滇中地區(qū)鋁土礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

1、滇中地區(qū)鋁土礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律滇中地區(qū)鋁土礦位于云南省中部，隸屬昆明市、玉溪市管轄，地理坐標(biāo)：東經(jīng)102°2000103°15000，北緯24°400025°3000，面積9000多 km2 。截止2007年底，滇中地區(qū)發(fā)現(xiàn)小型鋁土礦床16個(gè)，礦石量16367千噸。1區(qū)域成礦地質(zhì)背景滇中鋁土礦大地構(gòu)造位置分別位于上揚(yáng)子古陸塊、康滇基底斷隆帶、嵩明上疊裂谷盆地及玉溪褶皺基底隆起。按成礦區(qū)帶劃分，屬于上揚(yáng)子(陸塊)成礦省、滇中成礦帶、東川-易門礦帶昆明鋁土礦礦田。滇中地區(qū)地層為所謂的“三層式結(jié)構(gòu)”:結(jié)晶基底、褶皺基底、蓋層，地層發(fā)育較齊全，自早元古界到新

2、生界均有分布，尤以元古界和中生界地層最為發(fā)育。多年來(lái)找礦實(shí)踐表明，二疊系下統(tǒng)梁山組為區(qū)內(nèi)鋁土礦最主要的賦礦層位。石炭紀(jì)末云南地殼普遍抬升，早二迭世開始海侵，昆明及滇東北地區(qū)早期（梁山期）為濱海沼澤相的黑色頁(yè)巖、砂巖、鋁土礦、鋁土質(zhì)泥巖夾煤層，是本區(qū)主要鋁土礦產(chǎn)出層位；棲霞期茅口期主要是淺海相灰?guī)r、生物屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾白云巖。康滇基底斷隆帶西界為易門斷裂，東界為小江斷裂，在其西部（普渡河斷裂以西）地區(qū)，總體表現(xiàn)為在斷裂發(fā)育的背景上，古生界中三疊統(tǒng)多以南北向、北東向?qū)捑弻?duì)稱的背、向斜為主，兩翼多有伴生的走向斷裂，一般古生界多構(gòu)成背斜，中、新生界多構(gòu)成平緩開闊的向斜；東部地區(qū)發(fā)育北東、北北東向構(gòu)

3、造，同時(shí)出現(xiàn)一組東西向構(gòu)造及北西向構(gòu)造，基底褶皺一般呈緊密線狀，蓋層褶皺多為寬緩開闊。本區(qū)的巖漿活動(dòng)主要有三期，即晉寧期、華力西晚期及燕山晚期。2典型礦床分析根據(jù)綜合研究選定老煤山鋁土礦作為典型礦床進(jìn)行解剖。老煤山鋁土礦礦區(qū)位于昆明市北30千米，富民縣城東平距10千米處。大地構(gòu)造位置屬康滇基底斷隆帶的嵩明上疊裂谷盆地西側(cè)，老煤山向斜東南翼。礦區(qū)出露地層為石炭系中統(tǒng)、二疊系下統(tǒng)梁山組、棲霞組及第四系。含礦層位為二疊系下統(tǒng)梁山組，鋁土礦賦存于含礦巖系的上部。礦體呈似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)不發(fā)育，在礦區(qū)北部下茨塘見淺色基性巖體侵入，為橄欖輝綠巖。2.1含礦巖系特征含礦層位為二

4、疊系下統(tǒng)梁山組，為一套濱海沼澤相的砂泥巖夾鋁土礦、鋁土巖及煤層，總厚1133米。其上覆地層為二疊系下統(tǒng)棲霞組灰?guī)r，與下伏石炭系中統(tǒng)灰?guī)r假整合接觸。上覆地層：下二迭統(tǒng)棲霞組灰?guī)r、白云巖整合接觸15. 灰色、灰黃色鋁土礦層，至上而下依次為豆?fàn)?、角礫狀、土狀、致密狀鋁土礦：05.26米。14. 淺灰色碧玉狀鋁土巖: 0.52米13. 黑色碳質(zhì)頁(yè)巖:00.5米12. 黑色煙煤:04米11. 黑色碳質(zhì)頁(yè)巖: 00.2米10. 灰色細(xì)砂巖及鋁土巖：34米9.灰白色、淺灰色致密狀鋁土巖：0.81.5米8.灰色中細(xì)粒中厚層狀砂巖：14米7.黑色劣質(zhì)煤：0.2米6.灰色細(xì)砂巖及鐵質(zhì)石英砂巖：4米5.灰褐色泥巖：

