我国铝土矿分类、特征与成因研究

摘 要 我国铝土矿分布的时空范围广，成因类型多样，成矿过程复杂，影响因素多，对我国铝土矿地质成因的揭示对于发展铝土矿成矿理论有重要作用。文章从矿床分类、物质组成、物质来源与成矿机制四个方面，综述了我国铝土矿主要特征及研究进展，提出相关方面的一些研究手段、方式及方法，并揭示了我国喀斯特型铝土矿成因机制主体为“离子结晶与碎屑沉积”的综合成因。

关键词 铝土矿；分类；特征；成矿机制

中图分类号：P6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）17-0152-02

我国是世界主要铝土矿生产国之一，铝土矿资源分布高度集中，主要分布于山西、河南、贵州、广西四省，占全国储量的90.9%（山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%），其次，在山东、云南、四川等地区也有一定储量的铝土矿。

铝土矿有三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石三种类型，我国铝土矿资源以一水硬铝石型为主，占全国总储量的98%，铝硅比偏低，约在4～6之间，80%以上均为中低品位的铝土矿。

与国际铝土矿相比，中国铝土矿研究起步相对较晚。到目前为止，国内学者已对铝土矿做了大量的研究工作，在物质组成、矿床成因等方面取得了较大进展；但由于成矿过程与物质赋存状态复杂，研究难度较大，且在物质来源、成矿方式等方面还存在诸多争议。同时对铝土矿地质成因缺乏系统而全面的论述，在此方面的研究还比较薄弱，进展仍相当缓慢。本文综述了国内外铝土矿地质成因研究的主要研究方法与进展，总结其研究手段、方式及方法，深入认识其特征及成因，对更好地促进铝土矿地质学发展具有重要意义。

1 矿床分类

根据铝土矿的物质组成、地质产状、矿床成因、基岩类型、矿体形态及产出大地构造背景等，国内外学者对其进行了分类，应用最广泛的是根据基岩类型来分类。应用基岩分类的本质就是根据基岩或母岩物质对矿体形态、岩石学特征、矿体物质组成等的影响。

根据基岩类型，国外铝土矿床主要分为两种：红土型、喀斯特型[1]。红土型铝土矿主要产于铝硅酸盐基岩上，喀斯特型铝土矿主要产于碳酸盐岩古喀斯特面上。我国铝土矿矿床类型的划分存在较大分歧，原因在于其成矿地质作用的独特性。我国的相关规范把铝土矿床分为红土型、堆积型、沉积型[2]。根据这一标准，我国铝土矿主要为沉积型。在已发现的储量中，沉积型矿床储量占有92.25%，主要分布在山东、河南、山西、贵州等地区；堆积型矿床储量占有6.21%，主要分布在云南、广西等地区；其余为红土型矿床。

我国的主体铝土矿矿床，也可分为喀斯特型和红土型两种类型。第一类属硬水铝石型，也称之为硬水铝石喀斯特型铝土矿，在我国总储量超过了85%，主要分布在广西、贵州、山西、河南等地区。第二类属三水铝石型，也称三水铝石红土型铝土矿，主要分布在桂中、福建漳浦、广东雷州半岛和海南蓬莱等地。

2 物质组成

不同类型铝土矿的矿石矿物组成存在较大的差异，我国铝土矿以一水硬铝石型矿石为主，沉积型铝土矿和堆积型铝土矿均属此类型。其次尚有少量三水铝石型铝土矿，即红土型铝土矿[3]。一水硬铝石型铝土矿的矿物组成以一水硬铝石为主，在40%-95%之间；其次是高岭石，在10%-40%之间；其余还有蒙脱石、水云母等；除此之外，还含有少量的针铁矿、褐铁矿、黄铁矿、赤铁矿、金红石、锆石等。其矿物组分尽管以一水硬铝石为主，但是次要矿物组分中也含有一些次生三水铝石、一水软铝石、微量独居石、少量石英等。

我国三水铝石型铝土矿矿物组分，以三水铝石为主，在30%-95%；其次含有少量高岭石、一水硬铝石、赤铁矿、褐铁矿、石英、锆石、蛋白石等。

3 物质来源

近年来随着诸多地球化学手段的提出和同位素年代学向微区高精度方向发展，元素Ni-Cr对数双变量图解、元素Ga-Zr-Cr三角图解、微量元素富集系数（R）、Eu/Eu*-TiO2/Al2O3-Ti/Cr图解和稳定元素的比率等地球化学手段，锆石的离子探针（SHRIMP）、激光探针（LA-ICP-MS）等U-Pb同位素定年手段，及锆石背散射电子图像（BSE）、阴极发光图像（CL）、氧同位素、微量元素成分等已被广泛应用于铝土矿物源探索的研究中。

