中国铝土矿的成矿规律、关键科学问题与研究方法_徐林刚.pdf

矿床地质MINERAL DEPOSITS2023年2月February，2023第 42 卷第 1 期42（1）：2240徐林刚等：中国铝土矿的成矿规律、关键科学问题与研究方法*本文得到国家自然科学基金项目（编号：41972072、42172080）资助第一作者简介徐林刚，男，1981 年生，博士，副教授，从事矿床学与同位素地球化学研究。Email:*通讯作者孙莉，女，1981 年生，博士，高级工程师，主要从事数学地质学及矿床资源评价研究。Email:收稿日期2022-11-02；改回日期2023-01-11。孟秋熠编辑。文章编号：0258-7106（2023）01-0022-19Doi:10.16111/j.0258-7106.2023.01.002中国铝土矿的成矿规律、关键科学问题与研究方法*徐林刚1,2，孙莉3*，孙凯1（1 中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京100083；2 中国地质大学（北京）自然资源部战略性金属矿产找矿理论与技术重点实验室，北京100083；3 自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037）摘要中国是世界上铝的最主要生产国和消费国，但资源储量和人均占有铝资源量严重不足。中国铝土矿具有成矿时代单一、空间分布广泛但局部相对集中的特点，成因类型以喀斯特型为主，区别于国际上以红土型为主的特点。文章在前人大量研究的基础上，对山西断隆、华北陆块南缘、黔中北-渝南和桂西南-滇东南 4 个最主要铝土矿成矿带的成矿规律进行了总结。并在成矿规律总结基础上，提出了当前铝土矿研究面临的关键科学问题：地层层序与成矿物质的来源与组成问题；深时古气候背景下重大地质事件与铝土矿成矿耦合关系问题；铝土矿共生/伴生矿产资源的开发利用以及成矿过程问题。同时，文章还对解决上述科学问题可能采用的技术方法和研究手段予以展望。关键词地质学；铝土矿；成矿规律；地层层序；深时古气候；共生-伴生矿产中图分类号：P618.45文献标志码：AMetallogenic regularity,key scientific problems and research methods ofbauxite in ChinaXU LinGang1,2,SUN Li3and SUN Kai1(1 School of Earth Science and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2 MNR Key Laboratory for Exploration Theory&Technology of Critical Mineral Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;3 MNRKey Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment,Institute of Mineral Resources,CAGS，Beijing 100037，China)AbstractChina is the most significant producer and consumer of aluminum in the world.However,the total resourcesof China and the per capita amount of aluminum are insufficient.Bauxite deposits in China are generally formedfrom Carboniferous to Permian.Although it is widely distributed in China,bauxite resources are mainly concentrated in a few metallogenic belts.In addition,bauxite in China is