李治海

（贵州省地质调查院，贵州 贵阳 550081）

通常情况下，铝土矿主要是在潮湿的热带-亚热带气候条件下地表风化作用的产物，其富含铝﹑铁和钛元素，在化学分类上来讲，多数以氢氧化物或者氧化物的形式存在。铝土矿是金属铝的主要原材料，其用量占据了世界铝土矿总产量的九成以上，同时铝土矿还能够用于现阶段耐火材料﹑化学制品以及水泥行业新产品的开发等。我国铝土矿储量占世界总储量的3%，但是却是原铝生产大国。总而言之，铝土矿的资源在我国储量不多，但是在市场发展的背景下需求量巨大。因此大力开展铝土矿勘探﹑研究铝土矿的分布和成因对发展我国经济建设和原铝开发具有重要的意义和作用。

1 铝土矿矿床分类

1.1 分类体系

铝土矿的分类体系构建经历了一个世纪的探索和研究，才形成现阶段依靠铝土矿的物质组成﹑矿体形态﹑地质产状﹑基岩类型以及矿床成因等对铝土矿进行详细分类的体系。最早对铝土矿进行不同类型区分的标准就是按照矿石的矿物和化学组成，但是在实际研究的过程中能够发现大多数的铝土矿其内部的化学和矿物组成都是不同的，所以应用这种分类方法能够将铝土矿进行化学和矿物学方面的学科分开。在这种背景下，应运而生了大地构造位置的分类方法，也就是研究人员根据铝土矿的大地构造位置不同为铝土矿进行分类。但是这种分类方法在实际应用的过程中能够发现只能够间接影响铝土矿的形成，不能够作为标准来分辨各种铝土矿的研究标准。所以之后铝土矿的矿体形状以及地质产状成为了分类的标准，这种分类方法的优势就是能够直接反应矿体形状和位置的真正差别，同时模糊性依旧存在。目前应用最广泛的分类方法就是根据铝土矿的基岩来对铝土矿进行分类，产生在碳酸盐岩古喀斯特面上的铝土矿被叫做喀斯特型铝土矿，产生在铝硅酸盐岩上的是红土型铝土矿。而喀斯特型铝土矿能够根据其产出大地构造背景划分为板内和造山带型铝土矿。应用基岩对铝土矿进行分类的本质就是基岩的组成物质能直接影响矿体的形态，所以分类较为清晰和明确[1]。

1.2 我国铝土矿分布以及类型

现阶段我国以及世界上对铝土矿进行分类的主要方法就是根据铝土矿的基岩来进行分类，铝土矿主要分为喀斯特型和红土型，也就是在不同地貌和地质上形成的铝土矿种类不同。我国喀斯特型铝土矿主要分布在我国的河南﹑陕西﹑贵州以及广西等地区，占据了我国铝土矿资源的85%以上，因为其含铝的矿物主要是硬水铝石，所以也被称为硬水铝石喀斯特型铝土矿。而红土型铝土矿主要分布在桂中﹑广东雷州半岛以及海南蓬莱等地，因为其含铝矿物为三水铝石，所以也被叫做三水铝石红土型铝土矿。

2 矿体结构和共生矿产

2.1 矿体层序

我国不同地区的铝土矿矿体层序是不同的，在我国华北地区的铝土矿往往受到喀斯特地形控制，例如在我国华北G层的铝土矿溶斗和溶洼型铝土矿体中，溶斗内部从上到下的顺序是砂岩﹑碳质泥页岩﹑铝土质黏土岩﹑块状铝矿土﹑铝纸黏土等，同时在溶斗周围的隆起位置，从上到下的顺序是砂岩﹑碳质泥页岩﹑铝土质黏土言﹑块状铝土矿﹑铁质黏土[2]。而在溶洼地形中，层序从上到下主要是砂岩﹑碳质泥页岩﹑铝纸黏土岩﹑块状铝土矿﹑碳质泥页岩﹑含有菱铁矿黏土的铝质黏土。铝土矿体中的层序变化主要体现的就是不同部位的氧化不同。而在桂西的喀斯特型铝土矿中，主要具备的就是二叠系沉积性和第四系堆积型两种铝土矿。二叠系沉积型的铝土矿在二叠系三合组的地底部。铝土矿在这种层序中受到喀斯特地形地貌的控制，其中矿体的主要层序主要是由下部的贴纸黏土和上部的含铝岩石构成。在桂中的铝土矿中，铝土矿内容和高岭土矿共生，桂中红土型铝土矿主要分布在平原内低丘以及台地的第四系红土层中。在我国贵州清镇市黑土田铝土矿主要的分布上段是铝土矿系，一般由杂色的页岩﹑铝土岩以及碎屑状铝土矿和局部黄铁矿组成，下段是铁矿系，往往由紫红色铁质黏土岩﹑页岩和黑绿色铁绿泥石岩组成。

