论文推荐｜桂西那端地区喀斯特型铝土矿成矿环境及次生地表改造作用研究

桂西铝土矿是我国喀斯特型铝土矿的典型代表。前人对该地区主要矿区铝土矿的物质组成、物质来源与成因机制已开展了大量研究，并取得了丰富成果，但对该地区铝土矿成矿后改造作用研究较少，且关于桂西铝土矿的成矿环境仍然存在争论。本文基于矿物组合与地球化学指标，划分了铝土矿的矿物演化期次，认为那端铝土矿形成于陆相环境：其陆源风化期为酸性氧化环境，埋藏成岩期为碱性还原环境，表生期为酸性氧化环境。上、下层铝土矿矿石结构的差异、埃洛石与下伏灰岩的接触关系和上层铁铝岩中针铁矿的产出形态均指示，该矿床在表生期经历了强烈的地表淋滤作用。铝土矿与埃洛石在微量元素和稀土元素配分模式上的差异表明，表生期发生了稀土元素的再分配，轻稀土（LREE）向下迁移并富集于埃洛石中。这一作用同时使铝土矿品位提高、有害组分降低。在表生氧化条件下，含铝岩系中的黄铁矿转变为针铁矿与黄钾铁矾。

Bauxite in Western Guangxi is a typical representative of Karstic Bauxite in China.Previous researchers have conducted extensive studies on the material composition, material sources, and genesis mechanisms of bauxite in the main mining areas of this region (Western Guangxi)and achieved rich results.However, there are fewer studies on the post-mineralization modification of bauxite in this region, and there remains controversy regarding the metallogenic environment of Western Guangxi bauxite.Based on mineral assemblages and geochemical indicators, this paper divides the mineral evolution stages of bauxite and holds that the Naduan bauxite formed in a terrestrial environment：the terrigenous weathering stage was an acidic oxidation environment, the burial diagenetic stage was an alkaline reduction environment, and the epigenetic stage was an acidic oxidation environment.The differences in ore structure between the upper and lower bauxite layers, the contact relationship between halloysite and the underlying limestone, and the occurrence morphology of goethite in the upper ferralitic rocks all indicate that the deposit experienced intense surface leaching during the epigenetic stage.The differences in trace element and rare earth element (REE)distribution patterns between bauxite and halloysite indicate that REE redistribution occurred during the epigenetic stage, with light rare earth elements (LREE)migrating downward and being enriched in halloysite.This process also increased the bauxite grade and reduced harmful components.Under epigenetic oxidizing conditions, pyrite in the alumina-bearing rock system was transformed into goethite and jarosite.

喀斯特型铝土矿; 成矿环境; 次生地表改造作用; 淋滤作用; 桂西 

karstic bauxite; metallogenic environment; epigenetic surface modification; leaching; Western Guangxi 

铝土矿作为战略性大宗紧缺矿产，是生产金属铝和耐火材料的主要原料，也是我国新一轮找矿突破战略行动的重要矿种[1-3]。铝土矿主要形成于温暖湿润的热带—亚热带气候区，是地表风化作用的最终产物。根据其构造背景、基底和成因，可分为：1）下伏铝硅酸盐岩石原地红土化形成的红土型铝土矿；2）发育在碳酸盐岩侵蚀基底之上的喀斯特型铝土矿[1，3，4]。我国铝土矿成矿类型独特、成矿过程复杂，以喀斯特型铝土矿为主[2，5]。桂西地区作为我国喀斯特型铝土矿资源的重要基地之一，目前已探明资源量约有10亿吨[2]，潜在储量巨大，主要分布于平果、那坡、靖西、德保、田阳和扶绥等地[6-8]。前人对上述地区铝土矿开展了大量研究[5，6，9-14]，取得了丰富成果。例如，邓军等通过分析铝土矿中碎屑锆石的U-Pb年龄和Lu-Hf同位素组成来限定铝土矿物质来源，认为与峨眉山大火成岩省有关的火成岩为桂西铝土矿提供了主要物源[2]；刘学飞等通过Sr-Nd-Pb同位素及黄铁矿S同位素研究，提出平果铝土矿由峨眉山大火成岩省和茅口组灰岩风化而成，且微生物可能促进了硬水铝石的形成[9]。现有研究多集中于物质组成、物质来源、成因机制等方面。值得注意的是，喀斯特型铝土矿通常经历了复杂的矿物演化与后期改造过程，然而针对桂西铝土矿成矿后改造作用的研究相对薄弱，制约了对其成矿机制与富集规律的深入理解。特别是对于铝土矿成矿环境，目前仍然存在海陆相的争议[15-19]。那端作为平果矿区的重要铝土矿区，相较于教美、太平等研究程度较高的矿区，其地质研究仍较为缺乏。

