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桂西二叠纪喀斯特型铝土矿地质成矿过程(三)

来源:时间:2025-04-21 21:53:57

為了探究鋁土礦的桂西物質來源,筆者在太平礦床、叠纪布絨礦床、喀斯矿地矿过都結礦點、特型果化礦床采集了4個含鋁岩係樣品,铝土進行了詳細的质成光片鑒定和碎屑鋯石UPb測年(表1)、Hf同位素研究。桂西光片鑒定顯示,叠纪都結礦點TC06(圖5a~5c)、喀斯矿地矿过TC15,特型布絨礦床ZK40-13、铝土TC13(圖5d)和太平礦床TC02等多個位置的质成鋁土礦中存在長石晶屑殘影和石英晶屑,這是桂西未曾報道的。長石晶屑殘影輪廓保存完好,叠纪多呈板狀,喀斯矿地矿过長軸為50~300μm;石英晶屑短柱狀,長軸為100~300μm,未見磨圓;這種粒度的晶屑組合以及無碎屑補給的古海島環境,將鋁土礦的源岩一致指向風成安山質-流紋質火山灰。

4個樣品的鋯石顆粒為淺棕色自形-半自形短柱狀,長寬比值為2~5,CL圖像顯示絕大多數鋯石為具有韻律環帶的岩漿鋯石(圖6)。LA-ICP-MS測試結果(表1,圖6)顯示,鋁土礦碎屑鋯石諧和年齡集中分布在259.1~260.2Ma之間,與桂西南地區已有鋁土礦碎屑鋯石年齡非常一致。而且,含鋁岩係的鋯石Hf同位素特征與上覆蓋層中沉凝灰岩非常不一致。含鋁岩係鋯石樣品εHf(t)均值在-7.7~-6.1之間,THf2DM均值為1.75~1.66Ga;蓋層沉凝灰岩樣品εHf(t)均值在-1.0~0.2之間,THf2DM均值為1.34~1.27Ga,與Houetal的結果非常一致。結合前述研究成果可知,含鋁岩係的物源可能是西南島弧來源的風成火山灰,而上覆蓋層中沉凝灰岩物源有可能為峨眉山噴發係統來源的火山岩。

4 古喀斯特地貌對鋁土礦的控製作用

桂西地區二疊紀喀斯特型鋁土礦源岩在晚二疊世早期經曆了地表風化過程,風化形成的含鋁土礦鬆散堆積物就近搬運至毗鄰古喀斯特窪地中,形成礦化體或礦體。為了查清古喀斯特地貌對鋁土礦成礦差異的控製作用,本文對區內太平、布絨礦床以及都結礦化帶的古喀斯特地貌進行調查,並配合礦體特征、礦石質量進行統計研究。

調查結果顯示,區內二疊紀古喀斯特地貌按發育程度分為兩種類型。第一種分布在成礦效果較好的坡造、平果台地,後者古地勢整體由東南向西北緩慢降低。古喀斯特地貌主要為岩溶初期的石芽坡地或者緩坡,代表當時的古地形相對比較平整。在露頭良好的TC01處,相鄰石牙間距為1~3m,石牙頂部到溶溝底部垂直距離為1~3m(圖7a)。在TC02,相鄰石牙間距為2~10m,石牙頂部到溶溝底部垂直距離在1~5m之間(圖7b)。其上的太平、布絨礦床含鋁岩係(碳質泥岩除外)呈層狀(圖2),隨石芽坡地或者緩坡地貌起伏。鋁土礦體多呈似層狀、長透鏡狀,一般厚2~5m,在坡地或緩坡上部減薄甚至消失,在其下部加厚。礦石Al2O3品位多大於40%,Al/Si值在2~6之間,品質往西北方向升高(表2)。含鋁礦物主要為硬水鋁石、高嶺石綠泥石。在平果台地西北部石芽緩坡發育處,礦石品質最好,Al2O3品位多大於60%,Al/Si值>10,含鋁礦物主要為硬水鋁石,次為高嶺石和伊利石。TC13一帶為平果台地古地勢最高處,古喀斯特地貌為岩溶坡地。礦體為透鏡體狀,礦石品質較差,Al2O3品位為40.63%,Al/Si值為1.6,含鋁礦物主要為高嶺石,次為硬水鋁石和綠泥石(表2)。

第二種分布在成礦效果較差的天等台地,後者古地勢整體由西向東逐漸降低。古喀斯特地貌主要為岩溶中期的峰體(圖7c)、岩溶漏鬥(圖7d)、岩溶坡地(圖7e)、岩溶窪地組合,代表當時的古地形相對起伏較大。峰體和岩溶漏鬥主要分布於百樓TC15至內社一帶,岩溶坡地和岩溶窪地相間分布於內社以東地區(圖2)。而且,岩溶窪地普遍被海水淹沒,發育透鏡狀含生屑矽質岩(圖7f)。之上的都結礦化帶含鋁岩係(碳質泥岩除外)呈透鏡狀(圖2)或漏鬥狀,走向長100~2000m,隨岩溶坡地起伏,厚度為0~25m(一般大於5m),在峰體或者岩溶窪地交接處含鋁岩係迅速減薄甚至消失。該帶鋁土礦化普遍較弱,僅在局部位置達到工業品位,如TC06處礦石Al2O3品位為46.31%,Al/Si值為1.9。含鋁礦物主要為高嶺石,次為綠泥石和硬水鋁石(表2)。在TC06,硬水鋁石含量增加,並出現軟水鋁石。

通過對比發現,石芽坡地或緩坡地貌相對平坦,對鋁土礦的形成非常有利。它阻礙了鋁土礦及其源岩的機械搬運,但讓風化作用更加徹底。形成的鋁土礦多為連續的層狀、長透鏡狀礦體,品位高,厚度略小但均勻。而緊隨其後的海侵作用形成了碳質泥岩,對鋁土礦體有良好的保存作用。峰體+岩溶漏鬥+岩溶坡地+岩溶窪地地貌起伏較大,而且岩溶窪地與水體相通,對鋁土礦的形成非常不利。這種地貌促進含鋁岩係及其源岩往岩溶窪地快速機械搬運,使得風化作用並不徹底。形成的鋁土礦化體多為透鏡狀,僅局部達到工業品位,厚度大但容易向兩側尖滅。因為地勢較高的緣故,鋁土礦化體沒有蓋層,長期暴露於地表,被搬運至岩溶窪地中心後容易被地表水流帶走,不利於保存,最後逐漸被矽質岩取代。

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