中国铝土矿沉积中的碎屑锆石记录: 对铝土矿物源模式与矿床分类的启示*

通过收集、整理和分析来自中国20个铝土矿床/矿点的3439个碎屑锆石U-Pb年龄数据以及297个来自铝土矿沉积下伏碎屑岩基底的碎屑锆石U-Pb年龄数据,对近年来中国铝土矿床的碎屑锆石年代学研究进展进行了综述。对现代热带地区红土剖面中锆石矿物稳定性评估认为在强化学风化条件下锆石颗粒仍然能保持化学与物理的稳定性,因此锆石是铝土矿沉积中良好的物源指示物。对中国铝土矿沉积物源研究表明,即使是形成在碳酸盐岩基底上的铝土矿,其中仍有大量硅铝酸盐沉积物风化产物的加入。此前的铝土矿床分类体系,多依照基岩岩性与矿体形态结构特征进行分类,在使用时可能会造成分类的模糊性与不确定性。中国铝土矿沉积中广泛存在指示准原地及异地成因的碎屑锆石组分,使用原地/异地指标也无法进行有效区分。基于以上原因,建议在考虑铝土矿分类方案时,除考虑铝土矿的风化产物属性外,还应对其作为沉积物/沉积岩的属性加以考量,新的铝土矿床分类方案是当前铝土矿研究中亟待解决的问题。此外,铝土矿的碎屑锆石年代学研究虽然为铝土矿物源研究提供了重要约束,但仍然需要结合区域地质背景及地球化学研究来提供更全面的铝土矿物源信息。     

黔北务正道地区铝土矿基础地质与成矿作用研究进展

务正道地区铝土矿底板地层黄龙组类化石及铝土矿层大竹园组、梁山组的孢粉化石限定,大竹园组的时代为早二叠世。大竹园组铝土矿的沉积环境为向北半封闭的海湾或海泛湖。铝土矿形成于低纬度热带气候条件下,气候具旱季、雨季之分,盆地水体为弱酸性还原条件,陆地植物生态系统和盆地微生物生态系统对铝土矿的形成起了重要作用。铝土矿的主要物源为志留系韩家店组和石炭系黄龙组双重物源。陆源区风化的铝质通过胶体作用搬运到盆地中形成铝土质岩。铝土矿层形成之后,又经历了多期次暴露地表的风化淋滤。淋滤作用分别在渗流带和潜流带形成土状、半土状铝土矿和致密状铝土矿,盆地内部铝土岩破碎和胶体凝聚分别形成碎屑状、豆鲕状铝土矿。风化过程中多数元素发生了不同程度的丢失,而SiO2的流失程度明显大于Al2O3,从而形成铝土矿矿层。因此,盆地的沉积体系和古地理控制了铝土矿矿系的分布范围和厚度,多期次的淋滤作用控制了铝土矿的品质和矿层的厚度。     

黔北务正道地区下二叠统铝土矿层物源研究 :来自碎屑锆石年代学的证据 *

贵州北部务川 —正安 —道真地区下二叠统大竹园组沉积型铝土矿层 ,在不同区域其下伏底板地层分别为下志留统韩家店组碎屑岩及上石炭统黄龙组灰岩 ,因此对铝土矿层的成矿物质来源一直存疑。对韩家店组薄层砂岩夹层及大竹园组铝土矿层样品的碎屑锆石年代学分析表明 ,两者的锆石年龄谱呈现出一致性 ,且该碎屑锆石年龄谱与华夏陆块基底地层具有明显亲缘性。以上结果证明 ,韩家店组碎屑岩的红土化风化产物为铝土矿层的成矿母质提供了物质来源。而从铝土矿层与黄龙组灰岩的假整合接触关系及钻孔中出现的黄龙组灰岩次生岩溶角砾现象可知 ,黄龙组灰岩同样为该矿层提供了物源。因此 ,大竹园组铝土矿层具有多重物源 ,韩家店组碎屑岩可能为主要物源 ,而黄龙组灰岩在古喀斯特化过程中不仅为红土物质提供了重要的储存空间 ,也为成矿母质的积累提供了部分物源。     