因此，本文以桂西那端地区铝土矿含铝岩系为研究对象，综合运用光学显微镜观察、X射线衍射（XRD）及元素地球化学分析等方法，重点研究那端铝土矿的矿物组合特征与成矿环境，进而揭示其成矿后改造过程，以深化对桂西铝土矿成矿作用与富集机制的认识。

1.1 区域地质背景

桂西地区地处扬子板块西南缘（图1（a）），是右江盆地的主体。该盆地北起中国西南部，南至越南北部，东南毗邻十万大山盆地、云开地体与海南岛，西南接壤哀牢山—松玛古特斯缝合带。区域上，该地区经历了大陆边缘裂谷盆地演化阶段。右江盆地于早泥盆世晚埃姆斯期发生强烈裂陷，受北西西向与北东向同沉积断裂控制，形成台地-台间海槽相间的盆地格局[20]。裂陷作用持续至中-晚二叠世，区内逐渐发育多个规模不一的浅水台地。右江盆地内的地壳运动以稳定台地隆升和槽盆沉降为主要特征，在浅水台地上沉积了厚度近5000 m的碳酸盐岩[21]，台地边缘常发育生物礁和滑塌角砾岩；台沟区则沉积了厚度较小的硅质岩、泥质岩，并伴有中-基性火山岩喷发。中-晚二叠世之间，东吴运动导致地壳抬升，使本区大面积长期暴露于地表，经历了长期而强烈的风化剥蚀，从而于茅口组顶部形成古风化壳。晚二叠世，在该古风化壳之上发育了具短期大规模成矿特征的铝土矿。成矿期后，本区又遭受印支运动和燕山运动等多期构造运动的影响，地壳显著抬升。在此构造背景下，晚二叠世沉积型铝土矿矿体被抬升并遭受了近地表改造作用。

图1  那端矿区大地构造位置（a）和矿区地质简图（b）[22]

Fig.1  Tectonic location（a）and geological sketch map of the mining area（b）of the Naduan Bauxite Deposit[22]

1.2 矿床地质特征

那端矿区位于桂西地区东部，距南宁约100 km，区内断裂构造规模较小，主要可分为北西—南东向逆断层、北东—南西向平推断层和近东西向正断层。褶皱发育以北西向平果背斜为主，背斜转折端已遭风化剥蚀，铝土矿主要出露于背斜两翼。研究区地层从老至新有：晚石炭统—早二叠统马平组（C₂P₁m）灰岩、中二叠统栖霞组（P₂q）灰岩、中二叠统茅口组（P₂m）灰岩、晚二叠统合山组（P₃h）灰岩、早三叠统马脚岭组（T₁m）灰岩、早-中三叠统北泗组（T1-2b）白云岩、中三叠统果化组（T₂b）灰岩、中三叠统板纳组（T₂g）泥岩夹粉砂岩和第四系更新统（Qp）黏土及碎石（图1（b））。区内的沉积型铝土矿赋存于中二叠统茅口组平行不整合面之上，矿体呈层状、似层状、透镜状断续分布，矿体大小、规模及其分布受茅口组碳酸盐岩古侵蚀面的控制，一般负地形地段矿层厚度较大，正地形地段矿层厚度较小，甚至尖灭缺失。

