贵州省清镇市猫场矿区杨家洞矿段铝土矿地质特征及其成因浅析

蒋建文

摘要：通过对贵州省清镇市猫场矿区杨家洞矿段铝土矿地质特征分析，结合该地区的地质条件，分析了铝土矿成因。

关键词：贵州省清镇市猫场矿区；铝土矿；地质特征

贵州省清镇市猫场铝土矿床是我国现阶段最大的隐伏铝土矿床，位于北东向大威岭背斜北东端的一个近南北向次级穹状小背斜—猫场背斜处。具有产出集中、储量规模较大、矿石质量好的特点，共计铝土矿资源/储量22808.43万吨。伴生矿产有赤铁矿、硫铁矿和稀有分散元素镓，是可供综合利用的多矿种矿床。

1.贵州省清镇市猫场矿区杨家洞矿段铝土矿矿体特征

杨家洞矿体位于矿床南东部，规模是中型，矿体呈近东西向条带状展布，长4250m，宽750m，面积1.74km2，矿体内部有一无矿天窗，面积0.72km2。矿体倾向南东，倾角5°～14°。矿体厚0.80m～11.68m，平均3.30m。矿石工业类型以低硫铝土矿为主，少量高硫铝土矿。矿体总资源量1724.37万吨，其中低硫铝土矿1506.33万吨，占87.36%。矿石单工程平均品位：Al2O3含量50.80%～78.77%，平均68.74%；SiO2含量1.97%～27.70%，平均7.20%；Fe2O3含量0.05%～17.38%，平均2.04%；S含量0.06%～13.35%，平均1.07%；铝硅比值（A/S）1.8～39.5，平均7.6。

矿物成分主要是一水硬铝石，其次为少量高岭石，次要矿物有水云母、绿泥石、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿、电气石等。其中一水硬铝石含量50%～95%，在土状铝土矿和碎屑状铝土矿中含量较高，在致密状铝土矿中含量稍低；高岭石含量1%～20%，水云母含量1%～15%，铁矿物含量3%～25%。矿石中成分为Al2O3，含量50%～75%之間，在土状铝土矿和碎屑状铝土矿中含量较高，在致密状铝土矿中含量低，伴生有用组分是镓，含量在0.0044%～ 0.0064%，在矿石中含量较为稳定，和A12O3的含量呈正相关。

猫场矿体位于矿床的东部地区，长度为1800m，宽度在500m～1000m，面积为1.3km2，矿体规模为中型。中部不可采区呈现40°方向，将矿体分割为北西和南东块。矿层底板标高1040m～1095m，埋深204m～285m，平均为188m。倾向北东，倾角在5°～15°。矿层厚度在0.40m～ 2.39m，平均为1.85m。主要是土状铝土矿，致密状铝土矿减少。矿石工业类型以低硫铝土矿为主，高硫铝土矿和高铁铝土矿比较少。Al2O3含量为43.77%～73.54%，平均是58.17%；SiO2含量为3.88%～15.79%，平均是11.74%；Fe2O3含量为0.65%～22.50%，平均是8.87%；S含量为0.09%～0.95%，平均是0.42%；铝硅比值（A/S）是3.1～ 18.9，平均是4.9。

矿石类型主要分为以下几种：

第一，自然类型有土状铝土矿、碎屑状铝土矿、致密状铝土矿、高铁致密状铝土矿。工业类型主要为低硫低铁铝土矿、高铁铝土矿、高硫铝土矿。低硫低铁型矿石是矿区的主要矿石类型，也是开发利用的重点对象，大约占据矿石总量72%，主要化学组分的平均含量Al2O371.78%、SiO26.32%、Fe2O32.04%、S0.32%，铝硅比11.3。

第二，高铁类型矿石大约占矿石总量的8%，核心化学组分的平均含量Al2O351.75%、SiO27.05%、Fe2O319.44%、S0.29%，铝硅比7.3。

第三，高硫型矿石约占矿石总量20%，主要化学组分的平均含量Al2O359.08%、SiO28.21%、Fe2O310.29%、S2.47%，铝硅比7.2。由于其含硫高，工业利用率较低。