2.2 共生矿产

不同类型的铝土矿其共生矿产也是不同的，这是因为不同类型的铝土矿成矿的条件不同，所以在成矿过程中的环境也是不同的，不同的环境对共生矿产的影响导致共生矿产类型不同。根据我国的相关调查以及研究，喀斯特型铝土矿的共生矿种类最多，沉积型的铝土矿上覆地层中常出现煤矿﹑熔剂灰岩矿和油页岩矿等矿产资源。在含铝岩石体系中共生常见的有耐火黏土﹑铁矾土﹑铁矿以及硫铁矿等矿产资源，其中以内火黏土和铁矾土为主。我国堆积型铝土矿共生矿生产主要是低品的三水铝石狂，而红土型铝土矿的共生矿产资源为高岭土和钴土矿[3]。这些矿产资源的出现不仅能够对研究铝土矿的地质学意义具有重要的推动作用，同时对我国经济建设和矿产资源的开发利用能够起到积极的促进作用。耐火黏土矿是喀斯特型铝矿土中极为重要的共生矿产，通常和铝土矿处于相互层变或者是夹层的关系。我国的耐火黏土主要分布在山西﹑河南﹑河北以及山东等地区的喀斯特型铝土矿中。耐火黏土矿的工业经济价值主要是以铝土矿床的规模为基础，如果矿床中铝土矿为主要矿产资源，那么耐火黏土矿就是次要矿产资源。如果铝土矿的规模相对较小，那么矿床的开发和利用应该以耐火黏土矿为主。需要注意的是，在实际开发的过程中，低铁低硫型高级铝土矿也是高铝耐火黏土矿，所以其经济价值明显高于普通的铝土矿。还有就是我国桂中的高铁型红土铝土矿层顶部共生了硬质黏土矿，这种共生矿产较为少见，主要的矿物为高岭石。铁矿也是喀斯特型铝土矿常见的共生矿物种类之一，通常位于铝土矿下部，地板碳酸盐风化面的上部。例如华北地台上的“山西式铁矿”，贵州的“清镇市铁矿”，这些铁矿的资源量十分巨大，但是由于矿产资源开发技术不完善，所以目前应用的质量和效率较低，需要研究人员提高这部分矿产资源的应用效率。伴生矿由黄铁矿﹑铁矿以及赤铁矿构成。硫铁矿主要是由黄铁矿和黏土矿物组成，分布在我国喀斯特型铝土矿中较多，但是利用效率不高。我国铝土矿共生矿产还有铁矾土﹑低品位三水铝石矿﹑石灰岩以及钴土矿等多种资源，应该对这些共生矿产资源进行高质量和效率的利用。

