老挝南部地区红土风化壳残余型铝土矿矿床成因分析及找矿(续)

２００９年第１期中国非金属矿工业导刊总第７３期【矿产资源】
刘发荣，田震远，李登科
（中材地质工程勘查研究院，北京１００１０２）
中图分类号：Ｐ６１８．４５。

Ｐ６１１．２１文献标识码：Ａ文章编号：１００７—９３８６（２００９）０１—００４９—０４
（上接２００８年第６期）
２．１．２古地理环境
老挝境内南部以波罗芬高原为主体的铝土矿成矿区为台地型环境。

第三纪末，区内断裂活跃，发生差异升降，形成不等高的准平原面，由此显示了构造古地理轮廓。

第四纪现代断裂活动及差异升降以及大面积的玄武岩裂隙喷发，在区域上形成了“波罗芬高原”地貌，亦名“富琅山区”。

本区铝土矿矿体形态、产状受古地形（侵蚀面）控制较明显，依地形坡度成缓倾斜，在平面上以不规则面状、长条状等形态分布，垂直方向上主要呈斗蓬状或似层状近水平产出。

２．１．３地形地貌条件
“波罗芬高原”的地貌特征为北西一南东向展布的宽缓台地，北西一南东长约１２０ｋｍ，北东一南西宽约８０ｋｍ，大致呈带状分布，平面．卜呈椭网形态。

高原四周，地势陡峭险要，切割为悬崖和峡谷地貌；高原内部，地势为低山丘陵连绵、残丘岗地起伏的准平原地势，坡度平缓，高差不大，海拔高程３００～ｌ３００ｍ，平均海拔ｌ０００ｍ左右。

“波罗芬高原”的地形、地貌条件决定了侵蚀、剥蚀和残积作用的进行，同时还可决定地下水的动态和风化壳的地球化学特征。

形成风化壳型铝土矿矿床最有利地段是地形切割不深、低山丘陵平缓地带，降水渗透到潜水面并由局部的侵蚀基准造成有利的排水条件使之发生积极的化学风化作用。

因此，低山丘陵、岗地或准平原等地形地貌和地质构造控矿环境是形成铝土矿的重要条件。

２．１．４原岩成分及蚀变特征
玄武岩是一种含能形成富铝残留物的易溶矿物的岩石，但又具有较强的抗风化能力，使之在表生作用下一般不容易发生物质成分的变异。

玄武岩仅在地表和近地表特定条件下，受到水、氧、二氧化碳及碱、碱土金属和温度变化等基本营力的改造而形成铝土矿、褐铁矿、粘土及粘土类矿物等红土型风化壳。

风化原岩玄武岩是铝土矿成矿物质的重要来源，铝土矿的物质成分与原岩富含铝的碱性玄武岩和基性玄武岩铝硅酸盐岩石的成分密切相关。

本区风化残余型铝土矿成矿母岩主要为橄榄玄武岩和伊丁石化玄武岩。

原岩为黑色、灰黑色；致密块状，具隐晶一微晶结构，块状构造、气孔状构造。

橄榄玄武岩主要矿物成分（％）：斜长石４５，橄榄石及少量辉石２０～３５，磁铁矿１０～２５，玻璃质４～５。

伊丁石化玄武岩主要矿物成分（％）：斜长石４０～４５，橄榄石２０，辉石１５—２０，磁铁矿１０～１５，玻璃质４～５（玄武岩岩石矿物成分、化学成分见表３、表４）。

表３玄武岩矿物成分
原岩原！Ｌ岩石半分解带水化作用或水解作用带风化作用残余产物带原岩串要由斜长石、
橄榄石组成，次要矿铝、铁、粘土类矿物铝土矿、褐铁矿、
玄武岩
物有辉石、磁铁矿，高岭石等粘土及粘土类矿物等
少量玻璃质等
表４玄武岩化学成分（％）
样号ＳｉＯ，Ａｌ二０３Ｆｅ，０ＴｉＯ，
ＪＫｈｌＯ４８．９８ｌ５．５２ｌ３．５９１．８３
ＪＫｈｌｌ４８．２６ｌ５．２６１４．２９１．８６区内玄武岩主要蚀变有钠黝帘石化、伊丁石化等。

