作者: 高蘭,王登紅,熊曉云,齊帥軍,易承偉,夾少輝
(1礦產(chǎn)資源成礦規(guī)律與成礦預測研究中心,成礦作用與資源評價重點實驗室,中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所,北京10037;
2湖北國土資源職業(yè)學院,湖北武漢430090);3中國礦業(yè)大學,北京,100083)
提要:本文從鋁土礦資源現(xiàn)狀、成因類型、預測類型、資源潛力等方面總結了中國鋁土礦資源特征。中國鋁土礦劃分為古風化殼沉積型、堆積型和紅土型3大礦床成因類型,對應于鋁土礦3大預測類型;根據(jù)中國鋁土礦查明資源儲量和預測資源量分布,從成鋁區(qū)帶、省區(qū)市和主成礦期3個層面,重點分析了中國鋁土礦資源潛力,提出中國南方紅土型鋁土礦和中國北方煤下鋁土礦是今后主要的找礦方向。
關 鍵詞:鋁土礦;資源現(xiàn)狀;成礦特征;成因類型;預測類型;資源潛力
中圖分類號:P618.45 文獻標志碼:A 文章編號:1000-3657(2015)04 -0853-11
Minerogenetic characteristics and resource potential analysis of bauxite
in China
GAO Lanl, WANG Deng-hong', XIONG Xiao-yun2,
QI Shuai-jun, YI Cheng-wei, JIA Shao-hui
(1.MRL Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological
Sciences, Bezjing 100037, China;2. Hubei Land Resources Vocational College, Wuhan 430090, Hubei, China;3.China University
of Mining&Technology Bezjing 100083, China)
Abstract: This paper summarizes the bauxite minerogenetic characteristics in the aspects of present situation of bauxite resources,genetic types of deposits, prediction types and resource potential of bauxite. Chinese bauxite can be assigned to three genetic typesofpalaeoweathering crust sedimentary bauxite, accumulation bauxite and laterite bauxite, corresponding to the three bauxite forecasttypes. Based on distribution of the proven reserves and predicted resources of bauxite in China, the authors made potential analysis of Chinese bauxite deposits in the aspects of main metallogenic belts and provinces of bauxite and main mineralization stages, It is detected that South China lateritic bauxite and North China bauxite under the coal layer will be the main prospecting direction.