5、0.4米4.灰色、灰黃色致密狀鋁土巖：0.81.5米3.灰色細(xì)砂巖：3米2.黑色煙煤：0.8米：1.深灰色中厚層狀粉砂巖：0.5米假整合接觸下伏地層：中石炭統(tǒng)灰?guī)r根據(jù)巖性組合特征大致分為上部鋁土巖鋁土礦組合，夾煤層，是鋁土礦體主要分布部位；下部砂泥巖夾煤組合，無(wú)鋁土礦產(chǎn)出。2.2礦體特征老煤山鋁土礦分布在老煤山向斜東南翼，礦體呈似層狀，南北長(zhǎng)1100米，寬96385米，礦體厚度最厚5.34米，最薄0.73米，平均厚度2.56米，分南北兩個(gè)礦段全區(qū)完成詳查工作，探明c+d級(jí)儲(chǔ)量140萬(wàn)噸。北段以灰白色致密塊狀鋁土礦為主，南東見豆?fàn)钿X土礦，長(zhǎng)600米，寬105385米，平均厚度2.57米，呈單斜狀

6、，傾向北西，走向北東，傾角818°，局部受小斷層影響傾角變大至40°，向東露出地表，向西覆蓋逐漸加厚。南段以豆?fàn)钿X土礦為主，底部見少量灰白淺灰色致密塊狀鋁土礦，長(zhǎng)500米，寬96280米，平均厚度2.53米，走向北北東，傾向北西西，傾角717°，在斷層附近，裂隙中充填堆積性土狀鋁土礦。礦石礦物主要有：一水硬鋁石、地開石、一水軟鋁石。次要礦物為：三水鋁石、褐鐵礦、高嶺石、粘土質(zhì)礦物及少量綠泥石等。礦石結(jié)構(gòu)：鮞狀、豆?fàn)睿粯?gòu)造：土狀、塊狀。全區(qū)礦石平均品位：a1203 62.53%；si0214.06%；as4.45，fe203 4.26%，s0.06%，p2o50.0

7、5%。在鋁土礦中，含有可回收利用的分散元素鎵（ga）、鐿（yb）兩種以及煤層和耐火粘土。鎵（ga）在礦石中的含量0.0150.027%，平均0.02%，計(jì)算其金屬總量在礦區(qū)為295噸；鐿（yb）在礦石中的平均品位為0.001%，金屬總量為14噸。具有工業(yè)價(jià)值的煤層為第一層煤礦，位于鋁土礦之下，一般厚12米，最厚4米，呈透鏡狀產(chǎn)出。礦體頂板圍巖有灰?guī)r、石英砂巖、鐵質(zhì)石英砂巖等，灰?guī)r見于礦體西北部，石英砂巖、鐵質(zhì)石英砂巖一般厚1米。礦體底板圍巖有鋁土巖、鋁質(zhì)頁(yè)巖及煤層等，鋁土巖、鋁質(zhì)頁(yè)巖厚約12米，見于礦體與煤層之間，有些地方鋁土巖si02含量減少變?yōu)殇X土礦，其底板就為煤層。本區(qū)礦體垂直方向上比較

