（构造地质学专业论文）桂西堆积型铝土矿矿床地质特征与成矿模式研究.pdf

桂林工学院硕士学位论文 摘要 金属铝是世界上仅次于钢铁的第二重要金属，铝土矿又是工业制铝的最主要的矿物原 料，同时铝土矿也是耐火材料、电熔刚玉、陶瓷材料等方面的工业原料。随着科学技术的 发展，国民经济对铝的需求量与同俱增，已探明的铝土矿储量及开采量与国内市场对铝土 矿产品的需求量之| b j 的差距不断扩大。近年来，桂西岩溶堆积型铝土矿勘查取得了重大进 展，已发现并探明1 8 处中型以上优质堆积型铝土矿床，其中特大型2 处，累计探明铝土 矿资源储量6 3 8 亿吨，桂西地区已成为我国最重要的铝矿资源基地之一，相应地堆积 铝土矿也已成为我国重要的铝土矿工业类型。 本文运用矿物学、岩石学、矿床学、矿床地球化学、地质统计学等学科的理论和方法， 对桂两平果、德保、靖西等地的堆积型铝土矿矿床地质特征、矿石物质组分、矿化富集规 律、控矿闵素及成矿模式等进行了详细研究，以促进桂西铝土矿床地质勘查进展。通过对 研究区内堆积型铝土矿进行野外剖面观察及手标本观察，结合室内净矿石化学分析、化学 物相分析、电子显微镜观察及x 射线粉品衍射法等多种方法分析，结果显示矿石的矿物 组分以一水硬铝石为主，其次为针铁矿、赤铁矿、三水铝石、一水软铝石、高岭石等，其 中一水硬铝石、赤铁矿、针铁矿三者之和达到了8 0 以上。其化学成分相对较为简单， a 1 2 0 3 、f e 2 0 3 、s i o z 、t i 0 2 和h 2 0 + 含量之和在9 5 以上，另含s 、g a 、z r 0 2 、n b 2 0 5 、t a 2 0 5 、 s e 2 0 3 及r e e 等微量元素。目前仅g a 在生产氧化铝溶出过程中随循环母液溶出后进行了 回收利用，其他微量元素( 如r e e 等) 含量也很丰富，但对其综合利用目前尚无有效方 法。矿石伴生有害组分s 、t i 0 2 、c a o 、m n o 等含量均低于矿床工业指标的最大允许含量 要求，对矿石的选冶没有影响。经详细对比研究发现，区内堆积型铝土矿的形成与富集都 遵循一定的规律，矿床整体质量从高至低与其时间分布的从早至晚、垂向空间分布的由高 至低三者之间的演化是同步的，具有明显的一致性，即早期形成的分布在高处，其质量优 于晚期形成而分布于低处的矿体，并呈现出有规律的依次递变。建议在今后的工作中加强 矿石综合利用研究，以提高堆积型铝土矿开发利用的综合经济效益。 关键词：堆积型铝土矿：成因机制：富集规律；桂西 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a c t a l u m i n u mi st h em o s ti m p o r t a n tm e t a lb e s i d e si r o n b a u x i t ei st h em a i nm a t e r i a li nr e f u t i n g a l u m i n u ma n dr e f r a c t o r yi n d u s t r i e s w i t l lt h es u s t a i n a b l ea n dr a p i dd e v e l o p m e n t t h ee x p l o r e d a n de x p l o i t a t i o nb a u x i t er e s e r v e sc a n tm e e tt h em a r k e t i n gr e q u i r e m e n ta n ym o r e o fl a t e y e a r s ，t h es u r v e yo fa c c u m u l a t i o n - t y p eb a u x i t eo fw e s t e r ng u a n g x ih a sag r e a ta c h i e v e m e n t ，a n d n o wb e c o m e sa ni m p o r t a n tt y p ei ns o u t hc h i n a i th a sm a n ya d v a n t a g e s ，f o re x a m p l e ，p o o rs a n dr i c hf e ，h i i g ha s ，e a s yt oe x p l o i t i n g ，a n ds oo n m u l t i f o r mt h e o r e t i c sa n dm e t h o d s s e d i m e n t o l o g y , g e o c h e m i s t r ya n dm i n e r a l o g yw c r cu s e dt oc o n d u c td e t a i l e dr e s e a r c h ，s u c ha s d i s t r i b u t i o na n de x i s t e n c er e g u l a t i o n s , m i n e r a l c o m p o n e n t ，c h e m i s t r