3 成矿机制分析与成矿物质来源

3.1 成矿机制

在地质学以及铝土矿的研究领域中，严格的成矿机制主要包括铝土矿母岩的风化机制﹑物质搬运过程以及同生期等多个阶段的矿石结构和物质演化过程。成矿母岩和矿物风化的具体机制﹑速率以及控制因素已经实现了基本的共识，所以本文强调的是铝土矿在形成过程中的搬运或者是同生期过程。现阶段根据相关研究发现，喀斯特型铝土矿形成机制主要有三种，第一种就是红土化作用形成含铝物质，含铝物质在风化作用以及搬运作用的影响下移动到碳酸盐岩表面，进而形成铝土矿。第二种就是风化壳中的含铝溶液通过化学形式来搬运到喀斯特洼地中，通过结晶来形成铝土矿。第三种就是碳酸盐岩表面或者是内部的铝硅酸盐出现矿化，进而通过堆积而形成了铝土矿[4]。在一些特殊的情况中，喀斯特型铝土矿的形成是三种成矿机制共同作用或者是任意一种机制单独发挥作用的产物。现阶段发现的喀斯特铝土矿往往主要以第一种机制为主要成因。同时在地质研究学者进行研究的背景下，将第一种矿物成因机制进行了阶段的分层，进而提高了对喀斯特铝土矿的认知。首先就是物质准备阶段，在这一阶段中，母岩中的矿物质经过风化作用以及红土作用导致母岩中的矿物质分解稀释，进而释放出各种离子，碱性的碱土元素会随着风化的作用的影响而逐渐流失，留下来的元素形成了氧化物或者是氢氧化物以及部分黏土矿物，这些基础物质为铝土矿的形成提供了必要的原生物质。其次就是物质转移阶段，已经形成的铝土矿基础物质在各种环境作用下实现位置移动和搬运，进而在喀斯特洼地中沉积，形成了一定的铝土矿层。最后就是后期改造的阶段，也就是对于已经形成的铝土矿层进行后成岩作用﹑变质作用以及风化作用，铝土矿中的矿物质在这个阶段中实现富集和优化的目标。

喀斯特型铝土矿的成因机制探索往往基于区域地质演化﹑岩相古地理特征等因素，通过矿石结构的构造﹑矿物成因以及元素活动行为进行综合探讨。现阶段我国最前沿的研究进展显示我国喀斯特型铝土矿和重大的地质运动时间密切相关。像华北喀斯特型铝土矿的成因可能和大陆漂移以及集体风化有关。所以对喀斯特型铝土矿的研究应该进一步提高力度，探究深度成因。

3.2 成矿物质来源

铝土矿中的物质来源是现阶段铝土矿理论研究中的重难点，对于红土型铝土矿的研究，能够根据红土型铝土矿的物质组成以及矿石结构特点来对其和母岩的关系进行探究。但是喀斯特型铝土矿的形成过程相对复杂，所以需要学者综合使用地质学﹑岩相学﹑矿物学和化学综合探究来追究成矿的母岩成分，近年来对于地球化学的良好应用对研究成矿物质起到了极为积极的促进作用。根据大量的研究结果，喀斯特型铝土矿成矿物质的岩石类型主要有碳酸盐岩﹑火山灰﹑风搬运物质以及铁镁质岩石等多种物质。同时由于铝土矿在形成的过程中，元素的改变以及行为活动受到母岩成分﹑元素在母岩中的表现形式﹑元素化学性质﹑成矿物理化学条件以及后期环境改变和改造多种因素的影响。所以仅仅使用地球化学的图解来判断铝土矿中的物质来源具有一定的不确定性。同时不同地区铝土矿中的微量元素组成以及化学变化规律不同，所以根据局部地区的铝土矿物质组成研究来判断全球或者是其他地区的铝土矿物质组成也具有一定的局限。因此现阶段对喀斯特铝土矿的物质来源探究需要新型的研究手段和方法，尽可能的保证对铝土矿的物质来源探究使用的方法适用于更大范围的铝土矿物质来源探究，同时应该尽可能保证探究的结果能够满足不同地区的实际铝土矿物质表现，以此来实现良好的铝土矿研究进展目标。锆石普遍存在于各种类型的岩石中，同时锆石具有良好的铀元素和铅元素，具备良好的封闭温度和性质稳定，所以其能够用来研究岩石的成因和地质事件形成时代。随着近年来我国的科学技术发展水平不断提高，将锆石的研究逐渐向高精度﹑微小化的方向开展，锆石的离子探针和激光探针成为研究铀元素和铅元素同位素定年的重要手段，再利用锆石背散射电子图像或者是阴极发光图像等方面的资料，对研究铝矿土的岩石成因﹑地壳形成和沉积园区取得了良好的进展。在贵州清镇市铝土矿中，根据镜下鉴定以及X射线衍射分析等手段分析的矿物组成有一水硬铝石﹑高岭石﹑白云母﹑锐钛矿等14种物质。一水硬铝石的出现是古陆红土化的证明；高岭石是硅的主要矿物；锐钛矿是矿石中钛的主要矿物，其干涉色能达到四级黄绿标准。因此现阶段铝土矿物质来源研究的主要手段就是锆石利用和成因矿物学和地球化学的综合利用手段。

