二叠二桂西过程地质型铝土矿成矿纪喀斯特

2 晚二叠世合山组含铝岩系基本层序

二叠纪合山组属孤立碳酸盐岩台地内部相地层，桂西为一套浅海相-海陆交互相灰岩、叠纪含燧石灰岩夹含煤砂页岩的喀斯矿地矿过岩性组合，底部往往为铁铝岩或含黄铁矿铝土质泥岩，特型下与茅口组平行不整合接触。铝土合山组下部一般包含1个含铝岩系旋回，质成局部含有2～3个含铝岩系旋回。桂西虽然单个含铝岩系旋回厚度不大，叠纪但是喀斯矿地矿过包含了丰富的风化、沉积信息，特型是铝土非常合适的基本层序调查对象。对平果地区含铝岩系及其盖层的质成基本层序调查显示，其从下往上呈现出地表风化相、桂西地表局限水体相、叠纪沼泽相和浅海泻湖相4种岩相，喀斯矿地矿过指示铝土矿经历了快速的海进过程。

地表风化相广泛分布于各矿床含铝岩系下部，为古海岛火山灰风化残积层，岩性为松散铝土、含铝粘土，以沿古喀斯特风化面分布、无层理（图3a）、发育丰富的风化成因豆粒与鲕粒（廖士范，1991；邹维雷，1998）（图3b）为特征。其上以沉积界面与局限水体相层状铝质岩相区分。受后期局限水体和成岩作用影响，松散铝土、含铝粘土已经转化成块状铁铝质岩（图4TC01、TC02、TC04的A层）、铝质岩（图4TC07、TC11的A层）或者铁铝质粘土岩（图4TC06的A层）。

地表局限水体相主要分布于太平、布绒石芽坡地或者缓坡含铝岩系A、B层中（图4）。典型特征为局限水体经厌氧细菌活动形成碱性还原环境。在这种环境下，早期风化相松散铝土被潜育化（龚子同等，1990）改造。主要过程包括针铁矿、赤铁矿被还原成活动Fe²⁺，然后Fe²⁺与细菌成因S^2-结合形成大量黄铁矿（图3c）、部分直接参与形成胶状绿泥石。在东南部石芽坡地分布区，铝土中高岭石含量较高，经潜育化及后期成岩作用形成铁铝质岩。在西北部石芽缓坡分布区，铝土中高岭石含量较低，经该过程形成铝质岩。都结矿化带古地形起伏较大，局限水体发育差，含铝粘土潜育化程度低，成岩多形成铁铝质粘土岩或粘土岩，豆鲕内仍可见到赤铁矿、针铁矿核。在太平一带，该层上部见铁铝质岩和铝质岩互层（图4TC01、TC02、TC04的B层），发育中-薄层构造（图3a）和粒序层理（图3d），单层厚2～40cm，显示水体上部具有流动特征。都结TC06铝质粘土岩（B层）具有中-厚层构造、碎屑结构和植物根茎碎片化石，可能为地表水冲积形成。在布绒矿床TC07-11一带，铝质岩顶部发育较多的植物根茎化石。

沼泽相主要分布在太平、布绒矿床石芽坡地或者缓坡区，在都结矿化带岩溶坡地也有发育。该段岩性为中-薄层碳质泥岩夹煤层（图4中C层），厚度为0.5～2.7m，以含丰富的植物根茎化石（图3e）为特征。在太平矿床、布绒矿床西北部，煤层具有工业开采价值，多处达到小型矿床规模。该段上部发育薄层碳质泥岩和铁铝质粘土岩互层（图3f），指示沼泽中有频繁水流注入，将高处的含铝粘土带入其中。在布绒矿床TC02的碳质泥岩中可见薄层沉凝灰岩夹层。

浅海泻湖相分布在太平、布绒矿床石芽坡地或者缓坡区，其为含铝岩系的沉积盖层，一般具有含生屑燧石条带灰岩、含生屑泥灰岩、凝灰岩和硅质岩的沉积韵律（图4中D层），代表着浅海泻湖环境的正常-火山-火山间歇沉积旋回。在都结矿化带，岩溶坡地含铝岩系盖层仅发育沉凝灰岩，缺失燧石条带灰岩，显示浅海泻湖相缺失。

3 铝土矿成矿物质来源

铝土矿物质来源的研究是铝土矿理论研究中的难点。在20世纪，限于测试手段，二叠纪喀斯特型铝土矿的物质来源存在较大的分歧。“基底风化学说”根据茅口组灰岩风化厚度和部分化学样品的分析结果认为铝土矿的物源为茅口组灰岩形成的古风化壳。“陆缘碎屑学说”根据铝土矿环绕大明山古陆边缘分布、内含煤线、含锆石等碎屑矿物并具有一定磨圆度、铝土矿底部含外源底砾岩，提出铝土矿的物源来自大明山碎屑岩风化物。“红土学说”根据铝土矿的高钛率，高Ga/Al值，高REE、Cr、Ni含量以及含风化成因豆鲕将下二叠统中基性火山岩风化物划定为铝土矿的物源。但是，广西平果地区茅口组剥蚀深度小于50m。以0.14%的Al2O3含量（8个样品平均）计算，本地区茅口组风化部分最多只能形成厚0.15m、Al2O3品位45%的铝土矿层，与铝土矿层2～10m的实际厚度相差甚远。因此可以排除“基底风化学说”。众所周知，在P2/P3之交，东吴运动已将各孤立碳酸盐岩台地隆升至地表形成古海岛，临近深水盆地的中基性火山岩、西大明山的陆缘碎屑是不可能搬运上岛形成铝土矿的。因此“红土学说“和”陆缘碎屑学说“也可以排除。

21世纪初，随着桂西南基础地质研究程度的提高以及碎屑锆石测年在铝土矿中广泛应用，桂西南二叠纪铝土矿的物源研究又引起了广泛关注。众多测年结果表明，铝土矿碎屑锆石年龄集中分布在263～257Ma之间。鉴于该年龄与峨眉山玄武岩较一致，Dengetal认为铝土矿的源岩与峨眉山喷发系统的中酸性火山岩关系密切。但是右江盆地内中三叠世巨厚碎屑沉积物也具有相似的碎屑锆石年龄，巨量的碎屑沉积物也由峨眉山玄武岩系统提供不太符合地质事实。根据碎屑锆石的εHf（t）值（−7.6～−3.5）与峨眉山喷发系统（ε_Hf（t）≥0；Xu差别明显的特征，Houetal提出铝土矿源自西南方向二叠纪岛弧火山岩。

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