老挝波罗芬高原铝土矿地质特征及开发利用

老挝波罗芬高原铝土矿地质特征及开发利用

0研究工作的成就本世纪初以来，中国建筑材料工业地质调查中心云南省昆明市对老挝南部波洛芬高原的许多铝矿矿区进行了地质调查，并在高原不同地区的红色铝矿地质调查和评价方法方面为完善。2008年,作者受总队委派担任了占巴塞省巴松县铝土矿地质详查项目总监理工程师工作,有幸接触到波罗芬高原铝土矿。在总结归纳了多个矿区铝土矿地质勘查工作成果的基础上,对波罗芬高原铝土矿从地质矿产特征方面予以阐述。1接合部分布、苏-苏-台地区波罗芬高原位于老挝人民民主共和国南部,占巴塞省(Champasak)、沙拉湾省(Salavan)、色贡省(sekong)和阿速坡省(Attapeu)四省接合部,分布面积大于7000km2,海拔高度一般为700～1400m,年降雨量大于3000mm,年平均气温22.2℃,湿度较大,平均湿度大于70%。2区域地质盖数2.1新生界地层老挝地层发育较全,自元古界至新生界均有出露,南部地区主要出露中生界地层,新生界缺失老第三系;第四系在高原准平原及沟谷中广泛分布,主要为砂砾层,也有粉砂、红土。但高原分布区域内出露地层简单,仅有侏罗系、白垩系(J+K)及第四系(Q),现由老至新简述如下:2.1.1风化石英砂岩堆积相浅灰、灰白色不等粒石英砂岩夹长石石英砂岩、紫红色含凝灰质泥岩,在近地表风化蚀变强烈,节理裂隙发育地段,风化石英砂岩与下部含凝灰质泥岩接触面上,常形成一层厚5～20cm结核状褐铁矿堆积层。近水平层状产出,厚度大于300m。2.1.2岩露头风化物及土壤主要为大面积分布的玄武岩及其地表风化腐殖层、坡积层、残积层。玄武岩基岩露头较少。风化物由浅黄、褐黄、黄红色残坡积粘土、含砾粘土及黄红色-紫红色残积粘土、含粘土质铝土矿组成,厚度一般0～20m。与下伏基底呈渐变关系,并在区域内大面积分布,分布面积约占区域面积的60%左右。2.2波罗芬高原区域地质背景老挝整个构造展布极具特征,东北部及西北部各由两条方向相反,性质相似的褶皱带和岛弧带组成,夹于其中的中南部地区为一古老陆核地块,三者组成“谷”字型大地构造格架。波罗芬高原区域属于东印支板块万象～昆嵩地块之班敦凸起,为陆核地块,其陆核基底为元古代地层,成陆后构造活动不强烈,褶皱断裂构造不发育。从构造岩浆带划分属于孟高～班敦火山杂岩带,有多期酸性、中性、基性岩浆侵入。2.3波罗芬高原玄武岩形成时代波罗芬高原上广泛出露高原碱性玄武岩,地表分布面积超过7000km2,厚度700～800m。在河流、瀑布、陡峭山崖及冲沟两侧玄武岩较为常见,主要有火山熔岩、火山角砾岩等,局部见次火山岩,一般为灰黑色致密状、块状,隐晶质,部分有气孔构造。同时代越南Xuanlorc地区玄武岩同位素年龄为0.65～0.70Ma。L·D·Maycock等认为,波罗芬高原玄武岩从中新世开始喷发,距今约5.7Ma。老挝波罗芬高原玄武岩大规模的喷发活动主要为4期:第一期为印支运动;第二期为新近纪;第三期为晚第三纪中期;第四期为第四纪中期。新生代三期玄武岩喷发均与铝土矿形成相关,其中第二期、第三期成矿作用最为显著。波罗芬高原第二期、第三期玄武岩喷发后有较长时间进行红土化,可形成铝土矿,红壤厚度可达数十米;而第四期玄武岩由于喷发时间较新,红土化作用时间短,难以形成规模较大的铝土矿。3铝土矿的矿产量特征3.1巴塞省和达征省根据作者自占巴塞省能源矿产局地质处获取资料显示,波罗芬高原铝土矿主要分布在占巴塞省巴松县以东至阿速坡省交界处较为广大的区域内,其次分布于色贡省达征县至波罗芬高原一带,其他地区有少量产出,但矿层较薄、质量较差。