铝土矿石的研究进展

张某某

一、铝土矿资源新勘查

近年来，我国在华北一些煤田发现了大量优质铝土矿，部分铝土矿矿石达到Ⅲ级品级(铝硅比≈7)，河南西部煤下铝是河南省西部铝土矿层位向深部的自然延伸。中国北方石炭一二叠系煤层广泛分布，在华北陆块二叠系煤层之下，寻找有利的本溪组含铝岩系层位，开展河南、山西等省煤下铝土矿是今后勘查布署的重点。红土型三水铝矿主要分布在赤道两侧、南北回归线之间的范围，中国南方海南、广西、广东和云南4省区面积有数十万平方千米，具有找寻红土型铝土矿的巨大潜力。中国南方广西中南部，近10年发现了多处红土型铝土矿矿床，远景储量超过亿吨，为中国寻找优质红土型铝土矿提供了方向。近年来，我国铝土矿一批大型--特大型铝土矿床。如广西靖西县新圩特大型岩溶堆积型铝土矿床伴生镓、钛、铌、钪、三水铝石等，具有较高的综合利用价值，是继平果铝土矿之后在百色地区探明的又一特大型铝土矿床【1】贵州务川县瓦厂坪为大型沉积型铝土矿并伴生镓和锂。该矿床的发现结束了黔北无大型铝土矿的历史，对发展黔北铝工业具有重大意义【2】。

二、矿床成因分类

国内外许多学者从不同方面讨论了铝土矿的成因。如廖士范【3】提出了3阶段成矿模式: (1)红土风化作用阶段，形成含铝土矿物、粘土矿物、铁和钛的氧化物等风化壳铝土物质; (2)迁移就位阶段,风化壳铝土物质经成岩期逐渐深埋地下，产生“复硅化”(硅质加多)，含铝品位降低，形成原始铝土矿层一致密铝土岩; (3)表生富集阶段，原始铝土矿层随地壳抬升到地表浅部，在氧化或还原改造带，硅质溶解迁移，铝质富集，品质低的原始铝土矿层变为有工业价值的铝土矿。也有许多学者认为，铝土矿在早期成岩阶段已达到成熟，成岩期能叠加的成矿作用极其微弱，不可能使已经形成的铝土矿再转化成“致密铝土岩”，后生表生期，剥蚀淋滤作用使铝土矿优质化，形态进一步复杂而已【4】。刘长龄【5】提出铝土矿主体是碎屑胶体混合沉积成因，认为我国硬水铝石岩溶铝土矿为生物有机质成矿作用的沉积型铝土矿，并将我国岩溶铝土矿或沉积铝土矿的成矿模式概括为“多阶段、多因素、不同程度的连续成矿”。考虑到铝土矿多形成于古赤道附近的热带、亚热带地区，气候非常湿热，雨水充沛，生物繁盛，使经红土化的古风化壳岩石除遭受一般物理风化、化学风化外，同时受到生物物理作用和生物化学作用，导致铝土矿中存在生物化石及各种生物成因的矿物。最近几年，不断有人强调生物和有机质在铝土矿成矿中的作用，认为腐殖酸可大大加速成矿母岩和风化母岩脱硅、脱铁，加速促进铝土矿的富集成矿，其贯穿了整个沉积成矿过程的各个阶段，对铝土矿形成具有重要意义【6】李莎【7】提出微生物是矿物风化的最重要的因素之一。

成矿时间研究是矿床成因研究的重要方面。红土型铝土矿矿化的时间约数百万年至数十百万年【8- 9】，长者自古近纪、短者自新近纪开始矿化即可形成相当规模的矿床。我国南方地处较高纬度，信风洋流和暖流难以到达，有利于红土化作用的气候出现较晚，成矿时代基本在晚古近纪一新近纪【10-11】。

而矿床成因分成以下几类：

（1）修文式碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚型铝土矿矿床，又称碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚型铝土矿矿床。其成因与碳酸盐岩喀斯特红土化古风化壳有关。又由于铝土矿与下伏碳酸盐岩基岩之间有数米厚的湖相铁矿扁豆体沉积，铝土矿不是原地堆积的，而是这个已接近干枯的湖泊附近的红土化风化壳异地迁移来堆积成的。该类矿床以贵州修文县小山坝铝土矿矿床较为典型。由于下伏基岩是碳酸盐岩，因此由风化作用形成的是富铝钙红土残坡积层，一般说侵蚀间断时间越长，即风化作用时间越长，由风化作用形成的残坡积富铝钙红土层越多、越厚，生成的铝土矿物越多，粘土矿物越少，矿石品位越富，矿层厚度也越大。

（2）新安式碳酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿床，又称碳酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿床，以河南新安张窑院铝土矿床较为典型。这类矿床的铝土矿直接覆在碳酸盐岩的喀斯特侵蚀面上，是原地堆积的，许多情况下是堆积在喀斯特溶洞、溶斗中，矿体不长(几百米)，但厚度较大(40～60m)。如果侵蚀间断时间短暂，一般只形成钙红土残积层，略有迁移搬运现象，这种矿石质量虽然稍贫，但矿层稳定，厚度变化小。