yc o m p o n e n t , i n t e g r a t e d e x p l o i t a t i o no fs o m et r a c ee l e m e n t s ，i m u r i t yo fi r o na n dr e e ，m i n e r a l i z a t i o nm e c h a n i s mo f b a u x i t e s c i e n t i f i ce v i d e n c ew a sp r o v i d e df o rt h ee x p l o i t a t i o no ft h ea c c u m u l a t i o n - t y p eb a u x i t e i nw e s t e r ng u a n g x i a f t e rd e t a i l e ds u r v e ya n dp r e c i s ea n a l y s i so f a c c u m u l a t i o n t y p eb a u x i t e ，t h er e s u l t ss h o w t h a ti t sm a i nm i n e r a li sd i a s p o r e ，o t h e r sa r eg o e t h i t e ，h e m a t i t e ，g i b b s i t e , b o e h m i t e ，k a o l i n i t e ，e t e ，a t t h es a m et i m e ，t h es u m m a t i o no fd i a s p o r e ，g o e t h i t ea n dh e m a t i t et a k e se i g h t yp e r c e n to fa 1 1 i t s c h e m i s t r yc o m p o n e n ti sm o r es i m p l et h a no t h e ro r e s ，a 1 2 0 3 、f e 2 0 3 、s i 0 2 、t i 0 2a n dh 2 0 + t o g e t h e rt a k e sm o r et h a nn i n e t y - f i v ep e r c e n to ft o t a lm i n e r a l s a b o u tt r a c ee l e m e n t s ，o n l yg ac a n b er e c l a i m e dw h e np r o d u c i n ga 1 2 0 3t h eb a de l e m e n t s ，s u c ha ss 、t i 0 2 、c a oa n dm n o ，h a v en o a f f e c t i o nt os m e l t i n g t h r o u g hd e t a i l e dp a r a l l e la n da n a l y s i so ft h em a i nm i n e r a lm o d a l i t ya n d g e o l o g i c a lc h a r a c t e ri nw e s t e r ng u a n g x i ，t h e r eh a v es o m er e g u l a t i o n st oe n g e n d e r i n ga n d c o n e e n t r m i o ni ns t u d ya l e a t h e i n t e g r a lq u a l i t yo fb a u x i t ed e p o s i th a sb e e nt a k e no na c o h e r e n c ew i t hh e i g h ta n de p o c h - - t h es u p e r i o rl i e di na l t i t u d e a tt h es a m et i m e i t se f aw a s e a r l i e rt h a no t h e r s t h i sp a p e rs u g g e s t sap r o g r a mf o ri n t e g r a t e ds t u d yo fa c c u m u l a t i o n - t y p e b a u x i t e m o r e o v e r , p r o v i d ea r e l i a b l ea p p r o a c hf o ri n c r e a s i n gt h ee c o n n m i ep r o f i t k e yw o r d s ：a c c u m u l a t i o n t y p eb a u x i t e ；m i n e r a l i z em e c h a n i s m ；c o n c e n t r a t i o nr e g u l a t i o n ； w e s t e r ng u a n g x i 桂林工学院硕士学位论文 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权说明 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是我个人在张起钻高级工程师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它 教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已 在论文中作了明确的说明并致以了谢意。 