第四，矿石品级：有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ六种类型，Ⅰ级品相对较多。其中Ⅰ级品占31.3%，Ⅱ级品占20.7%，Ⅲ级品占14.8%，Ⅳ级品占9.6%，Ⅴ级品占7.5%，Ⅵ级品占15.6%。

2.贵州省清镇市猫场矿区杨家洞矿段铝土矿控矿因素

2.1古构造控矿因素

在二叠纪时期，因为受到广泛海侵作用的影响，其上普遍被下石炭统或中二叠统梁山组所覆盖，清镇和修文地区古陆持续时间超过亿年，从而为基底岩层的持续稳定风氧化作用提供了充足的时间[1]。古断裂构造控制了碳酸盐岩基底古岩溶发展的速度、方向、深度，控制一水硬铝石铝土矿沉积就位的湖盆分布，使得现代一水硬铝石铝土矿的分布。

2.2古地理环境控矿因素

结合贵州省地质科研所古地磁实测资料得知，黔中地区的早石炭世古纬度为8.2°，在热带多雨潮湿的气候条件之下，植被特别的茂盛，在表生风氧化条件之下，长时间的生物和腐殖酸作用、地表水淋滤作用，基岩改造更加的强烈，对三水铝石矿物的生成和红土风化壳的聚集特别有利[2]。

2.3古岩溶形态控矿因素

古岩溶形态与规模决定浅水湖盆的形态与规模，对铝土矿沉积阶段古红土物质积聚的数量、规模、厚度和堆积形态产生一定控制作用，单独的岩溶负地形展布规模比较大，同时也深度也比较大，使得积聚的古红土物质数量多、规模大、厚度大，经过后续固结成岩后形成的含铝岩系相应地规模和厚度比较大，二期在中部会形成品质比较优质的铝土矿层[3]。

另外，如果单个岩溶负地形展布规模比较小，而且深度比较浅，积聚古红土物质数量少、规模小、厚度小，经过后续的固结成岩后形成的含铝岩系相应地规模与厚度比较小，不容易形成铝土矿层，或是铝土矿品质比较差。根据统计数据得知，在猫场铝土矿床，若含矿系厚度小于5m，通常没有铝土矿层产出，伴随含铝岩系厚度的不断增大，铝土矿层厚度也随之增大，而且矿石质量逐渐提升。

2.4层位控矿因素

在矿区范围之内，铝土矿受九架炉组地层的严格控制，九架炉组的分布与产出，不但取决于沉积期物源和沉积环境条件，也是后续多期次构造叠加改造作用的重要结果，所以，九架炉组是区内最为直观、重要的成矿控制因素，是开展铝土矿找矿勘探和开发利用的主要标志和依据[4]。

2.5成矿模式分析

铝土矿成矿模式可概括为以下几个阶段，具体如下：

第一，基岩风化分解红土化阶段。组成母岩的矿物主要是白云岩、方解石，次为各类粘土矿物以及少量长石、辉石、角闪石、黑云母和微量的重矿物。上述矿物在炎热潮湿气候条件下，经过长时间风化作用，母岩按照一定次序，会析出碱金属、碱土金属。如果K+、Na+、Ca2+、Mg2+等离子被地下水与地表水，采取不同形式全部迁出母岩体之后，Al3+、Fe3+、Si4+等离子残留下来，会有效结合，吸收部分K+、Na+离子，进而形成伊利石及高岭石类粘土矿物，并形成比较厚的风化壳、含铝红土物质。

第二，搬运沉积阶段。在水流和重力的双重作用之下，含有三水铝石红土风化壳物质会自高处向低处逐渐的搬运，搬运距离较长。在搬运环节，通常需要经过多次反复，搬运物在某地停积后，然后会因为地形地貌的局部改变，亦或是动力条件改变，出现二次搬运现象，在此种反复条件下，在稳定的盆地区沉积为止。从另一个角度来分析，古陆的长时间风化作用下，地貌逐渐地被夷平，最终形成准溶原化地貌，在娄山关组岩层表面分布很多规模不等的溶盆、溶洼，随着早石炭世时期海侵的发展，清镇、修文地区演化为广阔湖泊相区，准溶原区分布的溶盆、溶洼演化为湖盆环境，红土风化壳物质在这一时期被搬运到这些湖盆区后停息沉积下来[5]。

