老撾波羅芬高原鋁土礦地質(zhì)特征及開發(fā)利用

老撾波羅芬高原鋁土礦地質(zhì)特征及開發(fā)利用

0研究工作的成就本世紀(jì)初以來，中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)調(diào)查中心云南省昆明市對老撾南部波洛芬高原的許多鋁礦礦區(qū)進行了地質(zhì)調(diào)查，并在高原不同地區(qū)的紅色鋁礦地質(zhì)調(diào)查和評價方法方面為完善。2008年,作者受總隊委派擔(dān)任了占巴塞省巴松縣鋁土礦地質(zhì)詳查項目總監(jiān)理工程師工作,有幸接觸到波羅芬高原鋁土礦。在總結(jié)歸納了多個礦區(qū)鋁土礦地質(zhì)勘查工作成果的基礎(chǔ)上,對波羅芬高原鋁土礦從地質(zhì)礦產(chǎn)特征方面予以闡述。1接合部分布、蘇-蘇-臺地區(qū)波羅芬高原位于老撾人民民主共和國南部,占巴塞省(Champasak)、沙拉灣省(Salavan)、色貢省(sekong)和阿速坡省(Attapeu)四省接合部,分布面積大于7000km2,海拔高度一般為700～1400m,年降雨量大于3000mm,年平均氣溫22.2℃,濕度較大,平均濕度大于70%。2區(qū)域地質(zhì)蓋數(shù)2.1新生界地層老撾地層發(fā)育較全,自元古界至新生界均有出露,南部地區(qū)主要出露中生界地層,新生界缺失老第三系;第四系在高原準(zhǔn)平原及溝谷中廣泛分布,主要為砂礫層,也有粉砂、紅土。但高原分布區(qū)域內(nèi)出露地層簡單,僅有侏羅系、白堊系(J+K)及第四系(Q),現(xiàn)由老至新簡述如下:2.1.1風(fēng)化石英砂巖堆積相淺灰、灰白色不等粒石英砂巖夾長石石英砂巖、紫紅色含凝灰質(zhì)泥巖,在近地表風(fēng)化蝕變強烈,節(jié)理裂隙發(fā)育地段,風(fēng)化石英砂巖與下部含凝灰質(zhì)泥巖接觸面上,常形成一層厚5～20cm結(jié)核狀褐鐵礦堆積層。近水平層狀產(chǎn)出,厚度大于300m。2.1.2巖露頭風(fēng)化物及土壤主要為大面積分布的玄武巖及其地表風(fēng)化腐殖層、坡積層、殘積層。玄武巖基巖露頭較少。風(fēng)化物由淺黃、褐黃、黃紅色殘坡積粘土、含礫粘土及黃紅色-紫紅色殘積粘土、含粘土質(zhì)鋁土礦組成,厚度一般0～20m。與下伏基底呈漸變關(guān)系,并在區(qū)域內(nèi)大面積分布,分布面積約占區(qū)域面積的60%左右。2.2波羅芬高原區(qū)域地質(zhì)背景老撾整個構(gòu)造展布極具特征,東北部及西北部各由兩條方向相反,性質(zhì)相似的褶皺帶和島弧帶組成,夾于其中的中南部地區(qū)為一古老陸核地塊,三者組成“谷”字型大地構(gòu)造格架。波羅芬高原區(qū)域?qū)儆跂|印支板塊萬象～昆嵩地塊之班敦凸起,為陸核地塊,其陸核基底為元古代地層,成陸后構(gòu)造活動不強烈,褶皺斷裂構(gòu)造不發(fā)育。從構(gòu)造巖漿帶劃分屬于孟高～班敦火山雜巖帶,有多期酸性、中性、基性巖漿侵入。2.3波羅芬高原玄武巖形成時代波羅芬高原上廣泛出露高原堿性玄武巖,地表分布面積超過7000km2,厚度700～800m。