黔北务正道地区二叠系铝土矿沉积地质学_杜远生周琦金中国等著.pdf

书书书沉积地质学与矿产地质学研究系列专著贵州省公益性、基础性地质工作项目湖 北 省 学 术 著 作 出 版 专 项 资 金联合资助黔北务正道地区二叠系铝土矿沉积地质学 ，杜远生周琦金中国焦养泉凌文黎汪小妹喻建新张雄华顾松竹余文超黄兴崔滔张莹华史骁雷志远莫光员翁申富赵远由李沛刚覃永军著图书在版编目（）数据黔北务正道地区二叠系铝土矿沉积地质学杜远生等著武汉：中国地质大学出版社，黔 杜 二叠纪铝土矿地质学研究贵州省 中国版本图书馆 数据核字（）第 号黔北务正道地区二叠系铝土矿沉积地质学杜远生周琦金中国焦养泉 等著责任编辑：刘桂涛马严责任校对：张咏梅出版发行：中国地质大学出版社（武汉市洪山区鲁磨路 号）邮政编码：电话：（）传真：经销：全国新华书店 ：开本：毫米 毫米 字数：千字印张：版次：年 月第版印次：年 月第次印刷印刷：武汉市籍缘印刷厂印数：册 定价：元如有印装质量问题请与印刷厂联系调换序为贯彻落实 国务院关于加强地质工作的决定（国发 号）及 贵州省人民政府贯彻国务院关于加强地质工作决定的意见 有关文件精神，强化贵州基础地质研究，切实推进地质找矿工作。年贵州省国土资源厅、贵州省财政厅联合下发了 关于下达 年度公益性、基础性地质工作项目计划的通知（国土资发 号），设立了“贵州务正道地区铝土矿基础地质与成矿规律研究”项目。该项目由贵州省国土资源厅组织，中国地质大学（武汉）、贵州省地质矿产勘查开发局、贵州省有色金属与核工业地质勘查局联合组队完成。项目具体由中国地质大学（武汉）杜远生、贵州省地质矿产勘查开发局总工程师周琦、贵州省有色金属与核工业地质勘查局总工程师金中国组成领导小组，协调项目研究工作。参加单位和人员包括中国地质大学（武汉）杜远生、焦养泉、凌文黎、张雄华、喻建新、汪小妹、顾松竹、王根发、吴立群、余文超、黄兴、崔滔、史骁、张莹华、张亚男、黄程等；贵州省地质矿产勘查开发局雷志远、翁申富、吴波、覃永军及况顺达、李沛刚等；贵州省有色金属与核工业地质勘查局张震、曹建州、彭先红、邓虎及陈兴龙、赵远由、莫光员等。项目执行过程中，贵州省地质矿产勘查开发局 地质队、地质队、地质调查院，贵州省有色金属与核工业地质勘查局地质矿产勘察院、一总队、二总队、三总队、四总队在野外和室内工作中提供了无私的帮助，项目被誉为贵州省地矿行业产学研合作的典范。项目聘请王砚耕、刘巽锋研究员为跟踪专家，为项目提出关键科学问题，指导科学研究，倾注了大量心血。贵州省国土资源厅赵震海、郭强、叶玉国、杨兵、龚和强等领导和专家，贵州省有色金属与核工业地质勘查局毛佐林副局长在项目进行过程中给予多方面指导、帮助，在此一并表示诚挚的感谢。沉积矿产被认为是一种简单的矿产，因此其成矿地质条件和成矿地质作用研究一直被忽视。贵州务正道铝土矿，作为我国铝土矿重要的矿集区之一，其含矿岩系的时代、含矿岩系的沉积环境一直存在争议，铝土矿的控矿地质条件、主导成矿地质作用认识不清。为此，贵州省国土资源厅在地勘基金支持下专设了此项目，试图解决上述科学问题。项目组以现代沉积学和沉积成矿学的理论为指导，借助先进的测试分析手段，基本上解决了务正道铝土矿重要的基础地质和矿产地质问题。在基础地质方面，根据含矿岩系、顶底板生物地层研究，限定了含矿岩系的地层时代为早二叠世；根据区域古地理和含矿岩系沉积学、沉积地球化学研究，确定了含矿岩系形成于黔北准平原上向北开口的半封闭海湾环境。在矿产地质方面，通过古气候标志研究，确定了早二叠世黔北为适合铝土矿形成的干、湿相间的热带气候；通过生物标志化合物研究，确定了陆地森林生态系和盆地微生物生态系；通过沉积地球化学等研究，确定了铝土矿沉积于偏酸性的还原条件；通过准同生淋滤作用研究，确定了优质铝土矿形成于渗流带、块状铝土岩（矿）形成于潜流带的古水文系统。通过综合研究，确定了铝土矿主要沉积于半封闭海湾的滨岸湿地环境，早二叠世冰期间冰期变化引起的海平面升降导致滨岸湿地准同生的淋滤作用是优质铝土矿（土状、半土状铝土矿）的主导控制因素，指出了滨岸湿地是优质铝土矿的找矿方向。