务正道铝土矿基底古地貌与矿石品质的关系——以务川大竹园铝土矿床为例

本文以贵州务正道地区务川大竹园铝土矿床为例,对其岩相古地理进行总结,并对基底古地貌与铝土矿品质的关系进行分析。研究认为,务正道铝土矿受沉积环境的制约,呈环状分布于滨湖相、三角洲相和浅湖相的沉积环境中,其中以浅湖相环境下形成的铝土矿质量较优,而滨湖相和三角洲相环境下形成的铝土矿则质量欠佳。铝土矿含矿岩系赋存在基底页岩或碳酸盐岩准平原化地貌之上,铝土矿的品质不仅受物源供给、沉积环境的制约,而且还与准平原化地貌特征密切相关,在基底古地貌低凹处三氧化二铝含量较高,铝硅比值较大;基底古地形地貌即坑洼形态、大小、深度控制了铝土矿体的展布范围、产出形态、贫富变化及其形成规模。     

黔北务正道地区铝土矿基础地质与成矿作用研究进展

务正道地区铝土矿底板地层黄龙组类化石及铝土矿层大竹园组、梁山组的孢粉化石限定,大竹园组的时代为早二叠世。大竹园组铝土矿的沉积环境为向北半封闭的海湾或海泛湖。铝土矿形成于低纬度热带气候条件下,气候具旱季、雨季之分,盆地水体为弱酸性还原条件,陆地植物生态系统和盆地微生物生态系统对铝土矿的形成起了重要作用。铝土矿的主要物源为志留系韩家店组和石炭系黄龙组双重物源。陆源区风化的铝质通过胶体作用搬运到盆地中形成铝土质岩。铝土矿层形成之后,又经历了多期次暴露地表的风化淋滤。淋滤作用分别在渗流带和潜流带形成土状、半土状铝土矿和致密状铝土矿,盆地内部铝土岩破碎和胶体凝聚分别形成碎屑状、豆鲕状铝土矿。风化过程中多数元素发生了不同程度的丢失,而SiO2的流失程度明显大于Al2O3,从而形成铝土矿矿层。因此,盆地的沉积体系和古地理控制了铝土矿矿系的分布范围和厚度,多期次的淋滤作用控制了铝土矿的品质和矿层的厚度。     

黔北务正道地区早二叠世大竹园期岩相古地理及其对铝土矿的控矿意义

对黔北务正道地区早二叠世岩相古地理特征及其对铝土矿矿床的控矿意义进行了分析。认为位于赤道附近的炎热潮湿的古气候环境导致的红土化铁铝质古风化壳是铝土矿形成的先决条件;以页岩为主经长期化学风化形成的古剥蚀区为铝土矿的形成提供了丰富的成矿物质来源,而低凹的古地形地貌是沉积或堆积型铝土矿的最佳场所;在半封闭式的相对较为稳定的海湾相沉积环境下沉积铝土矿含矿岩系,早二叠世大竹园晚期,通过频繁的海进-海退循环,沉积区不断处于还原—氧化环境的交替变换之中,为铝土矿的形成提供了保障。     

黔北务正道地区铝土矿稀土元素地球化学特征

选取新模向斜的一个钻孔剖面,对铝土矿的矿物组成及稀土元素地球化学特征进行了研究。铝土矿矿石矿物以一水硬
铝石为主,另有少量一水软铝石。其次为高岭石、绿泥石等黏土矿物,以及少量重矿物。此外,在含矿岩系近底部还发现有富集Ce
元素的矿物氟菱钙铈矿[Ce2Ca(CO3)3F2]。从剖面顶部至底部,铝土矿中稀土元素含量呈逐渐增加的趋势,且稀土元素参数
LaN/YbN、LaN/SmN 和GdN/YbN 的数值均随深度逐渐增大。说明从剖面顶部至底部,稀土元素的淋滤迁出逐渐减弱,且稀土元
素间存在一定的分异。稀土元素间的分异可能由不同的含稀土元素矿物抗风化淋滤差异所致。铝土矿稀土元素配分模式表现为
LREE明显富集、MREE中等-弱富集、HREE相对平坦的特征,且具有明显的正Ce异常。δCe异常值随深度增加逐渐减小,接
近含矿岩系底部,δCe异常值再次增大。含矿岩系上部的Ce异常是由氧化条件下Ce3+ 向Ce4+ 转变并形成方铈矿(CeO2)所致。
随着深度的增加,含矿岩系的氧化性逐渐减弱,从而δCe异常值逐渐减小。接近含矿岩系底部,由于氟菱钙铈矿[Ce2Ca (CO3)3F2]的形成,导致δCe异常值再次增大。氟菱钙铈矿的沉淀可通过氟化物络合物(CeF2+ 或CeCO3F0)与Ca2+ 和HCO- 3
发生反应来完成。      

黔北铝土矿不同类型矿石地球化学特征及其对成矿作用的指示

黔北务川-正安-道真铝土矿带是我国铝土矿重要的成矿带之一。矿床中发育有4种典型的矿石类型:致密状、碎屑状、豆鲕状和土状。通过对不同类型矿石及矿体下伏高Al黏土岩和志留系韩家店组泥质岩的系统元素地球化学研究,采用元素质量平衡的示踪方法,对矿床的成因进行了探讨。研究表明,成矿作用发生于开阔海岸环境、与多频次海进-海退循环对陆缘古风化剖面的侵蚀作用有关;海进-还原过程导致了古风化剖面中部大量黄铁矿等硫化物的形成,而随后的海退-氧化过程产生高硫酸介质水溶液,使得杂质元素大量移出和铝土矿化发生;强酸溶液带出的大量元素随环境向pH值中性化和氧逸度下降条件的演化,以化学沉淀形式形成了杂质元素含量相对较高的致密状矿石,而海进-海退循环对碎屑状-豆鲕状矿石的多期次改造,导致了土状矿石的形成。     