primarily karstic type,different from lateritebauxite-dominated worldwide.Based on previous studies,this paper summaries metallogenic regularities of theeconomically top four bauxite belts,including the Shanxi fault-uplift,the south margin of the North China craton,the central and northern Guizhou-southern Chongqing,and the Southwest Guangxi-Southeast Yunnan metallogenic belts.We further summaries three key scientific questions that need to be paid additional attention in the future research on bauxite,including:The stratigraphic sequence of bauxite and its provenance and mineral composition;Critical geological events in earths history and their links with bauxite formation under deep-time paleoclimatological background;Paragenetic or associated minerals with bauxite and their mineralization pro第 42 卷 第 1 期徐林刚等：中国铝土矿的成矿规律、关键科学问题与研究方法23铝在元素周期表中位于第3周期，原子量为13。铝是地壳中含量最丰富的轻金属元素，其质量百分数约为8.2%，在地壳中广泛以铝硅酸盐和含铝氧化物的形式存在，目前自然界中已经发现的含铝矿物多达270种。由于铝与氧具有极强的亲和性，因此自然界不发育自然铝。铝具有密度小、导电性好、抗腐蚀性强、采选冶成本低等多种特征，被广泛应用于航空航天、家用电器、包装、装饰装潢、耐火材料等诸多领域。工业应用的铝主要来自于铝土矿，铝土矿是富含铝、铁、钛等元素的氢氧化物和氧化物，一般通过表生风化和搬运沉积等地质作用形成于温暖潮湿的热带、亚热带地区（Brdossy,1982;Bogatyrev etal.,2009;Retallack,2010）。全球范围内铝土矿资源丰富（550750亿t），集中分布在几内亚、澳大利亚、巴西、越南、牙买加、印度尼西亚、中国、圭亚那、印度等国家（图1a,USGS Annual Report,2021）。中国的铝土矿资源分布很不均匀，据统计，截至2015年底，中国累计备案的铝土矿矿区共553个，查明铝土矿总资源量47.1亿t，主要分布在山西、河南、广西、贵州等地，上述4个省区合计超过全国总资源量90%以上（孙莉等，2018，图1b）。中国是铝工业大国，年产量持续超过全球总产量一半以上，例如，2020年中国总计生产金属铝430万t，约占全球总产量的56%（USGS Annual Report,2021）。中国虽然是世界上最主要的金属铝产出国，但铝土矿资源储备严重不足，总储量为9.8亿t，仅占全球总储量的3.5%（图1a），人均储量更是不足国际平均水平的 10%（高兰等，2014;张海坤等，2021）。因此，总结中国铝土矿近年来的勘查成果，查明成矿规律、梳理成矿过程研究中的关键科学问题及解决方案，对促进铝土矿成矿理论研究和找矿勘查实践均具有重要意义。经过多年研究，国内外学者在铝土矿的成矿地质背景、矿床地质特征、成矿过程、共生矿产资源、成矿区带划分和资源潜力评价等研究方面取得了诸多重要进展（如刘长玲，1988;Deng et al.,2010;Liu et al.,2010;黄智龙等，2014；2021；刘幼平等，2015；刘学飞，2012；2016；2020；曹高社等，2018a；2018b），并逐渐认识到铝土矿的形成与深时古气候密切相关，是全球或区域范围内古气候条件、古水文条件等一系列地质因素综合作用的产物（Yu et al.,2019;Wang et al.,2021）。