在表生作用下，岩石中的斜长石，辉石，橄榄石等矿物很不稳定，氧化条件下橄榄石蚀变成伊丁石，玻璃质已脱玻化形成粘土矿物。

２．１．５气候条件与红土化作用
区域性气候条件与原生玄武岩分解的彻底程度和红土型铝土矿矿床的成熟程度以及红土化作用有着密切关系。

在热带、亚热带气候条件下，雨季和旱季相互交替，气候炎热，但温差变化不大，有利于微生物的作用和植物的生长，由其所形成的有机化学物极为丰富，并由此促进化学风化作用红土化作用的进行。

中南半岛地处低纬度热带炎热湿润气候地区，属季风型一热带雨林气候类型，高温多雨，绝对最高气
刘发荣等：老挝南部地区红土风化壳残余型铝土矿矿床成因分析及找矿（续）
温达４０～４２＂Ｃ，年降水量１２５０～３７５０ｍｍ（波罗芬高原绝对最高降水曾达５８８０ｍｍ）。

第四纪以来的地质历史中，炎热的气候、充沛的雨水构成地表长久的湿润条件，化学和生物风化作用十分强烈。

冈特殊的区域性气候条件，含铝硅酸盐等造岩矿物在各种营力作用下，使原生岩石迅速遭到破坏、分解，通过裂隙、孔隙不断向纵深发展。

岩石被分解后，分离出来的碱和碱土金属离子使水呈碱性，其中的Ｆｅ、Ｍｎ质氧化，Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｉ流失，趾，Ｆｅ质富集，这种热带风化作用即为红土化作用。

红土化作用发生在降雨量为ｌ５００～３０００ｍｍ的湿热气候和地下水ｐＨ值呈碱性的环境里。

当该作用和成矿控制诸条件延续相当长的时间后，由于水、ＣＯ：和生物等的风化分解作用，母岩中易溶物质Ｋ、Ｎａ、Ｃａ，Ｍｇ和ＳｉＯ，被淋失排出越来越多，活动性小的物质Ａ１、Ｐｅ等在地表条件下是最稳定的物质，并与铁的氧化物和粘十共生。

２．１．６水文地质条件及地下水分带的成因关系风化矿床形成的另一冈素是通过水和生物活动来实现。

区内广泛分布的第四纪玄武岩在地表及地下水等多种营力作用下，风化作用进行得彻底，侵蚀剥蚀作用有限，有利于风化壳的形成和风化产物的保存。

本区铝十矿的形成与当地丰富的降雨量、降雨期和干燥期的相互交替、地表水和地下水的运动状态、地下水的性质和水的化学类型以及生物活动等冈素有着密切关系，由此决定了铝土矿矿床规模、风化深度，风化壳成熟程度以及风化产物的化学成分。

矿床学理论认为：在地形高起而平缓的地段，玄武岩岩石风化的初期，在存在发生溶解和沉淀作用的适宜条件下，地下水呈中性或碱性，反映大量的Ｋ＋，ｃａ２＋、Ｍ矿４进入溶液，当Ｎａ＋、Ｋ＋、ｃａ２＋、Ｍ矿＋等淋失后，残留下来的主要是趾，０，及少量Ｆｅ等元素，并在地表逐渐地堆积起铝的氢氧化物（三水铝石Ａ１：Ｏ，・３Ｈ２０）和铁的氢氧化物（褐铁矿等铁矿）而形成红土，最终形成以铝土矿为主的残积物风化壳。