学位论文作者( 签字) ：毫纽 签字日期：盖回。：墨 版权使用授权说明 本人完全了解桂林工学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照 学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和 电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它 复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部 内容。( 保密论文在解密后遵守此规定) 学位论文作者( 签字) ： 指导教师签字： 桂林工学院硕士学位论文 第一章绪论 铝在自然界中多以氧化物、氢氧化物或含氧的铝硅酸盐形式存在，目前已知的含铝矿 物共有2 5 8 种。常见的矿物约4 3 种。目前可供工业提炼铝的有铝土矿、霞石、明矾石、 硫磷铝锶矿等，其中铝士矿是工业提炼金属铝的最主要的原料。组成铝土矿的主要含铝矿 物有一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石，其他矿物有钟铁矿、赤铁矿、高岭石等。 1 ，1 研究区地理位置及交通条件 研究区位于广西百色市境内，包括平果、田东、田阳、德保、靖西等县。该地区主要 为峰丛一洼地、峰林一洼地等岩溶她貌。属亚热带湿润季风气候，月平均气温l o 2 5 ，年平均气温1 9 2 0 ，无霜期3 3 3 天；雨量充沛，1 9 9 6 2 0 0 3 年降雨量1 6 1 0 8 2 0 0 2 3 m m ，5 8 月为雨季，气候炎热，雨季降雨量占全年降雨量的6 0 7 5 ，l1 月至 来年3 月为枯季，枯季降雨量仅占全年的7 1 7 ，区内气候具有季节分明、雨热同季的 特点。 研究区距南宁1 2 0 3 0 0 公里，南( 宁) 昆( 明) 铁路、3 2 4 国道、右江航线贯穿研 究区，并分布有县乡村公路网交通较为便利( 图1 1 ) 。 1 2 本次研究的意义及方案 1 2 1 开展本次研究的意义 金属铝是世界上仅次于钢铁的第二重要金属，铝土矿又是工业制铝的最主要的矿物原 料。此外，铝土矿也是耐火材料、电熔刚玉、陶瓷材料等方面的工业原料。据美国地质调 查局2 0 0 3 年统计资料显示：全世界铝土矿储量为2 3 0 亿吨，储量基础为3 3 0 亿吨，其中 澳大利亚、几内弧、巴西、牙买加、印度、圭弧那等国占总储量的7 0 以上 1 - 5 1 。 中国铝土矿资源丰度属中等水平，总体质量和数量都远低于上述国家，随着国民经济 对铝的需求量与日俱增，铝已成为我国金属材料中短线产品。中国总保有储量矿石2 2 7 亿吨，居世界第7 位。其中山西铝资源最多，保有储量占全国储量4 1 ：贵州、广西、 河南次之，各占1 7 左右，其余省区占9 1 嘣6 ，”。这虽为铝工业的发展提供了一定程度的 资源保证，但其中埋藏浅、品位高、建设条件好、易于开发利用的矿床却不多，探明储量 的利用率很低，仅为2 0 。至2 0 0 2 年底，我国铝土矿储量为5 3 9 亿t ，基础储量7 1 6 亿 t ，资源量1 7 8 7 亿t ，人均占有储量为4 0 0k g ，为世界人均占有量4 0 0 0k g 的十分之一： 铝的人均消费水平也不高，世界人均消费铝量为3 2 9 k g ，其中发达国家美国达到1 7 3 k g ， 日本甚至高达3 3 ，8k g ，相比较我国只有l ，1k g 。国外9 0 以上的铝土矿均为高铝、低硅、 桂林工学院硕士学位论文 图1 1 研究区交通位置示意图 商铁、易溶出的三水铝石，而我国除占矿石储量1 5 4 的三水铝石外，其余全部是高铝、 高硅、低铁、难溶的一水硬铝石：除广西平果、靖西等地堆积矿铝硅比在1 0 以上，其他 地区矿石铝硅比都比较低，铝硅比大于1 0 的仅占总储量的3 9 ；铝硅比在7 l o 之闽的 占2 6 1 ；铝硅比在4 7 之l 、日j 的占5 9 5 ；铝硅比在4 以下的占7 5 ，平均铝硅比为5 5 6 ， 整体属中低品位矿。我国矿石比国外矿石突出的优点是氧化铝含量高，平均达到6 2 8 9 ， 而国外约为4 5 左右1 8 , 9 1 。据2 0 0 4 有关资料统计显示，我国2 0 0 4 年原铝需求量为5 7 6 万 t ，电解铝产量为6 8 3 7 万t ，氧化锅产量为6 9 9 4 万t ，需进口氧化铝5 9 0 万t 【l o 】。