典型的桂西二叠系合山组铝土矿含铝岩系多由两个单元组成：自下而上分别为铝土矿及顶部黏土岩，底板为二叠纪茅口组灰岩，顶板为灰岩或碳质泥岩，铝土矿通常直接覆盖于底板灰岩之上，偶见铝土矿下伏有铁质黏土岩，通常只有一个铝土矿—碳质泥岩/黏土岩旋回，局部地区可见二至三个旋回（图2）[5，9-12]。那端矿区铝土矿钻孔呈现假旋回，上层含铝岩系由下至上为：灰岩—埃洛石—铁铝岩—铝土矿—碳质泥岩；下层含铝岩系由下至上为：灰岩—铁铝岩—铝土矿。

图2  桂西二叠系铝土矿典型层序特征

Fig.2  Typical stratigraphic characteristics of Permian bauxite deposits in Western Guangxi

本次研究从那端矿区钻孔ND37208中系统采集了11件代表性样品。其中，铝土矿样品3件（图3（a）和（b）），编号为ND-02、ND-03、ND-08；铁铝岩样品2件，编号为ND-04和ND-09；灰岩样品4件，编号为ND-06、ND-07、ND-10和ND-11；埃洛石样品1件（图3c），编号为ND-05；碳质泥岩样品1件，编号为ND-01。钻孔中具体采样位置见图1。

图3  那端铝土矿矿石和埃洛石结构特征

Fig.3  Structural characteristics of bauxite ore and halloysite in Naduan

全岩X射线粉晶衍射（XRD）分析在中国地质大学（北京）地质过程与矿产资源国家重点实验室完成，实验仪器为日本理学Smart Lab衍射仪。测试条件为电压40 kV，电流200 mA，Cu靶，连续扫描方式，扫描速度为10°/min，狭缝接收器为0.3 mm。

全岩主量元素组分分析在武汉上谱分析科技有限责任公司完成，分析仪器使用日本理学（Rigaku）生产的ZSX Primus Ⅱ型波长色散X射线荧光光谱仪（XRF），4.0 kW端窗铑靶X射线光管，测试条件为电压：50 kV，电流：60 mA，主量各元素分析谱线均为Kα，标准曲线使用国家标准物质岩石系列GBW07101-14建立。数据校正采用理论α系数法，测试相对标准偏差（RSD）＜2%。

全岩微量元素组分分析在武汉上谱分析科技有限责任公司利用Agilent7700e ICP-MS分析完成。用于ICP-MS分析的样品处理如下：（1）将200目样品置于105 ℃烘箱中烘干12小时；（2）准确称取粉末样品50 mg置于Teflon溶样弹中；（3）先后缓慢加入1 ml高纯HNO₃和1 ml高纯HF；（4）将Teflon溶样弹放入钢套，拧紧后置于190 ℃烘箱中加热24小时以上；（5）待溶样弹冷却，开盖后置于140 ℃电热板上蒸干，然后加入1 ml HNO₃并再次蒸干；（6）加入1 ml高纯HNO₃、1 ml MQ水和1 ml内标In（浓度为1×10^-6），再次将Teflon溶样弹放入钢套，拧紧后置于190 ℃烘箱中加热12小时以上；（7）将溶液转入聚乙烯料瓶中，并用2% HNO₃稀释至100 g以备ICP-MS测试。

3.1 矿物组成

3.1.1 显微镜下特征

那端铝土矿以豆鲕状结构为主。豆鲕状铝土矿（图4（a））中的硬水铝石以集合体（图4（b））和自形晶体两种形态出现，集合体充填于鲕粒内部，自形晶体绕鲕粒边缘分布。那端铝土矿中出现两期黄铁矿，一期是与硬水铝石共生充填于鲕粒中（图4（c）），二期是绕鲕粒边缘生长（图4（d））。针铁矿以粒状、粒状集合体的形态产出（图4（e）），或沿裂隙边缘生长（图4（f））。上、下层含铝岩系底部的灰岩均为颗粒灰岩，以碎屑结构为主，颗粒分选性良好，粒径约200～400 μm，胶结物以亮晶方解石为主（图4（g）和（h））。

图4  那端地区铝土矿和灰岩典型矿物镜下特征

Fig.4  Microscopic characteristics of typical minerals in bauxite and limestone of the Naduan area