成矿区岩矿层的分带性与地下水的分带性有着成因Ｅ的联系，岩矿层分带和地下水分带现象，往往因岩石裂隙发育不Ｉ一而不同。

根据野外实地调查和钻孑Ｌ资料分析，成矿区岩矿层分带和地下水分带的理想成因关系见表５。

２．２成矿区风化壳特征
成矿区风化壳的发育过程，始终伴随着长期的地质历史的演变。

在生物活动、气候和地质条件多冈素影响下，通过岩石分解淋滤作用，介质酸碱度、元素的选择性迁移、造岩矿物的转变，最终形成从深处到
表５成矿区岩矿层分带和地下水分带及带内基本特征岩矿层分带地卜水分带带内基本特征
氧化分解方式为手，岩石强烈被破坏。

形成灰氧化带黄色腐植土、含砾粘土；含铁氢氧化物和氧化风化带
渗透带
物粘ｌ：，褐红色，紫红色含粘Ｉ：质铝Ｉ：矿戏积
层。

下部为紫红色，灰黄色、紫灰色粘土层
地Ｆ水为潜水，对原岩进行分解。

形成紫红半风化带流动带
色、紫厌色半风化幺武岩残留物
地下水位于当地侵蚀基准面以下，与原隹矿物原生带停滞带
保持甲衡状态，故原，￡矿物基本小发生变化地表的新鲜岩石、未完全分解过度带和风化壳产物带。

２．２．１风化壳层型剖面及垂直分带
成矿区风化壳以第四纪玄武岩经红十风化由残积层和残坡积层组成为特征，为厚约３０ｍ的古风化壳。

风化壳地形为准平原化丘陵、岗地地形，主要分布于山脊、残丘的宽缓地带及缓坡ｆ：。

因受河流、沟谷切割和局部剥蚀作用影响，其形态严格受地形条件控制。

在平面上以不规则面状，长条状等形状分布，垂直方向上主要呈斗蓬状或似层状，近水平产出。

风化壳具明显的红土剖面特征，其物质组成在垂直方向上具有分带现象。

由于水化作用影响，岩石崩解造成碎块或裂隙，含有一定数量的原生残余矿物；淋滤作用条件下以三水铝石发育为特征，含有渗滤作用的产物；最终水解作用，发育大量铝土矿，少量氧化铁以及高岭石等粘上矿物为特征。

根据钻孔、浅井工程资料，区内红土风化壳层型剖面按岩性自上而下一般分为五个特征带：紫红色表土带；紫红色铁质粘土带（高铁低铝）；褐红色、土黄色铝上矿带；褐红色粘土带；风化、半风化分解带。