在河流、瀑布、陡峭山崖及沖溝兩側(cè)玄武巖較為常見,主要有火山熔巖、火山角礫巖等,局部見次火山巖,一般為灰黑色致密狀、塊狀,隱晶質(zhì),部分有氣孔構(gòu)造。同時代越南Xuanlorc地區(qū)玄武巖同位素年齡為0.65～0.70Ma。L·D·Maycock等認(rèn)為,波羅芬高原玄武巖從中新世開始噴發(fā),距今約5.7Ma。老撾波羅芬高原玄武巖大規(guī)模的噴發(fā)活動主要為4期:第一期為印支運動;第二期為新近紀(jì);第三期為晚第三紀(jì)中期;第四期為第四紀(jì)中期。新生代三期玄武巖噴發(fā)均與鋁土礦形成相關(guān),其中第二期、第三期成礦作用最為顯著。波羅芬高原第二期、第三期玄武巖噴發(fā)后有較長時間進行紅土化,可形成鋁土礦,紅壤厚度可達數(shù)十米;而第四期玄武巖由于噴發(fā)時間較新,紅土化作用時間短,難以形成規(guī)模較大的鋁土礦。3鋁土礦的礦產(chǎn)量特征3.1巴塞省和達征省根據(jù)作者自占巴塞省能源礦產(chǎn)局地質(zhì)處獲取資料顯示,波羅芬高原鋁土礦主要分布在占巴塞省巴松縣以東至阿速坡省交界處較為廣大的區(qū)域內(nèi),其次分布于色貢省達征縣至波羅芬高原一帶,其他地區(qū)有少量產(chǎn)出,但礦層較薄、質(zhì)量較差。整個高原有開發(fā)價值的鋁土礦分布面積為800～1000km2。3.2地形地貌和形態(tài)鋁土礦礦區(qū)地形地貌多為低山～丘陵,次為高原準(zhǔn)平原殘丘。海拔為700～1300m左右。礦體分布于山脊、殘丘的寬緩地帶及緩坡上,山頂處礦層最厚,至低洼處剝蝕殆盡,受地形地貌的控制明顯。礦體形態(tài)一般沿丘陵、山丘的脊部呈長條狀、被袱狀。鋁土礦礦層呈層狀沿地形順坡分布,分布產(chǎn)狀與地形坡向、坡度基本一致,坡角0～20°,一般5～10°。在坡陡處,礦層坡角較大,在地形平緩處,礦層也較平緩,局部由于受后期地形的剝蝕、改造,礦層產(chǎn)狀與地形坡向、坡度有一定差異。3.3灰土腐殖土巖相特征鋁土礦賦存于第四系殘積層中,巖性主要由土灰色砂巖風(fēng)化土(砂土)和桔紅～桔黃色玄武巖風(fēng)化土及紅土組成。該層地表多為灰黑色腐殖土,其巖性受母巖的控制,底部為砂巖,則形成砂質(zhì)腐殖土,底部為玄武巖則形成紅土型腐殖土。該層厚度0～20m,可分為殘積層(Qel)及腐質(zhì)層(Qel+dl)。其中:殘積層(Qel)又可細(xì)分為第一亞層(Qel-1)、第二亞層(Qel-2)兩個亞層;第二亞層(Qel-2)為鋁土礦含礦層位。各層位地質(zhì)特征闡述如下:3.3.1風(fēng)化帶底部該層直接出露地表的較少,經(jīng)鉆孔揭露,其分布于砂巖、玄武巖之上的風(fēng)化帶底部。巖性為泥巖,顏色為紫紅色、灰白色、土黃色、紫灰色等,較為雜亂,具泥質(zhì)結(jié)構(gòu),結(jié)核狀、角礫狀、土狀構(gòu)造,可塑性強。本層為礦體底板,厚度0～8m。3.3.2鋁土礦深度區(qū)該層為紅土型鋁土礦賦存層位,地表出露在地勢較高的山脊和殘丘頂部平緩處,在施工鉆孔中普遍存在。隨地勢覆蓋在平緩山丘坡積層中上部,在地勢陡峻處、切割較深的河流兩側(cè)尖滅。巖性為含粘土質(zhì)鋁土礦。主要由松散紅土(粘土)和鋁土礦結(jié)核組成,顏色呈褐紅色、紫紅色,黃褐色,內(nèi)含數(shù)量不等的鋁土礦結(jié)核。