广西平果布绒沉积钻土矿控矿、找矿、成因探讨

罗世方

摘 要：本文对布绒沉积型铝土矿地质特征进行论述，总结控矿因素和找矿标志，对矿床成因进行探讨。

关键词：铝土矿；地质特征；控矿因素；找矿标志；矿床成因；布绒沉积铝土矿

中图分类号：P618.45 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0198-03

1 前 言

1958年，北京地质学院广西实习队开展桂西铁矿踏勘检查时，首次发现桂西地区有沉积型铝土矿，并提交有踏勘简报。在此后，本区断续开展了铝土矿找矿工作（由于部分沉积型铝土矿的硫含量较高，因此部分沉积型铝土矿又定名为硫铁矿），其中，由沉积型铝土矿在地表堆积的铝土矿成为找矿重点。平果县铝土矿主要分布在本区的那豆背斜两翼、旧城背斜西南翼（太平矿区）及东北翼的东北部（教美矿区）、南立背斜与龙味背斜东南部（果化与龙律矿区）。随着堆积型铝土矿的大量开采，沉积型铝土矿的进一步勘查与开发已日趋重要。

2 区域地质概况

本区位于华南板块南华活动带右江褶皱系的靖西-都阳山凸起的东端，处于右江褶皱—断裂带中部。

区域出露的地层有：泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系和第四系。出露地层除了二叠系上统与中统间呈平行不整合接触、上第三系与下伏三叠系地层呈角度不整合接触及第四系与下伏第三系地层呈角度不整合接触外，其余地层均为整合接触。岩性除上泥盆统东岗岭组夹硅质岩、下石炭统大塘阶和上石炭统夹硅质岩、上二叠统局部夹炭质页岩夹煤层或透镜体煤层和底部铝土质泥岩与铝土矿层、下三叠统局部夹火山碎屑岩、中三叠统百逢组为碎屑岩外，其余地层均为碳酸盐岩。

本区褶皱的基底为寒武系地层，盖层为泥盆系～三叠系的碳酸盐岩、陆源碎屑岩。受印支运动、喜山运动影响，褶皱和断裂构造比较发育。褶皱构造，以北西向为主，次为北东向。断裂构造则以平行褶皱轴向的右江大断裂为主体，并发育有一系列与之平行的次一级断裂。这一构造格局，对区内原生沉积型铝土矿及岩溶型堆積铝土矿的形成与分布，均有明显的影响。

区内岩浆活动不强，以中三叠世及二叠世海底火山喷发为主，主要岩性有火山凝灰岩及闪长玢岩。

3 布绒沉积型铝土矿矿床地质特征

布绒沉积型铝土矿矿床矿区位于平果县城西2km。右江复向斜轴部的东南端，矿区为一残余向斜盆地，轴向与那豆穹窿背斜轴向一致，为EW～SE40°，岩层倾角一般为10～20°，局部地区倾角为60°左右，由于本段位于那豆穹窿背斜轴部受其四周挤压力较大，而使其沿走向和倾向均有小的褶曲，但一般褶曲不大，沿走向倾角多在5～10°间，大体呈缓坡状，在沿倾向方面，褶曲较之沿走向大，向斜的北端，则更为明显，局部地段由于褶曲剧烈，使其倾角达60～70°，而至向斜轴部则渐变平为10°左右。部分地区则由于下二叠统茅口组灰岩凸起，而形成无矿地段。

3.1 含矿岩系特征

含矿层为上二叠统合山组，由于岩性显然不同分上、下段。含矿岩系为合山组下段，下段（P3h1）共分十层：

（1）灰色、灰黑色中厚层或少量之薄层或透镜状铝土矿，粗糙而坚硬，具明显的似鲕状和豆状结构，“鲕子”和豆石直径大小不一，一般由0.07～1.5mm，部分小于0.02mm或大达3～6mm，呈浑圆或圆形结构，原生带矿石含有星点状或少量的结核状黄铁矿，氧化后之矿石颜色由深变浅，为灰色、灰白色或灰紫色，较松散，豆石易剥落，黄铁矿多流失而为褐铁矿所代替，故在底部和节理面上形成褐铁矿薄膜充填于层面及裂隙中，矿层厚度在2m左右。