整个高原有开发价值的铝土矿分布面积为800～1000km2。3.2地形地貌和形态铝土矿矿区地形地貌多为低山～丘陵,次为高原准平原残丘。海拔为700～1300m左右。矿体分布于山脊、残丘的宽缓地带及缓坡上,山顶处矿层最厚,至低洼处剥蚀殆尽,受地形地貌的控制明显。矿体形态一般沿丘陵、山丘的脊部呈长条状、被袱状。铝土矿矿层呈层状沿地形顺坡分布,分布产状与地形坡向、坡度基本一致,坡角0～20°,一般5～10°。在坡陡处,矿层坡角较大,在地形平缓处,矿层也较平缓,局部由于受后期地形的剥蚀、改造,矿层产状与地形坡向、坡度有一定差异。3.3灰土腐殖土岩相特征铝土矿赋存于第四系残积层中,岩性主要由土灰色砂岩风化土(砂土)和桔红～桔黄色玄武岩风化土及红土组成。该层地表多为灰黑色腐殖土,其岩性受母岩的控制,底部为砂岩,则形成砂质腐殖土,底部为玄武岩则形成红土型腐殖土。该层厚度0～20m,可分为残积层(Qel)及腐质层(Qel+dl)。其中:残积层(Qel)又可细分为第一亚层(Qel-1)、第二亚层(Qel-2)两个亚层;第二亚层(Qel-2)为铝土矿含矿层位。各层位地质特征阐述如下:3.3.1风化带底部该层直接出露地表的较少,经钻孔揭露,其分布于砂岩、玄武岩之上的风化带底部。岩性为泥岩,颜色为紫红色、灰白色、土黄色、紫灰色等,较为杂乱,具泥质结构,结核状、角砾状、土状构造,可塑性强。本层为矿体底板,厚度0～8m。3.3.2铝土矿深度区该层为红土型铝土矿赋存层位,地表出露在地势较高的山脊和残丘顶部平缓处,在施工钻孔中普遍存在。随地势覆盖在平缓山丘坡积层中上部,在地势陡峻处、切割较深的河流两侧尖灭。岩性为含粘土质铝土矿。主要由松散红土(粘土)和铝土矿结核组成,颜色呈褐红色、紫红色,黄褐色,内含数量不等的铝土矿结核。铝土矿结核成黄褐色、紫红色、红褐色等,大小5～10mm。上部结核一般成球状,局部结核相互胶结成直径大于1m的团块,向下针状、片状者增加,结核直径变小,结核数量变少。上部结核含量一般30%～50%,局部70%～80%,下部含量20%～40%。胶结物的主要矿物成分为粘土、三水铝石、褐铁矿等,矿石结构主要有胶状结构、泥状结构等,具结核状、块状、针管状、片状、粒状、层状、似层状构造等。厚度0～14m。该层与上下地层均呈过渡关系。3.3.3下伏地层及红树莓原区该层位于地表,主要为含腐殖质丰富的土层,颜色呈灰黑色,向深部腐殖质减少,呈黄褐色、褐红色等,呈松散土状,植物根常见,腐殖质发育。岩性为腐殖土、粘土。主要成分为粘土、铁铝质结核,局部见少量的粉砂。矿体上部腐殖层内含结核,结核成份为结核状铝土矿,含量1%～10%,且由上至下逐渐增多。与下伏地层呈渐变过渡关系,厚0～12m。赋存铝土矿的地区多森林植被发育,红土型风化强烈。地表为第四系残坡层覆盖,3.4地表地形地貌铝土矿的空间分布受地形控制明显,经较密控制网度钻探、槽探及浅井地质勘查显示,矿层在同一矿区受风化剥蚀、流水冲刷等作用影响下,地形较高处矿层变薄或部分直接出露于地表;地形低洼和冲沟两侧矿层则尖灭或消失,基本不能形成平面上连接完整的矿床,故各矿区矿床均由大小不一、不相连接的多个矿体组成,平面上呈现出片状、近园状、树枝状等形态。3.5矿石层状特征矿床所产矿石均为三水铝石型,按矿石的结构及其自然形态又将矿石分为块状、结核状、片状、树枝状、管状及粒状六种自然类型。其中各矿段各矿体中主要出露为结核状矿石,占量达到80%～90%;少量块状矿石,占量达到5%～10%;偶见其余四种矿石类型,占量达到0%～5%。