Metallogenesis and epigenetic reworking of bauxite (clay) deposits in the Songshan-Jishan area, southern margin of the North China Craton

Abstract

华北克拉通铝(粘)土矿是我国喀斯特型铝(粘)土矿的典型代表,前人针对其物质组成、物质来源、成因机制开展了大量研究,但对其成矿后生改造尚未开展系统研究。本文对嵩箕地区铝(粘)土矿进行了研究,野外剖面显示,含矿岩系由底到顶包括风化壳层、铁质粘土岩、粘土质铝土矿、粘土岩、块状铝土矿层。通过矿物空间穿插关系、X射线衍射、扫描电镜、电子探针分析显示,铝(粘)土矿成矿期主要形成矿物包括硬水铝石、锐钛矿、伊利石、绿泥石等矿物。黄钾铁矾、赤铁矿、针铁矿、高岭石代表了后期改造矿物。矿物垂相分布指示赤铁矿和针铁矿随着深度变浅逐渐减少,硬水铝石在粘土质铝土矿层显著富集,黄钾铁矾广泛分布于铁质粘土岩层和风化壳顶部,穿插于粘土矿物或围绕在硬水铝石周围,以脉状、颗粒状分布,且与伊利石含量呈消长关系。同时,元素地球化学垂相分带显著,大离子亲石元素(Rb、Cs、Ba、Sr)与K₂O以及高场强元素(Zr、Hf、Nb、Ta、U、Th)与TiO₂显示正相关。铝土矿层中Al₂O₃明显富集,而SiO₂则明显亏损。底板灰岩、风化壳、铁质粘土和粘土岩中,Al₂O₃和SiO₂具有一致的变化规律。铁质粘土岩中黄钾铁矾明显控制了K₂O、Fe₂O₃、S的含量,但对微量和稀土元素的影响较弱。电子探针分析结果显示不同形态黄钾铁矾成分相似,结合其空间分布特征,确定黄钾铁矾是由黄铁矿氧化形成的酸性流体改造含矿岩系形成。因此,嵩箕铝(粘)土矿成矿之后,经历了构造抬升作用,在地下水或大气降水影响下黄铁矿被分解、氧化为黄钾铁矾、针铁矿、赤铁矿等稳定矿物,早期生成的粘土矿物分解为高岭石。