前人已经对中国铝土矿的资源状况、分布规律，以及全球铝土cesses.This paper also prospects the possible techniques to meet the above challenges.Keywords:geology,bauxite,metallogenic regularity,stratigraphic sequence,deep-time palaeoclimatology,paragenetic and associated minerals图1全球及中国铝土矿资源分布情况a.世界上主要发育铝土矿国家、探明储量及所占比例（数据来自张海坤等，2021）；b.中国主要铝土矿省区、资源量及其所占比例（数据来自孙莉等，2018）Fig.1Bauxite distribution in major countries worldwide and Chinaa.Major countries that host bauxite deposits in the world,and their reserves and percentage(data from Zhang et al.,2021);b.Major provinces and regions that host bauxite deposits in China,and their resource volumes and percentages(data from Sun et al.,2018)24矿床地质2023 年矿勘查开发情况进行了综述（如孙莉等，2011；2018；王庆飞等，2012；高兰等，2014；Gao et al.,2015;Sunet al.,2020;张博坤等，2021）。本文将以前人工作为基础，通过广泛收集资料（包括大、中、小型铝土矿超过900个），并结合近年来最新研究进展，对中国主要铝土矿成矿带的资源情况、成矿特点进行综述，针对目前铝土矿研究面临的关键科学问题和研究方法进行总结，并对研究未来提出展望。1铝土矿的成因类型早在20世纪初，国外学者便认识到铝土矿的下伏岩石具有含硅质岩石和含钙质岩石 2 种主要类型，随着研究的不断深入，国外学者以基岩类型为基础将铝土矿划分为红土型、喀斯特型和季赫温型铝土矿（Brdossy,1982;Brdossy et al.,1990）。中国的铝土矿成因类型划分与国外略有差异，但综合考虑了基底岩石和铝土矿的物质组成、地质产状和成矿过程等多种因素，基本上可以进行对比。红土型铝土矿指由下伏硅酸盐岩石经过红土风化作用而形成的残余矿床，此类矿床主要分布在南北纬 30以内的热带和亚热带地区，具有矿床规模大、层位稳定、分布范围广、品位高等特点，矿石中含铝矿物以三水铝石为主，另有少量的一水软铝石，是国际上最主要的铝工业原材料，其储量约占全球铝土矿总储量的86%（高兰等，2014）。全球范围内红土型铝土矿的形成常与全球变暖、大气中CO2浓度增加、海洋缺氧事件、生物灭绝事件等相关（Retallack,2010）。喀斯特型铝土矿的成矿过程与地貌喀斯特化密切相关，指发育在岩溶化的碳酸盐岩之上、经过沉积作用形成的铝土矿矿床，因此也被称为碳酸盐岩岩溶型或沉积型铝土矿，根据产出的大地构造背景，被进一步划分为孤立台地喀斯特型和内陆盆地喀斯特型铝土矿。全球范围内喀斯特型铝土矿主要分布在南欧、加勒比海、亚洲北部等地区，含铝矿物以一水硬铝石和一水软铝石为主，储量约占全球总储量的13%（高兰，2014）。季赫温型也称为堆积型，指直接覆盖在铝硅酸盐岩石剥蚀面之上的碎屑铝土矿矿床，储量仅占全球总储量的约1%，主要分布在俄罗斯和中国等地。与国外以红土型铝土矿为主所不同，中国铝土矿的成因类型以喀斯特型为主，占中国铝土矿总资源量的85%以上，主要分布在山西、河南、贵州和广西等地（刘学飞，2011）。2中国铝土矿的时空分布规律对矿床时空分布规律的认识是研究成矿过程和开展找矿预测的基础。