铝土矿矿床形成

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1、铝土矿矿床形成一、矿床时空分布及成矿规律按照廖士范等人的意见， 中国铝土矿矿床可分为古风化壳型铝土矿矿床和红土型铝土矿矿床。 中国古风化壳型铝土矿矿床的形成经历了三个阶段。第一阶段是陆生阶段，是在大气条件下 由风化作风形成含有铝土矿矿物、粘土矿物、氧化铁矿物等的残、坡积富铝风化壳物质，例 如钙红土层、红土层或红土铝土矿，此阶段为大气条件下原地残积、堆积或异地堆积阶段； 第二阶段是富铝钙红土层、红土层或红土铝土矿为海水( 或湖水 )淹没阶段，有的立即为海水 (或湖水 ) 淹没，有的则经过一定时间的岩化作用以后才为海水( 或湖水) 淹没，逐渐深埋地下， 经过一段时期的成岩后生作用演变改造后形成原始

2、铝土矿层；第三阶段是表生富集阶段，是 原始铝土矿层随地壳抬升到地表浅部后由于地表水或地下水的改造作用，使硅质淋失、铝质 富集，形成品位较富的有工业价值的铝土矿矿床。至于红土型铝土矿矿床，一般认为是现代 气候条件下由含铝岩石经风化作用形成的。我国古风化壳型铝土矿主要形成于石炭纪。中、晚石炭世的铝土矿分布在我国北方的山西、 河南、河北、山东等省，早石炭世的铝土矿分布在南方贵州中部地区。风化壳型铝土矿的另 一个重要成矿期为二叠纪，其中早二叠世铝土矿主要分布在四川、贵州、云南、湖南、湖北 等省，晚二叠世到早三叠世铝土矿主要分布在广西、云南、四川、山东、河北、辽宁等省 ( 区) 。 本类型铝土矿矿床的形

3、成，都与侵蚀间断面的古风化壳有关。一般来说，侵蚀间断时期长的， 特别是下伏基岩是碳酸盐岩或含铝质多也较易风化的基性喷出岩( 例如玄武岩 )，所形成的矿 床往往矿石品位富，矿层厚，矿体规模大。在中国寻找古风化壳型铝土矿矿床，除注意地层 中侵蚀间断之外，还应注意古地磁的低纬度位置，以及古陆邻近海洋的附近，因为这些地区 为海洋气候，潮湿多雨，适宜风化作用的进行。由于中国古风化壳型铝土矿的形成，经历过 “陆生阶段”，因此必须研究堆积古残坡积钙红土层、红土层的低洼地区的古地理环境和古 地貌，特别是喀斯特溶洞、溶斗发育规律、分布方向以及喀斯特高地( 无矿地区 ) 的分布规律， 因为矿层的薄厚、矿体规模的大

4、小受这些因素控制。具体来说，修文式碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚型铝土矿矿床，由于下伏基岩是碳酸盐岩， 因此由风化作用形成的是富铝钙红土残坡积层，一般说侵蚀间断时间越长，即风化作用时间 越长，由风化作用形成的残坡积富铝钙红土层越多、越厚，生成的铝土矿物越多，粘土矿物 越少，矿石品位越富，矿层厚度也越大。新安式碳酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿床， 这类矿床的铝土矿直接覆在碳酸盐岩的喀斯特侵蚀面上，是原地堆积的，许多情况下是堆积 在喀斯特溶洞、 溶斗中，矿体不长 ( 几百 m)，但厚度较大 (4060m)。如果侵蚀间断时间短暂， 一般只形成钙红土残积层，略有迁移搬运现象，这种矿石质量虽然稍贫，但矿层

5、稳定，厚度 变化小。平果式碳酸盐岩古风化壳原地堆积-现代喀斯特堆积亚型铝土矿矿床。这类堆积矿 的形成条件主要是：有一定规模的层状矿、有适宜的气候条件、矿层上下要有较厚的石灰岩， 以及矿层直接顶、底板粘土页岩较薄。遵义式铝硅酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿 床。这类矿床的成矿规律是：首先与下伏基岩有过渡现象，与上覆地层有侵蚀间断面，因此 厚度变化大，无矿天窗较多；其次，矿层厚度及矿体规模大小、矿石品位贫富，取决于成矿 时侵蚀间断时间的长短及下伏基岩的性质是否容易风化。如果侵蚀间断时间长，被侵蚀风化 的下伏基岩多数是细碎屑岩、粘土页岩，只有一部分是碳酸盐岩，往往矿层厚、规模大、矿 石品质佳，但随