黔北务正道地区下二叠统铝土矿层物源研究:来自碎屑锆石年代学的证据

贵州北部务川—正安—道真地区下二叠统大竹园组沉积型铝土矿层,在不同区域其下伏底板地层分别为下志留统韩家店组碎屑岩及上石炭统黄龙组灰岩,因此对铝土矿层的成矿物质来源一直存疑。对韩家店组薄层砂岩夹层及大竹园组铝土矿层样品的碎屑锆石年代学分析表明,两者的锆石年龄谱呈现出一致性,且该碎屑锆石年龄谱与华夏陆块基底地层具有明显亲缘性。以上结果证明,韩家店组碎屑岩的红土化风化产物为铝土矿层的成矿母质提供了物质来源。而从铝土矿层与黄龙组灰岩的假整合接触关系及钻孔中出现的黄龙组灰岩次生岩溶角砾现象可知,黄龙组灰岩同样为该矿层提供了物源。因此,大竹园组铝土矿层具有多重物源,韩家店组碎屑岩可能为主要物源,而黄龙组灰岩在古喀斯特化过程中不仅为红土物质提供了重要的储存空间,也为成矿母质的积累提供了部分物源。     

贵州早石炭世古风化壳相铝土矿地层时代及其与邻省对比问题

1.贵州早石炭世古风化壳相铝土矿地层,分布在黔中地区的属:①碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚相铝土矿地层(Ⅰa亚相);②碳酸盐岩古风化壳异地沉积(湖域)亚相铝土矿地层(Ⅰb亚相).分布在遵义(南部)、息烽、开阳地区的属碳酸盐岩古风化壳准原地堆积亚相铝土矿地层(Ⅰc亚相);分布在遵义、瓮安及正安、道真地区的属铝硅酸盐岩古风化壳原地残积亚相铝土矿地层(Ⅰd亚相).2.黔中Ⅰa、Ⅰb亚相铝土矿地层下部有清镇式铁矿,最近在修文小山坝Ⅰa亚相地层下部清镇式铁矿夹层中采获不少C_1孢子,在遵义苟江及道真羊角塘Ⅰd亚相铝土矿地层中也采获丰富的C_1孢子。3.黔中Ⅰa、Ⅰb亚相铝土矿地层属早石炭世九架炉组,它与黔北的早石炭世Ⅰc、Ⅰd等亚相铝土矿地层情况不同,因此,黔北Ⅰc、Ⅰd亚相地层不宜沿用九架炉组的名称,应另立名称,建议定为苟江组.4.贵州早石炭世Ⅰd亚相铝土矿地层及其层位可与邻省川东南、湘西、鄂西相应的Ⅰd亚相铝土矿地层对比,均可能为早石炭世产物.     

广西靖西县新圩铝土矿Ⅶ号矿体矿石热分析

广西靖西新圩堆积型铝土矿为我国典型的一水铝型铝土矿。以新圩堆积型铝土矿的典型样品为研究对象,通过X衍射分析确定其矿物组成,进一步借助差热(DTA)与热重(TG/DTG)分析,探索铝土矿石加热过程。X衍射分析显示5个铝土矿样品矿物组成主要为硬水铝石、赤铁矿、绿泥石、三水铝石、锐钛矿、金红石、针铁矿以及少量的高岭石。差热(DTA)分析显示铝土矿样品有2个明显的吸热峰,分别为三水铝石和硬水铝石吸热峰;热重(TG/DTG)曲线显示样品分解分为4个阶段,分别为吸附水失去阶段和三水铝石、针铁矿、硬水铝石脱羟基作用阶段。利用热重(TG/DTG)数据分别计算了硬水铝石、三水铝石、针铁矿矿物相对百分含量,与国内外同类型铝土矿矿石热分析特征对比显示具有大体一致的热分析特征。     

高岭石,铝土矿共生及相变的热力学讨论

根据热力学计算,在常温常压下,铝土矿物能与石英自发反应生成高岭石;硬水铝石和三水铝石都能自发转变为勃姆石,三者可以共生;硬水铝石会自发相变为勃姆石,可能为原生的;在沉积和成岩期的环境下,SiO_2和铝土矿均能化合生成高岭石。     

黔中铝土矿中铝矿物的矿物学研究

本文较详细地研究了黔中铝土矿里各种铝矿物的晶体形态、产出状态、光性特征,着重研究了一水硬铝石和一水软铝石的化学成分、差热、红外和X—衍射特征,探讨了各种铝矿物的成因,并按照矿物成分划分出三种矿石类型。     