鋁土礦結(jié)核成黃褐色、紫紅色、紅褐色等,大小5～10mm。上部結(jié)核一般成球狀,局部結(jié)核相互膠結(jié)成直徑大于1m的團塊,向下針狀、片狀者增加,結(jié)核直徑變小,結(jié)核數(shù)量變少。上部結(jié)核含量一般30%～50%,局部70%～80%,下部含量20%～40%。膠結(jié)物的主要礦物成分為粘土、三水鋁石、褐鐵礦等,礦石結(jié)構(gòu)主要有膠狀結(jié)構(gòu)、泥狀結(jié)構(gòu)等,具結(jié)核狀、塊狀、針管狀、片狀、粒狀、層狀、似層狀構(gòu)造等。厚度0～14m。該層與上下地層均呈過渡關(guān)系。3.3.3下伏地層及紅樹莓原區(qū)該層位于地表,主要為含腐殖質(zhì)豐富的土層,顏色呈灰黑色,向深部腐殖質(zhì)減少,呈黃褐色、褐紅色等,呈松散土狀,植物根常見,腐殖質(zhì)發(fā)育。巖性為腐殖土、粘土。主要成分為粘土、鐵鋁質(zhì)結(jié)核,局部見少量的粉砂。礦體上部腐殖層內(nèi)含結(jié)核,結(jié)核成份為結(jié)核狀鋁土礦,含量1%～10%,且由上至下逐漸增多。與下伏地層呈漸變過渡關(guān)系,厚0～12m。賦存鋁土礦的地區(qū)多森林植被發(fā)育,紅土型風(fēng)化強烈。地表為第四系殘坡層覆蓋,3.4地表地形地貌鋁土礦的空間分布受地形控制明顯,經(jīng)較密控制網(wǎng)度鉆探、槽探及淺井地質(zhì)勘查顯示,礦層在同一礦區(qū)受風(fēng)化剝蝕、流水沖刷等作用影響下,地形較高處礦層變薄或部分直接出露于地表;地形低洼和沖溝兩側(cè)礦層則尖滅或消失,基本不能形成平面上連接完整的礦床,故各礦區(qū)礦床均由大小不一、不相連接的多個礦體組成,平面上呈現(xiàn)出片狀、近園狀、樹枝狀等形態(tài)。3.5礦石層狀特征礦床所產(chǎn)礦石均為三水鋁石型,按礦石的結(jié)構(gòu)及其自然形態(tài)又將礦石分為塊狀、結(jié)核狀、片狀、樹枝狀、管狀及粒狀六種自然類型。其中各礦段各礦體中主要出露為結(jié)核狀礦石,占量達到80%～90%;少量塊狀礦石,占量達到5%～10%;偶見其余四種礦石類型,占量達到0%～5%。并從礦體上部至下部呈現(xiàn)一定的分布規(guī)律:塊狀鋁土礦主要分布在礦層上部褐紅色粘土內(nèi),多與結(jié)核狀礦石混雜產(chǎn)出。礦石呈灰黃～紫紅色,大小在10～50cm,形成層厚2～4cm,延伸數(shù)十米似層狀、透鏡狀。礦石內(nèi)大小0.50～5.00cm±的空洞較發(fā)育,并由上至下體積質(zhì)量增大,下部多呈蜂巢狀?？斩磧?nèi)均有褐紅色粘土充填。從分布情況來看,塊狀礦石主要分布于礦體厚度較大,礦量相對較集中的部位。結(jié)核狀鋁土礦主要分布在礦層上部褐紅色粘土、下部紫紅色粘土內(nèi),少量與上部塊狀礦石混雜產(chǎn)出。礦石多為褐紅～紫紅、灰紫色,大小一般3～10cm,少量礦石空洞較發(fā)育,空洞內(nèi)一般無充填。片狀鋁土礦主要分布在礦層的下部紫紅色粘土內(nèi),與結(jié)核狀、樹枝狀、管狀、粒狀礦石混雜產(chǎn)出。顏色以紫紅、淺紫色為主,大小一般0.10～0.30cm,長1～3cm,表面粗糙。