本区含矿岩系时代归属存在较大争议, 四川省地质局1976年完成的1∶ 20万南川幅区调报告, 将含矿岩系与上覆梁山组炭质页岩视为同一地层单元, 因而认为铝土矿含矿岩系为中二叠世梁山期的沉积产物, 贵州有色地质系统也沿用梁山组(P₂l)^[1]。1986— 1991年贵州省地矿局一○六地质队先后取送数十件含矿岩系之古孢粉样, 经中国地质科学院地质研究所高联达鉴定有:Lycospora Pusilla, Anapiculatisporites minor, Murospora, Colatisporites sp., Verrucosisporites baculatus, Acantnotriletes sp., Apiculatisporites sp., Dictyotriletes等。并认为属早— 晚石炭世化石^[2]。1992— 1993年该队在区内含矿岩系之下的灰岩中发现大批化石, 其鉴定结果为上石炭统黄龙组^[3], 与黔南的滑石板— 达拉期沉积物相当。在含矿岩系上覆的梁山组炭质页岩中发现有与省内邻区凯里中二叠世早期梁山组拥有的大多数相同的孢粉种属, 如:Gulisporites、Sinulatisporites和Floritnites等。在野外观察含矿岩系与上覆梁山组炭质页岩接触面凹凸不平整, 局部见冲刷痕迹、铁质古风化壳, 偶见有底砾岩产出, 说明含矿岩系与上覆梁山组炭质页岩有明显的沉积间断, 呈假整合接触关系。因此, 该区含矿岩系形成于上石炭统黄龙组之后, 中二叠统梁山组之前, 由于其中古孢粉全为石炭系产物, 故将含矿岩系形成时代确定为上石炭统。同时因该沉积物在务川大竹园铝土矿发育完整而定名为大竹园组^[4]。由贵州省国土资源厅组织的“ 贵州省务(川)正(安)道(真)地区铝土矿整装勘查” 将本区铝土矿含矿岩系定为下二叠统大竹园组(P₁l)。本文将采用上石炭统大竹园组((P₂l)。与贵州省内其余地区的铝土矿含矿岩系在形成时代上存在较大差别, 在空间上则是一个不可分割的统一的岩石地层单位^{[5] ①}(① 贵州地质局一○六地质大队.贵州省正安、道真、务川铝土矿成矿远景区划报告[R].贵州遵义:贵州地质局一○六地质大队, 1993.), 由矿系底板灰岩所提供的古生物依据, 间接地揭示了贵州省内石炭系铝土矿含矿岩系从南到北, 在成矿时代上存在明显的穿时性(表1)。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 贵阳— 遵义— 务川— 正安— 道真铝土矿含矿岩系及其顶、底板地层层序对比表 Table 1 Stratigraphic sequences of the bauxite-bearing rock series and its roof and floor strata in Guiyang-Zunyi-Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, Guizhou province 地区 贵阳 遵义 务川 正安 道真 中二叠统栖霞组 中二叠统梁山组 中二叠统梁山组 上石炭统大竹园 组(含矿岩系) 黄龙组 上石炭统 黄龙组 地 层 层 序 下石炭统九架炉组(含矿岩系) 下志留统 下志留统石牛栏组 下志留统龙马溪组 中-上奥陶统 下奥陶统 中-上寒武统娄山关群

表 1 贵阳— 遵义— 务川— 正安— 道真铝土矿含矿岩系及其顶、底板地层层序对比表 Table 1 Stratigraphic sequences of the bauxite-bearing rock series and its roof and floor strata in Guiyang-Zunyi-Wuchuan-Zheng'an-Daozhen area, Guizhou province

含矿岩系主要由粘土岩类、铝质岩类和铁质岩类组合而成, 极个别见有粉砂岩、炭质岩类及灰岩^②(② 贵州省地质调查院.贵州务川-正安-道真地区铝土矿评价报告[R].贵阳:贵州省地质调查院, 2009.)。