铝土矿(岩)中伴生的锂资源

我国铝土矿资源丰富,铝土矿在成矿过程中通常会富集锂(Li)等对现代工业至关重要的关键金属元素,成矿潜力巨大.铝土矿(岩)中的Li主要富集在矿体顶底板的铝土岩或黏土岩以及低品质铝土矿矿石中,而这些正是铝土矿开采过程中产生的无用的尾矿,对其中伴生的Li加以利用,不仅能进一步提高铝土矿矿山的价值,还能改善矿山环境污染及缓解我国Li资源短缺的状况.目前针对铝土矿(岩)中伴生Li的赋存状态的研究还比较薄弱,争议较大.已有的研究指出Li在铝土矿(岩)中可能以离子吸附的形式赋存在黏土矿物和铁锰氧化物表面或以类质同象的形式替代镁铁硅酸岩矿物、黏土矿物及铁锰矿物晶格中的Mg2+和Fe2+.而铝土矿(岩)中是否存在独立矿物,如类似粘土岩中的锂绿泥石,还缺少实际证据.铝土矿(岩)中Li的富集规律与铝土矿的成矿过程关系密切,物源、沉积古地理、气候、沉积环境和矿物的分化及新矿物的形成都可能是控制Li活化、迁移和富集的主要因素,但目前相关研究还十分薄弱.铝土矿(岩)伴生的Li有可能成为我国锂矿资源开发利用的另一个重要发展方向,开展相关研究,不仅可以为铝土矿中伴生Li的综合利用和评价提供依据,而且也将拓宽我国Li矿资源开发利用思路.     

黔北北部铝土矿床成矿物源碎屑锆石U-Pb年代学证据

黔北北部道真铝土矿床是黔-渝铝土矿富集区重要组成部分,铝土矿产于下伏石炭系上统黄龙组或志留系中下统韩家店组侵蚀面之上的中二叠统梁山组中,矿石中含有大量的碎屑锆石,应用LA-ICP-MS U-Pb定年方法,在道真新民、桃园、三江、三清庙等矿床的典型剖面取样,对梁山组铝土矿(岩)、黄龙组、韩家店组中的碎屑锆石进行了系统的U-Pb年代学研究,结果显示锆石U-Pb年龄变化范围较大(413~2896 Ma),但绝大部分测点位于锆石U-Pb年龄演化线上,多数年龄分布于400~700 Ma、700~1300 Ma、1700~1900 Ma和2400~2600Ma年龄段,铝土矿、韩家店组、黄龙组的锆石U-Pb年龄分布特征基本一致,主要集中于700~1300 Ma年龄段中,指示铝土矿物源复杂,韩家店组和黄龙组为铝土矿提供过物源,但最终物源应主要来源于杨子地块西缘和华夏陆块南部新元古-中元古岩浆岩,反映了铝土矿成矿物质经历过不止一个侵蚀沉积旋回的分异富集过程。     

贵州铝土矿含矿岩系特征与成矿规律研究

贵州省铝土矿含矿岩系已经有一些研究,但从全省角度看研究有待深入。本次在贵州铝土矿整装勘查及研究成果的基础上,结合最新铝土矿成矿区带划分成果,以贵阳—清镇铝土矿田、遵义—息烽铝土矿田、凯里—黄平—瓮安—福泉铝土矿田、务川—正安—道真铝土矿田四大铝土矿集中区为背景,系统讨论贵州铝土矿含矿岩系的规律。认为贵州铝土矿含矿岩系在时空分布、赋矿地层、下伏地层、含矿岩系厚度、矿物组合和共伴生矿产以矿田为单元均表现出一定的差异性。同时,含矿岩系又表现出一定的规律性,不仅成矿机制相同或相似,而且矿物组合和共伴生矿产等亦有相似性,含矿岩系均覆于古风化壳之上。     

中国铝土矿成矿作用的物质来源与深时环境因素：进展与讨论

铝土矿是工业上可供利用的铝矿石总称,可视为陆表化学风化作用的终极产物。作为一种战略性大宗矿产,当前我国铝土矿使用总量的60%以上依赖于进口铝土矿石,铝土矿及其伴生的其他金属资源对国家资源安全的重要性突出。铝土矿化作用、红土化作用、热带成壤作用是热带风化作用的不同表现形式,主控因素包括适宜的气候(温度、降水)、侵蚀速率、母岩、时间、植被、地形地貌等。三者之间存在联系,但区别也较为显著,主要体现在时间尺度和沉积作用复杂程度两方面。红土化作用或热带成壤作用可能包含在铝土矿化作用的某一阶段。中国铝土矿资源主要集中在晚古生代,在不同地区存在不同的物质来源,可概括为：稳定的板块内部原地-准原地物源、板块边缘异地火山活动物源、板块边缘造山带异地物源3种主要类型。物源成分则可能来自于下伏沉积岩基底或板块边缘火山弧物质,或者两者的混合供给。不同成矿物质来源的铝土矿中保存了特征明显的碎屑锆石年代学分布规律,且在一定程度上决定了不同地区铝土矿床的地球化学组成特征,其中TiO₂含量变化显著,可视为潜在的物源指标。中国晚古生代铝土矿化作用除特殊的大地构造背景外,古气候、海平面变化、古水文条...     