礦石內(nèi)可見少量0.10～0.20cm±空洞發(fā)育,空洞無充填。樹枝狀、管狀鋁土礦主要分布在礦層下部紫紅色粘土內(nèi),與結(jié)核狀、片狀、粒狀礦石混雜產(chǎn)出。顏色主要為紫紅、深紫色。直徑一般0.2～0.5cm,長度1～3cm,表面粗糙。礦石內(nèi)可見少量0.10～0.30cm±空洞發(fā)育,空洞無充填。粒狀礦石主要分布在礦層的底部,主要與片狀、樹枝狀、管狀礦石混雜產(chǎn)出,顏色主要為紫紅、深紫色,大小一般0.10～0.50cm。礦物成份主要有三水鋁石,占量50%～80%;次為褐鐵礦、一水軟鋁石,占量20%～40%。鋁土礦礦層自上部至下部呈現(xiàn):含礦率由高至低、含鋁質(zhì)結(jié)核直徑由大變小、泥質(zhì)逐漸增多的規(guī)律。3.6地殼環(huán)境及風(fēng)化殼穩(wěn)定的作用首先,位于老撾最南部的波羅芬高原屬熱帶季風(fēng)氣候,高溫多雨,年降雨量達3000mm以上,絕對降雨量達5880mm(1935)。年平均氣溫20～30℃,絕對最高氣溫達40～42℃,是老撾最熱的地區(qū)。旱季、雨季氣候分明,溫暖、濕熱。波羅芬高原東半部接近中國南海、泰國灣,5～10月為西南季風(fēng)期,降水量占年降水量的90%,雨量充沛,熱帶雨林分布面積大,相對濕度大,在這種氣候環(huán)境下有得于地殼表面風(fēng)化作用的進行。其次,間隙性抬升的地形和良好的排水條件是波羅芬高原鋁土礦風(fēng)化殼穩(wěn)定形成的重要條件。本區(qū)鋁土礦的分布均與高原準(zhǔn)平原地貌和侵蝕面關(guān)系密切,最有利的地形是舒緩起伏的丘陵和低山地形。風(fēng)化作用形成的風(fēng)化殼的保存要求剝蝕速度低于風(fēng)化速度。新生代玄武巖噴發(fā)后期的地殼活動總體趨于平緩,相對穩(wěn)定的地殼間隙性面型抬升,在一定的海拔高程上形成夷平面。第三,在鋁土礦富集區(qū)所處的剝蝕基準(zhǔn)面上,微細(xì)水系和地表徑流在工作區(qū)下切不深、流速緩慢,并在局部形成天然的積水潭、沼澤濕地,從而能在較長時間內(nèi)將玄武巖內(nèi)的活性組分溶解帶出,對風(fēng)化作用的進一步深化和風(fēng)化殼的發(fā)育完全起到了促進作用。3.7共生礦床—共生礦產(chǎn)特征波羅芬高原鋁土礦富集成礦的同時,褐鐵礦亦伴隨產(chǎn)生,地質(zhì)勘查資料表明:褐鐵礦一般覆蓋于鋁土礦層之上形成“鐵帽”,成為鋁土礦層的直接頂板,其鐵質(zhì)成分有自下向上富集的趨勢,靠近地表處鐵含量較高,Fe2O3含量最高可達60%,形成了鋁土礦的共生礦床—褐鐵礦。鋁、鐵兩類礦產(chǎn)在同一成礦時期、成礦條件下同時富集成礦,因而,各鋁土礦經(jīng)地質(zhì)勘查均可求獲鐵礦資源儲量。而鋁土礦層中部分樣品因為鐵質(zhì)含量高,而使得其中的鋁質(zhì)含量相對較低而達不到規(guī)范要求的鋁土礦標(biāo)準(zhǔn)。局部地段可見含鐵較高的豆石,部分豆石表面有鏡面狀鐵質(zhì)層,局部豆石相互膠結(jié)成為較大塊狀褐鐵礦。4礦山地質(zhì)勘查及環(huán)境評價工作持續(xù)檢驗老撾波羅芬高原鋁土礦是典型的紅土型鋁土礦,其分布面積廣大,所處區(qū)域分布有老撾