前人已对中国铝土矿矿床时空分布规律开展过深入研究（高兰等，2014；孙莉等，2018）。中国铝土矿在成矿时代上分布较单一，喀斯特型铝土矿主要形成于石炭纪和二叠纪，仅极少数发育在中晚三叠世；红土型和堆积型铝土矿分别集中发育在新近纪和第四纪（表1）。晚石炭世是中国喀斯特型铝土矿最重要的成矿期，铝土矿产于上石炭统本溪组中下部的碳质泥岩、粉砂岩、砂岩中，含矿岩系上覆于奥陶系马家沟组碳酸盐岩不整合面之上，是中国重要的G层铝土矿的产出层位，已探明资源量占全国铝土矿总资源量的42%，考虑到华北地区大量铝土矿的成矿时代尚未获得准确约束，这一比例可能会超过50%以上（表1）。在铝土矿的空间分布方面，高兰等（2014）在全面梳理中国铝土矿资源特点、矿床类型、成矿区带和成矿系列的基础上，划分出15个铝土矿成矿区带，并圈定了7个重要矿集区，该划分方案为全国铝土矿资源潜力评价预测工作提供了重要理论依据。近年来，中国铝土矿找矿勘查工作不断取得突破，仅“十三五”期间，中国新发现铝土矿产地15处并有多个老矿山实现增储，如山西省汾西县吉王沟、秋堰、乡宁县东庄-郭元、灵石县秋牧、孝义市申家庄，河南省渑池县雁岭、新安县石寺-北冶，贵州省务川县大竹园等矿床。结合近年来的找矿新成果，孙莉等表1中国不同类型铝土矿成矿时代和资源量Table 1Mineralization ages and resources of differenttypes of bauxite in China矿床类型喀斯特型红土型堆积型成矿时代二叠纪晚二叠世中二叠世早二叠世石炭纪晚石炭世早石炭世新近纪第四纪资源储量/Mt28166406189632902499987902占比0.4%2.4%6.0%0.3%14.0%42.0%7.3%14.4%13.1%第 42 卷 第 1 期徐林刚等：中国铝土矿的成矿规律、关键科学问题与研究方法25（2018）将中国铝土矿重新优化划分为 18个成矿区带，其中山西断隆成矿带、华北陆块南缘成矿带、黔中北-渝南成矿带、桂西南-滇东南成矿带4个成矿带最为重要（图2），资源量占全国总资源量的73%。从资源总量上看，山西断隆成矿带占主导地位，华北陆块南缘成矿带、黔中北-渝南成矿带和桂西南-滇东南成矿带基本相当；从品位上看，堆积型铝土矿的品位一般低于喀斯特型铝土矿，桂西南-滇东南成矿带中发育大量堆积型铝土矿，导致该成矿带铝土矿的平均品位略低于其他3个成矿带（图3）。本文在孙莉等（2018）分类方案的基础上，将上述4个最具有经济意义的成矿带予以概述。2.1山西断隆铝土矿成矿带山西断隆成矿带包含了山西省全境、陕西省中部-东北部、内蒙古鄂尔多斯地区、河南省北部以及河北省西南部（图2）。该成矿带是中国铝土矿最集中、分布范围最大的成矿带，中大型矿床资源量为24.93亿t，平均品位63%，成因类型为喀斯特型。成矿带内发育包括克俄、瓦房沟、石且河等在内的大型铝土矿矿床30多个（表2）。在大地构造上，山西断隆属于华北陆块的一部分，华北陆块结晶基底由东、西部陆块和中部带组成，中部带是古元古代时期由东、西部陆块碰撞形成（Zhao et al.,2012），山西断隆主体上位于中部带。显生宙盖层由寒武纪到中奥陶世海相沉积岩、石炭纪到二叠纪陆相碎屑岩以及中新生代河流-湖泊相沉积组成（Zhao et al.,2001），其中，石炭系本溪组不整合上覆于奥陶系碳酸盐岩之上，厚度几十米至数百米不等。本溪组可分为下、图2中国铝土矿矿床空间分布规律及4个重点成矿区带（底图据中国测绘协会网站http:/www.csgpc.org/list.php?fid=254）符号大小代表矿床规模Fig.2Spatial distribution of bauxite deposits in China and four economic significant metallogenic belts(China map is from Chinese Society for Geodesy Photogrammery and Cartography website at http:/www.csgpc.org/list.php?fid=254)The size of symbol denotes the size of deposit26矿床地质2023 年中、上3个岩性段，下部以紫色页岩为主；中部以黄色砂岩、砂质页岩为主，局部夹薄层煤层；上部以黄色页岩、细砂岩及石灰岩和铝土质页岩为主。