综合利用：节约集约利用矿产资源的一大抓手——关于我国矿产资源综合利用的进展与展望

热＂烈欢迎参加中铝铝土矿工业试验的同志们凯旋!＂4月14日,记者来到中国地质科学院矿产综合利用研究所,首先映入眼帘的是一楼大厅电子屏幕上显示的这一喜讯。中铝重庆分公司中低品位铝土矿研究,是中国地质科学院矿产综合利用研究所近年来继攻克钒钛磁铁矿、状磁铁矿等利用难题之后,紧紧围绕当前找矿突破战略行动攻克的又一难关,也是科研单位与矿山企业紧密协作、共促矿产资源节约与综合利用的成功范例。＂通过我们与央企的又一次‘强强联手’,困扰我国多年的中低品位铝土矿综合利用难题终于迎来了破解之道。     

中国红土型及古风化壳型铝土矿床中粘土矿物的演化特征

粘土是铝土矿的主要伴生矿物,本文论述了中国红土型及古风化壳型铝土矿床中粘土的类别、产出状态和垂向及侧向演化规律。认为铝土矿中的粘土矿物主要是风化壳中继承性粘土,它经历了风化剥蚀、搬运沉积、成岩及后生或表生作用的长期地史演化。是铝土矿成矿的直接物源,大量事实证明1:1型粘土可以转化为三水铝石或一水硬铝石及勃姆矿;同时也可见到2:1型粘土→1:1型粘土→铝土矿的证据。     

务正道铝土矿基底古地貌与矿石品质的关系——以务川大竹园铝土矿床为例

本文以贵州务正道地区务川大竹园铝土矿床为例,对其岩相古地理进行总结,并对基底古地貌与铝土矿品质的关系进行分析。研究认为,务正道铝土矿受沉积环境的制约,呈环状分布于滨湖相、三角洲相和浅湖相的沉积环境中,其中以浅湖相环境下形成的铝土矿质量较优,而滨湖相和三角洲相环境下形成的铝土矿则质量欠佳。铝土矿含矿岩系赋存在基底页岩或碳酸盐岩准平原化地貌之上,铝土矿的品质不仅受物源供给、沉积环境的制约,而且还与准平原化地貌特征密切相关,在基底古地貌低凹处三氧化二铝含量较高,铝硅比值较大;基底古地形地貌即坑洼形态、大小、深度控制了铝土矿体的展布范围、产出形态、贫富变化及其形成规模。     

桂西二叠系喀斯特型铝土矿成矿物质来源的新认识:来自合山组碎屑岩地球化学证据

作为世界铝土矿的第二大矿床类型的喀斯特型铝土矿,由于成矿过程的复杂性,其成矿物质来源研究一直是国际学术界的难题。我国桂西喀斯特型铝土矿成矿母岩的来源,虽然经过了几十年的研究,但也一直未得到合理解释。本文对桂西那豆矿区合山组3个铝土矿和4个碎屑岩样品进行了系统的矿物学、主微量、碎屑锆石U-Pb定年及其微区原位Hf同位素分析,结果表明铝土矿和合山组碎屑岩可能来自同一个源区。碎屑岩和铝土矿中锆石U-Pb年龄谱均出现单一的高峰,峰值分别为253 Ma(71%)和262 Ma(78%),该年龄与合山组和茅口组之间的界限年龄(260.4±0.4 Ma)很相近,暗示合山组铝土矿和碎屑岩的物源可能为二叠纪火山岩。矿物学和主微量元素特征显示源区岩石表现出酸性岩浆岩的特征,铝土矿锆石对应εHf(t)为-0.7~-26.7,排除了来自峨眉山大火成岩省的可能性。结合该区岩相古地理特征、Hf同位素特征和碎屑锆石的Th/Nb-Hf/Th和Th/U-Nb/Hf构造判别图解,推测桂西铝土矿的物源可能主要来自古特提斯二叠纪岩浆弧。这一研究不仅为该区争论不休的铝土矿物源问题提供了新证据,而且为研究世界上其他地区喀斯特型铝土矿提供了新的研究思路。     

