及灰質頁巖亦極不穩定，故使礦體的氧化深度增加，從50～192m。在一般情況下，鋁土礦之頂板是煤或炭質頁巖時，則礦層氧化較淺，否則氧化深度較深。

原生帶與氧化帶的礦體形態及礦石在物理性質及礦物、化學成分上均有所區別：

（1）礦石的礦物成分和化學成分的改變

原生帶的礦石中的主要礦物為一水硬鋁石，其次為高嶺石、黃鐵礦以及少量的偶見的石英和方解石。但在氧化帶，由于強烈的氧化作用，使黃鐵礦大部分或全部淋失，而代替之以褐鐵礦，少數為赤鐵礦。在氧化作用進行的同時，黃鐵礦氧化而產生SO4，促使了鋁礦物的溶解，而三氧化二鋁部分被帶出，在適當的地質環境下，形成了次生高嶺石及水鋁英石，在風化作用的殘余物質～粘土中成結核狀分布，這是礦體底部的特點。在個別情況下，高嶺石成薄膜附于礦體的節理裂隙中。

原生帶礦石的主要特點是含硫較高，一般含硫3～5%或更高一些。Al2O3含量一般在55～65%，三氧化二鐵10%左右，經過了氧化作用之后，由于硫化鐵的淋失，而S的含量僅剩千分之幾到萬分之幾，這種區別是懸殊的。由此而相對提高了Al2On的含量，氧化礦石含Al2O3普遍得到提高而達到了65%左右，三氧化二鐵亦隨S的氧化作用而得到轉移，一般移到礦體底部形成褐鐵礦，而礦體本身含三氧化二鐵相應的降低，一般氧化鐵為5～8%。

（2）礦體形態及礦石物理性質的改變

原生帶的礦體一般結構緊密，層理不甚顯著，節理裂隙極少，礦石顏色較深，以灰黑色、黑色為主。經氧化后，礦體發生離裂崩解，膨脹。除使礦體厚度有所增大外，礦體的節理裂隙發育，頁巖亦較為清楚，豆狀結構變得更為顯著，礦石結構略為疏松而顏色變淺，一般為灰色、灰白色。部分由于褐鐵礦的渲染而呈淺褐色。

3.2.5 各類礦石的礦物成分，有益有害組分，沿走向、傾斜的變化

沿走向方面：

（1）氧化帶的變化（地表露頭）

該區氧化帶鋁土礦的質量很好，一般變化不大，Al2O3的含量多在60%以上，最高達75.1%，由北西端向南東，一般是中部偏高，而向北或南東略有降低之勢，特別是南東端則變化較大且含量亦較低一些。SiO2則隨著Al2O3的變化而變化，有相互消漲之勢，含量一般較低，一般在3～8%，最高者為12.8%。Fe2O3的變化亦是不大的，一般在5～10%，北西部含量稍高，東南部稍低。S在氧化帶含量很低，一般都是萬分之幾，個別有千分之幾，變化不大。

（2）深部未氧化礦石的質量變化。

有益元素Al2O3的含量一般變化不大，一般含量多在55～70%，最高達到71.75%，一般仍然是北部和中部的含量較高，而東南部則含量較低。SiO2一般變化不大，多在5%左右，西北部較低，而東南部稍高。Fe2O3與S的變化是有密切關系的，一般是S高則Fe2O3亦高，S的含量多在3～5%，個別最高達16.5%，一般是中部稍低，而南、北或稍高。Fe2O3的含量一般為10%左右，最高達22.5%，由于氧化作用，Fe2O3在中部稍高而兩端稍低，上述二者的變化亦說明氧化作用的強弱，對S和Fe2O3起著很大的作用，即氧化深者S低，Fe2O3高，氧化程度低者或不受氧化的礦石，則S高Fe2O3亦高。