Key words: bauxite; present situation of bauxite resources; minerogenetic characteristics; deposit type; prediction type; resource
potential
About the first author: GAO Lan, male, born in 1964, senior researcher, doctor, mainly engages in the study of geology of ore
deposits and the exploration of mineralization zoning; E-mail: 1075084613@qq.com.
鋁是世界上最為廣泛應用的金屬之一,是僅次于鋼鐵的第二大金屬,鋁土礦是生產(chǎn)金屬鋁的主要原料。據(jù)美國地質調查局公布的數(shù)據(jù),2011年全球鋁土礦資源量為550~750億t,中國鋁土礦儲量居第7位,約占2.86%。2011年中國首次超過澳大利亞成為全球第一大鋁土礦消費國,由于國內(nèi)優(yōu)質鋁土礦資源短缺,2012年中國鋁土礦對外依存度高達50%,資源供應能力面臨較大壓力。因此,為保證中國鋁工業(yè)持續(xù)發(fā)展,了解中國鋁土礦資源現(xiàn)狀,開展中國鋁土礦成礦規(guī)律研究和資源潛力分析,尋找優(yōu)質鋁土礦資源成為當前工作的重點。
1 中國鋁土礦資源現(xiàn)狀
1.1鋁土礦儲量相對集中
中國鋁土礦資源比較豐富,全國31個省區(qū)市中19個省區(qū)市探明有鋁土礦資源(圖1)0,但儲量分布相對集中,華北陸塊和揚子陸塊的鋁土礦成礦地質條件最好,鋁土礦資源也最豐富,山西、廣西、貴州和河南4省區(qū)鋁土礦資源儲量和礦區(qū)數(shù)均位居全國前列,4省區(qū)鋁土礦保有資源儲量合計超過全國保有資源儲量的90%,其中山西約占37%,是中國第一鋁土礦資源大省,廣西、貴州和河南以20%、18%和17%比例位居第二、第三和第四位。重慶、云南、山東、河北、四川和海南等省區(qū)雖分布有一定數(shù)量的鋁土礦資源,但礦區(qū)數(shù)量和資源儲量均不占重要地位(圖2)。
1.2鋁土礦礦床類型以古風化殼沉積型為主,礦床
規(guī)模以大中型為主
古風化殼沉積型鋁土礦是中國鋁土礦的主要礦床類型,其保有資源儲量占全國保有資源儲量總量的80%以上。按礦床規(guī)模劃分,中國鋁土礦以大中型礦床為主(圖3)。從礦區(qū)數(shù)量來看,以中小型礦區(qū)為主,從保有資源儲量的分布,大中型鋁土礦占主導地位。大型鋁土礦礦區(qū)數(shù)僅占全國礦區(qū)總量的13%,其保有資源儲量超過全國保有資源總量的55%,中型次之,礦區(qū)數(shù)占39%的小型鋁土礦礦區(qū)其保有資源儲量僅占8%(圖3)。大中型礦區(qū)保有資源儲量所占比例超過90%,其中超過九成為山西、廣西、貴州和河南四省區(qū)所貢獻。
1.3鋁土礦礦石以一水硬鋁石為主,礦石多屬中低 硅鋁比 中國鋁土礦資源比較豐富,但與國外相比中國鋁土礦品質沒有優(yōu)勢,國外鋁土礦資源豐富,而且以紅土型礦床和三水鋁石為主,覆蓋層薄,適于露采,礦石質量好。中國鋁土礦資源以古風化殼沉積型一水硬鋁石為主,適于露采比例小,加工難度大,能耗高的一水硬鋁石資源儲量占比高達90%以上,缺少易采易選的紅土型三水軟鋁石。
統(tǒng)計表明,截至2009年底,中國鋁土礦礦石平均品位Al2O3以40%~60%為主,平均鋁硅比(A/S)為4~6,其中鋁硅比A/S大于7的鋁土礦資源儲量占全國比例不足30%,鋁硅比4~7的鋁土礦資源儲量占比超過60%,因此,中國鋁土礦礦石多屬中低硅鋁比,開采利用成本較高,資源稟賦不佳。
1.4鋁土礦共伴生礦產(chǎn)較多
