黔北马鬃岭铝土矿床含矿岩系地质特征及形成环境分析

杨晓松，赵远由，石再平，周国臣，蔡小勤

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局三总队，贵州 遵义 )

1 引言

务(川)正(安)道(真)成矿区是黔中-渝南铝土矿成矿带的重要组成部分，是全国第一批47个整装勘查区之一。铝土矿资源丰富，该矿带内找矿成果丰硕。目前已发现矿床(点)20余个，探明大型铝土矿床9个，已探明铝土矿资源×亿多吨，已经成为了贵州新的铝工业基地。马鬃岭铝土矿是整装勘查重要成果之一，位于务正道铝土矿成矿区南西部(图1)，“贵州省正安县马鬃岭铝土矿勘探”为2020年贵州省重点矿产资源大精查项目之一。

近年关于铝土矿成矿地质特征、成矿规律、矿床成因及找矿潜力分析的公开文献报道较多，但针对铝土矿含矿岩系的岩性组合、地球化学特征、矿物组合特征研究不多。本文通过含矿岩系及顶底板岩性组合、化学组成、矿物组成分析研究，旨在查明马鬃岭矿区含矿岩系地质特征，分析含矿岩系形成环境，以指导区域铝土矿找矿和勘查工作。

图1 黔北务-正-道铝土矿成矿带斜构造及矿床(点)分布略图(据赵远由，2014年，修改)Fig.1 Distribution sketch of Bauxite mineralization zone Tectonic and Deposit(points)in the area of Wuchuan-Zhengan=Daozhen， north Guizhou(added from ZHAO Yuan-you，2014)

2 地质背景

图2 黔北马鬃岭铝土矿区地质略图

矿区出露的地层有寒武系第三统-芙蓉统娄山关组，奥陶系、志留系、石炭系、二叠系、三叠系。

二叠系阳新统大竹园组是矿区的唯一含矿层，上覆地层是二叠系阳新统梁山组，下伏地层是志留系兰多维列统韩家店组，局部为上石炭统黄龙组。

鬃岭铝土矿床位于安场向斜西翼北段。铝土矿体赋存于阳新统大竹园组中上部，矿体厚度与大竹园组厚度成正相关关系。

矿石结构有豆状、碎屑状、致密块状、蜂窝状等。矿石矿物以一水硬铝石为主，次为勃姆石。为产于泥页岩(碳酸盐)侵蚀面上的一水硬铝石铝土矿矿床。

3 含矿岩系地质特征

图3 黔北马鬃岭铝土矿区沿走向含矿岩系柱状对比图

图4 黔北马鬃岭铝土矿含矿岩系厚度等值线图Fig.4 Thickness contour map of ore bearing rock series in Mazongling bauxite deposit，northern Guizhou

矿区南部与北部矿体延深比中部延深小，中部最大深度控制1 200 m左右，下部仍有矿，未封边。地表含矿岩系风氧化强烈，含矿岩系底部的含绿泥石铝质泥岩风化后颜色变浅，因含铁较高，颜色呈褐黄、砖红等色。中部含黄铁矿的铝土岩和铝土矿风化后呈褐红色。风氧化深度一般在20 m左右。

含矿岩系的形成时间为黄龙期之后至阳新世梁山期之前。受广西运动影响，矿区地壳普遍上升，在晚石炭世，由海洋环境转变为海陆交互环境，此时沉积了一套深灰、灰绿、灰黑色含绿泥石铝质泥岩。之后上升为陆地环境，韩家店组、黄龙组暴露地表，风氧化后成为成矿物源。包括马鬃岭矿区在内的务、正、道地区为一个南、东、西较高，中部及北部较低的地形。周边高处的风氧化产物被水带到低洼处河湖中，沉积成矿。矿区在梁山期下降，海水由北往南侵，初期沉积了一套含碳高的泥岩，即梁山组。

3.1 含矿岩系岩性特征

含矿岩系大竹园组按岩性不同大致分为6层，各小分层发育不完整，一般4-5层居多。从上至下岩性组合(见图5)。

图5 含矿岩系柱状图Fig.5 Department of the histogram of the ore bearing rock series

含矿岩系之上为梁山组，之下为黄龙组，详细情况如下：

上覆地层：二叠系阳新统梁山组(P2l)

-----假整合-----

二叠系阳新统大竹园组(P2d)-含矿岩系：

(5)灰色致密块状铝土矿，含细粒状黄铁矿。此层局部见，最大厚达3.98 m。与上部铝土岩层呈渐变关系。

-----假整合-----

下伏地层：黄龙组(C2h)

3.2 矿床矿石矿物

在矿区内选择ZK1023-10和ZK1064-6两个钻孔，采集代表性样品19件，作X射线衍射分析。结果表明：含矿岩系矿物成分以粘土矿物为主，有一水硬铝石、勃姆石、伊利石、高岭石、绿泥石、蒙脱石，另有少量角闪石、方解石、白云石、石膏、铁矿物等(表1)。