并从矿体上部至下部呈现一定的分布规律:块状铝土矿主要分布在矿层上部褐红色粘土内,多与结核状矿石混杂产出。矿石呈灰黄～紫红色,大小在10～50cm,形成层厚2～4cm,延伸数十米似层状、透镜状。矿石内大小0.50～5.00cm±的空洞较发育,并由上至下体积质量增大,下部多呈蜂巢状。空洞内均有褐红色粘土充填。从分布情况来看,块状矿石主要分布于矿体厚度较大,矿量相对较集中的部位。结核状铝土矿主要分布在矿层上部褐红色粘土、下部紫红色粘土内,少量与上部块状矿石混杂产出。矿石多为褐红～紫红、灰紫色,大小一般3～10cm,少量矿石空洞较发育,空洞内一般无充填。片状铝土矿主要分布在矿层的下部紫红色粘土内,与结核状、树枝状、管状、粒状矿石混杂产出。颜色以紫红、浅紫色为主,大小一般0.10～0.30cm,长1～3cm,表面粗糙。矿石内可见少量0.10～0.20cm±空洞发育,空洞无充填。树枝状、管状铝土矿主要分布在矿层下部紫红色粘土内,与结核状、片状、粒状矿石混杂产出。颜色主要为紫红、深紫色。直径一般0.2～0.5cm,长度1～3cm,表面粗糙。矿石内可见少量0.10～0.30cm±空洞发育,空洞无充填。粒状矿石主要分布在矿层的底部,主要与片状、树枝状、管状矿石混杂产出,颜色主要为紫红、深紫色,大小一般0.10～0.50cm。矿物成份主要有三水铝石,占量50%～80%;次为褐铁矿、一水软铝石,占量20%～40%。铝土矿矿层自上部至下部呈现:含矿率由高至低、含铝质结核直径由大变小、泥质逐渐增多的规律。3.6地壳环境及风化壳稳定的作用首先,位于老挝最南部的波罗芬高原属热带季风气候,高温多雨,年降雨量达3000mm以上,绝对降雨量达5880mm(1935)。年平均气温20～30℃,绝对最高气温达40～42℃,是老挝最热的地区。旱季、雨季气候分明,温暖、湿热。波罗芬高原东半部接近中国南海、泰国湾,5～10月为西南季风期,降水量占年降水量的90%,雨量充沛,热带雨林分布面积大,相对湿度大,在这种气候环境下有得于地壳表面风化作用的进行。其次,间隙性抬升的地形和良好的排水条件是波罗芬高原铝土矿风化壳稳定形成的重要条件。本区铝土矿的分布均与高原准平原地貌和侵蚀面关系密切,最有利的地形是舒缓起伏的丘陵和低山地形。风化作用形成的风化壳的保存要求剥蚀速度低于风化速度。新生代玄武岩喷发后期的地壳活动总体趋于平缓,相对稳定的地壳间隙性面型抬升,在一定的海拔高程上形成夷平面。第三,在铝土矿富集区所处的剥蚀基准面上,微细水系和地表径流在工作区下切不深、流速缓慢,并在局部形成天然的积水潭、沼泽湿地,从而能在较长时间内将玄武岩内的活性组分溶解带出,对风化作用的进一步深化和风化壳的发育完全起到了促进作用。3.7共生矿床—共生矿产特征波罗芬高原铝土矿富集成矿的同时,褐铁矿亦伴随产生,地质勘查资料表明:褐铁矿一般覆盖于铝土矿层之上形成“铁帽”,成为铝土矿层的直接顶板,其铁质成分有自下向上富集的趋势,靠近地表处铁含量较高,Fe2O3含量最高可达60%,形成了铝土矿的共生矿床—褐铁矿。铝、铁两类矿产在同一成矿时期、成矿条件下同时富集成矿,因而,各铝土矿经地质勘查均可求获铁矿资源储量。而铝土矿层中部分样品因为铁质含量高,而使得其中的铝质含量相对较低而达不到规范要求的铝土矿标准。局部地段可见含铁较高的豆石,部分豆石表面有镜面状铁质层,局部豆石相互胶结成为较大块状褐铁矿。4矿山地质勘查及环境评价工作持续检验老挝波罗芬高原铝土矿是典型的红土型铝土矿,其分布面积广大,所处区域分布有老挝