中國鋁土礦經(jīng)常有多種共伴生礦產(chǎn)。在古風化殼型沉積型鋁土礦分布區(qū),上覆巖層常產(chǎn)有工業(yè)煤層和優(yōu)質石灰?guī)r,而含鋁巖系中,共生有粘土礦、硫鐵礦和鐵礦,低鐵中高品級鋁土礦也是優(yōu)質的高鋁粘土礦。粘土礦是鋁土礦相變的產(chǎn)物,在礦區(qū)含鋁巖系的平面和剖面中,常常與鋁土礦交替產(chǎn)出。鐵礦通常產(chǎn)于含礦巖系的底部,緊鄰鋁土礦層產(chǎn)于其下部,如貴州的清鎮(zhèn)式鐵礦,中國北方的山西式鐵礦。鋁土礦中還伴生有鎵、釩、鋰、稀土、鈮、鉭、鈦、鈧等多種有用元素,其中鎵、釩、鈧等具有綜合利用價值。
1.5鋁土礦資源儲量逐年增長,優(yōu)質紅土型鋁土礦仍然匱乏
根據(jù)全國礦產(chǎn)資源儲量通報(2014年)o,截至2013年底,全國保有鋁土礦礦區(qū)487處,保有資源儲量40.23億t,基礎儲量9.83億t(其中儲量4.84億t),資源量30.40億t。與2001年相比,礦區(qū)數(shù)量增加166處,年均增速3.5%,主要集中在山西、河南、貴州、云南、廣西、重慶和山東;保有資源儲量增加15.52億t,年均增速4.14%,其中保有基礎儲量增加3.09億t,年均增速3.2%,資源量增加12.43億t,年均增速4.47%,新增鋁土礦資源儲量類型以資源量為主。新增鋁土礦礦床類型古風化殼沉積型為主,僅廣西靖西等地有少量新增積型鋁土礦,而廣西新發(fā)現(xiàn)的紅土型鋁土礦因暫不能利用,暫無上表資源儲量。
1.6鋁土礦找礦前景大
據(jù)中國鋁土礦潛力評價最新成果,中國鋁土礦預測新增資源量超過200億t,是查明鋁土礦資源儲量的5倍,顯示中國鋁土礦巨大找礦潛力。華北陸塊、揚子陸塊和華南陸塊成鋁區(qū)具有較好的成礦條件,山西、河南、廣西、貴州等省區(qū)可作為找礦重點,特別是中國南方廣西中南部,近10年發(fā)現(xiàn)了多處紅土型鋁土礦礦床,遠景儲量超過億t,為中國尋找優(yōu)質紅土型鋁土礦提供了方向。
1,7優(yōu)質鋁土礦對外依存度較高
據(jù)統(tǒng)計,中國鋁土礦資源利用率較低,截至2009年底,中國約有3/4鋁土礦資源未被占用,主要原因是鋁土礦礦石品質較差,開采利用成本較高。長期以來,中國氧化鋁生產(chǎn)都要依靠國外進口鋁土礦原料,特別是20世紀80年代以來,中國鋁土礦消費量迅速增長,國內(nèi)鋁土礦產(chǎn)量無法滿足原料供應,每年需要大量進口鋁土礦以滿足生產(chǎn)需要,2012年中國進口鋁土礦3961萬t,對外依存度高達50%,2013年中國進口鋁土礦7007萬t,同比增長78%,是2000年40萬t的170倍,年均增速48%。由于國內(nèi)優(yōu)質三水鋁石型鋁土礦匱乏,未來~段時期內(nèi),中國進口優(yōu)質鋁土礦的比例仍將持續(xù)保持在50%左右。
2鋁土礦成因類型
2.1劃分方案
中國鋁土礦按礦床成因劃分為古風化殼沉積型、堆積型和紅土型3大類型,根據(jù)鋁土礦礦層下伏基底的巖性,古風化殼沉積型進一步劃分為以硅酸鹽和以碳酸鹽巖為基底的2個亞類(表1)。國外較多采用Bardossy et a1.(1991)的鋁土礦礦床分類方案,由紅土型、碳酸鹽巖(喀斯特)巖溶型和季赫溫型或機械碎屑沉積型3大類型組成(表1)。
國外與中國鋁土礦分類命名略有差異,基本可以進行對比,部分互為包含關系(表1)。國外紅土型指由下伏鋁硅酸鹽巖石演變而成的(紅土風化)殘余礦床,只相當于中國紅土型鋁土礦的一個亞類;巖溶型指覆蓋在碳酸鹽巖的巖溶侵蝕表面上(鈣紅土或巖溶堆積)鋁土礦礦床,涵蓋了中國鋁土礦3大類型或其中一個亞類;季赫溫型是產(chǎn)于鋁硅酸鹽巖中或侵蝕面上的碎屑(沉積)鋁土礦礦床,只相當于中國古風化殼沉積型的一個亞類。
2.2成因類型
2.2.1古風化殼沉積型