随着我 国经济建设的发展和人民生活水平的提高，对铝的需要量将会大幅度增加，国内对氧化铝 的需求量以每年4 0 的速度递增，现有的产能和产量都远远满足不了国内生产需要。如 果现有铝土矿资源不增加储量，供应形势将十分严峻，国内的铝土矿资源根本无法保证。 因此从铝工业基地的合理布局和考虑合理的储采比角度出发，尽快勘探评价出批经济效 益好，可供近期丌发利用的优质铝十矿床，就锓得十分重要。”。 2 桂林工学院硕士学位论文 1 2 2 本次研究的目的与方案 本文的目的是在总结前人工作成果的基础上，通过现场勘探及样本资料的综合研究， 对杜西平果、德保、靖西等地第四系更新统产的堆积型铝土矿的矿物组成、化学组成、部 分微量元素、伴生矿物等的赋存状态及堆积型铝土矿的成矿机理、分布富集规律进行详细 研究，进一步明确和掌握：a 矿体规模、形态、产状、空间分稚及与地形地貌的成因关 系；b 矿层含矿率及其变化规律；c 成矿物质组分的详细分析与对比研究；d 通过对研究 区内各堆积型铝土矿的地质特征进行详细的对比研究，找出各矿体之间的共同特性及细微 差异，并进一步对其进行矿床成因机制与成矿模式的研究。 本次研究采用浅井勘探为主要的探矿手段，结合5 0 x 5 0 m 、1 0 0 x 5 0 l o o m 、 2 0 0 x1 0 0 2 0 0 m 的工程网度，分别探求出研究区内堆积型铝土矿的基础储量和资源量； 取样则采用全巷重量四分法，以单并全矿层厚度为一个样品，分5 0 m m ，5 0 3 0 n e n ，3 0 l o r a m ， l o m m 四个粒级筛分( 三筛四级拣块法) ，前三个粒级分别取5 k g ，后一个粒级取 2 5 k g ，样品经脱泥风干后。按其代表诤矿比例配取3 5 k g 矿样进行加工化验，分析a l 籼、 f e 2 0 3 、s i o 。等的含量【l “。样品的矿物岩石学分析和化学成分分析、电子显微镜鉴定、x r d 衍射及差热分析等测试结果除已注明检测单位者外，其余均在桂林工学院地质工程中心和 材料化学分析实验室完成。对研究区内堆积型铝土矿的成矿模式的研究是建立在对其矿床 赋存的地质环境分析的基础上，由矿床内外部特征、控制因素、成矿物质来源入手，主要 从矿化的时空演化规律、成因机制和找矿标志等方面对桂西堆积型铝土矿进行系统的描述 和解释。 l - 3 国内外研究现状及开发展望 国内外专家学者对铝土矿的研究主要集中在矿床成因、矿床类型、矿石矿物组成及其 化学组成等方面，本章仪对矿床成因类型及勘探历程作简要论述。 1 3 1 铝土矿矿床成因及类型 上世纪初期，国外一些地质工作者( 福克1 9 3 2 ) 把铝土矿矿床划分为两种类型：红 土型( 铝硅酸盐岩风化而成) 和钙红土型或地中海型( 碳酸盐岩风化而成) 。后来随着 对铝土矿研究的不断深入，又出现了新的铝土矿床分类，如马列夫金( 1 9 3 4 ) 将铝土矿 分为红土型、交代型、生物成因型和变质型四类；维库洛娃( 1 9 4 6 ) 将铝土矿分为红土 型、泻湖型或滨海型、湖泊型、谷地型及古喀斯特洼地型五个类型：a b 裴伟( 1 9 4 7 ) 从构造角度出发，将铝土矿分为地台型和地槽型两类；e 瓦德兹( 1 9 5 1 ) 划分为红土型、 岩溶型、和机械碎屑沉积型三大类。布申斯基( 1 9 7 5 ) 将铝土矿矿床分为三大类、5 个 亚类和1 3 个类型，三大类即红土大类、沉积大类( 碎屑的或再沉积的红土) 和溶液沉积 桂林工学院硕士学位论文 大类：g 巴杜西( 1 9 8 2 ) 分为三大类，即红土类( 产于铝硅酸盐之上) ，喀斯特类( 产 于碳酸盐岩德喀斯特侵蚀面上) ，过渡类( 源于残积红土，后经搬运再沉积于铝硅酸盐 岩之上) ，其中喀斯特类又细分6 个类型：地中海型、哈萨克斯坦型、阿里埃日型、提 曼型、萨伦托型、土尔斯克型。在上述这些矿床类型中，按铝土矿的成矿过程可分为原 生的和次生的两种；按形成条件铝土矿矿床又可分为红土的和沉积的【l ”。 近年来我国地学工作者在对铝土矿矿床进行分类方面的研究也取得了相当大的进展。 全国矿产储量委员会( 1 9 8 4 ) 将我国铝土矿矿床分为沉积型、堆积型、古风化壳型及红土 型三种类型：张柏盛( 1 9 9 1 ) 将我国铝土矿矿床分为沉积型、堆积型、红土型四个类型： 刘长岭( 1 9 9 1 ) 则分为残余型、沉积型、变质型、及其它型四类【2 2 】；据廖士范( 1 9 8 9 、 1 9 9 8 ) 、韩景敏等人的文献，中国铝土矿的矿床类型主要为古风化壳型( i 型) 矿床和红 土型( i i 型) 铝土矿床两种，且以前者为最重要，其中i 型又可分贵州修文式、遵义式、 广西平果式和河南新安式4 个亚类，i i 型只有一个亚类即漳浦式。国土资源部2 0 0 3 年发 布实施的铝土矿、冶镁菱镁矿地质勘查规范( d z t0 2 0 2 - - 2 0 0 2 ) 则以规范形式将我 国铝土矿矿床分为沉积型、堆积型、红土型三种，其中沉积型又分产于碳酸盐岩侵蚀面上 和产于其它岩石砂岩、页岩、泥灰岩、玄武岩上的一水硬铝石铝土矿矿床两个甄类【2 3 五7 l 。 曹信禹( 1 9 8 6 ) 、廖士范( 1 9 9 1 ) 、张起钻( 1 9 9 9 ) 、廖思福( 2 0 0 0 ) 、祝瑞勤( 2 0 0 4 ) 等人经过研究认为，桂西岩溶堆积铝土矿的形成过程实质上也就是喀斯特的发育过程。