基岩为玄武岩层。

通过数据统计分析，风化壳内各特征带厚度、物质成分基本稳定。

风化壳层型剖面特征、分带及化学成分见表６、表７。

一个完全的风化壳剖面，由于风化分解作用，岩石淋滤去硅作用越来越强，甚至整个剖面中的硅冈被雨水大量淋滤基本流失，在地表以下一定深度范围红土变成了铁帽。

而以Ａｌ：Ｏ，、Ｆｅ：０，等为主要组分的物质则在地表以下一定深度范围不断富集，形成红土风化壳型铝土矿矿床。

其中的Ａ１２０３、Ｆｅ２０３，Ｔｉ０２代表了化学风化作用最终或接近最终的产物。

所以，铝土矿中Ｓｉ０２、Ａ１２０３、Ｆｅ２０３的含量变化大小，主要与被风化母岩成分和岩石淋滤去硅作用有着密切关系。

总的来说，在原生岩石风化改造受到限制的条件下，形成不完整的风化壳剖面，在强烈而彻底的风化作用条件下彳‘能形成成熟的风化壳，而红土化作用是形成铝土矿的重要因素。

红土化强度越大，形成红土型铝矿床的可能性越大。

２００９年第１期中国非金属矿工业导刊总第７３期
表６风化壳剖面基本特征及分带
分带名称一般厚度（ｍ）皋本特征形成方式
地表卜主要成分为紫红色，褐红色粘十．．含
地表土带Ｏ一２．０砾粘卜，腐植士等残坡积物・局部含少量结主要由残坡积层组成
（红土带）
核状铝十矿及少量褐铁矿
主要由铁的氧氧化物和氧化物组成粘土层，地表
铁质粘ｆ：带Ｏ～９．Ｏ上单个体积大于Ｉｍ３，局部成片出露，块状，黑
淋滤去硅作用形成，Ｆｅ：Ｏ，由原地残留的橄榄石、辉（高铁低铝）石类或因毛细管作用从分解带、铝土矿带迁移而来褐色，硬度较大
为褐红色、土黄色含粘土质铝土矿。

结核状，块
铝土矿带０．７～１４状矿石；矿物成分主要为三水铝石，含量３０％～
Ａ１２０，、Ｆｅ！Ｏ，系原地残留或分解带迁移而来，该带９０％，次要矿物为褐铁矿和粘土矿物
中碱、碱金属被淋失。

ＳｉＯ：大部分淋失
主要由褐铁矿．高岭石等枯上矿物组成，下部逐带内碱、碱金属大部被淋失，部分Ａ１１０，和Ｆｅ２０３相粘土带＞３渐向母岩玄武岩过渡，风化彻底的地段直接与下互作用形成粘土矿物．另一部分Ａ１：Ｏ３和Ｆｅ２０ｊ溶胶部砂岩接触沿毛细管上升
风化、岩石具泥质结构，土状、块状构造，由斜长石、
风化蚀变强烈，斜长石蚀变为高岭石，但岩石中原
生结构清楚，保留有长石假象，ｂＩ见大量白色基性
半风化带橄榄石及少量辉石、磁铁矿组成
斜长石斑晶分布
新鲜幺武岩
表７风化壳剖面主要化学成分（％）特征
分带名称Ｓｉ０，Ａ１二ＯｊＦｅ？０３Ｔｉ０，地表土带（红土带）ｌ５．６９２９．６６３０．８９５．９３铁质粘土带
１２．０８２３．６２４１．４８３．６４（高铁低铝）
铝｝：矿带５．２８３９．１０２４．４８３．９０
粘土带２２．９０２７．１３２６．９５３．８６风化，半风化带４６．５９２０．ＯＯ１１．１９２．７４新鲜玄武岩４８．６ｌｌ５．３９ｌ３．９４１．８４
注：各带的分析数据为工程控制的加权平均含量２．２．２风化壳剖面类型
玄武岩风化壳呈面型分布，似层状产出，产状较平缓。

其风化深度随产出环境不同而不同，根据钻探控制和调查资料分析，在老挝境内铝士矿成矿区（带）风化壳厚度距地表—般２０ｎ１左右，推测最大厚度约３０ｍ。

由于原生岩石玄武岩在大气、水等的相互作用下分解，原生造岩矿物在水化和水解作用过程巾易溶物质大量迁出，而Ａ１２０，和ＦＲＯ，组分在原地组成残余矿床。

故玄武岩风化壳剖面类型为红土残余型铝土矿类型。

３矿床形成模式
３．ｉ成矿作用
玄武岩建造中在表生条件下生成的风化残余红土型铝土矿矿床，其成矿作用为热带风化作用，或称红土化作用，成矿的主要物质来源即矿床的成矿母岩为富含铝的基性玄武岩，玄武岩经地表的物理、化学风化作用并伴随地形的准平原化作用形成铝土矿。

成矿区铝上矿矿床的形成，是红土化作用对原岩中铝，铁等元素在风化壳中迁移和富集的结果。

同时，根据迁移的难易程度、元素迁移顺序，在某种程度上还控制ｒ风化壳内元素富集的可能性。

事实上，铝土矿在风化较彻底的矿体内很难见到Ｃ１、Ｓ等元素的存在，Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ仪微量１竽在，残留下来的主要是Ｓｉ、Ａｌ及Ｆｅ等元素。