該類礦床多產(chǎn)于古風化殼碳酸鹽巖侵蝕面上,少數(shù)產(chǎn)于砂巖、頁巖或玄武巖等硅酸鹽巖的侵蝕面上或其組成的巖系中。礦體形態(tài)、規(guī)模及礦石物質組分等均受含礦巖系基底巖性和古地形的控制,據(jù)此又可劃分為2個亞類。
(1)產(chǎn)于碳酸鹽巖侵蝕面上的一水硬鋁石型鋁土礦礦床,也稱G層鋁土礦。
含礦巖系呈假整合覆蓋于灰?guī)r、白云質灰?guī)r或白云巖侵蝕面上。含礦巖系自上而下由粘土頁巖、煤線(部分薄煤層)、粘土巖(礦)、鋁土礦、含鐵粘土巖、鐵礦(赤鐵礦、菱鐵礦)或黃鐵礦等組成,鋁土礦位于含水量礦巖系的中上部。礦體呈似層狀、透鏡狀和漏斗狀。單個礦體長一般數(shù)百米至數(shù)千米,個別的僅數(shù)十米,寬200 m至千余米。產(chǎn)狀一般平緩,部分受后期構造影響而變陡。礦層厚度變化較大,一般厚1~6 m。古地形低凹處礦體厚度增大,質量也好,巖溶漏斗極發(fā)育地區(qū)礦體厚度很不穩(wěn)定,最厚可達50余米(漏斗中部);古地形凸起處厚度變薄,質量變差,甚至出現(xiàn)無礦“天窗”。該亞類鋁土礦礦石結構呈土狀(粗糙狀)、鮞狀、豆狀、碎屑狀等。礦石顏色多為白色、灰色,也有紅色、淺綠色及雜色等。礦物成分以一水硬鋁石為主,含少量高嶺石、一水軟鋁石、伊利石、褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦等,微量的鋯石、銳鈦礦、金紅石等。主要化學組分含量Al2O3為40%~75%、Si02為4%~18%、Fe203為2%~20%、S<0.8%~8%、硅鋁比值為3~12。伴生有用元素鎵等,共生礦產(chǎn)有耐火粘土、鐵礦、熔劑灰?guī)r、煤礦等。該類礦床規(guī)模多為大中型,該類鋁土礦儲量約占全國總儲量的75%。
根據(jù)礦石中鐵和硫組分含量,可劃分低鐵低硫型鋁土礦、高硫型鋁土礦和高鐵型鋁土礦3種礦石類型,同一礦床以一種礦石類型為主,或少數(shù)兼有兩種類型而以某一類礦石為主。
以低鐵低硫型鋁土礦為主的礦床,產(chǎn)于石炭系底部、寒武系或奧陶系碳酸鹽巖溶侵蝕面上。礦石Fe。O,含量小于10%、S含量<0.8%、硅鋁比值為3~12,一般4~7。這類礦床是目前中國工業(yè)意義最大、主要開采利用的鋁土礦礦床。如貴州小山壩、林歹;河南小關、張窯院;山西克俄、相王,山東灃水等。
以高硫型鋁土礦主的礦床,含礦巖系為石炭系、二疊系,基底為下二疊統(tǒng)或更老地層的灰?guī)r、白云巖或泥質白云巖。礦石顏色多為灰、灰白、灰黃等,氧化后為褐黃色。礦石S含量較高,為0.8%~13%,F(xiàn)e203含量2%~20%。屬于這類礦床的有如貴州貓場、四川大佛巖、山東湖田南(深部)、廣西平果布絨等。該類礦床礦層的淺部(潛水面以上),常因黃鐵礦被氧化,硫被淋失,低價鐵轉為高價鐵,高硫鋁土礦轉變?yōu)楦哞F鋁土礦,兩者為漸變過渡關系。
以高鐵型鋁土礦為主的礦床,含礦巖系為石炭系或二疊系,基底為石炭系或寒武系的灰?guī)r、白云巖或泥質白云巖。這類礦床以低鋁、低硅、高鐵、中高鋁硅比為特征,礦石Fe2O3含量10%~20%,S含量<0.8%。礦石因含鐵比重較大,顏色多為褐紅、灰綠。屬于這類礦床有陜西府谷、山西保德和貴州大豆廠等。
(2)產(chǎn)于砂巖、頁巖、泥灰?guī)r、玄武巖侵蝕面上,或由這些巖石組成含礦巖系中的一水硬鋁石鋁土礦礦床,也稱B層或A層鋁土礦。