岩 溶堆积铝土矿是以原生沉积铝土矿为矿源，在第三纪中期至第四纪更新世湿热的气候条件 下，受印支一燕山运动影响，在经历多次构造运动和多旋回的升降运动过程中，经长期的 强烈岩溶作用和改造作用而形成的一种次生沉积改造矿床，是华南特有的一种具有巨大工 业价值的铝土矿新类型，该类矿床主要分布于我国广西及云南境内1 2 9 - 3 3 】。 1 3 2 桂西铝土矿勘查历程回顾 研究区内铝土矿矿床地质勘探工作最早由原广西有色地质勘探公司2 7 0 队及承担，最 早1 9 5 9 - 1 9 6 1 年对原生矿进行勘探，因原生矿含硫高不能利用，1 9 7 4 年开始转入对残坡 积、堆积型铝土矿勘奁及研究工作，累计探明铝土矿储量达1 2 6 0 9 8 万吨，平均品位为 6 4 6 9 。8 0 年代初，广西有色地质勘探公司二七0 地质队在平果铝土矿区那豆矿床补充 勘探的同时丌展太平矿床、教美矿床的勘探；同期广谣区地矿局第二地质队也加紧进行田 阳县古美、用东县游昌、德保县隆华和靖西县禄峒、大邦等矿床的勘探，百色地区地质队 则选择在田东县陇兰矿床勘探。1 9 8 2 年9 月至1 9 8 4 年5 月，二七0 地质队先后完成那豆、 太平矿床勘探，查清1 0 5 个工业矿体，提交优质易采铝土矿矿石储量1 4 1 3 3 力吨，伴生镓 会属储量6 3 6 6 吨。 4 桂林工学院硕士学位论文 1 9 9 5 年2 月，广西第二地质队先后提交了古美、游昌、隆华、禄峒和大邦等矿区的 勘探地质报告，探明矿石储量1 3 7 2 5 万吨，伴生镓金属储量6 7 0 2 吨，并完成“广西铝土矿 资源总量预测”研究，圈定1 9 个级成矿区带5 6 个预测区段，分别预测出沉积型铝土矿 资源总量和堆积型铝土矿资源总量。2 0 0 0 年至今，该队仍在德保县登贡及其外围和靖西 县新圩带探明堆积型铝土矿矿石储量8 0 4 8 万吨。 通过详细地质勘探，采用浅井为手段对区内矿体进行控制，矿体分布范围、形态、规 模、矿石质量等已基本控制和查明，对矿床水文地质条件、开采技术条件、洗矿性能等， 也作了相应的工作。至2 0 0 2 年底，广西共查明一水铝石型铝士矿床2 7 处，提交优质矿石 储量8 亿多吨，预测桂西铝土矿总资源储量在1 0 亿吨以上。矿床集中分布在桂西的平果、 田阳、德保、田东、靖西等县境内，矿区面积约1 7 5 0 k m 2 ，在层状矿体分布1 3 2 k m 长的 范围内均有堆积矿石【蚓。 1 3 ，3 桂西铝土矿开发展望 桂西铝土矿矿床成因类型主要为沉积型和堆积型两种，所探明的储量绝大部分属后 者：矿石类型以一水硬铝石为主，次为三水铝石，含铝高、含硫低，铝硅比4 , - 1 5 ，且平 均铝硅比值一般大于1 0 。由于原生沉积矿石含硫太高( 1 5 , - - 7 ) ，目前工业尚难利用； 而堆积型铝土矿矿石不仅矿床规模大、矿体埋藏浅、水文地质条件简单、可供露天开采， 且具有精矿石品位高，含硫低，工业价值大，是区内目前工业开发利用的主要矿床类型1 3 5 1 。 目前，桂西铝土矿的地质勘查工作仍在进行中，储量有望进一步增加。广西壮族自治 区重点建设项目桂西铝工业基地项目已经获国家发展和改革委员会核准并开工建设，预期 2 0 0 7 年底建成投产。该项目为广西铝工业的堀起和广西经济的快速发展将起到十分重要 推动的作用，对广西经济和社会发展也具有十分重要的意义。根据国家的相关产业政策及 广西资源分布状况，“十一五”期问，广西铝工业发展重心应优先放氧化铝工业上，充分 开发利用桂西铝土矿资源，不断优化铝工业产业结构，适度扩大电解铝生产、铝深加工、 碳素制品、耐火材料、氟化盐等配套工业的生产规模，促进广西铝工业及相关产业的持续、 健康与协调发展。 桂林工学院硕士学位论文 第二章成矿地质背景 桂西堆积型铝土矿成矿带处于华南加里东褶皱系右江印支褶皱带靖西一田东隆起区。 该隆起区是右江盆地的水下隆起，晚古生代至早三叠世长期处于浅水台地环境，沉积了厚 达6 0 0 0 多米的碳酸盐岩建造。早二叠世末经东吴运动上升为陆地，遭受风化剥蚀，晚二 叠世又逐渐下沉，使得上二叠统与下伏茅口组呈平行不整合接触，在茅口组灰岩凹凸不平 的古侵蚀面上形成上二叠统底部铁铝岩或铝土矿层。早三叠世逐步发展为深水、半深水相 盆地，形成一套类复理石、复理石沉积。印支运动使本区隆起，进入了大陆边缘活动带陆 相盆地发展的新阶段，新生代地壳运动处于相对平静时期，以总体抬升为特点。在此构造 背景下，使本区域含铝土质的晚二叠世碳酸盐岩地层遭受区域性的长期的岩溶作用和红土 化作用。原生铝士矿层剥蚀、崩解、坍塌、破碎、坠落，同碳酸盐岩的溶蚀残留物于岩溶 洼地、坡地中堆积，同时遭受红土化作用，使原生铝土矿层中的有害组分s 、p 、c a 、m g 等淋滤流失，a 1 ：0 3 含量升高、s i0 2 含量降低，从而形成具有工业价值的堆积型铝土矿。 2 1 区域地层 桂西地区地层出露有上寒武统、泥盆系、石炭系、= 叠系、三叠系、白垩系、第三 系及第四系( 表2 1 ) 。除白垩系、第三系和第四系为陆相沉积，上寒武统、下泥盆统下部、 中三叠统百蓬组为海相陆源碎屑岩沉积外，其余地层均为海相碳酸盐岩沉积。其中上二叠 统底部产沉积铝土矿，第四系更新统产堆积型铝土矿。