广西龙州县金龙铝土矿地质特征及成因初探

广西龙州县金龙铝土矿地质特征及成因初探
邓军
【摘要】The Jinlong bauxite ore deposit in Longzhou ,Guangxi Province is newly discovered in recent years and reached more than large-scale accumulation type bauxite. Based on the analysis of regional metallogenic background, mining area and deposit geological characteristics,this paper not only discussed the genesis and ore control factors, but also summarized prospecting indications. Importantly, the research shows that ore source layer comes from the raw ferrolite mudrock (bauxite) between Late Devonian and Early Carboniferous discontinuity of ancient erosion. Ore-forming process has undergone early stage of sedimentary enrichment, middle stage of Supergene weathering karstification,and final stage transformation of enrichment. It is promising to extend bauxite perspectives and mineral reserve potential in outside of Jinlong mine area. Therefore, this study broadens the Western Guangxi bauxite prospecting views and explorating direction.%广西龙州县金龙铝土矿是近年新发现的迭大型以上规模的堆积型一水铝土矿床.文章在分析研究区域成矿地质背景、矿床地质特征的基础上,对矿床成因及控矿因素进行了初步探讨,总结了找矿标志,认为矿源层来自晚泥盆世与早石炭世之间古侵蚀间断面上的原生铁铝岩(铝土矿);成矿经历了矿源层的形成、表生的风化岩溶作用和改造富集三个阶段；矿区外围仍具有扩大找矿远景和资源量的潜力.该成果拓宽了桂西铝土矿的找矿思路和找矿方向.
【期刊名称】《矿产与地质》
【年(卷),期】2011(025)003
【总页数】6页(P197-202)
【关键词】铝土矿;矿源层,古侵蚀间断面,控矿因素,广西龙州
【作者】邓军
【作者单位】中国地质大学,北京100083;广西壮族自治区地质勘查总院,南宁530023
【正文语种】中文
【中图分类】P618.45;P612
广西龙州县金龙铝土矿位于桂西南龙州－扶绥铝土矿成矿带的西部，是中国地调局在近年开展战略性矿产远景调查工作中新发现的一个具大型规模的矿产地，目前已大致查明堆积型一水铝土矿333资源量达3000万吨以上，同时在矿源层的问题
上有新发现和新认识，拓宽了桂西铝土矿的找矿思路和找矿方向。

本文试图从该区铝土矿地质特征及矿床成因研究入手，归纳总结其控矿因素和找矿标志，指出找矿方向，为今后找矿与勘探提供参考依据。

矿区大地构造位于华南板块南华活动带右江褶皱系之西大明山凸起西南部，处于凭祥－东门断裂北盘的龙州－凭祥弧形构造北东侧。

地层除奥陶系和志留系缺失外，上寒武统－第四系均有不同程度的分布。

前泥盆纪为地槽型沉积，发育磨拉石建造，泥盆纪－中三叠世为准地台型沉积，广泛发育碳酸盐岩，局部夹基性～酸性火山碎屑岩及含铁铝煤系建造；晚三叠世－第四纪为陆缘活动带盆地型沉积，为红色或杂色复陆屑、类磨拉石建造。

其中，上泥盆统顶部与下石炭统底部碳酸盐岩之间的侵蚀间断面和中二叠统顶部与上二叠统下部之间的侵蚀间断面均夹有一层沉积型铝土
矿或铁铝岩［1～5］。

第四系为陆相沉积，以岩溶洼地、谷地、坡地的溶余堆积
层和河谷阶地松散碎屑堆积残积、冲积物为主，是本区岩溶堆积型一水铝土矿的赋矿层位。

岩浆活动以华力西－印支期海相火山喷发最为强烈，受NW向那坡区域性断裂带
和NEE向凭祥－东门区域性断裂带控制，形成多期次的火山岩建造。

1∶20万区域地球化学资料显示，在龙州一带存在的高强度、规模大的Al2 O3、Fe2 O 3异常带，属矿致异常，Al2 O3高值异常区（≥25%）主要出现在泥盆系
－中二叠统地层中。

矿区出露中泥盆统唐家湾组（D2t）中厚层状微晶灰岩、生物碎屑灰岩、白云质灰岩，上泥盆统融县组（D3r）中厚层状生物屑藻屑灰岩、微晶灰岩、白云质灰岩、白云岩，局部夹少量蚀变熔结凝灰角砾岩，下石炭统都安组（C1－2d）厚层状生
物碎屑灰岩夹白云质灰岩，第四系临桂组（Q l）碳酸盐岩溶余坡残积层（图1）。