（3）平果式碳酸盐岩古风化壳原地堆积-现代喀斯特堆积亚型铝土矿矿床。又称碳酸盐古风化壳原地堆积-近代喀斯特堆积亚型铝土矿床。该矿床的层状矿之上覆及下伏基岩数百米厚度范围以内均为石灰岩，经过第四纪喀斯特化，石灰岩、铝土矿石再风化成钙红土及铝土矿石碎块坠落成堆积矿石。这类堆积矿的形成条件主要是：有一定规模的层状矿、有适宜的气候条件、矿层上下要有较厚的石灰岩，以及矿层直接顶、底板粘土页岩较薄。

（4）遵义式铝硅酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿床。又称铝硅酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿床，下伏基岩是细碎屑岩或基性火山岩，是下伏基岩红土化风化壳原地堆积(少数坡积)的铝土矿床。这类矿床的成矿规律是：首先与下伏基岩有过渡现象，与上覆地层有侵蚀间断面，因此厚度变化大，无矿天窗较多；其次，矿层厚度及矿体规模大小、矿石品位贫富，取决于成矿时侵蚀间断时间的长短及下伏基岩的性质是否容易风化。如果侵蚀间断时间长，被侵蚀风化的下伏基岩多数是细碎屑岩、粘土页岩，只有一部分是碳酸盐岩，往往矿层厚、规模大、矿石品质佳，但随之无矿天窗增多。如果被侵蚀风化的下伏基岩是较易风化的玄武岩，则矿层厚度及矿体规模可能较大，矿石也可能较富。如果下伏基岩虽然是较易风化的玄武岩，但成矿时侵蚀间断时间过于短暂，风化作用不彻底，则矿层厚度、矿体规模及矿石品质均难符合理想。

三、储量分布

中国铝土矿分布高度集中，山西、贵州、河南和广西四个省(区)的储量合计占全国总储量的90.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%)， 其余拥有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅占全国总储量的9.1%。山西的铝土矿床(点)主要分布在孝义、交口、汾阳、阳泉、盂县、宁武、原平、兴县、保德、平陆等5大片42个县境内，面积约6.7万km2,探明铝土矿储量，居全国第一，该区的资源总量估计可达20亿t【12】。

四、研究新进展

如今，我们对铝土矿物质源认识由单源论变为了多源论【13】。成矿物质可以源于大陆岩石的风化产物，有的与基底有关，有的两者兼之，值得注意的是同一矿区不同矿带可能有不同的物源补给区【14】。

五、铝土矿中稀有、稀土元素

铝土矿中常伴(共)生钛、镓、铌、钪、锂、銣、钒等稀有元素及稀土元素。钪(sc)等稀有金属元素主要从铝土矿和磷矿等矿产中提取。世界铝土矿中的钪含量占58.3 %中国占24.5%，是重要的沉积型伴生钪矿床类型【15】之一。关于铝土矿中稀有、稀土元素的赋存状态尚有争议。杨军臣等【16】提出铝土矿中稀有、稀土元素主要呈分散状态存在于一水硬铝石和高岭石等矿物中，独立矿物相和离子吸附态相的很少。刘平【17】则认为铝土矿中的稀土可能主要是以矿物的形式，而不是以离子吸附的形式赋存。leonid等【18】总结了铝土矿中稀土元素的形成、迁移、富集的六大影响因素。zr、hf、nb和ta等元素地球化学性质较稳定，其氧化物在表生条件下具有十分稳定和难溶解的特性，可作为残余的重砂矿物堆积下来，在成矿物源相同的各类岩、矿石中，它们与al2o3的比值- -般都很接近。ti、hf、zr、th、nb、cr 等稳定元素的比值与原岩相似，如ti/zr，能代表原岩，可用来指示不同来源的原岩【19-21】。

六、铝土矿资源产业可持续发展

可持续发展理论【22】（sustainable development theory）是指既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展，以公平性、持续性、共同性为三大基本原则。

可持续发展理论的最终目的【23】是达到共同、协调、公平、高效、多维的发展。

实现铝土矿资源产业可持续发展的对策研究【24-27】.需要通过加大宏观调控力度，加强地质勘查，产业经济绿色循环等多方面进行研究。中国对铝土矿资源的需求日渐增加,但国内铝土矿资源保障程度低,依赖进口程度高,减缓了我国经济发展速度，于是提出了多点可持续发展的建议【28-31】。  

结束语：

中国作为铝土矿的超级产过和进口大国，在条件允许的情况下应该更多的往高效节能，自动化，绿色和谐发展方面花精力。我国铝土矿资源总量预计可达50亿吨。在这个现代化，自动化的时代，铝土矿资源的战略地位显而易见，作为仅次于钢铁的第二重要非金属资源的铝以金属和合金形态应用到航空和军事工业以及民用工业，我们的生活和国防都离不开铝土矿资源。在开发利用的过程中，我们必须要做到资源利用率最大化，回收率最大化，产率最大化。中国铝工业发展为世界铝工业发展带来强劲的动力，中国为世界铝工业投资者、和商家带来了更多的重要机遇。

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