几内亚红土型铝土矿地质特征研究

刘志如 魏 磊

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，河南 郑州 450001)

0 引言

近年来由于氧化铝工业的快速发展，我国铝土矿的需求量呈逐年上升趋势，但国内铝土矿资源相对不足，铝土矿供需矛盾越来越突出，对海外铝土矿资源的依存度居高不下。中国企业要“走出去”，通过境外铝土矿资源投资实现铝土矿资源的全球配置，是满足我国未来铝土矿资源需求，提供国家资源安全保障的必然选择[1]。

据美国地质调查局(USGS)2017年最新统计[2]，全球铝土矿资源估计达到550～750 亿t，其中32%分布在非洲、23%位于大洋洲、21%位于南美和加勒比海地区，18%位于亚洲，剩余6%散布在世界其他地区。

几内亚铝土矿探明资源储量400 亿t[3]，主要分布在下、中、上三个几内亚自然区。下几内亚自然区被认为是全国最好的铝土矿区，主要分布在福里亚(Fria)、金迪亚(Kindia)和博凯(Boke)三个地区[1]。博凯省博克镇圣加里迪(现译桑加雷迪)美铝公司铝土矿区AL2O3含量约60%，厚度约30 m，部分钻孔为揭露矿体[4]。中几内亚(富塔贾隆高原)AL2O3平均含量约44.1%～48.7%。SiO21.88%～2.60%。

1 几内亚矿产地质工作概况

1938年，P.戈鲁比诺夫在几内亚图格区进行了考察。

1956～1957年，“彼施涅”公司开展普查，1972年开采，储量40 亿t。

1938～1962年，法国“米狄铝土矿”公司在博克区开展勘探工作，储量10 亿t。

1970～1976年，前苏联在几内亚全国范围内开展了1∶20万区域地质矿产调查工作，提交了相应的调查报告及图件。在此基础上，对火山活动频繁地区还开展了1∶20万水系测量工作，圈出了以Cu、Pb、Co、Cr、Fe、Al等元素为主的多处多金属异常区。

美国铝业、俄国铝业公司先后在Boke地区开展了铝土矿勘探工作，提交了数份勘探报告，并以此为依据先后建立矿山，对发现的铝土矿资源进行开采[5]。

1995～1997年，几内亚国家矿业促进和发展中心(C.P.D.M)和德国地矿局联合对几内亚全境开展了1∶50万区域地质矿产调查工作。

2008～2011年，中国河南省地矿局第二地质矿产调查院开展了“几内亚共和国博凯地区558铝土矿首期勘探”、“几内亚共和国3650矿区铝土矿勘探”。

2011年～至今，中国有多个省份地质勘查队伍在几内亚铝土矿远景区开展工作。

2 矿床地质特征

2.1 含矿岩系

几内亚铝土矿可分为风化残余-红土型铝土矿(为主)和堆积型-红土型铝土矿(次要)。堆积型矿床为矿石形成后经再次搬运而形成，基本上由砾岩、红土等组成，砾岩成分以含铁较高的铝土矿为主，并具一定的磨圆度，与下伏地层呈角度不整合接触。

风化残余型-红土型铝土矿自地表向下有明显的分带现象[6]。如图1所示。

1)上腐泥层：腐殖土，粘土及粉砂等。厚度0.5～2 m。

2)铁矾土(矿层)：褐红色，泥质结构，蜂窝状、皮壳状构造。主要由铁的氧化物和氢氧化物与部分粘土矿物、三水铝石构成。个别岩矿鉴定样品见有少量的一水铝石、锆英石及金红石等。厚度0～10 m。近地表具褐铁矿化。

3) 铁红土(矿层)：棕红色-砖红色，泥质-豆状结构，土状构造。主要由三水铝石、高岭土、蒙脱石等黏土矿物构成。厚度2～30 m。

4)粘土岩(密高岭土带)：地质剖面上由上到下分为三个压带，厚度1～9.6 m。高岭石带是褐黄、灰色、紫色相间，泥质结构、块状构造，也有部分为粉砂质结构；水云母带是青灰色、具原岩构造，为大量风化分解过程中形成的绿泥石等铁镁矿物；岩石弱分解带是保留原岩结构构造、硬度下降、部分软化。

图1 几内亚博凯地区红土型铝土矿剖面示意图

2.2 矿床赋存特征

红土型铝土矿层位稳定，在海拔较高、四周地形切割剧烈，有风化夷平面台地地区，一般分布在山顶和山顶中上部，矿床规模大；在中低山地区，矿床赋存于低缓丘陵中上部。各矿区铝土矿赋存特点见表1。

表1 几内亚铝土矿床赋矿特征一览表

2.3 矿石类型

矿石按自然类型分为褐红色块状铝土矿和砖红色土状铝土矿；按工业类型属高铁、低硫低硅三水铝石型铝土矿[7]。

2.4 矿石化学成分特征

几内亚铝土矿主矿体Al2O3平均品位在40%～56%(桑加雷迪为60%)，SiO2平均品位0.68%～3.46%，Fe2O3平均品位7.2%～32.58%，TiO2平均品位1.7%～4.73%，铝硅比一般12.53～16.97，个别高达59.90。富塔贾隆高原红土型铝土矿区中含有伴生元素稼(Ga)、锆(Zr)，详见表2。