除下泥盆统与下伏上寒武统呈角度 不整合接触，二叠系上、下统呈平行不整合接触，白垩系与下伏地层呈角度不整合接触， 第三系及第四系与下伏地层呈角度不整合接触外，其余均为整合接触【3 6 j 。 2 2 区域构造 研究区内褶皱、断裂构造发育，构造变形较为复杂。褶皱构造控制矿床的分布，褶皱 较为平缓、宽阔，以n w 向最为发育，次为n e 向、e w 向。断裂构造按走向大致可划 分为三组，以n w 向为主，次为n e 向，少数近e w 向。n w 向断层遍及全区，且多数为 正断层，少数为逆断层，其中右江大断裂规模最大，为控岩、控相区域性断裂，其余大部 分为与褶皱轴向近一致的纵断层。n e 向断层发育晚于n w 向断层，并切割错断n w 向断 层。 6 桂林工学院硕士学位论文 表2 1 区域综合地层简表( 据东陵大道勘探报告2 0 0 6 ) 系统组符号厚度( m )岩性描述及化石 全 第 新q ho 2 6 河流相冲积阶地及河漫滩：为粘土层和砂、砾石层。 统 四 更 河流冲积阶地及堆积层：主要为河流砾石层和半成岩砂粘土 系 新qp0 3 8 层。矿区范围内一般为堆积层，其中大部分地段为堆积铝土矿 统 层，局部为红色粘土层。 建 一般下部以中厚层砂岩为主，上部薄层泥岩居多。局部地段 都 e d 1 2 8 7 0 8 渐 岭 中下部以泥岩为主夹细砂岩。产脊椎动物、鳄、龟和植物化石。 新 黄绿色砂质泥岩、泥岩夹细砂岩、泥质粉砂岩，局部砂岩、泥 统 伏 4 9 2 丑 e 3 厂 岩互层，部分含钙质，底为砂岩产短齿兽、短翅兽、鳄、野 组 l o o l 蹄兽科，速大广西螺、胀大黑螺、广西瘤田螺，裸珍蚌等化石。 百 灰、深灰、灰绿色泥质砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层、炭质泥岩、 第 岗e2b 3 1 3 4 4 6 砾岩。底部、下部砂岩具斜层理。产石炭兽、龟、鳄、雷兽、 = = 组 犀科、速大广西螺、胀大黑螺、副田螺，始丽蚌、栎树、榕、 一 始 石栎等化石。 系 新 那 底部为浅灰色细砾岩或砂岩、泥岩：下部为黄绿色、灰白色中 读 e 2 n 2 3 5 6 7 9 厚层状钙质粉砂岩、粉砂岩夹细砂岩及钙质泥岩夹褐煤层：上 统 组 部为黄绿色泥岩和钙质泥岩。产两栖犀科、雷兽、鲤科、速大 广西螺、塔黑螺、冠蚌、珠蚌，绘神虫，木姜子等化石。 涧 乳白色、灰白色块状灰岩或砾状灰岩。底为钙质细砂岩或砂质 均 聊 1 6 1 1 8 泥岩。产犀科、雷兽、类似真恐角兽等化石。与下伏地层呈角 组 度不整合接触。 白 上 罗底部为紫灰色砾岩，下部为砾状砂岩、长石石英砂岩及砂质泥 垩 统 文 k 2 1 3 3 9 岩；上部为紫红色泥质粉砂岩和泥岩。产介形类及轮藻化石。 系 组 与下伏地层呈角度不整合接触。 上部中至厚层状细砂岩屑质长石石英砂岩间夹薄至中厚层状 由 百 6 9 1 细砂岩、泥岩。产安罗菊石、光叶菊石、考达鱼鳞蛤等化石。 _ 统 逢 t 2 b下部灰、深灰色生物屑、内碎屑灰岩。底部常为砾屑灰岩夹泥 = 组 1 3 9 7 岩、粉砂岩产巴拉顿菊石、光叶菊石、燕海扇、有孔虫等化 叠 石。 系 下 罗 泥岩为主夹少量粉砂岩、细砂岩，泥质灰岩、灰岩，局部夹硅 楼 t l ，m 6 d 2质岩、硅质泥质、砾岩、火山碎屑岩。产沃氏螺、产克氏蛤、 统 群 同心克氏蛤、叶菊石等化石。 上 合 深灰、灰黑色灰岩、燧石灰岩、泥质灰岩夹炭质页岩、泥岩和 统 山黝2 3 1 6 0 煤层。底部为铁铝岩或铝土矿层。产南京筵、古纺锤筵、梁山 组 珊瑚等化石。与下伏地层呈平行不整合接触。 二 叠 茅 灰、灰白色生物碎屑灰岩夹白云岩、白云质灰岩，富含筵类化 口 p t m o - 4 3 4 系 下 纽 石。产新希瓦格筵、费伯克筵。 统 柄 深灰、灰黑色微晶灰岩、生物碎屑灰岩夹泥质、白云质条带。 霞 即 9 l 0 卵 纽 产喀劳得氏米斯筵、格子筵化石。 7 桂林工学院硕士学位论文 续表2 1 区域综合地层简表 系 统组符号 厚度( m )岩性描述及化石 上 马 浅灰、灰白色微品灰岩夹生物屑、内碎屑灰岩及白云岩。产 平 臼甲 1 9 1 ? 瑚 统 假希瓦格筵、麦筵、假纺锤筵等化石。 组 黄 灰灰自色厚层状生物碎屑灰岩、微晶灰岩，局部夹自云岩。 龙嘞移啪 中 组 产小纺锤筵、纺锤筵、假史塔夫筵等化石。 石 统 大 灰、灰白色厚层状细中晶白云岩，局部夹中厚层状灰色 炭 埔铆7 1 1 9 3 组 灰岩。产小纺锤筵，假史塔夫筵、原小纺锤筵等化石。 系 大 灰浅灰色厚层状灰岩夹白云质灰岩、白云岩。产长身贝， 塘蹦 即互9 下 阶 袁氏珊瑚、似栅珊瑚等化石。 统 甘 上部为深灰色灰岩、泥质灰岩夹燧石团块及白云岩：下部为 关 c l v 7 1 2 7 6 深灰色泥质灰岩。产假乌拉珊瑚、凯苏木珊瑚、内沟珊瑚等 阶 化石。 上 融 浅灰、灰、灰白色、浅肉红色中厚层状微晶灰岩、砾屑灰 县 d 矿9 0 1 4 2 珥 岩、假鲕粒灰岩、白云岩、扁豆状灰岩。层理清楚。产帐幕 统 组 石燕、切珊瑚等化石。 唐 家 灰灰黑色微品灰岩、泥质灰岩夹泥质条带，偶含燧石结核。 由 i 弯 d 2 tn 8 铆3 产无洞贝、石燕、腔螺贝、爱孟见等腕足类化石。 