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桂西二叠纪喀斯特型铝土矿地质成矿过程(二)

来源:时间:2025-04-21 21:23:03

2 晚二疊世合山組含鋁岩係基本層序

二疊紀合山組屬孤立碳酸鹽岩台地內部相地層,桂西為一套淺海相-海陸交互相灰岩、叠纪含燧石灰岩夾含煤砂頁岩的喀斯矿地矿过岩性組合,底部往往為鐵鋁岩或含黃鐵礦鋁土質泥岩,特型下與茅口組平行不整合接觸。铝土合山組下部一般包含1個含鋁岩係旋回,质成局部含有2~3個含鋁岩係旋回。桂西雖然單個含鋁岩係旋回厚度不大,叠纪但是喀斯矿地矿过包含了豐富的風化、沉積信息,特型是铝土非常合適的基本層序調查對象。對平果地區含鋁岩係及其蓋層的质成基本層序調查顯示,其從下往上呈現出地表風化相、桂西地表局限水體相、叠纪沼澤相和淺海瀉湖相4種岩相,喀斯矿地矿过指示鋁土礦經曆了快速的海進過程。

地表風化相廣泛分布於各礦床含鋁岩係下部,為古海島火山灰風化殘積層,岩性為鬆散鋁土、含鋁粘土,以沿古喀斯特風化麵分布、無層理(圖3a)、發育豐富的風化成因豆粒與鮞粒(廖士範,1991;鄒維雷,1998)(圖3b)為特征。其上以沉積界麵與局限水體相層狀鋁質岩相區分。受後期局限水體和成岩作用影響,鬆散鋁土、含鋁粘土已經轉化成塊狀鐵鋁質岩(圖4TC01、TC02、TC04的A層)、鋁質岩(圖4TC07、TC11的A層)或者鐵鋁質粘土岩(圖4TC06的A層)。

地表局限水體相主要分布於太平、布絨石芽坡地或者緩坡含鋁岩係A、B層中(圖4)。典型特征為局限水體經厭氧細菌活動形成堿性還原環境。在這種環境下,早期風化相鬆散鋁土被潛育化(龔子同等,1990)改造。主要過程包括針鐵礦、赤鐵礦被還原成活動Fe2+,然後Fe2+與細菌成因S2-結合形成大量黃鐵礦(圖3c)、部分直接參與形成膠狀綠泥石。在東南部石芽坡地分布區,鋁土中高嶺石含量較高,經潛育化及後期成岩作用形成鐵鋁質岩。在西北部石芽緩坡分布區,鋁土中高嶺石含量較低,經該過程形成鋁質岩。都結礦化帶古地形起伏較大,局限水體發育差,含鋁粘土潛育化程度低,成岩多形成鐵鋁質粘土岩或粘土岩,豆鮞內仍可見到赤鐵礦、針鐵礦核。在太平一帶,該層上部見鐵鋁質岩和鋁質岩互層(圖4TC01、TC02、TC04的B層),發育中-薄層構造(圖3a)和粒序層理(圖3d),單層厚2~40cm,顯示水體上部具有流動特征。都結TC06鋁質粘土岩(B層)具有中-厚層構造、碎屑結構和植物根莖碎片化石,可能為地表水衝積形成。在布絨礦床TC07-11一帶,鋁質岩頂部發育較多的植物根莖化石。

沼澤相主要分布在太平、布絨礦床石芽坡地或者緩坡區,在都結礦化帶岩溶坡地也有發育。該段岩性為中-薄層碳質泥岩夾煤層(圖4中C層),厚度為0.5~2.7m,以含豐富的植物根莖化石(圖3e)為特征。在太平礦床、布絨礦床西北部,煤層具有工業開采價值,多處達到小型礦床規模。該段上部發育薄層碳質泥岩和鐵鋁質粘土岩互層(圖3f),指示沼澤中有頻繁水流注入,將高處的含鋁粘土帶入其中。在布絨礦床TC02的碳質泥岩中可見薄層沉凝灰岩夾層。

淺海瀉湖相分布在太平、布絨礦床石芽坡地或者緩坡區,其為含鋁岩係的沉積蓋層,一般具有含生屑燧石條帶灰岩、含生屑泥灰岩、凝灰岩和矽質岩的沉積韻律(圖4中D層),代表著淺海瀉湖環境的正常-火山-火山間歇沉積旋回。在都結礦化帶,岩溶坡地含鋁岩係蓋層僅發育沉凝灰岩,缺失燧石條帶灰岩,顯示淺海瀉湖相缺失。

3 鋁土礦成礦物質來源

鋁土礦物質來源的研究是鋁土礦理論研究中的難點。在20世紀,限於測試手段,二疊紀喀斯特型鋁土礦的物質來源存在較大的分歧。“基底風化學說”根據茅口組灰岩風化厚度和部分化學樣品的分析結果認為鋁土礦的物源為茅口組灰岩形成的古風化殼。“陸緣碎屑學說”根據鋁土礦環繞大明山古陸邊緣分布、內含煤線、含鋯石等碎屑礦物並具有一定磨圓度、鋁土礦底部含外源底礫岩,提出鋁土礦的物源來自大明山碎屑岩風化物。“紅土學說”根據鋁土礦的高鈦率,高Ga/Al值,高REE、Cr、Ni含量以及含風化成因豆鮞將下二疊統中基性火山岩風化物劃定為鋁土礦的物源。但是,廣西平果地區茅口組剝蝕深度小於50m。以0.14%的Al2O3含量(8個樣品平均)計算,本地區茅口組風化部分最多隻能形成厚0.15m、Al2O3品位45%的鋁土礦層,與鋁土礦層2~10m的實際厚度相差甚遠。因此可以排除“基底風化學說”。眾所周知,在P2/P3之交,東吳運動已將各孤立碳酸鹽岩台地隆升至地表形成古海島,臨近深水盆地的中基性火山岩、西大明山的陸緣碎屑是不可能搬運上島形成鋁土礦的。因此“紅土學說“和”陸緣碎屑學說“也可以排除。

21世紀初,隨著桂西南基礎地質研究程度的提高以及碎屑鋯石測年在鋁土礦中廣泛應用,桂西南二疊紀鋁土礦的物源研究又引起了廣泛關注。眾多測年結果表明,鋁土礦碎屑鋯石年齡集中分布在263~257Ma之間。鑒於該年齡與峨眉山玄武岩較一致,Dengetal認為鋁土礦的源岩與峨眉山噴發係統的中酸性火山岩關係密切。但是右江盆地內中三疊世巨厚碎屑沉積物也具有相似的碎屑鋯石年齡,巨量的碎屑沉積物也由峨眉山玄武岩係統提供不太符合地質事實。根據碎屑鋯石的εHf(t)值(−7.6~−3.5)與峨眉山噴發係統(εHf(t)≥0;Xu差別明顯的特征,Houetal提出鋁土礦源自西南方向二疊紀島弧火山岩。

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