（2）黑色薄层煤层或炭质页岩，煤层为粒状或片状之亮煤，中夹有白色细脉状石膏和星散状黄铁矿小晶体，由于煤层多成透镜状，且变化较大，而被黑色薄层炭质页岩所代替，一般下部煤层为主，上部炭质页岩为主，厚0～11.15m。

（3）深灰色中厚层生物碎屑石灰岩，含炭质较高，坚硬，穿插有白色方解石细脉，灰岩中富含1～1.5mm的圆形蜓科化石。本层在整个矿区很稳定，是找煤及铝土矿的标志层，产Nankinollasp等化石，厚1.27～3.96m。

（4）灰白，灰黄色铝土页岩，松散，遇水粘性大，且可塑性，风化后成小球状剥落，分布有星点状黄铁矿微小晶体，顶部含炭质较高，氧化后成灰、灰紫色之碎片。厚0.4m。

（5）灰色、深灰色、灰黑色致密较坚硬的中厚层灰岩。局部有黑色燧石结核或燧石条带，含炭质较高，乳白色方解石脉分布较密集，且杂乱穿插于灰岩中而为本层的特征，局部炭质增高而为炭质灰岩，并有极不稳定的铝土页岩和炭质页岩夹于其中，有时并可见黄铁矿小晶体稀疏的分布于炭质页岩中，厚4～9.77m。

（6）灰色铝土页岩，或黑色炭质页岩。铝土页岩呈薄片状，质软，有细小的黄铁矿晶体，厚0.24m。炭质页岩呈页片状，质软，含泥质高，有白色之石膏细脉及少量的黄铁矿小晶体。厚0.2～1m。该层常不太稳定，时而尖灭，时而出现，且层位亦忽上忽下。

（7）灰色、灰黑色中厚层灰岩，坚硬，中夹有黑色燧石或燧石条带，并穿插有细小的方解石细脉，间夹有1至数层之不稳定的铝土页岩和炭质页岩，产Leptodus等化石，且底部含有少量的圆形蜓科化石，厚2.3～10m。

（8）黑色页片状炭质页岩，含泥质高，中夹有细小的煤线，并时有白色之石膏细脉，厚度变化很大，由0.2～10m。

（9）灰色、暗灰色致密状中厚层灰岩，坚硬，层理清晰，普遍受少量的白色方解石脉穿插，局部含有0.2～4cm的黝黑色的燧石结核或燧石条带，局部有铝土页岩，顶部常呈由齿状线纹组成的连续不规则的，多边形而构成美丽的花纹，亦是区别合山组上下段分层的主要标志之一，厚9.64～20.18m，一般为13～17m。

（10）灰白色铝土页岩，常有黄铁矿小晶体，呈星点状分布，较为稳定，是合山组上下段分层的标志层，厚0.2～0.4m。

总之，整个下段的岩石，颜色由深向上变浅，含炭质亦随着降低，而各层位的岩性，厚度变化是比较大的，特别煤层（炭质页岩）和铝土页岩之变薄增厚，或其上下移动更为频繁，而整个合山组下段地层厚度的变化范围从28.2～58.03m。一般多为35～40m。一般SE部薄些，而NW部相对的厚些。

3.2 矿体特征

3.2.1 矿体产状、形状大小及空间分布

沉积型铝土矿体产于上二叠统合山组底部，直接覆于下二叠统茅口组灰岩的起伏不大的侵蚀面上，系假整合接触，矿体成层状产出，矿体顶板为煤层或炭质页岩，局部地方由于煤层及炭质页岩尖灭而使铝土矿直接与上层石灰岩接触。

矿区本身为一向斜盆地，矿体倾角平缓，由于风化剥蚀较深，地形切割剧烈，而使整个矿区之矿体形状似鱼鳔状，由于风化剥蚀及断层影响，使矿区分割成3个矿体：XIV、XV、XVI号矿体，现分述如下：