本溪组下部是铝土矿的主要赋矿层位，可进一步划分为赤铁矿-褐铁矿层（山西式铁矿）、铁铝岩层、铝土矿层、黏土矿层、黏土质页岩层等。垂向上，本溪组下部具有底部高铁、低硅铝，中部高铝、低硅铁，上部高硅、低铁铝的规律（武爱明等，2019）。铝土矿常呈致密块状构造以及鲕粒状、豆状和碎屑状结构，主要矿物为一水硬铝石和高岭土，另有少量三水铝石、赤铁矿、针铁矿、鲕绿泥石、斜绿泥石、锐钛矿和金红石等（高天祥，2019；周智慧，2020）。2.2华北陆块南缘铝土矿成矿带华北陆块南缘成矿带包括了河南省西部（荥阳、巩义、登封、新安、渑池、陕县）以及山西省南部（平陆县）等地区，在大地构造位置上属于华北陆块南缘。该成矿带在资源量上仅次于山西断隆成矿带，累计探明资源量为 8.42亿 t，平均品位 64.9%（表 3）。成矿带内发育大型矿床12个，其中包括巩义市小关、平陆县下坪、渑池县曹窑、仁村铝土矿等。矿床成因类型均为喀斯特型，主要赋矿层位为下石炭统本溪组中下段。区内地层层序与位于华北陆块中部的山西断隆基本一致，本溪组不整合上覆于寒武系和奥陶系碳酸盐岩之上，含矿岩系的空间展布明显受基底地形控制。喀斯特隆起高地部位，底部铁质黏土层中的矿物以伊利石、赤铁矿、针铁矿为主，而低洼处则以伊利石、菱铁矿、黄铁矿为主；铝土矿层则以一水硬铝石、伊利石、黄铁矿和锐钛矿为主；上部铝质黏土层由伊利石、一水硬铝石、锐钛矿和少量高岭石组成（刘学飞，2012；赵利华，2020）。矿石呈块状构造和土状构造，鲕粒状结构和隐晶质结构发育（刘学飞，2011）。成矿物质主要来源于北秦岭造山带，少量来源于下伏马家沟组灰岩（曹高社，2018a；2018b），秦岭古陆风化的富铝物质通过风暴作用搬运，在潮间带-潮下带经过机械分选以及离子、胶体化学沉积，在喀斯特低洼地带形成初始铝质岩，上部泥沼酸性溶液向下渗漏促使铝土岩脱硅去铁，并最终转化为铝土矿（李俊健等，2016）。2.3黔中北-渝南铝土矿成矿带黔中北-渝南成矿带包括了贵州中部、北部以及重庆南部等广大地区（图2），大地构造位置属于扬子陆块的东南缘。该成矿带中的铝土矿均为喀斯特型。黔中地区的矿体整体产于九架炉组中上部，下部也有少量矿体产出，含矿岩系位于下奥陶统古溶图3中国4个铝土矿成矿带内大型-中型矿床吨位-品位图Fig.3Tonnage and grade plot of large-medium-size bauxites in economically top four metallogenic belt of China第 42 卷 第 1 期徐林刚等：中国铝土矿的成矿规律、关键科学问题与研究方法27省份山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西矿产地名称交口县瓦房沟铝土矿区保德县石且河铝土矿区汾西县麻姑头铝土矿区保德县郭偏梁铝土矿区孝义市克俄铝土矿区交口县田家山铝土矿区交口县石岭后铝土矿区吕梁市离石磁窑沟铝土矿区孝义市西河底铝土矿区盂县白云坡东铝土矿区交口县下庄铝土矿区兴县贺家圪台铝土矿区宁武县马邑所铝土矿区孝义市相王铝土矿区孝义市杜村铝土矿区五台县天和铝土矿区宁武县宽草坪铝土矿区左权县清河店铝土矿区交口县北故乡铝土矿区兴县苏家吉铝土矿区交口县赵家圪垛铝土矿区保德县天桥铝土矿区孝义市石公铝土矿区吕梁市离石西属巴铝土矿区洪洞县道觉铝土矿区方山县郭家沟铝土矿区盂县贾家脑铝土矿区孝义市克俄卜家峪北矿段铝土矿区阳泉市白泉铝土矿区孝义市柴场铝土矿区阳泉市白家庄铝土矿区交口县庞家庄铝土矿区交口县丁家焉铝土矿区交口县沙墕铝土矿区交口县上庄铝土矿区原平县长梁沟铝土矿区昔阳县李家庄铝土矿区五台县白家庄铝土矿沁源县大峪铝土矿区古交市大南峪铝土矿区大地构造位置华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块成矿类型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