陕西省铝土矿地质特征及成矿规律

陕西省已知铝土矿产地主要分布于陕北的府谷县、渭北的铜川-韩城一带和陕南的西乡、镇巴、南郑地区;已知铝土矿都位于沉积间断面上,受地层层位控制,属滨海-浅海相沉积矿床。陕北和渭北铝土矿主要产于石炭系下统下部本溪组,陕南铝土矿主要产于二叠系上统吴家坪组底部王坡页岩段。成矿的地质构造条件是隆起区边缘。成矿物质来源既有基底碳酸盐岩的溶蚀分解物,也有陆源铝硅酸盐岩的风化分解物。气候条件是有利于使岩石中铝质析出的温暖潮湿条件。时间上有一个较长时间的沉积问断。对成矿有利的地形条件是古地形总体比较平缓,有利于铝硅酸盐风化物在缓慢的搬运过程中充分分解析出Al2O3。     

河南新安县郁山铝土矿床地质特征、成矿规律及成矿物质来源

河南郁山铝土矿区包括郁山、李村、杏树洼、煤窑洼4个铝土矿段。本溪组含铝岩系的分布、埋深及岩相特征直接控制铝土矿的赋存和空间特征。区内构造对含矿岩系的分布、产状、埋深及完整性等有重要的控制作用。含铝岩系厚度与铝土矿厚度及品位一般呈正变关系,即含铝岩系厚度大,铝土矿层厚而富。铝土矿物沉积于古地形中,大的凹陷沉积盆地控制着铝土矿带的分布范围和展布方向,其中小的洼地、溶洞、溶斗等具体控制铝土矿的矿体形态、产状、规模。河南郁山铝土矿为典型的喀斯特型铝土矿。铝土矿成矿物质均来自上地壳,为上地壳岩石经过风化而成,非花岗岩以及玄武岩等岩石类型;铝土矿物质来源与基底碳酸盐岩关系不大,具有一定距离的搬运,说明铝土矿物质来源非原地,而是异地来源;秦岭古陆提供了重要成矿物质。     

喀斯特型铝土矿床的特征与形成

喀斯特型铝土矿的时空分布铝土矿是一种残积或沉积而成的岩石,其中聚集50%以上的铝、铁、钛的氧化物和氢氧化物类的矿物,铝矿物含量远远大于其他矿物的含量.过去有人把铝土矿称之为铝土矿矿石是不确切的.铝土矿,根据其地质特征和沉积单元的不同,从小到大依次可分为: 1.铝土矿床属同一成因、空间分布连续的沉积单元,由铝土矿和铝土矿岩石组成.在一个铝土矿床中,可包括若干个铝土矿体其间可以是铝土矿岩石,也可是粘土、砂层或褐煤等. 2.铝土矿床群一般由水平层位上紧密分布在一起的几个铝土矿床组成,被广泛分布的非铝土矿化带与其他群的铝土矿床分开.分布范围一般在10～100平方公里.铝土矿床群通常以含有很多个铝土矿     

重庆大佛岩铝土矿床地质特征、矿床成因及伴生矿产综合利用

重庆大佛岩铝土矿床位于渝南黔北成矿带内.铝土矿含矿岩系分布在二叠系栖霞组灰岩或二叠系梁山组炭质页岩之下、志留系韩家店组粉砂质页岩或石炭系黄龙组灰岩之上,为一套含铝黏土岩组合,矿体一般在含矿岩系中部,平面上连续分布;矿石以土状和致密状铝土矿为主,含少量砾屑状和土豆状铝土矿;矿石矿物主要由硬水铝石组成,次为高岭石.通过对含矿岩系微量以及稀土元素的分析,认为重庆大佛岩铝土矿床主要是在弱酸性、氧化环境中形成的具陆相沉积特点的铝土矿床,铝土矿物源主要来自陆源;从含矿岩系中稀土元素与基底页岩中稀土元素相关系数、稀土元素配分模式曲线来看,成矿物质来源主要为下伏志留系韩家店组粉砂质页岩.大佛岩铝土矿床不仅具丰富的铝土矿资源,同时伴生有REO(rare earth oxides)、Ga、Sc、Li以及V等多种有益元素.铝土矿中伴生Ga、V等的综合利用可同主元素铝的利用结合起来,但REO、Sc、Li等因受到多方制约,目前尚无综合开发利用的可行性.因此在开发铝土矿的同时,开展伴生元素综合利用研究具有重要意义.