同时，受准同生淋滤作用控制，务正道地区可形成锂、镓、稀土等伴生矿产。本专著是在项目结题报告的基础上修改而成的，现专著删掉了原报告的部分章节。署名作者为项目组主要成员和项目结题报告的执笔人，在此一并说明。杜远生 年月日?书书书第一章绪言第一节贵州务正道地区铝土矿概况贵州务（川）正（安）道（真）（以下简称务正道）地区铝土矿成矿带位于黔中古陆北缘、上扬子地块东南部，是西南地区的一个重要铝土矿成矿带，其行政范围主要在贵州省的务川县、正安县、道真县以及相邻的重庆市南川、武隆、彭水三县南部的小部分，面积数千平方千米。年务正道地区铝土矿被列为全国第一批 个整装勘查项目之一，是全国特别找矿行动计划项目，勘查区面积 ，共发现大小铝土矿床（点）多处，积累了丰富的地质勘查成果资料，铝土矿资源量已达 亿吨。贵州务正道地区铝土矿成矿带内全为沉积岩。区域内除缺失泥盆系及下石炭统以外，自寒武系至侏罗系均有分布。寒武系奥陶系分布于各大背斜、复背斜轴部，以浅海台地相碳酸盐岩为主，岩性和厚度都很稳定。志留系发育下统龙马溪组、石牛栏组和韩家店组，为一套浅海页岩、粉砂岩夹透镜状灰岩，缺失中志留世晚期至晚志留世沉积。上石炭统黄龙组为被剥蚀得残缺不全的灰岩、白云岩。二叠系三叠系平行不整合覆盖于志留系上石炭统之上。大竹园组铝土矿含矿岩系产于石炭系黄龙组或志留系韩家店组之上，下二叠统梁山组或中二叠统栖霞组之下。铝土矿的成矿时代为早二叠世，呈层状产出，产状与围岩一致，矿体连续性好。铝土矿有用矿物主要为一水硬铝石，其矿床类型属于沉积型一水硬铝石铝土矿矿床。矿石自然类型包括土状、半土状铝土矿，致密状铝土矿，豆鲕状铝土矿和碎屑状铝土矿等不同类型。贵州务正道地区铝土矿成矿带褶皱发育，常以复式背向斜形式出现，以北北东向和北东向构造为主，西部发育有南北向构造。区内一般背斜较狭窄，规模大，延伸长，后期地质作用破坏强烈，岩层倾角较陡，一般 ；向斜较开阔，保存较完整，岩层倾角较缓，一般 ，个别达 。背斜、向斜组成“隔档式”褶皱。向斜轴部多保留有三叠系，背斜核部常由寒武系组成，奥陶系、志留系、二叠系沿褶皱翼部呈环状分布。区内已发现铝土矿床（点）主要集中在个向斜，即大塘向斜、栗园鹿池向斜、新模向斜、桃源向斜、安场向斜、浣溪向斜、道真向斜和张家院向斜。区内断裂也呈北北东向展布，断裂长度十至数十千米。断层均为成矿后断层，破坏矿体的连续性。第一章绪言第二节研究思路和方法一、指导思想项目以现代沉积地质学和矿床地质学的理论为指导，以系统收集研究区基础地质与铝土矿勘查成果为基础，以野外地质调查和取样测试为重要补充，以解决关键性问题为主要研究内容，以解决铝土矿成矿时代、沉积环境、成矿地质条件、成矿地质作用、成矿规律和区域找矿方向为最终目标。在具体工作中，遵循以下指导思想。（）“产、学、研相结合”原则：通过产、学、研合作，力求将理论研究与找矿工作、基础地质与矿产地质相结合，最终为区域找矿突破服务。（）“宏观与微观相结合”原则：将区域古地理及其与区域沉积作用关系的宏观研究，与钻孔、剖面及点上解剖、测试分析相结合。（）“重点突破、区域展开、以点带面”原则：从区域成矿地质背景、区域控矿因素等方面综合分析入手，选准典型矿床（点）和剖面进行解剖，从而获得整体性认识，再用整体性认识去分析和寻求找矿工作的突破点。二、研究内容研究内容主要包括以下几点。（）含矿岩系地层学研究：采用岩石地层学、生物地层学、年代地层学方法确定含铝土矿地层及上覆和下伏地层的时代，厘定铝土矿层的岩石地层单位和年代地层单位。（）含矿岩系沉积环境研究：通过沉积成因标志研究，结合古盐度判别，识别含矿岩系的沉积环境，恢复古地理和古地貌。阐明含矿岩系的充填演化序列。（）含矿岩系成矿条件研究：通过古气候、古物理化学条件（古盐度、古酸碱度、古氧化还原条件）、古生态系统、古水文系统分析，确定铝土矿含矿岩系沉积和淋滤过程的成矿地质条件。