一水硬铝石含量变化很大，从微量到99.4%，是含矿岩系中部的豆状、碎屑状、蜂窝状铝土矿的主要矿物组成。勃姆石含量变化大，从微量到96.5%，是含矿岩系中上部致密状铝土矿(岩)的主要矿物组成。高岭石含量变化大，从微量到78.5%，是含矿岩系底部灰色、深灰色铝质泥岩的主要矿物组成。在含矿岩系中普遍存在。蒙脱石含量较均一，从微量到7.7%，在含矿岩系中平均为3.0%。在梁山组和含矿岩系底部的铝质泥岩中含量较高。绿泥石在含矿岩系底部的铝质泥岩中含量较高，达11.6%，在铝土矿中极微量。伊利石含量少，微量至11.8%，主要出现在含矿岩系底部铝质泥岩中，中上部含量低。梁山组的伊利石含量很高，最高达78.1%。长石和角闪石主要出现在含矿岩系底部的铝质泥岩中，长石含量2.5%左右，角闪石含量1.2%左右。含矿岩系中几乎不含白云石和石膏(表1)。

3.3 地球化学特征

在矿区内选择ZK1023-10和ZK1064-6两个钻孔，采集有代表性样品19件，由贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队分析，其中Li、Sc、Ga、Hf、REO、Ge、B由有色金属桂林矿产地质测试中心测试。分析成果见表2。

4 讨论

经统计，含矿岩系按岩性大致可分为6小分层。岩性组合规律性强，底部为含绿泥石铝质泥岩，之上为浅色铝质泥岩。中部为以一水硬铝石为主的豆鲕、碎屑、蜂窝状、半土状铝土矿，中上部为以勃姆石为主的致密块状铝土矿，顶部为以勃姆石为主的豆状、碎屑状铝土岩(矿)。

图6 矿岩系中代表性的岩(矿)石Fig.6 Contains representative rock(ore)stones in the mineral rock system

表1 含矿岩系矿物组成

表2 马鬃岭铝土矿含矿岩系元素组成(常量元素单位1×10-2，微量元素单位1×10-6)

矿区中部的豆鲕-碎屑-蜂窝状-半土状铝土矿之上，为一层灰色致密块状铝土矿(图3-b)，最厚处达4 m，矿物以勃姆石为主，次为高岭石。由上往下勃姆石含量变高。B含量27 ppm。致密状矿石相对其他类型矿石表现出其特殊性，指示致密状矿石相对于其他类型矿石存在成因机制上的差异(张莹华 等，2013)。此层总体以悬浮搬运沉积形成积为主，水动力微弱，沉积环境有别于豆鲕-碎屑-蜂窝状-半土状铝土矿，但仍为陆相湖泊环境。含矿岩系顶部为灰色至深灰色含豆鲕、碎屑铝土岩(矿)(图3-a)，由上往下豆鲕和碎屑含量逐渐减少。碎屑棱角分明，含有豆状体。B含量45 ppm。说明此层也形成于陆相湖泊环境。

含矿岩系中，岩(矿)石由下往上表现为块状构造-豆状、碎屑状构造-块状构造-豆鲕状构造。说明含矿岩系形成过程的水动历环境经历了弱-强-弱-强的旋回变化。

含矿岩系之上覆层梁山组以伊利石为主。含矿岩系上部的矿物以勃姆石为主，而中部为一水硬铝石为主，下部和底部以高岭石为主。说明形成含矿岩系的早期、中晚期及形成之后，其物理化学环境有明显差别。含矿岩系在沉积过程中，总体为氧化环境，硫在其中无存在条件，氧化铁有一定含量。在含矿岩系下部和上部的致密状岩(矿)石中，硫铁矿含量很少。在孔隙度较大的碎屑状、蜂窝状矿石中，硫铁矿含量高。应为沉积后的成岩过程中流体带来的硫与岩(矿)中的氧化铁反应而成。

5 结论

(1)含矿岩系的岩性组合规律性强。底部为含绿泥石铝质泥岩，之上为浅色铝质泥岩。中部为以一水硬铝石为主的豆鲕-碎屑-蜂窝状-半土状铝土矿，中上部为以勃姆石为主的致密块状铝土矿，顶部为以勃姆石为主的豆状、碎屑状铝土岩(矿)。说明形成含矿岩系的早期、中晚期及形成之后，其物理化学环境有明显差别。

(2)含矿岩系中部的豆鲕-碎屑-蜂窝状-半土状铝土矿石的形成，是成矿母质经历了风氧化、剥蚀、搬运、沉积、暴露淋滤，最终形成现在的铝土矿。

(3)含矿岩系底部含绿泥石铝质泥岩形成于过渡相的半咸水环境，中部及上部铝土矿(岩)形成于陆相湖泊环境，上覆层梁山组形成于海相环境。含矿岩系中的硫铁矿是沉积后的压实成岩过程中，流体带入的硫，在强还原环境下，与岩(矿)石中的氧化铁反应，在孔隙处沉淀而成。