5 含鋁礦物生成順序

5.1 主要含鋁礦物生成順序

平果地區(qū)二疊紀(jì)鋁土礦礦物種類包含硬水鋁石、軟水鋁石、三水鋁石、綠泥石（包含鮞綠泥石）、高嶺石、蒙脫石、伊利石、黃鐵礦、針鐵礦、石英、銳鈦礦、鋯石等，最主要的含鋁礦物為硬水鋁石、高嶺石和綠泥石。

高嶺石可劃分2個(gè)世代。早世代高嶺石形成于風(fēng)化階段，以他形粒狀集合體為特征，粒徑<10μm，完全交代火山灰，后者僅在局部見長(zhǎng)石斑晶殘留輪廓（圖5）。其集合體內(nèi)常包含銳鈦礦、針鐵礦等副礦物，作為都結(jié)礦化帶鋁質(zhì)粘土巖的主要礦物，含量超過80%。但是在太平、布絨礦帶鋁質(zhì)巖、鐵鋁質(zhì)巖中常見早世代高嶺石被早世代硬水鋁石交代的現(xiàn)象（圖8a）。晚世代高嶺石形成于埋藏（或成巖）階段，為早世代高嶺石結(jié)晶產(chǎn)物，呈薄片狀，長(zhǎng)軸為10～200μm，常與晚世代短柱狀硬水鋁石共生（圖8c），并且不同程度地被晚世代綠泥石交代（圖8d）。
 

硬水鋁石細(xì)分為3個(gè)世代，早世代的硬水鋁石廣泛存在于鐵鋁質(zhì)巖、鋁質(zhì)巖中，為不同程度交代早世代高嶺石形成，多呈隱晶質(zhì)不規(guī)則狀集合體，大小為5～400μm，集合體內(nèi)也包含從早世代高嶺石集合體中繼承過來的銳鈦礦、針鐵礦等副礦物（圖8a）。交代程度在都結(jié)礦床最低，在布絨礦床最高。中世代的硬水鋁石局限位于鋁質(zhì)巖條帶中（圖3d中B層），膠狀結(jié)構(gòu)，與早世代的膠狀綠泥石共生（圖8b）。晚世代的硬水鋁石廣泛見于鐵鋁質(zhì)巖、鋁質(zhì)巖中，短柱狀，粒徑為10～80μm，可見其與薄片狀高嶺石共生（圖8c）。

綠泥石細(xì)分為2個(gè)世代，早世代綠泥石形成于潛育化階段，直接從水中沉淀，呈膠狀與中世代硬水鋁石共生，埋藏期有重結(jié)晶（圖8b）。晚世代綠泥石為埋藏階段產(chǎn)物，半自形-自形片狀，大小為20～100μm，不同程度交代晚世代高嶺石（圖8d）。一般鐵鋁質(zhì)巖中交代程度較高，鋁質(zhì)巖中交代程度略低。

5.2 硬水鋁石成因

目前鋁土礦礦石中硬水鋁石有三種成因解釋。變質(zhì)成因認(rèn)為紅土化初期形成的三水鋁石在成巖作用過程中受到壓縮失水轉(zhuǎn)化為軟水鋁石，軟水鋁石在淺變質(zhì)作用下晶格轉(zhuǎn)化形成硬水鋁石礦物。風(fēng)化成因認(rèn)為硬水鋁石是在低溫條件下由三水鋁石自然轉(zhuǎn)變形成。簡(jiǎn)單成巖成因認(rèn)為硬水鋁石是在成巖作用過程中結(jié)晶形成。桂西地區(qū)二疊紀(jì)喀斯特型鋁土礦礦石中硬水鋁石有3個(gè)世代。早世代硬水鋁石為隱晶結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出交代早世代風(fēng)化成因高嶺石的假象?？紤]到現(xiàn)代紅土型鋁土礦的工業(yè)鋁礦物—三水鋁石由高嶺石進(jìn)一步風(fēng)化形成的事實(shí)，早世代硬水鋁石可能是風(fēng)化成因三水鋁石經(jīng)埋藏脫水、晶格調(diào)整形成，但是還保留了交代高嶺石假象。中世代的硬水鋁石為膠狀結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出從鋁真溶液中析出的假象。通常認(rèn)為從鋁真溶液中析出的鋁氫氧化物膠體為三水鋁石。因此中世代硬水鋁石可能為膠體成因三水鋁石經(jīng)成巖脫水、晶格調(diào)整形成。晚世代硬水鋁石具有較好的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，內(nèi)部不包含銳鈦礦等礦物，化學(xué)成分更加純凈，并且與晚世代高嶺石共生，指示其為簡(jiǎn)單成巖成因。

