采石场的灰岩顶上有一层浅灰色黏土状岩石,里面嵌着一颗颗豆粒大小的硬核,敲开断面粗糙。多数人当成铁铝质黏土或风化残积层,铲一锹就过。其实这层就是铝土矿,判据落在豆粒、硬度与铝硅比三处。
先看层位:它卡在灰岩溶蚀面与煤层之间
喀斯特型铝土矿的层位很固定。它直接盖在碳酸盐岩的溶蚀侵蚀面上,底板起伏不平,常见溶沟与漏斗;顶板多为煤层或炭质页岩。这个下灰岩、上煤层的夹心位置,是最省事的野外判据。
底板起伏决定矿层厚度。溶蚀洼地里矿层厚,可达十余米;溶蚀残丘上只剩薄薄一层,甚至缺失。沿露头追一段,量十几个点的厚度,就能判断矿体是透镜状还是层状,也决定布钻的密度。
层位对不上就要另找原因。若铝土矿层夹在砂岩与页岩之间、底板不是碳酸盐岩,多半属于铝硅酸盐岩风化的红土型,成矿条件与矿石类型都不同,判据不能通用,评价指标也要换一套。
再看结构:豆鲕状颗粒与粗糙断口
矿石多呈豆状、鲕状与致密块状。豆粒直径 1–10 毫米,同心圈层清楚,敲开断面粗糙,像一张粗砂纸;土状矿石则松软,手捏即成粉末。同一矿层里,致密块状与土状常上下过渡。
豆鲕不是装饰,它记录了风化过程中的胶体凝聚。颗粒核心常是石英或黏土碎屑,外围一圈圈硬铝石质胶结物,圈层越多,说明经历的风化期越长。碎屑状矿石则提示矿层经过短距离搬运。
最硬的一条在矿物:一水硬铝石,小刀划不动
这类矿石以一水硬铝石为主,部分矿区含三水铝石。一水硬铝石硬度 6.5–7,密度 3.3–3.5 克/立方厘米,小刀划上去只留一道白痕;三水铝石硬度 2.5–3.5,指甲都能刻动,手感差别极大。
伴生矿物给出环境信息。高岭石与伊利石说明淋滤不彻底,赤铁矿与针铁矿让矿石发红,锐钛矿与金红石则来自原岩中的钛。用放大镜看到大量高岭石时,铝硅比往往偏低,这一点值得先估。
混进来的是红土型:它的矿层长在花岗岩上
红土型铝土矿产在铝硅酸盐岩的风化壳上,底板是花岗岩、玄武岩或凝灰岩,矿层呈面状披覆,厚度稳定,矿石以三水铝石为主,松软易碎,手捏即成细粉,不含豆鲕结构,剖面里也找不到灰岩。
判别可以只看两点:底板岩性与矿石硬度。底板是碳酸盐岩、矿石硬得划不动,归喀斯特型;底板是硅酸盐岩、矿石一捏就散,归红土型。本文判断:两者的冶炼工艺要求不同,混淆会直接影响评价结论。
关键数据
- 矿石三氧化二铝 50%–70%,二氧化硅 5%–15%。
- 铝硅比 4–10,工业要求不低于 2.6。
- 矿层厚 2–15 米,溶蚀洼地中可达 30 米。
- 豆粒直径 1–10 毫米,同心圈层清楚。
- 一水硬铝石硬度 6.5–7,密度 3.3–3.5 克/立方厘米。
- 三水铝石硬度 2.5–3.5,密度约 2.4 克/立方厘米。
- 成矿需年均温 20 摄氏度以上、年降水 1000–2000 毫米。
边界
这套判据在埋深大的矿区会失效。矿层埋深超过 100 米后,露头见不到,只能靠钻探岩芯识别;岩芯被泥浆污染后颜色失真,豆鲕结构也常被压碎,此时要靠化学分析定铝硅比,肉眼判断退居其次。
后期改造也会改写面貌。矿层被海水侵入后,硬铝石发生重结晶,豆鲕消失,变成致密块状;被岩浆热液叠加时,还会出现叶蜡石与硬水铝石的组合。见到这类矿物,要重新评估矿石的工业类型。
参考文献
- 翟裕生, 姚书振, 蔡克勤.《矿床学》(第三版). 地质出版社, 2011.
- 廖士范, 梁同荣 主编.《中国铝土矿地质学》. 贵州科技出版社, 1991.
- Bardossy G. Karst Bauxites: Bauxite Deposits on Carbonate Rocks. Elsevier, 1982.