8、連續(xù)，一般無(wú)夾石。根據(jù)對(duì)富民縣老煤山鋁土礦典型礦床研究分析，歸納總結(jié)出其典型礦床成礦要素（表1）。表1富民縣老煤山鋁土礦典型礦床成礦要素表成礦要素描述內(nèi)容成礦要素分類特征描述古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦地質(zhì)環(huán)境成礦時(shí)代二迭系下統(tǒng)梁山組必要構(gòu)造背景揚(yáng)子地臺(tái)康滇基底斷隆帶的嵩明上疊裂谷盆地西側(cè)必要巖相古地理濱淺海沼澤相沉積環(huán)境必要古地貌在中上石炭統(tǒng)碳酸鹽巖之上存在古風(fēng)化殼必要古氣候氣候溫暖潮濕必要基底中上石炭統(tǒng)灰?guī)r，形成巖溶洼地，提供儲(chǔ)存空間重要礦床特征巖性特征粘土巖、鋁土礦夾煤組合，有較好鋁土礦體產(chǎn)出重要砂泥巖夾煤組合，無(wú)鋁土礦產(chǎn)出重要礦石成分a1203 59.6963.68%，平均62.53%； 重要

9、si0212.5414.87%，平均14.06%重要as4.145.13，平均4.45，重要含礦巖系厚度11.132.85米重要礦體厚度厚0.72-5.34米，平均厚2.56米重要次生作用礦帶長(zhǎng)約6001100米，寬100385米重要3區(qū)域成礦規(guī)律分析滇中地區(qū)鋁土礦屬于古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦，鋁土礦嚴(yán)格受下二疊統(tǒng)梁山組層位控制，礦體呈似層狀產(chǎn)于含礦巖系中。除此之外，還與巖相古地理環(huán)境、古氣候、下伏基巖及次生作用有密切關(guān)系。3.1古地理?xiàng)l件石炭紀(jì)末，揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的云南境內(nèi)普遍抬升，沉積間斷開始發(fā)育，滇中昆明以西地區(qū)為滇中古陸、以東地區(qū)為牛頭山古島。以上二個(gè)以碳酸鹽巖為主的古陸逐步上隆并遭受剝蝕，形成

10、富含鋁沉積物的物源供應(yīng)區(qū)。二疊世早期，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為不均勻的沉降，接受沉積，在兩個(gè)古陸夾持帶之間，則形成總體呈南北走向的濱海沉積區(qū)。同時(shí)，該沉積區(qū)內(nèi)存在以昆明安寧晉寧呈貢為中脊的沉積隆起（濱海低丘平原）區(qū)，其南、北兩側(cè)則分別為地勢(shì)較低的濱海沼澤區(qū)。隆起中脊及濱海低丘平原區(qū)經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕，發(fā)生較強(qiáng)烈的鈣紅土化和紅土化作用，形成鋁土礦或含鋁沉積物的原始堆積，從而形成以殘積成因?yàn)橹鞯匿X土礦。后期，該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)繼續(xù)保持緩慢的沉降，海水浸沒(méi)區(qū)面積不斷擴(kuò)大，形成面積較廣的濱海沼澤沉積區(qū)，以接受剝蝕區(qū)遷移的鋁土礦和含鋁物質(zhì)沉積為主。遠(yuǎn)離沉積隆起中心的昆明以南及以北地區(qū)，除局部為古陸邊緣殘積沉積外

11、，大部分地區(qū)均為濱海沼澤相異地沉積形成的鋁土礦床類型（圖1）。圖1昆明地區(qū)早二疊世含鋁土礦巖系巖相古地理圖3.2 古氣候條件區(qū)域地質(zhì)研究表明，石炭紀(jì)末，揚(yáng)子地臺(tái)云南境內(nèi)地殼普遍抬升，遭受剝蝕，使滇中古陸和牛頭山古島的范圍有所擴(kuò)大，其間殘留部分海盆，張正坤曾用古地磁資料論證了揚(yáng)子板塊在古生代時(shí)處于較低緯度帶上，含礦巖系的頂?shù)装宥际呛芎竦奶妓猁}巖，按現(xiàn)代全球碳酸鹽巖沉積環(huán)境模式，可以類推在本成礦期前后，滇中地區(qū)處于低緯度溫?zé)岬貛А：V巖系中的煤層出現(xiàn)，也是當(dāng)時(shí)溫暖潤(rùn)濕氣候的環(huán)境標(biāo)志。這種溫暖潮濕的古氣候，為區(qū)內(nèi)巖石紅土化及鋁土礦的形成提供了重要的成礦背景。3.3下伏基巖條件在滇中地區(qū)，含鋁土礦巖系