6 鋁土礦成礦模式

本文在研究總結(jié)碳酸鹽巖臺(tái)地巖相古地理、古喀斯特地貌、含鋁巖系基本層序、物質(zhì)來源和含鋁礦物生成順序、硬水鋁石成因的基礎(chǔ)上，提出了桂西地區(qū)二疊紀(jì)喀斯特鋁土礦的四階段成礦模式，用來解釋該類型鋁土礦的成礦機(jī)制。四階段分別為孤立臺(tái)地隆升接受火山噴發(fā)沉積物、原地深度風(fēng)化、積水潛育化和埋藏成礦（圖9）階段。

孤立碳酸鹽巖臺(tái)地隆升接受火山噴發(fā)沉積物階段（圖9a）：～260Ma，東吳運(yùn)動(dòng)將孤立碳酸鹽巖臺(tái)地隆升成陸地，臺(tái)地內(nèi)部開始喀斯特化。同時(shí)期爆發(fā)的中酸性火山噴發(fā)作用在孤立碳酸鹽巖臺(tái)地上形成了風(fēng)成火山灰層，即合山組底部鐵鋁質(zhì)巖的源巖。在相鄰的深水盆地中形成領(lǐng)好組沉凝灰?guī)r和/或凝灰質(zhì)泥巖。

原地深度風(fēng)化階段（圖9b）：發(fā)生在碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)部平緩地帶，主要是火山灰層發(fā)生長(zhǎng)石→高嶺石→三水鋁石的準(zhǔn)原地風(fēng)化過程。形成的鋁土礦松散堆積物就近堆積在石芽坡地上，局部經(jīng)弱機(jī)械搬運(yùn)至坡地底部使鋁土礦層變厚。特征組構(gòu)是砂屑結(jié)構(gòu)和豆?fàn)睢Ⅴb狀結(jié)構(gòu)，礦物組合有三水鋁石、高嶺石、針鐵礦和/或赤鐵礦。在臺(tái)地內(nèi)部巖溶分布區(qū)，古地形較陡，火山灰風(fēng)化不徹底，主要停留在高嶺石階段，并經(jīng)較強(qiáng)機(jī)械搬運(yùn)至巖溶洼地中形成透鏡狀鋁土礦化體。部分被搬運(yùn)至深水盆地成為領(lǐng)好組的物源之一。

積水潛育化階段（圖9c）：在地表局限水體階段，石芽坡地被淡水淹沒但又不相互貫通，處于一個(gè)靜滯而還原的環(huán)境，以化石稀少為特征。水體內(nèi)細(xì)菌或有機(jī)質(zhì)將針鐵礦、赤鐵礦中Fe³⁺還原成Fe²⁺，然后Fe²⁺與細(xì)菌成因S^2-結(jié)合形成大量黃鐵礦、部分直接參與形成膠狀綠泥石。隨著海平面上升，臺(tái)地內(nèi)部開始形成沼澤，后續(xù)的火山噴發(fā)物及其風(fēng)化物形成碳質(zhì)泥巖，并將鋁土礦層掩埋保存，但是鋁土礦的潛育化過程仍在進(jìn)行。在臺(tái)地內(nèi)部巖溶分布區(qū)，古地形起伏較大，局限水體發(fā)育差，含鋁粘土潛育化程度低。

埋藏成礦階段（圖9d）：該階段需要上覆碳酸鹽巖生長(zhǎng)到一定厚度才發(fā)生，故明顯晚于前三階段。在上覆碳酸鹽巖逐漸加厚時(shí)，壓實(shí)作用使三水鋁石脫水形成軟水鋁石，隨后軟水鋁石結(jié)構(gòu)調(diào)整變成硬水鋁石。隨著埋藏溫度升高，高嶺石變得不穩(wěn)定，向綠泥石轉(zhuǎn)變，伴有黃鐵礦和硬水鋁石重結(jié)晶，最終形成二疊紀(jì)喀斯特型鋁土礦或者礦化。

7 結(jié)論

桂西二疊紀(jì)鋁土礦床產(chǎn)于孤立碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)部相，為火山巖準(zhǔn)原地風(fēng)化再沉積礦床，其成礦地質(zhì)過程具有孤立臺(tái)地隆升接受火山噴發(fā)沉積物、原地深度風(fēng)化、積水潛育化和埋藏成礦4個(gè)階段。含鋁巖系及其蓋層基本層序從下往上呈現(xiàn)出地表風(fēng)化相、地表局限水體相和沼澤相和淺海瀉湖相4種巖相。古石芽坡地古地貌對(duì)鋁土礦的風(fēng)化、搬運(yùn)及潛育化過程有良好的促進(jìn)作用，巖溶坡地古地貌對(duì)鋁土礦的形成起到減緩作用。成巖期硬水鋁石大部分由風(fēng)化期三水鋁石脫水、晶格調(diào)整形成，少部分為成巖重結(jié)晶形成。

相關(guān)鏈接：鋁土礦，碳酸鹽，綠泥石，高嶺石