含鋁巖系為二疊系砂頁巖、粘土巖,基底為砂巖、頁巖、玄武巖。礦體呈層狀或透鏡狀,單個礦體一般長數(shù)十米至數(shù)百米。厚度較穩(wěn)定,一般厚1~4m。礦石品位變化較大,沿走向及傾向常被粘土巖所代替。該類鋁土礦礦石結構呈致密狀、角礫狀、鮞狀、豆狀等。礦石顏色呈灰、青灰、淺綠、紫紅及雜色等。礦石類型多為高鐵型或高硫型一水硬鋁石型。礦物成分主要為一水硬鋁石,次為高嶺石、蒙脫石、多水高嶺石、綠泥石、菱鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦等。主要化學組分含量Al2O3為40%~70%、Si02為8%~20%、Fe203為2%~20%、S<0.8%~3%,鋁硅比值為2.6~9,一般為3~5。伴生有用元素鎵等,共生礦產(chǎn)有半軟質粘土和硬質粘土礦等。屬于這類礦床有山東王村、湖南李家田、四川新華鄉(xiāng)和遼寧牛心臺等礦床。
該類礦床規(guī)模小到中型,礦石儲量約占全國總儲量的6%。
2.2.2堆積型
該類礦床系由原生沉積型高硫鋁土礦在適宜的構造條件下經(jīng)風化淋濾,就地殘積或在巖溶洼地(或坡地)中重新堆積而成的。在風化淋濾過程中有害組分硫被淋失,礦石由高硫鋁土礦轉變?yōu)楦哞F鋁土礦,從而提高了礦床工業(yè)利用價值。礦石呈大小不等的塊礫及碎屑夾于松散紅土中構成含礦層(礦體),上覆松散紅土或無覆蓋。礦體形態(tài)復雜,呈不規(guī)則狀,多隨基底地形而異,長數(shù)百米至2000余米,寬數(shù)十米至千余米。含礦層厚度變化較大,一般0.5~10 m。含礦率一般0.4 t/m3~1.2 t/m3。
礦石類型以高鐵型鋁土礦為主,礦物成分以一水硬鋁石鋁土礦為主,次為高嶺石、針鐵礦、赤鐵礦、一水軟鋁石和少量三水鋁石。礦石結構呈鮞狀、豆狀、碎屑狀。礦石顏色為灰色、褐紅色、雜色等;瘜W成分含量Al:O,為40%~65%、Si0:為2%~12%、Fe203為16%~25%、S<0.8%,鋁硅比值4~15,一般大于7。該類礦床因礦石與紅土混雜,需經(jīng)選洗才能利用。礦石特征是含F(xiàn)e2O3高,鋁硅比值高,伴生有用組分鎵等。
礦床產(chǎn)狀平緩,覆蓋薄,宜露采。屬此類礦床的有廣西平果、云南廣南等。礦體規(guī)模多為中、小型,礦石儲量約占全國總儲量的18%。
2.2.3紅土型
紅土型鋁土礦礦床是由基巖風化作用形成礦床,自上而下可大致分為紅土帶、三水鋁土礦帶、半風化過渡帶和基巖帶。根據(jù)風化殼基巖巖性,中國紅土型鋁土礦劃分玄武巖風化殼型和硫酸鹽巖風化殼型2個亞類。
(1)產(chǎn)于玄武巖風化殼的紅土型鋁土礦礦床(即玄武巖風化殼型)。
礦床產(chǎn)于新生代玄武巖風化殼中,由玄武巖風化淋濾而成。玄武巖風化殼一般自上而下分為紅土帶、含礦富集帶、玄武巖分解帶,再下為新鮮玄武巖。含礦富集帶位于風化殼的中上部,與上、下兩帶均為過渡關系,由紅土與塊礫狀鋁土礦組成。
含礦富集帶(含礦層)多分布于殘丘頂部,呈斗篷狀或不規(guī)則狀,產(chǎn)狀平緩。單個含礦層面積一般0.1~4km2,厚度一般0.2~1 m,含礦率0.1~0.6 t/m3。
礦石呈殘余結構,如氣孔狀、杏仁狀、斑點狀、砂狀等。礦石顏色為灰白色、棕黃色、褐紅色等。礦物成分以三水鋁石為主,其次為褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、伊丁石、高嶺石、一水軟鋁石及微量石英、蛋白石、鈦鐵礦等。礦石類型屬高鐵低硫型鋁土礦。化學成分Al2O3含量為30%~50%、Si02為2%~12%、Fe203為12%~30%、鋁硅比值4~6,共伴生礦產(chǎn)有鎵及鈷土礦。
該類礦床覆蓋薄,宜露采。國外多為大型一特大型礦床,為國外鋁工業(yè)的主要礦源之一。中國已知礦床不多,且多為小型,僅海南蓬萊為大型。屬此類礦床的有海南蓬萊、福建漳浦、廣東徐聞曲界等礦床。礦石儲量不足全國總儲量的1%。
(2)產(chǎn)于碳酸鹽巖風化殼的紅土型鋁土礦礦床(即碳酸鹽巖風化殼型)。
礦床產(chǎn)于新生代碳酸鹽巖風化殼中,由碳酸鹽巖經(jīng)紅土化作用形成。碳酸鹽巖風化殼自上而下可分為紅土表層帶、三水鋁土礦層帶、雜色粘土層帶、半風化基巖帶和基巖帶。鋁土礦層由由棕黃一褐紅色紅土與塊礫狀鋁土礦及少量褐鐵礦結核組成,礦石表面常有一層深褐色鐵、錳質外殼。