沿傾向方向：

沿傾向方面變化最顯著的是S和Fe2O3。有益組分Al2O3的含量一般為60～75%，有害組分SiO2含量一般為3～8%，Fe2O3的含量一般約6～10%，S的含量均小于1%，而由兩翼向深部，Al2O3均有所降低，變化均不大，多成小的起伏狀的稍高稍低現象，局部亦有突然升高或降低，A/S亦有所變化，一般兩翼稍高，而向中間略有降低。Fe2O3與S的含量隨著黃鐵礦的含量而變化，黃鐵礦高者，則Fe2O3、S增高，黃鐵礦少者，則Fe2O3、S亦隨著降低，一般兩翼（即氧化帶）Fe2O3含量較高，S的含量很低，向中部Fe2O3和S的含量有所增加，特別是S的含量有急劇的增高，而形成本段深部為未氧化的高S礦石，一般礦體埋藏深者，黃鐵礦多，Fe2O3、S的含量亦就隨著增高。

4 控礦要素與找礦標志

沉積型鋁土礦的控礦要素：①礦源層：上二疊統合山組底部；②巖性：碳酸鹽巖圍巖；③向斜構造；④地表有堆積鋁土礦分布。

沉積型鋁土礦的找礦標志主要有區域內向斜、頂板含燧石生物碎屑灰巖、頁巖和礦體露頭等。

構造標志：區域內向斜——由于礦體上覆地層均為易溶灰巖。背斜地勢高，易分化淋濾，導致沉積型沉積型鋁土礦裸露并剝蝕而形成堆積型鋁土礦；而向斜地勢低洼，基本上未遭到剝蝕或輕微剝蝕，礦層得以保留下來。

地層標志：①頂板含燧石生物碎屑灰巖、頁巖——屬于礦層的頂板地層，該層保存完整，則下伏的沉積型鋁土礦保存完整；②礦體露頭——即殘積礦帶，是沉積型鋁土礦找礦的直接標志。

地形地貌標志：地形起伏較大，有利氧化帶向下發育，地下水位低的地區。根據現有勘查資料，沉積型鋁土礦氧化深度一般不超過50m，局部地形陡峭，礦層產狀陡，巖溶裂隙系統發育的地段可達300m。

民采遺跡：開采硫鐵礦、煤礦的地段。

5 成因探討

受東吳上升運動影響，桂西地殼不斷上升，至晚二疊系早期，平果成礦區上升為陸地，在潮濕炎熱氣候條件下，晚二疊世以前形成的各種含鋁鐵硅酸鹽類巖石、碳酸鹽巖被風化分解，成為氧化物、氫氧化物，經地表酸性水攜帶入海中。當海盆地基底為碳酸鹽巖時，海水堿化，使進入海中的酸性地表水逐浙中和而析出所攜帶之鋁、鐵氫氧化物。此后，受各種地質作用的影響，沉積物完成了鋁土礦化的作用過程，形成了鋁土礦層。鋁土礦之上為炭質泥巖和煤層，說明鋁土礦形成之后曾經歷過地殼緩慢下降，礦層具有大的水平層理和礦石的豆狀、鮞狀構造則表明了海相沉積特征，硅質巖相區不含礦這一現象還表明，在物質來源相同的情況下，只有在碳酸鹽作基底的海盆才有利于成礦。

桂西二疊系鋁土礦層的形成過程包括紅土化作用、沉積—成巖作用及淋濾作用等一系列地質作用。淋濾作用對礦層內礦物組合與元素遷移具有重要控制作用：淋濾作用的增強導致礦層內粘土礦物向鋁土礦轉化，鋁元素含量上升，硅含量下降，礦石質量得以提高。

其理想的成礦模式如圖2。

6 結 語

廣西平果沉積鋁土礦勘查程度較低，隨著科學技術的不斷進步，結合本區地物化遙特征和近年來的找礦成果，加大沉積鋁土礦勘查力度，對擴大廣西沉積鋁土礦資源量具有重大意義。

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收稿日期：2018-9-9