黔北务正道地区铝土矿稀土元素地球化学特征

选取新模向斜的一个钻孔剖面,对铝土矿的矿物组成及稀土元素地球化学特征进行了研究。铝土矿矿石矿物以一水硬铝石为主,另有少量一水软铝石。其次为高岭石、绿泥石等黏土矿物,以及少量重矿物。此外,在含矿岩系近底部还发现有富集Ce元素的矿物氟菱钙铈矿[Ce2Ca(CO3)3F2]。从剖面顶部至底部,铝土矿中稀土元素含量呈逐渐增加的趋势,且稀土元素参数LaN/YbN、LaN/SmN和GdN/YbN的数值均随深度逐渐增大。说明从剖面顶部至底部,稀土元素的淋滤迁出逐渐减弱,且稀土元素间存在一定的分异。稀土元素间的分异可能由不同的含稀土元素矿物抗风化淋滤差异所致。铝土矿稀土元素配分模式表现为LREE明显富集、MREE中等-弱富集、HREE相对平坦的特征,且具有明显的正Ce异常。δCe异常值随深度增加逐渐减小,接近含矿岩系底部,δCe异常值再次增大。含矿岩系上部的Ce异常是由氧化条件下Ce3+向Ce4+转变并形成方铈矿(CeO2)所致。随着深度的增加,含矿岩系的氧化性逐渐减弱,从而δCe异常值逐渐减小。接近含矿岩系底部,由于氟菱钙铈矿[Ce2Ca(CO3)3F2]的形成,导致δCe异常值再次增大。氟菱钙铈矿的沉淀可通过氟化物络合物(CeF2+或CeCO3F0)与Ca2+和HCO3-发生反应来完成。     

黔北铝土矿矿带基底岩系组成及空间分布与成矿作用的关系探讨

贵州省北部铝土矿分布于黔中-渝南铝土矿成矿带的南段北部,成矿地质条件较好。通过分析黔北不同矿带基底地层岩性差异、矿体分布、矿床规模和成矿物质来源等因素之间的相互关系,探讨了铝土矿矿床下伏基底地层岩性对黔北铝土矿的控制作用。研究表明,基底地层古风化地貌的空间变化控制着铝土矿的矿体分布和矿体规模,而基底地层的岩性特征决定了所形成矿床的矿石质量。     

黔北务正道地区铝土矿沉积相与矿石品质的关系

在论述黔北务正道地区铝土矿成矿地质背景的基础上,根据古盐度(B)质量分数显示和古地貌特征,认为研究区北部的道真一带是一个"十字形"的半封闭式的古海湾沉积环境,南部属陆上沉积环境。相带划分表明:以滨海相沉积环境下形成的铝土矿矿石品质较好,以中高铝、中高铝硅比为特征;形成于滨岸湿地相的铝土矿次之,矿石品质以中铝、中铝硅比为特征;形成于坡积相的铝土矿矿石品质欠佳,以低铝、低铝硅比为特征。由坡积相向滨岸湿地相过渡的铝土矿矿石品质逐渐变富;而滨海相中铝土矿在其中心地带品质好,向浅海相过渡其矿石品质逐渐变贫。铝土矿矿石品质的规律变化,反映了研究区铝土矿的赋存富集严格受沉积相的制约而呈环状、条带状分布的特点。     

黔北务正道地区铝土矿沉积相与矿石品质的关系

在论述黔北务正道地区铝土矿成矿地质背景的基础上,根据古盐度(B)质量分数显示和古地貌特征,认为研究区北部的
道真一带是一个“十字形”的半封闭式的古海湾沉积环境,南部属陆上沉积环境。相带划分表明:以滨海相沉积环境下形成的铝土
矿矿石品质较好,以中高铝、中高铝硅比为特征;形成于滨岸湿地相的铝土矿次之,矿石品质以中铝、中铝硅比为特征;形成于坡积
相的铝土矿矿石品质欠佳,以低铝、低铝硅比为特征。由坡积相向滨岸湿地相过渡的铝土矿矿石品质逐渐变富;而滨海相中铝土
矿在其中心地带品质好,向浅海相过渡其矿石品质逐渐变贫。铝土矿矿石品质的规律变化,反映了研究区铝土矿的赋存富集严格
受沉积相的制约而呈环状、条带状分布的特点。      

贵州遵义铝土矿(带)成矿条件及成因分析

根据已取得的地质成果,应用现代沉积学的理论与方法,对贵州遵义铝土矿(带)成矿条件及成因进行了分析。认为铝土矿的形成,是在古生代碳酸盐岩所形成的古岩溶基底上,于有利的古构造、古地理、古气候等先决条件下,以白云岩和页岩为成矿原岩风化剥蚀的残坡积物,经钙红土化、红土化的成矿作用,脱硅去铁、脱钙去镁、脱钾富铝后,成为红土型铝土矿;随着早石炭世海侵的到来,不断发生水解作用,同时经水体短距离搬运再沉积在古岩溶坑洼内,形成三水型铝土矿;尔后盖层加厚,增温脱水,进而形成一水硬铝石型铝土矿床。矿床成因类型属古风化壳型岩溶坑洼异地沉积一水硬铝石铝土矿床;其成矿时代归属早石炭世大塘期旧司时。