（）铝土矿成矿作用研究：利用铝土矿基底岩系韩家店组、黄龙组和铝土矿层的碎屑锆石年代学对比、沉积地球化学对比，恢复含矿层系的物源类型，阐明物源方向；在沉积体系分析的基础上，恢复含矿岩系的沉积成矿过程；在海平面变化和古水文系统分析的基础上，恢复含矿岩系在淋滤过程中的成矿作用过程。（）铝土矿成矿规律研究：在成矿地质条件、成矿地质作用分析的基础上，确定主导控矿地质条件、主导控矿地质因素和找矿标志，从沉积环境、沉积古地理和淋滤作用等方面出发，总结铝土矿的成矿规律、动态成矿模式，确定铝土矿的找矿方向和找矿靶区。三、研究方法项目依据基础地质、成矿作用研究所必备的先进理论和测试手段，根据不同的研究内容确定研究方法，紧密围绕铝土矿成因和成矿规律进行研究。（）岩石地层学方法：通过野外剖面、槽探及钻孔岩芯的岩石学、沉积学分析及空间展布特征分析，对铝土矿层顶底两个不整合进行研究，厘定铝土矿层的岩石地层单位。黔北务正道地区二叠系铝土矿沉积地质学（）生物地层学方法：通过对前人钻孔资料及剖面资料的综合分析，选择化石相对丰富的地层剖面，对含铝土矿的大竹园组及上覆梁山组或栖霞组和下伏黄龙组进行生物地层分析，确定含矿地层的时代，为铝土矿的预测提供地质依据。（）沉积学分析方法：依托沉积学的新理论和分析技术，突出露头、岩芯等资料综合分析的优势，揭示沉积相类型与空间配置规律。在精细地层对比和沉积相识别的基础上，进行研究区含矿岩系的古地理学研究。通过铝土矿基底分析，探讨铝土矿形成的古地貌和古构造条件。（）铝土矿物源分析方法：利用铝土矿相邻地层岩石矿物学、碎屑锆石年代对比和沉积地球化学等手段，恢复含矿层及相邻碎屑岩的母岩类型，综合判别含铝土矿层的沉积物源。（）矿物学和沉积地球化学分析方法：通过、分析确定古盐度；通过常量元素、微量元素、稀土元素分析、碳氧稳定同位素确定含矿岩系的古环境条件；通过生物标志化合物分析确定古植被类型和古生态系统；通过黏土矿物薄片分析、扫描电镜、射线分析、阴电子探针分析确定古气候；通过矿石及围岩结构显微分析、常规地球化学分析确定铝土矿成因和古环境。（）成矿规律综合研究：在上述研究的基础上，开展典型矿床研究。结合区域古构造、古地理、古地貌、成矿条件和成矿作用分析，建立不同类型典型矿床的成矿模式，探索铝土矿分布和富集规律。第一章绪言第二章地质背景第一节大地构造位置贵州省以紫云水城断裂为界，南部为南盘江右江构造带，以铜仁三都断裂带为界，东部为江南构造带，其他地区均处于上扬子地块（贵州省地质调查院，），黔北务正道地区则处于扬子地块南部。第二节地层志留纪末期，由于加里东运动使地壳抬升，务正道地区大部遭受风化剥蚀，形成较为平坦、略有起伏的准平原地形，境内无泥盆纪的沉积，后期石炭系直接沉积覆盖在志留系之上，石炭纪后期地壳抬升导致大规模剥蚀，石炭系地层零星残留。因此务正道地区出露的地层由老至新主要有寒武系（）、奥陶系（）、志留系（）、石炭系（）、二叠系（）、三叠系（）、侏罗系（）、白垩系（）以及新生界第四系（）等地层（图），其中志留系、石炭系、二叠系与铝土矿的形成有较大的关系，予以重点介绍。一、志留系志留系自下而上分为龙马溪组（）、小河坝组（）或石牛栏组（）及 韩家店组（），各组特征如下。龙马溪组（）：本组岩性变化较大。东北武隆江口一带是页岩夹少量粉砂岩，偶夹灰岩透镜体，厚 ；西北南川三泉一带与江口岩性一致，厚 ；中部道真巴渔为页岩夹少量薄层、结核状灰岩，厚 ；西部南川小河坝与巴渔基本一致，厚 ；东南务川的镇南一带，其中、上部除页岩外，尚夹较多的薄层状灰岩，厚 ；而南部道真隆兴一带下部为页岩，中上部则为灰岩夹少量页岩，厚 ；西南桐梓县湾塘大致与隆兴相同，厚 。小河坝组（）或石牛栏组（）：该组在境内处于砂岩与灰岩相变地带，岩性变化大。在东北江口至三泉一带为粉砂岩夹页岩，厚 。再往南到小河坝一带，下部出现夹 的灰岩，厚 。而在中部道真一带，其下部为粉砂岩夹页岩；上部为灰岩，厚 。至南部隆兴一带全为灰岩，厚 。韩家店组（）：本段主要岩性分上、中、下三部分。下部以黄色、