３．２成矿模式
根据元素迁移序列和迁移难易程度判断，区内玄武岩建造风化成矿和红土风化壳中元素富集的可能性模式概括如下：
（１）强烈迁移的元素如Ｃｌ、Ｓ最先带走，后盐基大部分从风化壳中游离出来，Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ，Ｎａ等容易迁移的元素流失，余存Ａｌ、Ｆｅ、ｓｉ、斜长石，辉石、橄榄石、褐铁矿、少量玻璃质等元素及矿物。

（２）风化壳中又流失了大部分ＳｉＯ：（硅酸盐），残留Ａｌ，Ｆｅ、Ｓｉ，斜长石、橄榄石，辉石、磁铁矿等元素和矿物。

（３）最后剩下移动性小的成分Ａ１、Ｆｅ，相对地富集起铝的氢氧化物（三水铝石Ａｌ：Ｏ，‘３Ｈ：Ｏ）和铁的氢氧化物（褐铁矿等铁矿）等标型矿物，并与红土共生。

４残余型铝土矿成矿预测
４．１矿床野外产出特点
红土风化壳型残余成矿的铝土矿矿床主要是由高铝硅酸盐岩石在热带和亚热带气候条件下经风化作用形成的。

红土型矿床，特别是新生代热带地区的铝硅酸盐岩风化红土型铝土矿矿床工业价值极大，该类矿床主要由三水铝石组成，矿床规模大，矿石矿物单一，质量好，一般易开采和冶炼。

老挝东南部红土风化壳型铝土矿矿床野外产出主要特点是：
（１）铝土矿一般产于地形为准平原化丘陵、岗地的残丘、山脊和缓坡上宽缓地带。

矿床赋存于第四纪玄武岩风化残积层并有大面积分布的红土型风化壳中。

（２）本区铝土矿单个矿体分布而积一一般可达ｌＯｋｍ２左右，有的地段受河流切割或被剥蚀而断续出露。

矿
刘发荣等：老挝南部地区红土风化壳残余型铝土矿矿床成因分析及找矿（续）
体形态依地形呈斗篷状，产状为似层状，近水平产出，厚度ｌ～１０余米不等，总体厚度变化小。

（３）玄武岩建造风化成矿主要特点是含矿建造岩石组合类型简单，铝上矿矿体位于含矿建造上部。

（４）矿体上覆盖层为残坡积物，厚薄不一或缺失，无盖层的地方，常出现大量松散、颗粒状铝土矿。

（５）在矿体的上部常见高铁低铝粘土层（铁帽），主要出露于山顶部位。

有的凸出地面，块度较大，表面灰黑色，单个铁帽大于１ｍ３；局部地段分布面积达４００ｒｒｌ２左右，厚度一般小于ｌＯｍ，主要成分为褐铁矿。

其成因是岩石经风化淋滤，分解，去硅作用，低价铁的化合物容易氧化和分解，转变为高价铁的氢氧化物和氧化物，形成铁壳层。

根据钻孔资料分析，高铁低铝粘土层（铁帽）下部一般为铝士矿矿层。

（６）本区红土型铝土矿产出时代为第四纪初期，因此，矿床往往沿现代地形呈覆盖层状分布，矿床分布范围与含矿地层出露范围基本一致。

（７）风化壳的风化深度决定于自由氧渗透到地下的深度，在垂直剖面上具有分带现象，并与母岩呈过渡关系。

所以，矿床规模和矿石质量，随风化壳分布大小、风化深度和风化成熟程度不同而不同。

（８）据资料，红土型优质铝土矿区地表植被不发育，林木稀疏，杂草丛生，无矿区域则植被发育较好Ｈ１。

但在老挝巴松等地铝土矿矿区，植被发育，树木茂盛，区内矿体厚度、矿石化学成分较稳定，矿石质量较佳。

然而，普遍的物理特征或找矿标志是在地表上部，特别是在山顶部位无残坡积层覆盖地段均出现含高铁低铝粘土层（铁帽），这一特征在植被发育或不发育区都很明显。