其中，融县组（D3r）顶部与都安组（C1－2d）底部碳酸盐岩之间的古侵蚀间断
面上新发现夹有一层厚0～5m不等的透镜状古风化壳型铁铝岩（铝土矿），出露长度约20m（图2），岩块表面呈褐黄色、褐红色，断口呈暗红色、紫红色，具
隐晶质、粒屑、豆鲕状等结构，块状构造，镜下资料表明其主要由一水硬铝石、褐铁矿、高岭石、胶铝矿、勃姆铝矿、三水铝石等矿物不均匀混杂组成，推断为本区岩溶堆积型一水铝土矿的矿源层，这一认识突破了广西在堆积型铝土矿床成因研究中对矿源层的传统看法。

临桂组分布范围广，是本区主要的赋矿层位。

矿区为单斜构造，岩层倾角平缓，以5°～15°为主，局部扭曲，产状变化较大，倾角30°左右。

区内构造线呈NW向，主要发育NW向断裂，被晚期的NE向断裂
切割。

断裂规模大，延伸远，达数十公里。

矿区属中－低山区岩溶峰丛洼地、陡（缓）坡地貌，处于岩溶发育的中晚期。

地貌特征受NW向构造控制明显，表现
为向斜谷地和背斜山地的褶皱构造地貌形态。

本区以岩溶堆积型一水铝土矿为主，新发现在上泥盆统顶部与下石炭统底部之间古侵蚀间断面上的原生铁铝岩（铝土矿）因目前尚不具备工业开发利用价值，故本文暂不进行讨论。

本区赋矿层为第四系临桂组碳酸盐岩溶余坡残积层（Q l Al），是在亚热带多雨湿热的气候条件下，由基底及其上覆碳酸盐岩盖层遭受物理、化学、构造、重力、岩溶及强烈风化等综合地质作用，使钾、钠、钙、硫、磷等大部分元素的化合物被淋失，残留了铁锰铝等不被溶解的氧化物和氢氧化物，形成富铁铝的褐红色的溶余坡残积层。

赋矿层出露标高多在250～380m之间，高差为130m，主要由褐黄－棕红色粘土、亚粘土、铝土矿块、矿屑、矿粉、褐铁矿块及岩块等混杂组成，其中的矿块、岩块形态极不规则，多呈棱角－次棱角状，不均匀分布其中，表明矿块、岩块脱离母体后搬运距离不远。

赋矿层最大厚度＞20m，最小厚度2.80m，平均厚
度7.10m。

赋矿层可分为上、中、下三层，即上层为褐红色、褐黄色粘土，含有
少量铝土矿块或铁锰结核，厚0～3.0m，平均1.70m，常缺失；中层为堆积型一
水铝土矿矿体，由包含块径大小不等的铝土矿块的棕红色粘土、亚粘土组成，厚0.50～16.30m；下层为杂色或褐红色粘土，含少量小块径铝土矿石、岩石碎屑等，厚0～5m，常缺失。

矿体边界与上覆、下伏层界线不明显，常呈渐变过渡关系。

目前矿区已圈定43个矿体，出露海拔在300～380m之间。

矿体分布与地层、构造及地貌关系十分密切，赋存于以唐家湾组、融县组为基底的溶蚀洼（坡）地的第四系临桂组溶余坡残积层中。

矿体分布范围广，平面形态复杂，主要呈不规则状、条带状、枝状、等轴状等；剖面上多呈层状、似层状（图3）、透镜状，产状明显受基底地形的控制，其倾向、倾角与坡向一致，一般为缓倾斜（0°～15°）。

矿体规模大小悬殊，最大一个长达10km，宽50～1000m不等，一般长几百米至几千米，宽几十米至上千米不等。

矿体大部分直接裸露地表，连续性较好，在溶蚀洼地则覆盖较厚。

矿体最小厚度0.5m，最大厚度16.30m，平均5.25m；单工程含矿
率一般500～1200kg／m3，最大1927kg／m3，平均906kg／m3。

堆积型铝土矿原矿由棕红色、褐黄色砂质粘土胶结铝土矿块和少量矿屑、矿粉、岩石碎屑等混杂组成，属红土胶结类型（图4a）。

其中铝土矿石含量一般占30%～60%（局部可达80%），粘土占70%～40%。

原矿石大小不等，形态各异，以粒径＞3cm的占有率最高，约占70%左右，其次为3cm以下的，占30%。

铝土矿
净矿表面呈褐红色、黄褐色、青灰色等，以棱角－次棱角状为主（图4b），少量
次圆状，块径大小不一，小的不足1cm。

净矿石的矿物组成较复杂，以一水硬铝石、褐铁矿为主，次为一水软铝石、三水铝石、胶铝矿、高岭石及微量金红石、锆石等。

净矿石镜下主要结构有粒屑结构（图5a）、豆鲕粒结构（图5b），次为粉屑结构、粉－微晶状结构、显微粒状及显微鳞片状结构（图5c）、隐晶质结构等；常见块
状构造、皮壳状构造（图5d）、定向构造、显微层状构造，在地表风化淋滤后形
成蜂窝状构造、孔穴状构造等。