3.1.2 XRD分析结果

那端铝土矿的XRD测试样品包括铝土矿（ND-02、ND-03、ND-08）、铁铝岩（ND-04、ND-09）、埃洛石（ND-05）和碳质泥岩（ND-01）。测试样品衍射图谱见图5，其半定量分析结果见表1。分析结果表明：上层含铝岩系中的铝土矿以硬水铝石、黄铁矿和锐钛矿为主；铁铝岩主要矿物包括硬水铝石、针铁矿及少量黄钾铁矾和锐钛矿；铁铝岩下伏埃洛石主要矿物为埃洛石，含少量黄钾铁矾、赤铁矿和三水铝石。下层含铝岩系中的铝土矿主要矿物为硬水铝石、黄铁矿和少量水铁矾、锐钛矿；铁铝岩则以黄铁矿、硬水铝石为主，含少量珍珠陶土、水铁矾和锐钛矿。

图5  那端地区铝土矿样品XRD谱图

Fig.5  XRD patterns of bauxite samples of the Naduan area

表1  那端矿区矿石X射线衍射半定量（%）分析结果

Table 1  Semi-quantitative XRD analysis results（%）of ore samples from the Naduan Bauxite Deposit

那端铝土矿主要矿物垂向变化如图6所示。钻孔剖面显示，与下层含铝岩系相比，上层铝土矿中硬水铝石和锐钛矿含量增高，而黄铁矿含量降低。针铁矿仅见于上层含铝岩系的铁铝岩中；黄钾铁矾出现于上层铁铝岩和埃洛石层内；赤铁矿则分布于埃洛石和碳质泥岩中。

图6  那端铝土矿岩性柱状及矿物含量（%）垂向分布图

Fig.6  Lithologic column and vertical distribution map of minerals（%）in the Naduan Bauxite Deposit

3.2 地球化学特征

3.2.1 主量元素

那端铝土矿的主量元素含量见表2。分析结果显示：上层铝土矿主要化学组成为Al₂O₃、TiO₂、FeO^T、SiO₂和烧失量（LOI），占总量约98%。其中Al₂O₃含量为68.23%～71.78%，平均70%；TiO₂含量为3.83%～4.17%，平均4%；FeO^T含量为3.68%～5.02%，平均4.35%；SiO₂含量为2.71 %～3.45%，平均3.08%；烧失量（LOI）含量为14.60%～17.32%，平均15.96%。其他主量元素含量＜1 %；铁铝岩主要化学组成为Al₂O₃、TiO₂、FeOT、SiO₂和烧失量（LOI），占总量约98%。其中FeOT含量为54.39%，Al₂O₃含量为21.77%，SiO₂含量为6.80%，TiO₂含量为1.37%，烧失量（LOI）含量为13.17%；铁铝岩下伏埃洛石主要化学组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO^T、和烧失量（LOI），占总量约98.50%。其中SiO₂含量为42.30%，Al₂O₃含量为36.60%，FeO^T含量为2.59%，其余主量元素含量＜1 %。

下层铝土矿主要化学组成为：Al₂O₃、TiO₂、FeO^T、SiO₂和烧失量（LOI），占总量约98.00%。其中Al₂O₃含量为62.98%，TiO₂含量为3.25 %，FeO^T含量为8.53%，SiO₂含量为1.70%，烧失量（LOI）含量为20.38%，其他主量元素含量＜1 %。铁铝岩主要化学组成为Al₂O₃、TiO₂、FeO^T、SiO₂和烧失量（LOI），占总量约95 %。其中Al₂O₃含量为34.75 %，FeO^T含量为20.55 %，SiO₂含量为12.88%，TiO₂含量为2.11 %，烧失量（LOI）含量为23.14%。其余主量元素含量均＜1 %。

总体来看，上层铝土矿较下层铝土矿Al₂O₃和TiO₂含量略高，而FeO^T含量相对较低。上、下层含铝岩系底部铁铝岩中均明显富集FeO^T。

3.2.2 微量元素

那端地区铝土矿含铝岩系的上大陆地壳微量元素标准化配分模式见图7（a），微量元素含量见表2。铝土矿的微量元素配分模式变化较大，蛛网图显示上、下层含铝岩系具有相似的元素配分形态，但与顶部碳质泥岩、底部灰岩和埃洛石配分曲线形态存在显著差异。