第三，成岩改造阶段。红土风化壳物质被搬运至湖区，经过沉淀之后，伴随海侵，继而沉积大量的摆佐组、梁山组等地层，为铝土矿的压实成岩和保存提供压力与保存的空间。在地下水作用之下，经过相应的变化，达到新的地球化学平衡，既有的三水软铝石矿物脱水会直接转化形成一水硬铝石矿物，最终经常形成固结紧密的似层状块状岩石。

第四，后期改造阶段。九架炉期铝土矿沉积形成之后，经历过黔桂运动（277Ma）、东吴运动（257Ma）、安源运动（约210Ma）、燕山运动（96Ma）、喜马拉雅运动（32Ma～ 23.3Ma）等多期次的构造运动，对铝土矿的产状和埋藏条件进行了改造，原处于近水平状态的矿体发生倾斜，对矿体形态和完整性产生较大破坏，有用组分不断富集，形成残积型铝土矿。

2.6找矿模型研究

贵州省清镇市猫场矿区杨家洞矿段铝土矿属于古风化壳沉积型，矿床呈现带状集群产出，含铝岩系为石炭系下统九架炉组，岩性组合为粘土岩、铝土岩、铁质粘土岩组合，成矿时代为早石炭世维宪中晚期，沉积环境为湖泊相。含铝岩系厚0m～31.18m，矿层厚0m～16.19m，含Al2O340.0%～81.04%，含SiO21.08%～30.0%，铝硅比值2.8～15。成矿控制因素主要有古构造、古地理环境、时代、层位及岩性组合、后期构造改造保存、含铝系厚度与化学组分含量等。

贵州省清镇市猫场矿区杨家洞矿段铝土矿预测要素特征有7个方面：①古构造背景分析：“黔中隆起区”。②岩相古地理分析：黔中隆起区发育形成的准溶原，包括湖泊相环境。③成矿时代：早石炭世维宪中晚期。④地层及岩性：石炭系下统九架炉组分布区，岩性组合是粘土岩、铝土岩、铁质粘土岩的有效组合，对铝土矿产出特别有利。⑤构造保存条件：在燕山期定型的后期构造中，位于大威岭背斜北东端和铁厂复背斜次级褶皱如龙头山背斜、破岩背斜、乌栗向斜、修文向斜地层扬起侧。对勘查工作有利。⑥含铝岩系厚度：厚度>5.0m，且呈规模分布时，有利于铝土矿的产出。⑦组分特征：Al2O3含量趋势值：<41.0%，差；41.0%～53.0%，一般；>53.0%，对成矿有利。矿层厚度趋势值：<0.8m，差；0.8m～1.2m，较好；>1.2m，对成矿有利。A/S趋势值：<3.0，差；3.0～3.6，一般；>3.6，对成矿比较有利。

3.结束语

综上，通过对贵州省清镇市猫场矿区杨家洞矿段铝土矿地质特征及其成因进行科学的分析，能够保证该地区的矿产资源得到高效利用，对区域经济的可持续发展起到一定推动作用。

参考文献：

[1]董运如，王宏运，董化祥，谢祥，陈宇，董寒杰.河南禹州铝土矿“三位一体”找矿模型及资源潜力[J].地质与资源， 2019（04）： 332-338.

[2]龙克树，付勇，陈蕤，叶远谋，严爽，陈满志.黔北铝土矿稀土元素富集机制——以新民铝土矿为例[J].矿物学报， 2019， 39（04）： 443-454.

[3]陈泰.广西平果县龙律—果化堆积型铝土矿地质特征及找矿标志[J].矿产与地质， 2019， 33（02）： 264-269.

[4]孙春娟.山西省交口县疙瘩头——中村一带铝土矿地质特征及其成因浅析[J].世界有色金属， 2018（23）： 288-289.

[5]杨瑞东，高军波，趙奎，余家腊，竺成林，高磊，陈吉艳，周汝贤.贵州清镇林歹铝土矿顶、底板特征及其对铝土矿成矿的影响[J].地质学报， 2018， 92（10）： 2155-2165.