粘土岩类:是含矿岩系内分布最广、含量最多的岩石类型, 也是组成含矿岩系的最主要的岩石类型。包括水云母粘土岩、绿泥石粘土岩(根据化学成分可划为铁质岩类)和高岭石粘土岩。岩石中常含有砾、砂、黄铁矿结核和植物碎片等。其矿物成分主要是泥晶— 细微鳞片状高岭石和鳞片状水云母族, 此外, 还见有蒙脱石、埃洛石等粘土矿物, 时见微量铁质矿物、钛矿物等。岩石多呈块状, 层理不清, 以浅黄色、灰白色为主, 常见有褐红色、褐黄色等。本类岩石可存在于含矿岩系剖面的任何部位。

铝质岩类:特指区内Al₂O₃含量较高的铝土岩及铝土矿两类岩(矿)石。其中Al₂O₃≥ 40%、1≤ A/S< 1.8者称为铝土岩, Al₂O₃≥ 40%、A/S≥ 1.8者称为铝土矿, 是含矿岩系剖面中常见的岩石类型。其矿物成分主要是硬水铝石及粘土矿物, 其中硬水铝石含量为60%~95%。岩石中也见到铁质矿物、微量钛矿物、有机质及其他矿物, 本类岩石主要产于含矿岩系剖面的中上部。

铁质岩类:常呈铁的氧化物类以铁矿物集合体出现。其岩(矿)石主要有绿泥石岩、绿泥石铁矿、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等, 其中针铁矿也常出现在其他岩类中, 绿泥石岩、绿泥石铁矿及赤铁矿常呈似层状及透镜状产于含矿岩系下部及底部, 而褐铁矿则主要呈斑块产于各类岩石中。在剖面中, 无论横向上或纵向上, 绿泥石岩及绿泥石铁矿常相变为绿泥石粘土岩。

炭质:主要指炭质页岩及劣质煤, 呈透镜状产于含矿岩系中上部(常呈透镜状产于矿体内部), 其厚度较小, 是区内含矿岩系沉积过程中曾发生过局部沼泽化现象的证据。

粉砂岩类:主要是粘土质石英粉砂岩, 在道真向斜局部见及, 是区内含矿岩系中含量少、分布极局限的岩石类型。一般有这类岩石产出的含矿岩系内均无铝土矿产出, 且含矿岩系厚度较小。

从含矿岩系剖面来看, 铝质岩类主要分布于含矿岩系上部; 粘土岩和铁质岩类主要分布于含矿岩系下部; 炭质主要分布于含矿岩系上部或中部。含矿岩系中岩石类型从多到少依次为粘土岩类— 铝质岩类— 铁质岩— 炭质。

虽然含矿岩系岩石类型比较少, 但由于它们在剖面中的组合形式不一, 构成了较复杂的含矿岩系剖面结构。主要包括以下3种类型^②:

(1) 绿泥石粘土岩— 粘土岩型:该类型剖面主要由绿泥石粘土岩、粘土岩组成, 厚度小, 以不产铝土矿为其特点。剖面由下至上Al₂O₃含量递增, 而SiO₂递减, Fe₂O₃多是上、下部高而中部低, 绿泥石是影响Fe₂O₃含量高低的重要因素。底部岩石中Al₂O₃含量一般为30%~40%, 部分可过渡到铝土岩(图2), 反映了在风化作用下化学成分渐进分异的特征, 代表了无铝土矿产出的无矿地带。该类型剖面主要分布于桃源、道真向斜北段。

图 2

Fig.2

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	图 2 泥绿泥石— 粘土岩型 1. 中二叠统梁山组; 2. 上石炭统大塘组; 3. 上石炭统黄龙组; 4. 第四系浮土; 5. 炭质页岩; 6. 粘土岩; 7. 绿泥石粘土岩; 8. 灰岩Fig.2 Profile of chlorite clay rock-clay rock type