含礦層厚0.1~16 m,一般為2~6 m,一般中上部含礦率高(大于0.5t/m3)、礦石塊度大、基質粘土疏松、粘性弱,為高鐵三水鋁土礦的主礦層:下部含礦率較低(0.1 t/m3—0.5 t/m3)、礦石塊度較。ㄒ话阈∮3 mm),含鐵、錳相對較高,基質粘土結構較緊密、粘性中等,為次要含礦層,兩者呈漸變過度關系,無明顯分界線。
礦石主要呈細晶一隱晶結構、自形一他形粒狀結構、殘余結構等。礦石構造主要有礫狀、豆狀、鮞狀、結核狀、皮殼狀、熔渣狀(多孔狀)、角礫狀等,其中豆(鮞)狀、結核狀構造最為常見。礦石成分以三水鋁石為主,其次為含鋁針鐵礦、赤鐵礦、高嶺石、伊利石、鋰硬錳礦、鈦鐵礦、一水軟鋁石及微量磁鐵礦、蛋白石、石英等。礦石類型屬高鐵低硫型鋁土礦;瘜W成分含量Al20,為30%~40%、Si02為10%—18%、Fe:03為25%~45%、鋁硅比為2—4。
該類礦床覆蓋薄,宜露采。目前,中國已發(fā)現(xiàn)的該類礦床潛在規(guī)模多為大型,由于礦石含鐵較高,尚未開采利用,目前暫無上表資源儲量。屬此類礦床的有廣西貴港王靈等礦床。
3鋁土礦預測類型
中國鋁土礦按成因成因分為古風化殼沉積型、堆積型和紅土型鋁土礦3大類型,對應于3大預測類型,26個亞類型(表2、3,圖4)。華北地區(qū)孝義克俄式、西南地區(qū)的修文小壩式古風化殼沉積型鋁土礦、西南地區(qū)的平果式堆積型鋁土礦和貴港式紅土型鋁土礦型是中國鋁土礦的重要預測類型。
3.1鋁土礦預測類型
(1)古風化殼沉積型:根據(jù)鋁土礦礦床(層)下伏古風化殼基巖的巖性,進一步劃分(碳酸鹽)古風化殼沉積型和(硅酸鹽)古風化殼沉積型2個亞類。古風化殼沉積型(碳酸鹽巖基底)是華北、西南地區(qū)以尋找與古生代沉積(風化)作用有關鋁土礦、稀土、Ga礦床為主要目的的礦產(chǎn)預測類型,可擴展到鐵、煤等礦種。古風化殼沉積型(硅酸鹽基底)是西南、華南和華北地區(qū)以尋找古生代地層分布區(qū)沉積型鋁土礦為主要目標的礦產(chǎn)預測類型。
(2)堆積型:華南地區(qū)以尋找新生代巖溶堆積作用有關的鋁土礦、鎵礦床為主要目的的礦產(chǎn)預測類型,可擴展到沉積型鋁土礦。
(3)紅土型:華南地區(qū)以尋找紅土型鋁土礦為主要目的的礦產(chǎn)預測類型,可擴展到金、錳、鎳、鈷等礦種。
3.2鋁土礦預測亞類型
根據(jù)全國典型鋁土礦礦床分布特點,鋁土礦預測類型進一步劃分為26個亞類型(礦床式)(表3,圖
4),各亞類型基本特征概括如表3。
4鋁土礦資源潛力分析
4.1成鋁區(qū)帶及鋁土礦資源潛力
中國鋁土礦分布較廣泛,儲量分布相對集中,全國劃分了塔里木西北緣、華北地塊南緣等15個成鋁區(qū)帶(表4,圖4)。其中華北陸塊山西斷隆、華北陸塊南緣、桂西南、黔中古陸和渝南黔北成鋁區(qū)帶鋁土礦查明資源儲量居前五位;山西斷隆、華北陸塊南緣、桂西南、桂中和黔中古陸預測資源量居前五位,5個成鋁區(qū)帶預測資源量合計超過全國的95%。
山西斷隆成鋁區(qū),是中國鋁土礦礦床(點)最集中、分布范圍最大鋁土礦成礦區(qū),分布面積約19.27萬km2。行政區(qū)以山西省為主,包括陜西東北部府谷、內(nèi)蒙南部鄂爾多斯、河南北部濟源以及河北省西部邯鄲和石家莊地區(qū)。大地構造位置屬于華北陸塊山西斷隆,華北陸塊山西(斷。╄F一鋁土礦一石膏一煤一煤層氣成礦帶(Ⅲ-61)內(nèi),是中國最重要的古風化殼沉積型鋁土礦成礦區(qū),區(qū)內(nèi)發(fā)育上石炭統(tǒng)含鋁巖系,主要尋找孝義克俄式古風化殼沉積型鋁土礦,本區(qū)查明資源儲量約占全國查明總量的31%,預測資源量約占全國預測總量的45%。該區(qū)查明資源儲量和預測資源量均居全國首位。