型成矿时代C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2矿床规模大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型大型中型中型中型中型中型资源量/Mt251.5140.5138.3124.869.448.845.845.042.142.040.638.935.034.633.032.031.830.028.828.027.627.326.826.326.225.924.224.023.923.923.623.321.921.321.119.919.218.618.417.2平均品位/%58.359.467.964.864.061.067.460.167.464.058.059.065.258.466.552.657.870.265.068.460.864.563.065.564.263.467.056.862.266.765.0表2山西断隆铝土矿成矿带内大-中型矿床统计表Table 2Statistics of the large-medium-size bauxite deposits in the Shanxi fault-uplift metallogenic belt28矿床地质2023 年续表2-1Continued Table2-1省份山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西矿产地名称交口县桃花铝土矿区阳泉市千亩坪铝土矿区交口县铁金铝土矿区汾阳市菽和铝土矿区交口县毕家掌铝土矿区孝义市梧风铝土矿区保德县焉则村铝土矿区中阳县开府铝土矿区沁源县南坪黄段铝土矿区兴县范家疃铝土矿区盂县小岩沟铝土矿区交口县响义铝土矿区汾西县王畔庄铝土矿区交口县后务城铝土矿区灵石县杨家山铝土矿区保德县墕则村铝土矿区静乐县前文猛铝土矿区太原市晋祠铝土矿区兴县后发达铝土矿区昔阳县三都铝土矿区交口县庞子洼铝土矿区兴县奥家湾铝土矿区盂县斗沟铝土矿区保德县郝家塔铝土矿区盂县郭村铝土矿区古交市河口铝土矿区沁源县李城铝土矿区交口西崖底铝土矿区盂县白土坡铝土矿区阳泉市东村铝土矿区原平县化滩铝土矿区沁源县高家山铝土矿区宁武县西红河铝土矿区孝义市石公克俄间铝土矿区孝义市石克间铝土矿区古县金堆铝土矿区兴县黄辉头铝土矿区兴县杨家沟铝土矿区交口县西山铝土矿区阳泉市白泉山头南段铝土矿区大地构造位置华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块成矿类型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型成矿时代C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2矿床规模中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型资源量/Mt17.016.916.816.616.415.514.814.714.514.113.713.713.513.413.212.912.912.512.212.011.811.711.411.111.010.810.410.19.99.89.69.39.19.09.08.98.98.88.58.4平均品位/%68.659.164.864.665.764.757.366.361.767.164.664.558.761.466.164.958.547.061.157.760.963.363.667.558.264.963.757.858.765.862.0第 42 卷 第 1 