XIV号矿体：位于向斜盆地的中部及北西部，长4000m，中间由于褶曲和剥蚀的影响，下二叠统茅口组石灰岩凸起，使矿体变为很窄的地带，宽度仅为200m，且在矿体内有两块小的下二叠统茅口组灰岩凸起，形似浑圆状，直径分别为70～120m，形成两个无矿地段，在矿体北部亦由于溶蚀使矿体风化无存，仅残存一些残积铝土矿，在该矿体中有4条较大的逆断层和逆掩断层，横穿矿体中部使矿层重叠。

XV号矿体：位于向斜盆地的东南部，长1200m，宽500～800m，在矿体的东南部，由于褶曲及地形切割剧烈，有一小的构造，即下二叠统茅口组灰岩凸起，长350m，宽50～100m，而成无矿地段。

XVI号矿体：由于剥蚀作用，呈一单独蛋形，东西长，而南北稍窄，长70m，宽30m。

3.2.2 矿体厚度及其沿走向和倾向的变化

矿体厚度一般为1.5～2.5m，最厚为6.75m，最薄为0.19m至尖灭，XIV号矿体平均厚度为2.04m；XV矿体平均厚度为1.73m，XVI号矿体平均厚度为1.06m。

沿走向的变化：从地表揭露來说，向斜的北西面，矿体厚度较大，且比较稳定，一般在2～3m。向斜的东南面，矿体厚度变化稍大，一般在0.5～3m，时厚时薄，而整个厚度亦比西北面较薄。深部矿体变化稍大，而且比地表略有变薄，一般为1～3m，局部并有尖灭现象，向斜的西北面较为稳定且厚度较大，而东南面变化稍大，厚度亦小一些。

沿倾斜方向：向斜的北东翼较厚，向南西翼逐渐变薄，局部地段则亦有中间稍厚，而向两翼逐渐变薄的现象。

铝土矿之厚度变化主要取决于下伏岩层的起伏大小，从总的方面来看，由于基底茅口组灰岩经长时期的风化剥蚀，形成凹凸不平的溶蚀面，因而矿体有时厚有时薄，局部并有尖灭现象，而在南西翼则由基底地势普遍略高于北东，故普遍较薄于北东翼。

3.2.3 矿石的矿物成分和结构，化学成分，矿石类型

沉积型铝土矿大致可分为氧化矿石和未经氧化矿石两种，矿石的矿物成分主要为一水硬铝石（75～80%），主要杂质有炭质和粘土的混合物以及赤铁矿、褐铁矿、一般占其中量（>10%），黄铁矿为少量（4%），水云母为微量（小于1%）。

矿石主要具有豆状结构，豆石由一水硬铝石组成，豆石的直径大小不等，自0.04～3mm，个别最大者达6mm，但6mm的豆石是由许多小豆石组成。矿石中豆石的含量不均匀，少量为10%，多达50～70%，平均约占30%。

矿石乃由于豆石的方向的平行分布，炭质的沿层面分布，使矿石具有层状构造。

矿石化学成分：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。

一般矿体底部含硫较高（地表氧化矿石则含氧化铁较高），二氧化硅以矿体顶板较高，铝土矿可划分为以下几种矿石类型：

（1）黄铁矿～一水硬铝石型豆状铝土矿，是一般未经氧化的铝土矿，矿石含硫1.5～7%（矿物为黄铁矿）；

（2）高岭石、黄铁矿～一水硬铝石型豆状铝土矿，一般属矿体顶部的，未经氧化的矿石，矿石中含黄铁矿及高岭石，黄铁矿肉眼可见，含硫1.5～3%，二氧化硅较高，一般为15～20%；

（3）一水硬铝石型豆状铝土矿，属一般氧化铝矿石。矿石含Al2O365～74%，二氧化硅5～12%，基本不含硫，质量较纯，其他杂质很少；

（4）褐铁矿化～一水硬铝石型豆状铝土矿，一般属矿体底部的氧化矿石，矿石有较多的褐铁矿渲染，含氧化铁较高，常达14%以上；

（5）高岭石、一水硬铝石～铝土型黄铁矿在矿区局部地出现在矿体底部，属未经氧化的矿石，可作为黄铁矿使用。矿石含Al2O335～40%，二氧化硅20～25%，含硫13%以上，最大30%。