图7  那端地区铝土矿含铝岩系上地壳标准化微量元素蛛网图（a）[23]和球粒陨石标准化稀土元素配分图（b）[24]

Fig.7  UCC-normalized trace element spider diagram（a）[23] and chondrite-normalized REE distribution patterns（b）[24] of the alumina-bearing rock series in the Naduan Bauxite Deposit

表2  那端地区铝土矿含铝岩系主量元素（%）、微量元素（×10^-6）和地球化学指标数据

Table 2  Major elements（%）and trace elements（×10^-6）and geochemical indicator data of the alumina-bearing rock series in the Naduan Bauxite Deposit

上、下层铝土矿中Zr和Cr元素明显富集，且平均含量相近，Zr为1886.34×10^-6，Cr为862.71×10^-6。V、Nb、Ga和Sc也相对富集，平均含量分别为273.92×10^-6、220.64×10^-6、94.33×10^-6和54.02×10^-6。其余元素如Hf、Ta、Th、U、Pb和Sn的平均含量范围处于10×10^-6～100×10^-6。Li含量变化显著，上层铝土矿77.77×10^-6～241.45×10^-6，而下层铝土矿仅为5.29×10^-6。

上、下层铁铝岩中微量元素含量差异明显：Sc、Zr、Hf、Nb、Ta、Th和U在上层铁铝岩中相对亏损，而Ga、V、Cr和Pb则相对富集。Li含量变化极大，上层为9.10×10^-6，下层高达533.4×10^-6。

总体而言，上、下层铝土矿和上层铁铝岩中富集Ga、Sc、V、Cr、Zr、Hf、Nb、Ta、Th、U、Pb和Sn等元素；下层铁铝岩中除上述元素外，Li和Ba也显著富集。

3.2.3 稀土元素

那端地区铝土矿含铝岩系样品稀土元素组成与特征见图7（b），稀土元素含量见表2。上、下层铝土矿均显示轻稀土（LREE）显著富集、重稀土（HREE）相对平坦的配分模式，且二者曲线形态总体一致。稀土总量∑ REE为357.17×10^-6～656.70×10^-6，平均486.63×10^-6，具明显的正Ce异常（Ce/Ce* =1.41～1.82，平均1.62）和负Eu异常（Eu/Eu* =0.50～0.54，平均0.52）。轻重稀土比值（LREE/HREE）为2.88～4.89，轻重稀土分馏较明显。上、下层含铝岩系底部的铁铝岩稀土元素略微富集，稀土总量 ∑REE为615.04×10^-6～696.05×10^-6，平均655.55×10-6，Ce异常变化较大，上层铁铝岩Ce/Ce*为0.77，为负Ce异常，下层铁铝岩Ce/Ce*为1.24，为正Ce异常。均显示明显的负Eu异常，Eu/Eu*为0.40～0.46，平均值为0.43；轻重稀土比值（LREE/HREE）为7.50～8.68，表明轻稀土相对富集。

上层含铝岩系底部埃洛石稀土元素明显富集，稀土总量∑REE为1998.38×10^-6，其中Ce明显富集，含量为1214.6×10^-6；Ce/Ce*为2.77，为正Ce异常；Eu/Eu*为0.51，明显的负Eu异常；轻重稀土比值（LREE/HREE）为15.96，表明轻稀土极度富集。

上、下层灰岩球粒陨石标准化的配分曲线总体趋势一致，稀土元素总量∑REE为39.55×10^-6～116.43×10^-6，明显的负Ce异常，Ce/Ce*为0.51～0.74，平均值为0.65；明显的负Eu异常，Eu/Eu*为0.51～0.63，平均值为0.57；轻重稀土比值（LREE/HREE）为1.27～3.38，轻重稀土分馏不明显。