期徐林刚等：中国铝土矿的成矿规律、关键科学问题与研究方法29省份山西山西山西山西山西山西河南山西山西山西河北山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西山西河北山西陕西山西矿产地名称阳泉市北泉东梁庄铝土矿区孝义市下堡矿区孝义市克卜区岭北段铝土矿区孝义市石公铝土矿区寿阳县段王铝土矿区沁源县上滩铝土矿区沁阳市簸箕掌铝土矿区孝义柳窳里铝土矿区交口县薄依矿区铝土矿区兴县车家庄铝土矿区武安市暴庄铝土矿灵石县毛家岭铝土矿区孝义孙家山铝土矿区盂县东庄铝土矿区盂县千峰岭铝土矿区孝义市桑沟铝土矿区灵石县南关铝土矿区临县湍水头铝土矿区阳泉市霍树头铝土矿区原平县角川铝土矿区孝义市石公西铝土矿区介休市赵家庄铝土矿区交口县冯家港铝土矿区汾西县诸神沟铝土矿区灵石县王家岭铝土矿区盂县南流铝土矿区交口县南岭上铝土矿区娄烦县石槽铝土矿区交口县南故乡铝土矿区原平县石墙铝土矿区阳泉市太湖石铝土矿区怀仁县娄子沟铝土矿区中阳县苏村铝土矿区交口县卜家庄铝土矿区井陉县南关铝土矿矿原平东蚕食铝土矿区蒲城县东党铝土矿区原平县白鸠川铝土矿区大地构造位置华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块成矿类型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型喀斯特型成矿时代C2C2C2C2C2C2CC2C2C2CC2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2C2CC2C2C2矿床规模中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型中型资源量/Mt8.48.38.38.38.38.38.28.18.18.18.07.97.87.87.87.77.57.57.47.06.96.86.86.86.76.76.46.36.36.06.05.95.65.25.15.15.05.0平均品位/%64.664.864.864.371.164.659.967.456.169.166.063.162.058.567.065.263.665.460.865.569.463.059.263.864.863.065.658.165.058.4续表2-2Continued Table2-230矿床地质2023 年蚀面之上，成矿受到大地构造和基底地形的控制（吕留彦等，2021；刘旭等，2022）。九架炉组形成于早石炭世大塘期早-中期（刘平等，2012），沉积环境为近海湖泊相和平原相并受到海侵的影响，由下部黏土岩段和上部铝质岩段组成（杜远生等，2014；刘平等，2015），其中铝质岩段以杂色厚层块状、碎屑状、半土状、鲕粒状、豆状铝土矿为主，中间夹铝土质黏土岩和铁质黏土岩等，矿石矿物以一水硬铝石为主，代表性矿床包括猫场、仙人、后槽铝土矿等（庄志贤等，2016；刘旭等，2022）。黔北和渝南地区铝土矿的赋矿地层为中二叠统梁山组和下二叠统大竹园组（康桂川等，2020），下伏地层为下志留统韩家店组和上石炭统黄龙组，典型矿床包括重庆武隆县申基坪、南川区大佛岩以及贵州务川瓦厂坪、大竹园、道真新民大型铝土矿矿床等（黄智龙等，2014；刘幼平等，2015；金中国等，2018）。该成矿带铝土矿的成矿物质具有多来源的特点，下伏志留系韩家店组和石炭系黄龙组可能为主要来源（余文超等，2014；赵晓东等，2015），杜远生等（2014）通过黔北务正道地区铝土矿的综合研究，认为准同生和后期含矿岩系的暴露、淋滤，是该成矿带铝土矿形成的主要控制因素。2.4桂西南-滇东南铝土矿成矿带桂西南-滇东南成矿带包括了云南东南部和广西西南部等广大地区（图2），在大地构造位置上处于华夏板块西南缘的华南褶皱带。该成矿带主要发育喀斯特型和堆积型铝土矿，其中堆积型铝土矿在资源量上占主要地位。喀斯特型铝土矿主要分布于桂西南和滇东南，赋矿层位分别为上二叠统合川组和龙潭组，主要由灰岩和碳质页岩组成，中间夹煤层和铝土矿层，其中铝土矿层具有明显的二元沉积结构，下部为厚层铝土矿，上部为韵律状铝土矿层，底部偶见铁质铝土质泥岩（张启连等，2020），原生矿石以块状、角砾状、鲕豆状、碎屑状矿石为主，风化后呈土状。成矿物质可能来源于峨眉山玄武岩以及下伏碳酸盐岩（Deng et al.,2010；张启连等，2020），为海相向海陆过渡相转变的沉积环境中，海水氧化还原状态由弱还原向氧化环境的转变促进了铝土矿的沉淀（李晓峰等，2021；王泽等，2022）。