表2 几内亚铝土矿区主矿体化学成分平均品位统计表(质量分数) %

Al2O3与Fe2O3呈相互消长关系，SiO2在矿层中品位变化稳定进入底板粘土岩中显著升高，见图2。

图2 Al2O3、Fe2O3、SiO2沿垂向不同岩(矿)性层位化学组分特征图

2.5 矿石结构构造

块状铝土矿结构主要为泥质结构、不等砾状结构；构造为蜂窝状构造、皮壳状构造、块状构造、微观似层状构造。

土状铝土矿结构为泥质结构、豆鲕状结构、结核状结构；构造为土状构造、微观皮壳状构造。

3 控矿因素分析

3.1 矿源层因素

几内亚不同地区的含铝硅酸盐岩是红土型铝土矿的成矿物质源头，铝硅酸盐岩的分布。规模及矿石质量制约了风化残余型红土型铝土矿床的形态、规模及矿石质量，两者呈正相关性。几内亚富铝硅酸盐岩形成红土型铝土矿床见表3。

表3 几内亚铝土矿区成矿母岩一览表

3.2 构造、地形地貌因素

几内亚位于非洲大陆西北部的西非克拉通内，区域构造背景稳定。早期发现的铝土矿床分布在地貌称为“巴瓦列(桌型山)的平台上，四周地形切割剧烈，顶部平台宽缓、面积广阔，易形成品位高、储量巨大的矿床，如图格区铝土矿、博克区萨加列狄铝土矿和金迪亚铝土矿。

2008年以来，地质勘查铝土矿床大多分布在中低山的中上部及宽缓山脊部位，储量规模小、矿石品位低，如博凯558矿区、3650矿区和皮塔矿区等。几内亚红土型铝土矿床地形地貌分布特征见表4。

表4 几内亚红土型铝土矿床地形地貌特征一览表

3.3 气候、水文因素

该地区属热带季风气候，一年分为雨季和旱季两季，雨季为每月6～10月份，多年平均降雨量由中东部的近2 000 mm，向西部沿海增加到3 500 mm以上，降雨量占全年的90%以上；旱季为每年的11月份至第二年的5月份，降雨量100～300 mm。热带季风气候及充沛的雨水是红土型铝土矿的风化剥蚀、搬运堆积成矿的必要条件。

4 成矿机理探讨

1)红土化、淋滤、下渗、冲刷水解作用：土壤和风化壳带是统一的均衡的物理化学系统。通过上部铁质硬壳带和土壤带循环的雨水，按成分接近于蒸馏水。这种水侵蚀性相当大，几乎所有复杂的链状、架状、带状硅酸盐都被分解，Na、K、Ca、Mg和Si被流动的雨水带走，仅Al、Fe、Ti和其他水解元素的氧化物作为残余物堆积在原地，形成比较简单的层状硅酸盐和游离氧化物。由于岩石组分被水溶解和PH值升高，水的侵蚀性下降，与弱风化的岩石处于平衡。当水与新鲜岩石接触时，岩石发生部分分解，水被各种元素几乎完全饱和而使其失去侵蚀性。这样的水与新鲜岩石接触时，可以无止境地持续很久而不使岩石破坏。

2)排水及冲刷性：几内亚靠海为峭壁，往东是绝对标高达1 500 m的高度切割的富塔贾隆高原，东部是高达1 700 m的几内亚高地。风化壳的排水或冲刷性都相当良好。地形坡度为5°～20°的夷平台地(桌型山)无疑是最好的铝土矿成矿场所。赤道季风性气候带来的充沛雨水(年降水量2 000～3 500 mm)及长达5个月的雨季使红土化作用可以持续较长时间。

5 找矿标志及找矿方法、技术手段

5.1 找矿标志

1)风化壳-铁帽标志：大面积铁帽覆盖区是寻找红土型铝土矿的前提和直接标志。

2)地形地貌标志：被铁帽覆盖的低缓残丘和较大山体的中上部是铝土矿的富集区。

3)颜色标志：地表铁帽颜色相对较浅，并以砖红色或浅褐黄色分布区为找矿的有利地段。

4)植被标志：本矿区优质铝土矿往往分布在地表残积物、植被发育区域。因此地表植被发育程度也是判断铝土矿成矿条件优劣的有效间接找矿标志。

5.2 找矿方法、技术手段

通过MapGis软件图形编辑功能，实现遥感褐铁矿硬壳图层、含褐铁矿角砾红图层与DEM高程图层等多层立体重叠，圈定铝土矿成矿远景区[9]。然后利用浅钻、竖井等常规探矿手段进行矿体揭露、控制。

6 结语

几内亚红土型铝土矿床分布十分广泛，储量巨大。早期进入几内亚的镁铝、俄铝矿业公司对首选采区之外的区域都做过大致了解、稀疏施工过钻孔。我国矿业公司要在几内亚找到富矿、大矿一定要选好靶区。单位面积矿石质量越好、储量规模越大，才能更好的为企业带来效益。