4.1 那端铝土矿的成矿环境

喀斯特型铝土矿的形成受岩溶地貌影响，不同地貌单元的氧化还原条件与酸碱度差异导致矿物组合显著不同[1，9，25]。因此，铝土矿中的矿物组合与共生关系可作为判别成矿环境的重要标志前人将铝土矿的成矿演化划分为陆源风化期、埋藏成岩期和表生期三个阶段[26-27]。本文根据该划分方案并结合那端铝土矿的显微结构特征，对其成矿阶段进行了厘定。硬水铝石与黄铁矿在鲕粒内部共生（图4（a）），同时可见黄铁矿沿鲕粒边缘生长（图4（b）），表明二者为同生成因，形成于埋藏成岩期[26-27]；锐钛矿与硬水铝石共生（图4（a）），也指示其形成于埋藏成岩期。上、下矿层中硬水铝石、黄铁矿和锐钛矿的共生组合，反映埋藏成岩期为碱性还原环境[12]。针铁矿呈粒状及粒状集合体形态（图4（d）），保留了黄铁矿的晶体形态，说明其为黄铁矿氧化产物，属于表生期形成[26]。上层铁铝岩中同时出现针铁矿与黄钾铁矾：针铁矿通常形成于偏酸或偏碱（pH值为2～4或10～14）的氧化环境[28]；黄钾铁矾则多由黄铁矿氧化产生的酸性流体对含铝岩系改造而成[29]。该矿物共生组合指示表生期为酸性氧化环境。桂西原生喀斯特型铝土矿上覆碳质泥岩的铁矿物通常为黄铁矿[30]，而那端剖面上层铝土矿的顶板碳质泥岩中铁矿相为赤铁矿，下层仍以黄铁矿为主，说明上层碳质泥岩曾遭受地表氧化改造。上述矿物组合特征表明，上层铝土矿经历了表生期酸性氧化环境的叠加改造。

古盐度是反映古海平面变化的重要指标，对于判别铝土矿沉积环境具有指示意义。V/Zr、Sr/Ba和B/Ga等地球化学参数常用于恢复沉积时期的古盐度[31-36]。由于喀斯特型铝土矿成矿过程复杂，其元素垂向分布主要受到成矿前古氧化还原条件和喀斯特演化过程的联合制约，而非成矿期环境[5]，因此上述指标实际上反映的是成矿前（即陆源风化期）的古盐度特征。本文根据已有古盐度指标划分方案，对那端铝土矿成矿前环境进行了分析（图8）。那端铝土矿底部茅口组灰岩是浅水台地的沉积物，形成于海相环境[20]。V/Zr、Sr/Ba和B/Ga指标均指示该灰岩形成于海相环境，表明以上指标可用于反映铝土矿成矿前古盐度。结果表明，大部分指标均指示铝土矿形成于陆相环境，ND-03和ND-08的Sr/Ba值落入过渡相范围，表明铝土矿沉积环境受后期海进的影响较大。氧化还原环境判别也是探讨铝土矿的沉积环境中的一个重要部分。Ni/Co、Ce/Ce*和U/Th等地球化学指标可有效指示古氧化还原环境[37-39]。V/Al-U/Al图可用于判别形成沉积物的氧化还原环境[40]，那端铝土矿底部灰岩V/Al比值为27.26～83.81，均值为61.70，U/Al比值为6.61～19.29，均值为12.45，均表明其形成于还原环境（图9）。Ni/Co、Ce/Ce*和U/Th指标指示灰岩形成于还原环境，可用于反映铝土矿氧化还原环境。分析结果表明，下层铝土矿的陆源风化期处于氧化环境；而上层铝土矿因遭受后期地表改造，其氧化还原指标已不能代表初始风化期环境。

图8  那端铝土矿古盐度和氧化还原环境的地球化学指标垂向变化图

Fig.8  Vertical variation map of geochemical indicators for paleosalinity and redox environments of the Naduan Bauxite Deposit 1.破碎带；2.第四纪碎石；3.碳质泥岩；4.灰岩；5.铝土矿；6.铁铝岩；7.埃洛石。红线为地球化学指标边界值，如Sr/Ba边界值为1，＞1指示海相，＜1指示陆相

图9  那端灰岩沉积环境判别[40]