统 组 北 灰灰黑色白云岩、灰岩、白云质灰岩夹生物碎屑灰岩、泥 流 d 曲5 0 3 0 6 纽灰岩。产腕足类、四射珊瑚、床板珊瑚、层孔虫等化石。 泥 黄 盆 掠灰、深灰色中厚层状细晶白云岩夹少量灰岩，偶夹燧石结 系 山 鼬， 1 7 3 核。产大孔珊瑚、枝孔珊瑚、四射珊瑚、小层孔虫等化石。 组 郁 灰黄、灰绿色薄至中厚层状泥岩、泥质粉砂岩夹砂岩。顶部 下 江 d l ， 1 5 8 3 0 b 为泥岩夹泥灰岩透镜体，底部为厚层砂岩、泥质砂岩。产东 组 统 京巅石燕、双腹扭形贝及其它腕足类、珊瑚类化石。 那 高灰、深灰色、黄绿色薄至中层状泥岩、泥质粉砂岩夹钙质泥 拿 d l ，l 3 0 一6 6 组 岩、泥灰岩及灰岩透镜体。产东方石燕及双壳类化石。 莲 灰黄色、紫灰色厚层状含砾、含铁砂岩及砾岩。上部夹薄层 花 山 d j 0 - 6 5 状泥灰岩，下部砾岩无层理，砾石成分为砾岩、角岩等。末 纽 见化石。与下伏呈角度不整合接触。 一 寒 上 二 灰、灰黄、灰绿色条带状灰岩、泥质灰岩夹页岩、砂质页岩。 武 统 都 梦 3 0 2 0 9 5 系 纽 局郝夹薄层角岩、大理岩。产三叶虫、海绵古针等化石。 桂林工学院硕士学位论文 2 2 1 褶皱 研究区内褶皱发育，且较为平缓、宽阔，岩层倾角一般为1 0 2 0 。，局部达4 0 8 0 0 。 北西向褶皱最为发育，如化峒背斜、新圩向斜、那贯向斜、平果背斜、太平向斜及五村短 轴背斜等，次为北东向褶皱和东西向褶皱，北东向褶皱有吞盘背斜、和温背斜、巴头向斜、 三角山背斜、龙光背斜龙信背斜等，东西向褶皱有上屯向斜、弄华背斜、岳圩向斜等。 此外还有近南北向的东凌背斜以及钦甲穹窿等。褶皱构造控制铝土矿的分布，沉积铝土矿 一般出露于向斜翼部，堆积铝土矿分布于背斜内侧或向斜外侧。与东凌大道铝土矿关系 较密切的有东凌背斜、巴头向斜、那贯向斜、三角山背斜、新圩向斜。其中巴头向斜位于 东凌背斜的东面，轴向近南北向。长2 0 k i n ，宽8 1 5 k r n ，核部地层为三叠系百逢组，两 翼地层依次为下三叠统一石炭系，地层产状一般较平缓，倾角1 0 1 5 。；断裂构造不发育， 地层相对较完整。东凌铝土矿即产于该背斜的西翼及其外侧。 2 2 2 断裂 区内断裂构造亦较发育，按走向大致可划分为三组，主要为北西向，次为北东向，少 数近东西向。北西向断层遍及全区，其中右江大断裂规模最大，为控相区域性断裂，把靖 西田东隆起带错移2 0 多公里，其余大部分为与褶皱轴向近一致的纵断层。北西向断层 多为正断层，少数为逆断层。北东向断层在那贯向斜以东至右江大断裂以西以及钦甲穹窿 东侧一带最为发育，形成期次既有晚于北西向断层并错断北西向断层，也有早于或与北西 向断层同期。近东西向断层不发育，仅在区域的南侧局部有出露。总体上，断裂的发育破 坏了沉积铝土矿的连续性，并促进堆积铝土矿的形成。 2 3 岩浆岩 。研究区内岩浆活动较弱，主要为海底火山活动，且多为发生于中三叠世早期的小规模海 底喷发，以火山碎屑岩( 凝灰岩) 为主。因此岩浆岩不发育，仅局龙屯西部及地州、龙临、 孟麻一带晚泥盆世和早石炭世曾发生过多次海底火山喷发活动，形成数十米至百余米厚的 华力西期中、基性喷出岩。在德保县钦甲、红泥坡、田阳德保交界的惠洞水库一带出露 加里东期花岗岩，其中钦甲花岗岩体规模较大 3 7 - 3 9 】。 9 桂林工学院硕士学位论文 第三章矿床地质特征 桂西堆积型铝土矿赋存于不同标高的岩溶洼地、谷地及坡地的第四系更新统红土层 中，其基底岩石主要为套台地相上泥盆统融县组一中二叠统茅口组的碳酸盐岩。主要分 布于平果、田东、田阳、德保、靖西、桂县、那坡、隆安、邕宁、崇左等县境内，构成东 西长2 0 0 多千米、呈近东西向展布的靖西平果铝土矿成矿带。 3 1 含矿岩系 研究区内沉积型铝土矿( 岩) 赋存于上二叠统合山组( p 2 h ) 底部古岩溶风化面上的 沉积岩层中，呈似层状、透镜状产出。矿体长一般为1 0 0 5 0 0 m ，矿厚o 5 8 m 不等， 厚度变化大，矿化不均匀。矿体厚度受基底古侵蚀面形态的影响，一般凹下地段矿层厚度 大，凸起地段厚度小甚至尖灭。矿层主要由一水硬铝石构成，次为胶铝矿、黄铁矿及高岭 石等。矿石以砂屑结构为主的，一般质量稍差：以豆鲕状结构为主的矿石，其质量相对较 好。沉积铝土矿是堆积铝土矿的矿源层，其工业意义有待进一步工作研究。 堆积型铝土矿产于第四系更新统岩溶堆积层，主要分布在以上泥盆统融县组( ，) 至下二叠统茅口组( p 。历) 的一套台地相碳酸盐岩为基底的岩溶洼地、坡地及岩溶谷地的 第四纪红土层中，如平果县的那豆、太平、教美，新安、果化和德保的那甲、马隘、巴头、 东凌以及靖西的新圩、禄峒、大邦等堆积型铝士矿区【4 0 l 。含矿岩系一般厚度3 2 5 m ，最 厚可达4 0 m 以上。其中雄积型铝土矿的含矿岩系红土层厚度般3 2 5 m ，最厚达3 0 m 以上，其完整的层序自下而上可分为三层( 图3 1 ) ： 底部粘土层：呈紫( 褐) 红色，主 要为粘土，土质较密实，粘性较大，习称 胶泥，局部含少量3 0 m m 以下磨圆度较好的 铝土矿、褐铁矿等碎屑，多沿基岩喀斯特 凹陷分布：厚0 1 8 m ，一般为1 5 m 。 堆积铝土矿层：呈土红色，主要由铝土矿 矿石、红( 黄) 褐色粘土及少量褐铁矿碎 屑组成。