6、之无矿天窗增多。如果被侵蚀风化的下伏基岩是较易风化的玄武岩，则矿层 厚度及矿体规模可能较大，矿石也可能较富。如果下伏基岩虽然是较易风化的玄武岩，但成 矿时侵蚀间断时间过于短暂，风化作用不彻底，则矿层厚度、矿体规模及矿石品质均难符合 理想。我国现代红土型铝土矿主要形成在低纬度地区，如福建、海南及广东一些地区。这些地区天 气炎热、雨量充沛，又有易于风化的玄武岩，故能形成现代红土型铝土矿。至于中国的南沙 群岛、中沙群岛虽然也在低纬度，有形成铝土矿的气候，但这些岛屿上升为陆的时间不长， 仅 13 万年，经受风化作用的时间短，故难以形成铝土矿矿床。二、矿床类型按照廖士范等人的意见，中国铝土矿矿床可分为两

7、大类型：古风化壳型铝土矿矿床(型 ) 和 红土型铝土矿矿床 (型 ) 。前一类又分为四个亚类：修文式、新安式、平果式和遵义式。后 一类只有一个亚类，称漳浦式。1)修文式：又称碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚型铝土矿矿床。其成因与碳酸盐岩喀斯特红土 化古风化壳有关。又由于铝土矿与下伏碳酸盐岩基岩之间有数米厚的湖相铁矿扁豆体沉积， 铝土矿不是原地堆积的，而是这个已接近干枯的湖泊附近的红土化风化壳异地迁移来堆积成 的。该类矿床以贵州修文县小山坝铝土矿矿床较为典型。这是我国最重要的一类铝土矿，其 储量占本类型 (型 ) 的 74.76%。2)新安式：又称碳酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿床，以河南新安张窑院

8、铝土矿床较为 典型。其储量占本类型 (型 ) 的 5% 。3)平果式：又称碳酸盐古风化壳原地堆积- 近代喀斯特堆积亚型铝土矿床。 该矿床的层状矿之 上覆及下伏基岩数百米厚度范围以内均为石灰岩，经过第四纪喀斯特化，石灰岩、铝土矿石 再风化成钙红土及铝土矿石碎块坠落成堆积矿石。其占古风化壳型铝土矿总储量的15.04%。4)遵义式：又称铝硅酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿床，下伏基岩是细碎屑岩或基性火山 岩，是下伏基岩红土化风化壳原地堆积( 少数坡积 ) 的铝土矿床。铝土矿与下伏基岩之间有连 续过渡现象，铝土矿与上覆地层有侵蚀间断面。其占型矿床储量的5.2%。红土型铝土矿矿床只有一个亚类，称漳浦式红土

9、型铝土矿床，是第三纪到第四纪玄武岩经过 近代( 第四纪 )风化作用形成的铝土矿床，其储量很少，仅占铝土矿总储量的1.17%。三、典型矿床 ( 区) (一)贵州修文小山坝铝土矿矿区修文小山坝铝土矿矿区1957 年开始勘探，累计探明铝土矿2026.4 万 t ，矿石平均品位为 67.91%。1979 年五龙寺矿区开始投产，矿层呈似层状，产状平缓，倾角510，向北东 倾斜。铝土矿层居含矿系中部(图 3.9.3) ，其上均为灰色致密状铝土质粘土岩，与铝土矿层 呈渐变关系。矿层之下为赤铁质页岩，常夹紫红色砂质页岩，两者呈沉积接触，界线清楚。 矿层上部致密铝土质粘土岩之中常夹有粗糙状( 土状) 铝土矿扁豆

10、体，长几厘米到几十厘米不 等，厚几厘米，与致密铝土质粘土岩和土状铝土矿的接触界线不明显，似为渐变关系。致密 铝土质粘土岩之上常有粘土页岩与粉砂岩互层，有时夹碳质页岩或劣煤( 图 3.9.3) 。铝土矿 层长 5001400m ，宽数百米至 1000m不等。铝土矿含矿系厚220m ，一般厚 8m左右。符合 工业要求的铝土矿层平均厚23m ，居于含矿系中部，多数由粗糙状(土状) 铝土矿石、半粗 糙状( 半土状 )铝土矿石及砾屑豆鲕状铝土矿石组成，以及致密状铝土矿石等矿石自然类型组 成。(二)山西孝义克俄铝土矿床最早 1960年对克俄铝土矿床克俄矿段进行勘探，随后又对卜家峪等矿段进行了勘探，共累计

11、探明铝土矿 6265.6 万 t ，矿石平均品位为64.36%。1986年山西铝厂开始对孝义铝土矿进行 开采。铝土矿赋存于石炭系上统本溪组下段(即含矿岩系 )中上部。含矿岩系下伏基岩为奥陶 系中统峰峰组灰岩，二者之间呈平行不整合接触，石灰岩的喀斯特侵蚀面较清楚。含矿岩系 自下而上由“山西式”铁矿( 赤、褐铁矿 )、铝铁岩、铝土矿、耐火粘土矿、粘土页岩、碳质 页岩、煤线等组成 ( 图 3.9.4) ，厚 820m ，矿体厚度一般为18m 。铝土矿层下界距奥陶系 灰岩侵蚀面 0.927.34m， 一般 25m 。 矿体呈似层状、 扁豆体状，长约 1800m ， 宽 400120m 。 矿石类型有致