自然类型为一水型铝土矿，属Ⅱ级品。

3.2.4 矿体的原生带和氧化带的变化

本矿区的氧化深度，一般是比较大的，在北部一般氧化深度较浅多在10～20m，个别地方则因地下水活动大，且受断层之影响使局部深处的矿体全部氧化剥蚀无存。在中部及南部，则由于地形切割剧烈，岩层倾角平缓，且矿层之顶板煤及灰质页岩亦极不稳定，故使矿体的氧化深度增加，从50～192m。在一般情况下，铝土矿之顶板是煤或炭质页岩时，则矿层氧化较浅，否则氧化深度较深。

原生带与氧化带的矿体形态及矿石在物理性质及矿物、化学成分上均有所区别：

（1）矿石的矿物成分和化学成分的改变

原生带的矿石中的主要矿物为一水硬铝石，其次为高岭石、黄铁矿以及少量的偶见的石英和方解石。但在氧化带，由于强烈的氧化作用，使黄铁矿大部分或全部淋失，而代替之以褐铁矿，少数为赤铁矿。在氧化作用进行的同时，黄铁矿氧化而产生SO4，促使了铝矿物的溶解，而三氧化二铝部分被带出，在适当的地质环境下，形成了次生高岭石及水铝英石，在风化作用的残余物质～粘土中成结核状分布，这是矿体底部的特点。在个别情况下，高岭石成薄膜附于矿体的节理裂隙中。

原生带矿石的主要特点是含硫较高，一般含硫3～5%或更高一些。Al2O3含量一般在55～65%，三氧化二铁10%左右，经过了氧化作用之后，由于硫化铁的淋失，而S的含量仅剩千分之几到万分之几，这种区别是悬殊的。由此而相对提高了Al2On的含量，氧化矿石含Al2O3普遍得到提高而达到了65%左右，三氧化二铁亦随S的氧化作用而得到转移，一般移到矿体底部形成褐铁矿，而矿体本身含三氧化二铁相应的降低，一般氧化铁为5～8%。

（2）矿体形态及矿石物理性质的改变

原生带的矿体一般结构紧密，层理不甚显著，节理裂隙极少，矿石颜色较深，以灰黑色、黑色为主。经氧化后，矿体发生离裂崩解，膨胀。除使矿体厚度有所增大外，矿体的节理裂隙发育，页岩亦较为清楚，豆状结构变得更为显著，矿石结构略为疏松而颜色变浅，一般为灰色、灰白色。部分由于褐铁矿的渲染而呈浅褐色。

3.2.5 各类矿石的矿物成分，有益有害组分，沿走向、倾斜的变化

沿走向方面：

（1）氧化带的变化（地表露头）

该区氧化带铝土矿的质量很好，一般变化不大，Al2O3的含量多在60%以上，最高达75.1%，由北西端向南东，一般是中部偏高，而向北或南东略有降低之势，特别是南东端则变化较大且含量亦较低一些。SiO2则随着Al2O3的变化而变化，有相互消涨之势，含量一般较低，一般在3～8%，最高者为12.8%。Fe2O3的变化亦是不大的，一般在5～10%，北西部含量稍高，东南部稍低。S在氧化带含量很低，一般都是万分之几，个别有千分之几，变化不大。

（2）深部未氧化矿石的质量变化。

有益元素Al2O3的含量一般变化不大，一般含量多在55～70%，最高达到71.75%，一般仍然是北部和中部的含量较高，而东南部则含量较低。SiO2一般变化不大，多在5%左右，西北部较低，而东南部稍高。Fe2O3与S的变化是有密切关系的，一般是S高则Fe2O3亦高，S的含量多在3～5%，个别最高达16.5%，一般是中部稍低，而南、北或稍高。Fe2O3的含量一般为10%左右，最高达22.5%，由于氧化作用，Fe2O3在中部稍高而兩端稍低，上述二者的变化亦说明氧化作用的强弱，对S和Fe2O3起着很大的作用，即氧化深者S低，Fe2O3高，氧化程度低者或不受氧化的矿石，则S高Fe2O3亦高。