矿石块度大小悬殊，大者可达数 立方米，磨圆度较差，多呈棱角次棱角状， 分选性差中等，土质松散中密，粘性 差中等。该层厚0 5 5 m 1 9 6 5 m ，一般厚 3 m 1 5 m ，最厚大于2 3 m ，分布广泛，部分 被剥蚀。上部粘土层：黄褐色，主要为 砂质粘土，混杂少量铝土矿、岩石碎屑及 1 0 一一 一。一。 素9 ： a o 一 一。j 。 o o 一 - ” 一一斤 一一一： 图3 1 堆积型铝土矿矿层结构图 桂林_ t - 学院硕士学位论文 铁锰质等，土质松散，粘性较差，顶部为几5 0 余厘米的腐植层。上部粘土层常缺失， 分布零星，一般厚o 3 m ，最厚可达十几米，常被剥蚀，零星出露。 铝土矿层与上、下部粘土层之间的界线比较清楚，且常缺失顶板或底版粘土层。 3 2 矿体特征 堆积型铝土矿矿床是由邻近的原生沉积铝土矿在适宜的构造条件下经岩溶作用及红 土化作用后在岩溶洼地( 或坡地) 中堆积形成的。在岩溶及红土化作用过程中有害组分硫 被淋失，矿石由高硫铝士矿转变为高铁铝土矿，从而提高了矿床工业利用价值。其成矿过 程相对其它矿种而言较为简单。该类铝土矿产于原生沉积型铝土矿层下伏的下二叠统、石 炭系、下泥盆统的碳酸盐岩的岩溶地貌单元中。是目前工业上的主要利用对象。桂西堆积 型铝土矿主要分布在以上泥盆统融县组( d 矿) 、石炭系( c ) 、二叠系( p ) 地层为基底的 岩溶洼地上。具体特征如下： 1 矿体分布：主要矿体大多分布在原生沉积铝土矿层位以下的岩溶洼地及坡地上，受 背斜构造控制。 2 矿体形态：矿体形态复杂，平面上呈带状、枝状、长条状、网状、不规则状或鸡窝 状；剖面上呈似层状、扁豆状、透镜状等，倾向和坡向一致。产状受基底地形控制，其倾 向、倾角与坡向一致，一般为缓倾斜( 倾角为0 0 2 0 0 ) 。其中分布于峰丛洼地和峰林谷地 的矿体呈平缓产出，倾角一般小于1 0 。；而山脊、缓坡上的矿体则呈缓倾斜产出，倾角 一般为1 0 。2 0 。 3 矿体规模：矿体规模多为中、小型，堆积型铝土矿矿床上覆层为第四纪沉积物，厚 度不大，有些矿区甚至全部或部分出露于地表。矿石呈大小不等的块砾及碎屑夹于松散红 土层中。全区小矿体数量多，大矿体数量少，各矿区储量相对集中。 4 矿体厚度：变化较大，由0 5 3 0 m 不等。其中以3 7 m 居多，各矿区均见有少量分 布于灰岩溶斗或溶沟中的厚度大的矿段。 5 原矿含矿率( 原矿经水洗后大于l m m 的净矿石含量) ：按规定最低工业含矿率 0 3 t m 3 计算，单矿体平均含矿率为o 3 1 4 t m 3 ，一般0 缸1 2 t m 3 ；全区大于o 7 t m 3 的矿 体占矿区总储量的9 0 以上，总体上表现为正地形的小丘或坡地含矿率高，负地形的洼 地含矿率低。 3 3 矿物岩石学特征 3 3 1 外部特征 桂两堆积型铝士矿是提炼氧化铝最主要的矿物原料，是一种以含水氧化铝为主的多 矿物混合物，相对硬度3 左右比重2 5 3 5 。矿石颜色随氧化铁含量的增加，颜色变 桂林工学院硕士学位论文 化较大，可呈灰白、灰黄、棕( 褐) 红等色，有时不同色彩呈斑点状分布，无光泽，手 感较粗糙。矿石块度大小悬殊。大者可达数立方米，磨圆度较差，多里棱角次棱角状。 3 3 2 结构构造 铝土矿矿石结构主要为他形粒状结构，次有半自形针柱状结构以及隐晶一胶体状结 构。其中：他形粒状结构，呈他形粒状，粒度一般为0 0 1 , 4 ) 0 5 m m ，颗粒间紧密排列， 无胶结物，颗粒界限呈弯曲状接触嵌生，是一水铝土矿中最常见的一种结构【4 1 4 2 】。半自 形一自形晶结构；常产于豆鲕内部，系重结晶或再生生长而成。往往呈半自形一自形针柱 状及针状晶体，透明度良好，干净，不受铁染。隐晶质肢状结构；粒度 0 0 0 1 m m ， 呈隐晶质胶体，偏光镜下往往呈泥状、棉絮状、云雾状、细分散状态等。分布在鲕状水铝 石基质中或复于水铝石晶体表面，使水铝石显得混浊不清( 照片5 8 ) 。矿石含粒屑6 0 左右，粒屑类型主要是砂屑、还有少量砾屑和粉屑、鲕粒；它们多呈不规则的拉长状，不 规则状及椭圆状，大小混杂、略具定向排布。粒屑及其间填隙物主要由他形微粒状的水铝 石( 粒度在0 0 1 0 0 3 r a m 问者较多，极少数呈柱板状，略为粗大些) 、隐品质状的褐铁矿及 铁质( 多聚集成微纹状、小团状集合体) 和胶铝矿不甚均匀地组成，其中褐铁矿多分布在 矿石表层的粒屑里，胶铝矿多分布在填隙物中；三水铝石呈显微鳞片状，多分布于矿石的 显微裂隙中，少部分与褐铁矿混杂分布；泥质呈尘状与胶铝矿混杂分布；铁质不均匀渲染 水铝石( 照片9 、1 0 ) 。 矿石构造呈鲡状、豆状、碎屑状、致密块状、多孔状、粉末状、显微细脉状、皮壳 状、浸染状等集合体。其中属于堆积型铝土矿矿石构造类型有：鲕状构造：是由单矿 物或两种以上的矿物集合成不规则的鲕体，其形态大小比较杂乱，有成扁豆形、椭圆形、 圆形、似角砾状、斑杂状等，被相同或近似成分的胶结物结胶而成。致密块状构造， 矿石含铁质较少，呈灰一深灰色，是优质铝土矿中所特有，其特点是矿物颗粒比较均匀， 紧密排列，接触嵌生。空洞、裂隙较少，有时略具层纹。另外，尚有多孔状构造，显微 细脉状构造等。而褐铁矿则多