12、密状、粗糙状和豆鲕状三种。图 3.9.3 贵州修文县小山坝铝土矿矿床地层柱状剖面图地层时代根据贵州省地质局区测队1978 年资料，层序岩性根据修文队1958 年资料1. 第四系； 2. 太原组上段； 3. 太原组下段； 4. 本溪组上段； 5. 本溪组下段； 6. 奥陶系中统； 7. 铝土岩、粘土岩； 8. 粘土质页岩； 9. 鲕状铝土矿； 10. 粗糙状铝土矿； 11.山西式铁矿； 12. 石灰岩； 13. 铝土矿1. 豆鲕状铝土矿； 2. 致密状铝土矿； 3. 半粗糙状铝土矿； 4. 高岭石粘土岩； 5. 铝土质高岭石 粘土岩； 6. 煤层； 7. 铁质页岩； 8. 石灰岩； 9. 渐变界

13、线； C2t. 上石炭统太原组； C2b.上石炭 统本溪组； O2m. 中奥陶统马家沟组(三)河南新安张窑院铝土矿矿床该矿床 19611964年以耐火粘土矿进行勘探， 1966 年开始投产。累计探明铝土矿 949.7 万 t 。 含矿层的地质时代与山西孝义克俄矿床的时代相同，均属晚石炭世本溪期。含矿层上覆地层 是太原统，两者为整合关系；下伏地层为中奥陶统马家沟组。两者呈喀斯特平行不整合接触 关系。所不同的是铝土矿之下一般缺失山西式铁矿。铝土矿或粘土岩直接堆积在马家沟组石 灰岩喀斯特溶斗、溶洞之中，矿体厚度极大，一般厚1015m ，个别达 41.8m，但长轴很小， 仅 300500m ，宽 10

14、0300m 。平均品位为 70.79%。矿体之中常夹碳质岩、劣煤一至数层( 图 3.9.5) 。张窑院矿床有大小矿体9 个，大致呈东西向分布，可能与赋存矿体的古喀斯特溶斗、 溶洞沿东西方向的古断裂发育有关。铝土矿矿石也由粗糙状、半粗糙状、致密状、豆鲕状矿 石组成。矿石质量比修文式铝土矿矿床要好，但储量规模要小得多。(四)广西平果铝土矿矿床该矿区面积有 1750km2 ，在层状矿体分布132km长的范围内均有堆积矿石。最早19591961 年对原生矿进行勘探。因原生矿含硫高不能利用，1974 年转对堆积矿进行勘探，前后一共累 计探明铝土矿储量达12609.8 万 t ，平均品位 64.69%。由

15、于层状矿石含硫太高 (1.5%7%)， 目前工业尚难利用。堆积矿石可露天开采，精矿石品位高，含硫低，工业价值大。铝土矿呈 层状，局部呈凸镜状，居于含矿系中部或下部。矿层往往直接覆在茅口组石灰岩之上。含矿 系顶板为煤层、碳质页岩，如其尖灭时则含矿系直接与合山组石灰岩、硅质页岩接触。已勘 探地区共有 16个矿层，最长的矿层长4500m ，最短的 50m ，一般 5001500m ；宽 30800m ， 一般 200500m 。矿层厚度一般2m左右，最厚可达 5.93m。矿层厚度的变化与基岩古侵蚀面 的起伏有关 ( 图 3.9.6) 。(五)贵州遵义苟江铝土矿矿床该矿 1989年进行勘探，探明储量达

16、1112 万 t ，矿石平均品位为 53.62%。矿层产出形状复杂， 无矿天窗多， 含矿系数较小， 约 0.5 左右。矿层厚度变化也很大， 0.711.5m，个别厚达 83m ， 而其中夹碳质岩或劣煤可达4 层( 图 3.9.7) 。铝土矿矿石主要由土状、半土状、致密状、碎 屑状、豆鲕状矿石组成，以土状矿石最富，致密矿石较贫，半土状、碎屑状、豆鲕状矿石居 中等。 苟江铝土矿床中个别地段含铝岩系直接与灰色白云岩接触，缺失过渡层，矿层也特厚 ( 超 过 83m)，含铝岩组直接覆于碳酸盐喀斯特漏斗之中，是桐梓组第二段及部分第一段白云岩被 红土化剥蚀的结果。而含铝岩系物质来源可能是下伏缺失的岩层，这些岩层原地红土化剥蚀 成铝土物质、粘土矿物等风化壳物质于原地堆积，少部分是附近的风化壳铝土矿物、粘土矿 物由于坡积的作用略有迁移堆积而成。(六)海南蓬莱铝土矿矿床该矿床是现代红土型铝土矿矿床，19591961年进行普查勘探， 1975 年对罗本 5、6 号等 9 个矿体又进行了勘探，共累计探明铝土矿储量达2190.6 万 t