据统计，净矿石主要化学成分Al2 O3、Fe2 O3、SiO2占总量的82.22%～
88.18%，平均为83.98%。

其中w（Al2 O3）为40.40%～52.92%，平均
44.85%；w（Fe2 O3）为23.50%～36.19%，平均31.39%；w（SiO2）为
3.56%～1
4.81%，平均7.73%；铝硅比在2.88～14.09之间，平均为
5.86。

K、Na、Ca、Mg、S、P等有害组分因被风化淋滤流失而含量极少。

矿石自然类型属一水硬铝土矿，工业类型多属低硫高铁铝土矿。

前人对桂西堆积型铝土矿的成因研究中［6～15］，都一致认为其矿源层是来自中二叠统顶部与上二叠统底部之间古侵蚀间断面上的原生沉积铝土矿或铁铝岩，但从上述的地质特征情况分析，本区堆积型一水铝土矿的矿源层应为上泥盆统顶部与下石炭统底部之间古侵蚀间断面上的原生铁铝岩（铝土矿）层。

矿床是经历了矿源层的形成、表生的风化岩溶作用和改造富集成矿三个阶段后形成的。

矿床成因类型属
岩溶堆积型。

桂西南地区在寒武纪接受了厚逾千米的复理石、类复理石海相沉积，形成分布范围广、沉积厚度大的铝硅酸盐碎屑岩。

寒武纪末的郁南运动使本区隆起，海域收缩，缺失奥陶－志留纪沉积。

志留纪末的加里东运动使寒武纪地层全面褶皱，形成与上覆泥盆系的角度不整合。

泥盆纪开始发生海侵，初期沉积滨海相碎屑岩（富铝硅酸盐岩），尔后逐渐过渡为浅海相碳酸盐岩，为矿源层的形成提供了丰富的物质基础。

晚泥盆世末“柳江运动”导致本区隆升为陆，沦为海滨平原，遭受强烈风化剥蚀冲刷，形成许多大小不一的盆地和凹地。

晚泥盆世末－早石炭世岩关期为风化剥蚀期，在准平原化过程中，暴露于地表被风化剥蚀的寒武－泥盆系富铝硅酸盐岩、碳酸盐岩等富铝质母岩，在气候炎热、潮湿多雨的亚热－热带气候条件下，钾、钠、钙、镁等较活泼的元素及相对易溶的组分被风化淋滤流失，而铝、铁、硅等难溶惰性的元素则残留原地或近地富集，形成富铁铝质红土风化物。

到早石炭世大塘期，本区又缓慢下降，海水逐渐南侵，初步富集的铁铝质风化物经水径流作用以机械悬浮体或胶体溶液形式迁移、搬运到开阔－局限台地海域的滨海盆地和凹地等有利沉积环境中，随着地球化学环境、介质及p H值改变而发生再次沉积分异富集，经过一
段时期的成岩后生作用演变改造后便形成了以铁铝硅为主的早石炭世古风化壳型铁铝岩（铝土矿），即本区堆积型一水铝土矿的矿源层。

中三叠世末期的印支运动使本区全面隆起，进入长期的岩溶风化剥蚀阶段。

古近纪以来，在广西地壳总体抬升间有沉降的构造地质背景下，本区再次遭受长期的风化剥蚀，经历了多期垂直－水平的岩溶作用过程。

因矿源层夹在巨厚的碳酸盐岩地层中，一方面上覆岩层被剥蚀、溶解将其暴露于地表；另一方面下伏岩层也同时发育地下岩溶作用，使其遭受直接而强烈的物理化学风化及岩溶作用，大部分在重力作用下发生崩解、坍塌、破碎、坠落或沿斜坡向下短距离搬运，与岩溶残余红土在适当部位堆积，形成岩、矿混杂的初始堆积型矿体。

这些初始堆积型矿体在地表水和基底碳酸盐岩地层泄水的反复循环作用下，再经过长期强烈的化学风化淋滤（红土化）作用，化学不稳定的碳酸盐岩碎块被溶解流失，而化学上稳定，即难以溶解的铁铝岩或原生铝土矿则因有害组分硫、磷等物质大量淋失，硅的含量降低，Al2 O3、Fe2 O3则相对富集，铝硅比提高，从而形成具有工业价值的岩溶堆积型铝土矿。