沿倾向方向：

沿倾向方面变化最显著的是S和Fe2O3。有益组分Al2O3的含量一般为60～75%，有害组分SiO2含量一般为3～8%，Fe2O3的含量一般约6～10%，S的含量均小于1%，而由两翼向深部，Al2O3均有所降低，变化均不大，多成小的起伏状的稍高稍低现象，局部亦有突然升高或降低，A/S亦有所变化，一般两翼稍高，而向中间略有降低。Fe2O3与S的含量随着黄铁矿的含量而变化，黄铁矿高者，则Fe2O3、S增高，黄铁矿少者，则Fe2O3、S亦随着降低，一般两翼（即氧化带）Fe2O3含量较高，S的含量很低，向中部Fe2O3和S的含量有所增加，特别是S的含量有急剧的增高，而形成本段深部为未氧化的高S矿石，一般矿体埋藏深者，黄铁矿多，Fe2O3、S的含量亦就随着增高。

4 控矿要素与找矿标志

沉积型铝土矿的控矿要素：①矿源层：上二叠统合山组底部；②岩性：碳酸盐岩围岩；③向斜构造；④地表有堆积铝土矿分布。

沉积型铝土矿的找矿标志主要有区域内向斜、顶板含燧石生物碎屑灰岩、页岩和矿体露头等。

构造标志：区域内向斜——由于矿体上覆地层均为易溶灰岩。背斜地势高，易分化淋滤，导致沉积型沉积型铝土矿裸露并剥蚀而形成堆积型铝土矿；而向斜地势低洼，基本上未遭到剥蚀或轻微剥蚀，矿层得以保留下来。

地层标志：①顶板含燧石生物碎屑灰岩、页岩——属于矿层的顶板地层，该层保存完整，则下伏的沉积型铝土矿保存完整；②矿体露头——即残积矿带，是沉积型铝土矿找矿的直接标志。

地形地貌标志：地形起伏较大，有利氧化带向下发育，地下水位低的地区。根据现有勘查资料，沉积型铝土矿氧化深度一般不超过50m，局部地形陡峭，矿层产状陡，岩溶裂隙系统发育的地段可达300m。

民采遗迹：开采硫铁矿、煤矿的地段。

5 成因探讨

受东吴上升运动影响，桂西地壳不断上升，至晚二叠系早期，平果成矿区上升为陆地，在潮湿炎热气候条件下，晚二叠世以前形成的各种含铝铁硅酸盐类岩石、碳酸盐岩被风化分解，成为氧化物、氢氧化物，经地表酸性水携带入海中。当海盆地基底为碳酸盐岩时，海水碱化，使进入海中的酸性地表水逐浙中和而析出所携带之铝、铁氢氧化物。此后，受各种地质作用的影响，沉积物完成了铝土矿化的作用过程，形成了铝土矿层。铝土矿之上为炭质泥岩和煤层，说明铝土矿形成之后曾经历过地壳缓慢下降，矿层具有大的水平层理和矿石的豆状、鲕状构造则表明了海相沉积特征，硅质岩相区不含矿这一现象还表明，在物质来源相同的情况下，只有在碳酸盐作基底的海盆才有利于成矿。

桂西二叠系铝土矿层的形成过程包括红土化作用、沉积—成岩作用及淋滤作用等一系列地质作用。淋滤作用对矿层内矿物组合与元素迁移具有重要控制作用：淋滤作用的增强导致矿层内粘土矿物向铝土矿转化，铝元素含量上升，硅含量下降，矿石质量得以提高。

其理想的成矿模式如图2。

6 结 语

广西平果沉积铝土矿勘查程度较低，随着科学技术的不断进步，结合本区地物化遥特征和近年来的找矿成果，加大沉积铝土矿勘查力度，对扩大广西沉积铝土矿资源量具有重大意义。

参考文献

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收稿日期：2018-9-9