４．２找矿前景分析
红土型铝土矿主要分布在大洋洲、拉丁美洲、非洲和东南砸地区，占世界现有资源储量的８６％。

铝土矿资源储量占前六位的有澳大利亚、几内亚，巴西、喀麦隆、越南和印度。

专家们根据世界卜铝士矿成矿地质条件、控矿因素、矿床成矿环境等因素分析以及对典型矿床地质特征的研究，认为红土型铝土矿在成矿环境上具有明显的区带性，大型红土型铝土矿矿床主要分布在南北纬３０度线范围内，一般产于中低高地、台地。

从地理分衍ｉ一卜看，该类矿床的形成与当地的气候条件（湿热、多雨）关系十分密切；从地质历史上分析，新生代是重要的成矿期，矿床经济意义也最大，矿床类型以红土风化壳型三水铝石矿石为主｜４１。

通过研究成矿区基础地质、前人铝土矿找矿工作成果和笔者对老挝南部铝土矿勘查中收集的第一手资料，以及对铝土矿的地质特征、产出层位和分布规律
的分析研究，认为本区成矿地质环境有利，成矿地质条件和成矿机制良好，成矿物质来源丰富，红土型风化壳发育，具有很好的找矿前景。

４．３找矿评价要点
由于红土被认为是在热带风化作用条件下形成，故红土风化壳残余型铝土矿的找矿目标应指向具有热带或亚热带气候的地区和地质年代较新的含矿地层分布区。

一般认为，在热带地区保持稳定并保存了完全未受侵蚀破坏的地貌类型是找矿的目标。

这类地貌有台地、高原、准平原、侵蚀基准面、平缓起伏地区或地形逐渐倾斜地区。

通过分析地貌、地层岩性条件，再根据踏勘资料研究矿体形态和产出条件，红土型铝土矿矿床主要为“面型”，其形态完全由地形条件，地肜切割和剥蚀作用决定。

“面型”矿体呈覆盖层状，矿体下界面形态比较简单，往下逐渐过渡到术风化的原生母岩，有的原岩完全成为风化壳与底部砂岩接触，。

面型”矿体面积通常数平方千米或数十平方千米。

总之，在野外找矿和评价风化壳型铝土矿矿床，应该注意的是：（１）红土型风化壳在构造单元中，最有利的地区是地台区，拗陷带一般不形成风化壳。

（２）分析区域性断裂和裂隙的构造系统，铝土矿矿床的形成往往与该类系统中岩石的机械分解、破碎有关。

在合适的气候、水文、温度和各种营力条件下，是形成铝土矿矿床的重要区域。

但矿体内部地质构造简单，一般对矿体不起破坏作用。

（３）地形、地貌条件决定残余矿床发育程度。

形成风化壳型铝土矿矿床的有利地段是地形切割不深、低山丘陵山脊的平缓地带，因此，低山丘陵、岗地或准平原等地貌是形成铝土矿的重要条件。

（４）红土风化壳型铝土矿矿床的主要物质组分是在风化条件下含铝岩石经分解、淋滤后残留的比较稳定的Ａ１２０，矿物，为自然元素。

（５）风化壳型铝土矿的物质成分与原生岩石的成分密切相关，即在含铝硅酸盐岩玄武岩分布范围内，原岩成分可指示寻找风化壳型铝土矿矿床的方向。

【参考文献】
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【４】国土资源部信息中心．世界矿产资源年评【Ｍ】．北京：地质出版社，２００１．（续完）【收稿日期】２００８０６—０３
【修回日期】２００８一１０—０４。