对前面提到的红土型铝土矿和喀斯特型铝土矿，前者可直接根据其物质组成和矿石结构得知它们与潜在的母岩间的关系，但喀斯特型铝土矿的判识则要复杂得多。这主要是由于其形成过程的复杂性，其矿化过程中元素的活动行为受母岩成分、元素在母岩中赋存状态、元素化学性质、成矿物理化学条件、成岩和后期改造等诸多因素的影响。因而对这种类型的铝土矿需要借助于多种研究手段。

华北地区的喀斯特型铝土矿物质来源有三种说法。郭连红、袁跃清、贺淑琴等学者认为成矿物质来源于铝含量低，但风化剥（溶）蚀厚度大的底板碳酸盐岩；刘长龄、卢静文认为成矿物质来源于曾存在于华北喀斯特型铝土矿带周缘的小型古陆；吴国炎、温同想等学者则认为成矿物质为混合来源，即前两种观点的结合。贵州喀斯特型铝土矿物质来源有两种说法。刘平、程鹏林、叶霖等认为其成矿物质来源于黔中隆起后的碳酸盐岩和页岩基底。廖示范、梁同荣则认为其成矿物质来源为玄武岩。

国内铝土矿最新研究进展是创建了喀斯特型铝土矿物质来源研究方法体系，提出了铝土矿的物质来源与大型构造―岩浆活动有密切关系，是异源搬运的观点，且其源岩主体来自于北秦岭造山带内部的岩浆岩。

4 成矿机制

成矿机制主要有母岩风化机制、物质搬运过程及同生期等各阶段矿石结构和物质演化的过程。国内外很多学者对铝土矿形成机制进行了大量研究，并且提出了很多成因理论。在早期的时候，其成因理论主要包括水体一般沉积、胶体化学沉积、碎屑沉积和红土化成矿。近年来随着新矿床、新类型的逐渐出现，对铝土矿形成研究越来越深入，并且认识到铝土矿形成是多因素、多环境、多阶段共同作用的产物。

现阶段，喀斯特型铝土矿有三种形成机制：红土化作用形成含铝物质，之后将其搬运到碳酸盐基岩上，通过一定的沉积之后，形成铝土矿；碳酸盐基岩表面或铝硅酸盐基岩红土化，通过原地堆积，形成铝土矿；风化壳中含有的铝溶液通过化学形式进行搬运，在喀斯特洼地中进行结晶，进而形成铝土矿。国外研究报道以第一种成因机制为主。国内喀斯特型铝土矿的形成机制包括红土或钙红土残坡积、胶体化学沉积、红土沉积、和红土―残坡积沉积等理论。

最新研究结果表明，我国喀斯特型铝土矿成因机制较为复杂，和重大地质事件关系较为密切。华北喀斯特型铝土矿主要就是大陆漂移、集中风化、洋陆俯冲的产物。通过对地质学、矿物学、地球学、岩相学等学科的综合，充分表明：我国喀斯特型铝土矿成因机制主体为离子结晶与碎屑沉积两种。其中，华南铝土矿成因机制主体为离子结晶；华北喀斯特型铝土矿成因机制主体为离子结晶与碎屑沉积的综合。

5 结束语

近年来，随着许多大型和超大型的新类型铝土矿的发现，及现代分析测试手段的不断涌现，促进了铝土矿的分析与研究。铝土矿地质与成因研究需要借助沉积学、表生地球化学、同位素地质学、古气候学等多学科的理论基础，同时也要借助多项现代测试手段。本文从矿床分类、物质组成、物质来源与成矿机制四个方面总结了我国铝土矿研究的一些认识、成果与进展，其中还存在许多有待进行大量研究来解决的问题。比如，需要进一步深入在物质组成、找矿标志、成矿过程等方面的研究。

参考文献

[1]王庆飞，邓军，刘学飞，等.铝土矿地质与成因研究进展[J].地质与勘探，2012， 48（03）：430-448.

[2]于蕾，侯恩刚，高亦文.中国铝土矿勘查研究进展[J].资源与产业，2011，13（03）：27-33.

[3]崔萍萍，黄肇敏，周素莲.我国铝土矿资源综述[J].轻金属，2008（02）：6-8.