4 成矿环境分析

铝土矿中的矿物类型﹑地球化学特征以及矿石的结构特点对成矿环境也能够起到一定的制约作用。现阶段的研究结果表明，喀斯特型铝土矿的形成环境主要包括两种，分别是氧化渗流以及还原潜水。氧化渗流环境中的铝土矿主要矿物类型是三水铝石﹑一水软铝石﹑高岭石﹑针铁矿和赤铁矿。在实际的研究中能够发现，其实多数的喀斯特型铝土矿并不包含两种环境中铝土矿非常一致的矿石﹑矿物。仅仅通过矿石结构﹑矿石颜色以及矿物类型等特征来对铝土矿的沉积或者是成矿环境进行分析具有局限性，因为环境过于复杂，同时存在处于两种成矿环境之间的过渡带环境。比如说在造山带环境中的喀斯特铝土矿，往往会因为造山作用导致形成的成矿环境主体为氧化渗流，或者是靠近氧化渗流。而在板内环境中的铝土矿通常是还原潜水型或者还是靠近还原潜水型。但是如果板内的碳酸盐台地受到了造山作用的影响，也会出现一定的氧化渗流环境，进而形成渗流性质的铝土矿。我国幅员辽阔，同时地形复杂，兼顾高原﹑平原﹑山地﹑丘陵以及盆地等多种地形，基本上除桂西第四系堆积型铝土矿之外，大多数都是还原潜水环境，而桂系第四系堆积型铝土矿是还原渗流环境。例如我国贵州清镇市铝土矿主要就是因为受到加里东构造运动的影响，在旱石炭系初期受到海西运动的影响，进而受到广泛的海侵，随着海进阶段，淮平原区形成“钙红土风化物质初步富集”，这些物质涌入盆地重新分配，在物理化学条件下聚集形成现在的铝土矿和铝纸黏土岩。

5 铝土矿勘探开发的思考

我国国内的铝土矿资源相对丰富，同时分布的地区相对较广，共生的矿产类型较为丰富和多样，所以具有较高的勘察价值。但是现阶段我国对铝土矿开发利用的资源相对较少，开发利用的效率较低。同时由于我国生态建设强国和节能减排工作的落实，对一些低效开发矿产资源的行为进行了遏制。因此我国未来对铝土矿勘探开发应该从以下角度进行入手。第一就是充分提高开发利用铝土矿资源的技术能力，不仅要对铝土矿进行高效的开发和利用，同时应该对铝土矿的共生矿产进行高质量的开发利用，通过这种方式来充分发挥矿产资源的经济价值和研究价值。第二就是我国铝土矿资源总量相对较低，为了能够充分保证我国生产建设活动对铝土矿的要求，我国的矿产开发企业以及公司应该积极的向国外铝土矿资源丰富的地区进行勘察和发展，通过这种方式来尽可能的弥补国内铝土矿资源勘察以及开发的不足。第三就是在实际开发和利用的过程中应该重视缩小对生态环境的破坏。在我国生态强国工作和节能减排工作开展的背景下，对矿产资源的开发应该以缩小对生态环境的破坏，降低过度能耗机械的使用为主。这就要求相关企业以及部门在实际开发和利用的过程中应该使用可靠的新型机械设备，同时构建良好的开发管理机制，通过这种方式满足我国生态强国建设的目标和节能减排工作的目标，进一步提高铝土矿矿产资源的开发质量和效率。第三就是要结合铝土矿的资源潜力进行开发，应该尽可能开发资源潜力较大的铝土矿，避免对过小资源的开发和勘察造成生态环境破坏。对潜力较大的铝土矿进行开发能切实带动地区以及我国的经济发展和进步，同时也能对铝土矿的研究发展起到一定的促进作用。

6 结语

总而言之，铝土矿的实际开发和利用在我国经济发展和社会进步中具有十分积极的促进作用，同时对铝土矿进行充分的研究对促进地质学发展具有重要的促进意义。

在我国科学技术以及信息技术的发展的背景下，我国地质研究人员应该充分利用科学技术优势来对铝土矿分布﹑成因﹑特点﹑伴生矿产进行深度勘探，通过这种方式来切实提高对铝土矿的认知，进而为其进一步开发和利用奠定一定的基础。同时我国地质研究人员应该重视对铝土矿的研究，构建良好的研究框架，促进铝土矿在理论学科中实现发展和进步。