(2) 绿泥石粘土岩— 粘土岩— 单层铝土矿型:该类型剖面特点是底部为绿泥石粘土岩或粘土质绿泥石岩, 下部为粘土岩, 上部为铝土矿, 顶部常有粘土岩或铝土岩。铝土矿仅产出一层, 矿石自然类型以半土状、碎屑状为主, 次为豆鲕状和致密状。Al₂O₃含量一般在70%以上, 杂质SiO₂、Fe₂O₃含量低, 与下部粘土岩(Al₂O₃含量一般为30%~40%)的化学成分呈明显的突变关系。Al₂O₃含量的跳跃幅度一般为20%左右, 反映了铝土矿经过搬运后异地堆积的特征(图3)。该类型剖面为区内主要铝土矿产出类型, 分布于区内大部分地区, 占97.3%。其中以C₂h灰岩为基底的占35.9%, 以S₁h页岩为基底的占64.1%。

图 3

Fig.3

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	图 3 泥绿泥石— 粘土岩型— 单层铝土矿型 1. 中二叠统梁山组; 2. 上石炭统大竹园组; 3. 下志留统韩家店组; 4. 炭质页岩; 5. 页岩; 6. 粘土岩; 7. 半土状铝土矿Fig.3 Profile ofchlorite clay rock-clay rock-monolayer bauxite type

(3) 绿泥石粘土岩— 粘土岩— 复层铝土矿型:其特点是基底以灰岩为主, 含矿岩系中有2层或3层铝土矿产出。剖面下部为绿泥石粘土岩和粘土岩, 顶部常有粘土岩, 但个别地段无此层岩性, 使铝土矿直接与基底和上覆地层接触。上部两层铝土矿之间有明显的沉积间断, 夹层的岩性以浅绿色粘土岩、灰黑色炭质页岩或劣质煤为主, 呈透镜状分布。矿石自然类型以半土状为主, 次为碎屑状。Al₂O₃含量一般在70%左右, 从下段粘土岩到上段铝土矿Al₂O₃含量呈明显的突变关系, 一般跳跃幅度为25%左右。该剖面主要分布于道真北东的大塘向斜局部地段。这类剖面反映了铝土矿经过多次搬运后堆积且有短期的沉积间断的特征(图4), 该类型剖面占2.7%。

图 4

Fig.4

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	图 4 绿泥石粘土岩-粘土岩-复层铝土矿型剖面图 1. 中二叠统栖霞组; 2. 中二叠统梁山组; 3. 上石炭统大竹园组; 4. 上石炭统黄龙组; 5. 下志留统韩家店组; 6. 炭质页岩; 7. 页岩; 8. 粘土岩; 9. 灰岩; 10. 铝土矿Fig.4 Profile of chlorite clay rock-clay rock-multiple bauxite type

2.4.1 底板界线

含矿岩系底板有下志留统页岩和上石炭统黄龙组灰岩两种。

(1) 当底板地层是下志留统页岩时, 两者呈假整合接触或微角度不整合接触关系。下志留统页岩, 具有海相化石和层理清楚等明显的海相沉积特征, 岩石呈紫红、灰绿色。而含矿岩系的粘土岩多为块状, 无层理或层理不明显, 无海相化石但具有大量的陆相孢子颗粒, 与页岩之间可见到古风化壳存在。从颜色上讲, 含矿岩系粘土岩主要为灰白色、浅黄色。当含矿岩系底部为绿泥石粘土岩或粘土质绿泥岩时, 其岩性标志更为明显。因此含矿岩系与下志留统页岩之间界线较容易划分。

(2) 当底板地层是上石炭统黄龙组灰岩时, 由于与上覆含矿岩系在岩性上的极大差异, 使两者间分层十分明显, 其接触面上常可见到古风化残余物。接触面起伏不平呈明显的假整合接触关系。

2.4.2 顶板界线

含矿岩系顶板主要为中二叠统梁山组, 局部为中二叠统栖霞组。

(1) 当顶板地层为二叠系中统梁山组页岩时, 其底部常为页理较清楚的炭质页岩、含炭质页岩或为具有一定排列方向的砾石, 由于下伏含矿岩系顶部为块状构造、层理不明显的粘土岩或铝土矿, 其顶面常具有古风化残余物、冲刷面等特征, 假整合接触关系比较明显, 所含古孢子与梁山组古孢子有明显区别。因此, 在剖面上划分梁山组与含矿岩系一般并不存在大的困难。