该成矿带内堆积型铝土矿主要发育在第四系更新统的岩溶洼地中或者缓坡之上，下部基岩主要为上泥盆统到中二叠统碳酸盐岩（张起钻，2011；赵俊彩，2013），为原生沉积形成的喀斯特型铝土矿，经过风化剥蚀堆积所形成。因此，该类型铝土矿的空间展布受第四纪地形地貌控制明显，代表性矿床包括广西平果那豆、云南广南板茂铝土矿等。3关键科学问题与研究方法3.1含矿地层层序、成矿物质来源与组成铝土矿一般形成于海侵岩系的底部，早在20世纪20年代，日本学者将华北地区石炭系至二叠系中赋存黏土岩和铝土矿的层位从上到下划分了 A 到G7层。实际上，受局部沉积环境差异的影响，除A层和G层外，其他层位在区域上均难以对比。即便是在区域上分布最广泛的G层铝土矿，由于古喀斯特地貌对成矿的重要影响，使得该层铝土矿的矿体厚度、含矿性和地层层序等在不同地区存在差异，例如，发育在华北地区喀斯特地貌溶斗区域的铝土矿，自下而上形成了铝质黏土岩、鲕状和豆状铝土矿、块状铝土矿、铝土质黏土岩、碳质泥页岩、砂岩或灰岩的层序组合（王庆飞等，2012；刘学飞等，2020），从而在周围隆起地带，虽然层序基本一致，但厚度显著减小甚至消失。因此，对铝土矿地层层序的认识，需要解决两方面的关键问题：铝土矿的形成时代问题，例如，华北地区铝土矿虽然整体产于石炭系本溪组，但大量铝土矿的形成时代并未得到准确厘定（表1）。因缺乏有效的定年矿物，为沉积岩定年带来一定难度，近年来，利用碎屑锆石进行U-Pb定年、Rb-Sr同位素定年以及富碳质层的Re-Os同位素定年等技术都获得了长足的发展（王银喜等，2003；李超等，2014；向贤礼等，2015；钟海仁等，2020），此外，利用海相自生沉积矿物，如海绿石、伊利石、方解石等开展Ar-Ar,Rb-Sr等同位素定年，也显示出良好的潜力（韩志宇等，2022）。将传统的生物地层学与同位素地质年代学相结合，可以为解决铝土矿的成矿时代问题提供可能；铝土矿的形成环境问题。虽然普遍认为铝土矿含矿层系的形成与海侵过程有关，但铝土矿也可形成于海陆交互相、浅海碳酸盐相等多种沉积环境，尤其是对于矿区尺度沉积亚相的识别，更直接地影响找矿勘查部署。层序地层学研究对沉积型铝土矿的研究具有实践意义，以黔北务正道地区铝土矿为例，在前人沉积相研究的基础上（陶平等，2010；翁申富等，2013），刘辰生等（2015）通过层序地层学分析识别出3个沉积层序，并探讨了每个沉积层序经历的沉积相演变过程，总结出有利于铝土矿形成的沉积亚相。利用层序地层学研究获得的第 42 卷 第 1 期徐林刚等：中国铝土矿的成矿规律、关键科学问题与研究方法31表3华北铝矿南缘铝土矿成矿带内大-中型矿床统计表Table 3Statistics of the large-medium-size bauxite deposits in the south margin of the North China craton metallogenic belt省份河南山西河南河南河南河南山西河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南山西河南河南河南河南山西矿产地名称巩义市小关铝土矿区平陆县下坪铝土矿区渑池县曹窑铝土矿区（深部）巩义市涉村铝土矿区新安县贾沟张窑院铝土矿区新安县竹园狂口铝土矿区平陆县曹川铝土矿区新安县马行沟铝土矿区渑池县曹窑贯沟铝土矿区新安县石寺铝土矿区渑池县雷沟铝土矿区陕县崖地铝土矿区登封市大冶铝土矿区新密市平陌铝土矿区陕县杨庄铝土矿区陕县王古洞铝土矿区陕县涧底河铝土矿区陕县支建铝土矿区登封市郑庄铝土矿区新密市刘楼沟铝土矿区宝丰县边庄铝土矿区登封市庄头铝土矿区渑池县水泉洼东铝土矿区登封市王堂-新新铝土矿区偃师市夹沟铝土矿区偃师市焦村铝土矿区新密市苟堂西铝土矿区渑池县高桥-贺沟铝土矿区渑池县白浪铝土矿区禹州市方山铝土矿区渑池县贾家洼西段铝土矿区鲁山县梁洼段店铝土矿区渑池县段村铝土矿区登封市告成铝土矿区新密市岳村铝土矿区渑池县贾家洼东铝土矿区禹州市浅井铝土矿区登封市岳窑铝土矿区平陆县东寨铝土矿区渑池县小阳河铝土矿区陕县杜家沟铝土矿区登封市王村铝土矿区荥阳冯庄-白寨铝土矿区平陆县椿头凹铝土矿区大地构造位置华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆块华北陆