華北陸塊南緣成鋁區(qū)位于河南省西部,包括山西南部晉城地區(qū),分布面積約2.81萬km2。大地構造位置屬于華北陸塊南緣,華北陸塊南緣鐵一銅一金一鉬一鎢一鉛鋅一鋁土礦一硫鐵礦一螢石一煤成礦帶(Ⅲ一63),是中國較重要的古風化殼沉積型鋁土礦成礦區(qū),區(qū)內(nèi)發(fā)育上石炭統(tǒng)含鋁巖系,主要尋找張窯院式或竹林溝式古風化殼沉積型鋁土礦。鋁土礦查明資源儲量約占全國查明總量的21%,預測資源量約占全國預測總量的23%。
桂西南成鋁區(qū)位于廣西西南部,分布面積約5.07萬km2。大地構造位置處于華南褶皺系右江褶皺帶,桂西一黔西南一滇東南北部(右江海槽)金一銻一汞—銀一錳一水晶一石膏一(鋁土礦)成礦帶內(nèi)(Ⅲ-88),是中國較重要的堆積型鋁土礦成礦區(qū),區(qū)內(nèi)發(fā)育中二疊統(tǒng)含鋁巖系和第四系巖溶風化殼,形成古風化殼沉積型和堆積型兩種類型鋁土礦,以平果式堆積型鋁土礦為主。鋁土礦查明資源儲量約占全國查明總量的20%,預測資源量約占全國預測總量的17%。
桂中南成鋁區(qū)位于廣西中南部貴港一南寧地區(qū),分布面積約1.17萬km2。大地構造位置屬于桂中一桂東臺陷的廣西大瑤山凸起的西南部,湘中一桂中(坳陷)鉛一鋅一錫一銅一鐵一錳一(鋁土礦)成礦亞帶(Ⅲ-86-2)。主要由貴港市的蒙公、覃塘、附城、大圩、大嶺;賓陽縣的王靈、稔竹、古辣;橫縣的馬嶺、云表、校椅、石塘;來賓市石牙;武宣縣祿新等礦(化)區(qū)組成。該成鋁區(qū)主要發(fā)育新生代鈣紅土風化殼,主要尋找貴港式紅土型鋁土礦。該成鋁區(qū)暫無查明資源總量,預測資儲量約占全國預測總量的7%。
黔中古陸成鋁區(qū)是中國南方重要鋁土礦礦床(點)集中分布區(qū),分布面積約3.26萬km2行政區(qū)為貴州中南部,大地構造位置屬于上揚子陸塊東南緣黔中隆起,上揚子中東部(坳褶帶)鉛一鋅一銅一銀一鐵一錳一汞一磷一鋁土礦一硫鐵礦和煤層氣成礦帶((Ⅲ一77》。南起貴陽至清鎮(zhèn)一線及凱里一黃平,向北經(jīng)修文、息烽、開陽、遵義等地,構成NNE向長約200 km的黔中成鋁區(qū),成鋁區(qū)內(nèi)鋁土礦礦床分片集中分布,自南而北大致可分為3個亞區(qū)(帶),即3個Ⅳ級成鋁亞區(qū):修文一清鎮(zhèn)亞區(qū)、凱里一黃平亞區(qū)和遵義一甕安亞區(qū)。空間上3個成鋁亞區(qū)與黔中古陸方向基本一致,大致呈近EW向和NNE向帶狀展布。
區(qū)內(nèi)主要發(fā)育下石炭統(tǒng)含鋁巖系,主要尋找修文小山壩式鋁土礦。鋁土礦查明資源儲量約占全國查明總量的12%,預測資源量約占全國預測總量的4%。
4.2省區(qū)市鋁土礦資源潛力
根據(jù)中國鋁土礦資源潛力評價統(tǒng)計結果(圖5),截至2009年,全國山西、河南等19省區(qū)市探明有鋁土礦資源,山西、廣西和河南3省鋁土礦預測資源量合計約占全國預測總量的90%,找礦潛力最大,其中山西和河南2省古風化殼沉積型鋁土礦資源潛力較大,特別是煤下鋁資源豐富,廣西以(鈣)紅土型鋁土礦資源遠景最好;貴州、陜西、云南、重慶和山東五省鋁土礦預測資源量合計約占9%,仍有一定有找礦潛力。
4.3各成礦期鋁土礦資源潛力
中國已查明鋁土礦礦床集中分布在晚石炭世、第四紀等7個成礦期,最重要的是晚石炭世、第四紀、早石炭世和中二疊世4個主成礦期,其查明資源儲量合計超過96%(表5)。
根據(jù)全國鋁土礦資源潛力評價成果,晚石炭世古、古近紀一新近紀和晚二疊世3個主成礦期的鋁土礦預測資源量分列前三(表5),其中晚石炭世鋁土礦預測資源量約占預測總量的2/3,華北陸塊的山西、河南等省晚石炭世鋁土礦資源豐富,找礦潛力最大;古近紀一新近紀鋁土礦預測資源總量(含查明未上表資源儲量)超過預測總量的1/6,古近紀一新近紀鋁土礦主要出露華南陸塊廣西中南部,是中國紅土型鋁土礦未來的找礦方向;晚二疊世鋁土礦主要分布于揚子陸塊貴州、重慶等地,是目前中國南方古風化殼沉積型鋁土礦找礦取得重大進展地區(qū),未來鋁土礦勘查可能再上一個新臺階。