(2) 当顶板地层为中二叠统栖霞组灰岩时, 其间缺失了梁山组, 假整合接触关系明显, 其分界由于两者间岩性的极大差异而易于识别。在区内这种接触关系情况极少。

区内含矿岩系均连续稳定地分布于向斜周边, 与上覆、下伏地层均呈假整合接触关系。含矿岩系厚度变化较大, 局部地方缺失。在单个向斜内, 由于所处的环境不一, 其厚度变化也大。由表2得出在含矿岩系产出的几个主要向斜中, 含矿岩系最大厚度17.60 m(大塘向斜), 最小厚度0.12 m(道真向斜), 平均厚度最大为7.99 m(栗园向斜)、最小3.78 m(桃源向斜); 含矿岩系厚度变化系数最大135%(大塘向斜), 最小55%(栗园向斜)。

道真向斜含矿岩系的岩石类型以粘土质岩类为主, 铝质岩类次之, 局部有粉砂岩产出; 含矿岩系剖面结构类型以绿泥石粘土岩— 粘土岩型和绿泥石粘土岩— 粘土岩— 单层铝土矿型为主; 含矿岩系最大厚度10.60 m, 最小厚度0.12 m, 平均厚 4.20 m, 厚度变化系数128%, 厚度变化较大; 含矿岩系底板黄龙组(C₂h)灰岩厚0~10 m, 底板起伏较大。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 含矿岩系厚度统计表 Table 2 Statistical thickness of ore-bearing rock series 向斜 厚度 /m 变化系数 /% 范围 平均 大塘(54) 0.20~17.60 6.67 135 道真(18) 0.12~10.60 4.20 128 桃源(17) 0.16~6.10 3.78 110 栗园(19) 3.65~14.20 7.99 55 新模(23) 1.10~9.60 4.61 94 注:()内数据为统计工程个数。

表 2 含矿岩系厚度统计表 Table 2 Statistical thickness of ore-bearing rock series

大塘向斜含矿岩系的岩石类型以铝质岩类为主, 粘土质岩类次之, 局部有炭质; 含矿岩系剖面结构类型以绿泥石粘土岩— 粘土岩— 单层铝土矿型为主, 绿泥石粘土岩— 粘土岩型次之, 局部有绿泥石粘土岩— 粘土岩— 复层铝土矿型产出; 含矿岩系最大厚度17.60 m, 最小厚度0.20 m, 平均厚6.67 m, 厚度变化系数135%, 厚度变化大; 含矿岩系底板黄龙组(C₂h)灰岩厚0~15 m, 底板起伏较大。

新模向斜含矿岩系的岩石类型以铝质岩类为主, 粘土质岩类次之, 局部有灰岩产出; 含矿岩系剖面结构类型以绿泥石粘土岩— 粘土岩— 单层铝土矿型为主, 绿泥石粘土岩— 粘土岩型次之; 含矿岩系最大厚度9.60 m, 最小厚度1.10 m, 平均厚4.61 m, 厚度变化系数94%, 厚度较稳定; 含矿岩系底板黄龙组(C₂h)灰岩厚0~1 m, 底板起伏较小。

栗园向斜含矿岩系的岩石类型以铝质岩类为主, 粘土质岩类次之, 局部有炭质产出; 含矿岩系剖面结构类型以绿泥石粘土岩— 粘土岩— 单层铝土矿型为主; 含矿岩系最大厚度14.20 m, 最小厚度3.65 m, 平均厚7.99 m, 厚度变化系数55%, 厚度较稳定; 含矿岩系底板黄龙组(C₂h)灰岩厚0~0.5 m, 底板起伏较小。

桃源向斜含矿岩系的岩石类型以粘土质岩类为主, 铝质岩类次之, 局部有炭质; 含矿岩系剖面结构类型以绿泥石粘土岩— 粘土岩型为主, 绿泥石粘土岩— 粘土岩— 单层铝土矿型次之; 含矿岩系最大厚度6.10 m, 最小厚度0.16 m, 平均厚3.78 m, 厚度变化系数110%, 厚度变化较大; 含矿岩系底板黄龙组(C₂h)灰岩厚0~5 m, 底板起伏较大。