12、超覆于中寒武統(tǒng)、上泥盆統(tǒng)和中石炭統(tǒng)灰?guī)r之上。在這些地層中，除石炭統(tǒng)灰?guī)r較純外，其余均夾有較多的白云巖，其al2o3的含量多大于2，當(dāng)巖石發(fā)生鈣紅土化和紅土化作用時(shí)，其中某些成分如cao、mgo、sio2等被大量淋漓帶出，而al、fe、ti等則進(jìn)一步富集，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下形成鋁土礦。3.4 次生作用鋁土礦沉積后，受燕山和喜山運(yùn)動(dòng)影響，地殼抬升遭受剝蝕，部分含礦巖系暴露于地表或近地表，在氧化條件下，礦石進(jìn)一步去硅去硫富鋁，使礦石質(zhì)量較原生帶有較大提高，形成高品位低硅質(zhì)量?jī)?yōu)良的土狀礦石。分析認(rèn)為，氧化帶深度10米?？傊?，滇中地區(qū)早二迭世海侵之前，在溫暖潤(rùn)濕氣候條件下，早期沉積的巖石經(jīng)過(guò)紅土化作用，

13、形成紅土化風(fēng)化殼，同時(shí)形成石炭系低洼不平的溶蝕地貌，在早二迭世海侵時(shí)，殘留的富含三水鋁石的紅土型風(fēng)化殼被地表徑流沖刷、搬運(yùn)、殘積（原地）堆積沉積在附近的濱海沼澤環(huán)境中（圖2），隨后沉積上覆地層。受燕山和喜山運(yùn)動(dòng)影響，地殼抬升遭受剝蝕，部分含礦巖系暴露于地表或近地表，在氧化條件下，礦石進(jìn)一步去硅去硫富鋁。圖2滇中鋁土礦成礦模式圖4找礦標(biāo)志根據(jù)礦床成因、控礦因素、滇中鋁土礦床空間分布規(guī)律提出以下找礦標(biāo)志：1）地層層位找礦標(biāo)志：鋁土礦體嚴(yán)格受下二疊統(tǒng)梁山組地層控制，沉積礦床直接賦存于含鋁巖系中，梁山組地層是找尋沉積型鋁土礦床的直接標(biāo)志，在有梁山組地層出露的地段基本都能找到鋁土礦床或見到鋁土巖。2）古

14、侵蝕面找礦標(biāo)志：沉積型鋁土礦賦存于下二疊統(tǒng)梁山組地層，與下伏基巖存在古侵蝕面，滇中古陸、牛首山古陸及基巖風(fēng)化為鋁土礦的形成提供了物質(zhì)來(lái)源，不整合面是間接找礦標(biāo)志。3）褶皺構(gòu)造找礦標(biāo)志：區(qū)域上次一級(jí)的背、向斜構(gòu)造可作為鋁土礦找礦的構(gòu)造標(biāo)志。特別是向斜構(gòu)造可作尋找鋁土礦的構(gòu)造標(biāo)志。5結(jié)論與建議1）滇中地區(qū)鋁土礦屬于古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦，鋁土礦嚴(yán)格受下二疊統(tǒng)梁山組層位控制，礦體呈似層狀產(chǎn)于含礦巖系中。2）區(qū)內(nèi)沉積型鋁土礦是由滇中、牛首山古陸及基巖經(jīng)長(zhǎng)期剝蝕、風(fēng)化后搬運(yùn)沉積而形成的，是長(zhǎng)期地質(zhì)歷史演化的產(chǎn)物。其成礦作用有紅土風(fēng)化殼溶濾改造、水域中化學(xué)分解、膠體化學(xué)和次生作用等。其成礦過(guò)程大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：基底上升隆起、剝蝕階段形成含鋁礦物風(fēng)化