5找礦工作建議
5.1中國南方紅土型三水鋁土礦地質找礦
國外鋁土礦以紅土型三水鋁石為主,儲量占比超過80%;中國正好相反,以古風化殼沉積型為主,紅土型鋁土礦儲量占比不足1%。全國僅有海南、福建和廣西3省的部分地區(qū)發(fā)育紅土型鋁土礦,礦床規(guī)模多為小型,只有海南蓬萊1處大型紅土型礦床。中國的玄武巖風化殼和碳酸鹽巖風化殼兩類紅土型鋁土礦礦床,分別是20世紀60年代在東南沿海的福建和海南以及90年代中期在桂中貴港地區(qū)發(fā)現(xiàn)的,云南鶴慶有紅土型鋁土礦礦點報道,尚無查明鋁土礦資源儲量。
紅土型三水鋁礦主要分布在赤道兩側、南北回歸線之間的范圍,中國南方海南、廣西、廣東和云南4省區(qū)面積有數(shù)十萬平方千米,具有找尋紅土型鋁土礦的巨大潛力。據(jù)前人對貴州、廣西、云南、湖南等地區(qū)巖溶風化殼地貌研究,中國南方地區(qū)尋找夷平面可能是大型紅土型鋁土礦找礦取得突破的關鍵。
5.2中國北方煤下鋁土礦地質找礦
近年來,在華北陸塊石炭一二疊系煤田的下部發(fā)現(xiàn)了大量優(yōu)質鋁土礦,據(jù)報道部分鋁土礦礦石達到Ⅲ級品級(鋁硅比≈7),河南西部煤下鋁是河南省西部鋁土礦層位向深部的自然延伸。截至2014年1月,河南省首個煤下鋁整裝勘查取得重大進展,澠池曹窯以西煤下鋁已確定鋁土礦資源量2.08億t,礦床規(guī)模達特大型。
中國北方石炭系含鋁巖系與石炭一二疊系煤層空間上密切共生,這與其相似的成礦古氣候環(huán)境有關,但并不是所有煤層下部都存在鋁土礦礦層,煤層與鋁土礦礦層互為消長關系。例如遼寧紅陽煤田僅紅菱井田(二井)的薄煤層下發(fā)育品質不佳鋁土礦層,其他井田厚煤層之下無鋁土礦礦層。中國北方石炭一二疊系煤層廣泛分布,在華北陸塊二疊系煤層之下,尋找有利的本溪組含鋁巖系層位,開展河南、山西等省煤下鋁找礦是今后勘查布署的重點。
5.3鋁土礦伴生元素的綜合利用
中國古風化殼沉積型鋁土礦經(jīng)常與煤、鐵和硫鐵礦等礦產(chǎn)伴生,此外還伴生有鎵、釩、鋰、稀土金屬、鈮、鉭、鈦、鈧等多種有用元素,其中鋁土礦中的鎵、釩、鈧等也都具有回收價值。近年來在貴州務正道地區(qū)鋁土礦中發(fā)現(xiàn)伴生鎢和鋰,河南省鋁土礦伴生鋰礦成為該省鋰礦的主要來源。因此,加強鋁土礦伴生元素的選礦工藝,彌補中國占優(yōu)勢一水硬鋁石資源品質的先天不足,應該鋁土礦找礦勘查和綜合利用的重要方向。
6主要結論
(1)中國鋁土礦資源十分豐富,但能耗高的一水硬鋁石占比高達90%以上,缺少易采易選的紅土型三水軟鋁石。
(2)中國鋁土礦礦床劃分為古風化殼沉積型、堆積型和紅土型3大類型,古風化殼沉積型鋁土礦是中國最主要的鋁土礦類型,儲量占比約81%,廣泛分布于中國山西、河南、貴州和廣西等19省區(qū);其次是堆積型鋁土礦礦床,主要分布于廣西和云南2省;紅土型鋁土礦礦床最少,儲量占比不足1%,主要分布于桂中南、瓊北和粵南。
(3)全國共劃分塔里木西北緣、華北地塊南緣等15個成鋁區(qū)帶。其中華北陸塊山西斷隆、華北陸塊南緣、桂西南、黔中古陸和渝南黔北成鋁區(qū)帶鋁土礦查明資源儲量居前5位,山西斷隆、華北陸塊南緣、桂西南、桂中和黔中古陸鋁土礦預測資源量居前5位,成礦潛力最大。
(4)近年來,華北陸塊的煤下鋁地質勘查取得了重大突破,煤下鋁土礦資源潛力巨大;中國南方海南、廣西、廣東和云南具有形成紅土型鋁土礦的有利條件,中國南方紅土型鋁土礦和中國北方煤下鋁土礦是今后主要的找礦方向。
致謝:本文在編寫過程中參考了山西、河南、貴州等19省區(qū)對于鋁土礦資源利用現(xiàn)狀調查、成礦規(guī)律及潛力評價的成果報告,審稿專家及編輯部楊艷老師對論文提出了寶貴修改意見,在此一并表示感謝!
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