区域地质、地形地貌特征和成因分析等表明：矿床主要受矿源层、岩性、构造、古气候、现代地形地貌等因素控制。

5.1.1 矿源层
上泥盆统融县组顶部与下石炭统都安组底部古侵蚀间断面上的原生铁铝岩（铝土矿）是堆积矿床的成矿物质来源，也是形成矿床的先决条件。

该矿源层控制了堆积型矿体的产出分布、规模及矿石质量，一般而言，有矿源层的地段均存在规模不等、厚薄不一的堆积矿，且矿石质量与矿源层关系密切，两者具有血缘因果关系。

5.1.2 岩性
矿源层顶、底板围岩均为碳酸盐岩，岩性单一，含硅泥质等非碳酸盐岩杂质少，与矿源层的物理化学性质差异大，利于岩溶风化作用的进行，形成容矿场所，也有利于铝土矿碎屑聚集和化学风化富集成矿。

矿体的分布局限于矿源层下伏的上泥盆统融县组－中泥盆统唐家湾组碳酸盐岩风化侵蚀地段。

5.1.3 构造
古近纪以来，地壳间歇性缓慢隆升运动促使该区地层发生褶曲、断裂，矿源层裸露地表，同时形成多期的剥蚀台地、溶洞层及河谷阶地，为矿床的形成和保存提供了必要条件。

此外，区内发育断裂和层间裂隙构造，也促进了矿源层及围岩的风化剥蚀和溶蚀、溶余岩屑的运移。

5.1.4 古气候
自古近纪以来，本区位于北回归线南侧附近，属温暖湿润的亚热带气候，气温高，
年降雨量大，雨水足，地表水及地下水丰富，化学风化淋滤作用强烈，有利于原生铁铝矿（铝土矿）在红土化作用过程中重新堆积富集成矿，是矿床形成的重要条件。

5.1.5 现代地形地貌
矿体主要分布在300～380m标高的岩溶峰丛洼（坡）地和峰林谷地中，属岩溶发育早－壮年期的地貌类型，其封闭性较好，地表径流搬运作用弱，对促进成矿有利；若岩溶发育至晚期（孤峰—谷地地貌）则由于其封闭性差，地表径流搬运作用较强，使矿石陷落溶洞，被地下河或地表水带走，对矿床起破坏作用。

岩溶洼地作为矿体最终聚集的场所，其分布、规模及形态，控制着矿体的分布、规模及形态展布。

一般在斜坡上矿石分布较少，其厚度随坡度变化而变化，坡度越大，厚度越小。

矿体的产状变化受其下方基岩侵蚀面的地形起伏控制。

综合本区铝土矿的各种地质特征，总结出以下几点找矿标志：
（1）在1∶20万化探异常图上高强度、大范围的Al2 O3高值区地段是铝土矿找
矿的化探异常标志。

（2）遥感TM图像、Spot图像显示的含矿洼地区域是寻找铝土矿的遥感标志。

（3）上泥盆统融县组与下石炭统都安组之间古侵蚀间断面上原生铁铝岩（铝土矿）是否存在是寻找堆积型铝土矿的前提条件。

在找矿时，古侵蚀间断面（平行不整合面）是找矿的间接标志。

（4）古侵蚀间断面出露的褶皱区是成矿的有利地段，一般往背斜内侧或向斜外侧的岩溶洼（坡）地和谷地中常见有堆积型铝土矿或铁铝矿分布。

（5）地表光秃、少植被，典型红色及残留有铁铝质矿块或铝土矿块分布的地段，是找矿的直接标志。

此外，应特别注意由中泥盆－上泥盆统碳酸盐岩形成的岩溶峰丛洼（坡）地、峰林谷地及溶蚀漏斗等这些封闭性较好，且溶余残坡积层发育的成矿优良场所是否有矿。

本区应以找寻岩溶堆积型一水铝土矿为主。

首先建议加大该区勘查找矿力度，可以
从已知矿体（含矿洼地）向外围周边毗邻的第四系溶余残坡积层推进，应能发现新矿体，扩大资源量。

其次，从目前取得的勘查成果来看，矿区存在与铝土矿共生的低品位褐铁矿，且此类褐铁矿的资源潜力相当可观，建议加强矿石选冶试验的研究，通过创新和提高选冶技术对铝、铁分别加以回收和综合利用。

此外，要重视本区岩相古地理的研究工作，可尝试先利用物探方法寻找原生铁铝岩（铝土矿）的成矿有利地段，再布置少量钻探工程进行验证，期望能有新的找矿突破。

致谢：本文是在广西扶绥－崇左地区铝土矿矿产远景调查和广西龙州县水口－金龙铝土矿（金龙矿段）普查项目的工作成果基础上总结归纳完成的，期间得到了王瑞湖教授级高工的指导和帮助，在此致以真挚的感谢，同时对所有关心支持这两个项目的领导和参加人员表示衷心的感谢！
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