Fig.9  Sedimentary environment discrimination of limestone in the Naduan Area[40]

综上，本研究认为那端铝土矿形成于陆相环境：其陆源风化期为酸性氧化条件；埋藏成岩期为碱性还原条件；表生期则再次转变为酸性氧化条件。

4.2 那端铝土矿次生地表改造作用

那端铝土矿钻孔综合柱状图（图6）显示，上层含铝岩系由下至上为：灰岩—埃洛石—铁铝岩—铝土矿—碳质泥岩；下层含铝岩系由下至上为：灰岩—铁铝岩—铝土矿。下层含铝岩系铝土矿上部发育破碎带，指示该区曾经历构造运动，矿层遭破坏，部分含矿岩系沿破碎带抬升，在垂向上表现为上、下两层铝土矿假旋回。研究区位于平果背斜，那端铝土矿主要出露于背斜两翼。成矿后区域褶皱与断裂活动对矿体进行了强烈改造，使其被埋藏或抬升至近地表，遭受了多期次的后生成矿改造。上、下层含铝岩系底部的灰岩均具亮晶颗粒结构，且颗粒分选性及粒径相近，表明确属同一近似层位。上、下层铝土矿的矿物组合一致，均以硬水铝石、黄铁矿和锐钛矿为主。微量元素蛛网图显示，上、下层含铝岩系具有相似的元素配分模式，但与顶部碳质泥岩、底部灰岩及埃洛石的配分曲线形态差异显著（图7（a））。上、下层铝土矿球粒陨石标准化配分曲线总体趋势一致（图7（b）），配分模式相近，二者稀土元素总量、Ce/Ce*和Eu/Eu*值相近。综上所述，本研究认为那端铝土矿形成后，区域上发育的平果背斜对矿体产生了构造破坏，使部分矿体抬升并暴露于近地表，经历了显著的后期改造。

那端上、下层铝土矿的矿石结构存在明显差异：上层铝土矿呈豆鲕状—多孔状（图3（a）），下层铝土矿呈碎屑状—豆鲕状（图3（b））。前人研究表明，多孔状铝土矿相较于碎屑状铝土矿经历了更强的淋滤作用[41]。上层多孔状铝土矿中保留豆鲕状残余结构，表明其由豆鲕状铝土经进一步淋滤改造形成。上层铁铝岩中针铁矿沿裂隙发育（图4（f）），具有典型的地表淋滤特征。上层铝土矿底部出现埃洛石，前人研究将其归为灰岩裂隙相沉积成因，认为是在地表风化淋滤作用下，上部硅质和有机质组分被流体向下迁移至灰岩裂隙中沉淀而成[42]。该埃洛石层与下伏灰岩呈过渡接触关系，接触带附近灰岩发生明显的硅化现象。已有对桂西铝土矿的研究表明，原生铝土矿在地表淋滤过程中发生脱硅作用，析出的硅质以垂向流体形式向下迁移至下伏灰岩中，导致灰岩发生硅化[11]。综上，本文认为那端上层铝土矿抬升至近地表后，经历了强烈的地表淋滤作用：含铝岩系从豆鲕状铝土矿转变为多孔状铝土矿，同时发生脱硅作用，硅质流体向下迁移并在灰岩层位沉淀形成埃洛石黏土层。

铝土矿中稀土元素和微量元素的地球化学行为受到母岩中矿物种类和地表风化过程中的环境（Eh和pH）的影响[43]。上、下层铝土矿微量与稀土元素的元素配分形态相似，均显示出REE和Zr、Hf、Nb、Ta等高场强元素的富集。而埃洛石作为铝土矿表生期地表风化作用下的产物，微量元素、稀土元素的配分模式与铝土矿存在较大差异，埃洛石中重稀土（HREE）和Zr、Hf、Nb、Ta等高场强元素明显亏损，轻稀土（LREE）明显富集。在铝土矿矿化过程中，Zr、Hf、Nb、Ta等高场强元素通常被认为是稳定的元素组合[25]，故在表生期，上述高场强元素固定于原始层位，从而导致其在埃洛石中呈亏损状态。此外，上层铝土矿中Ce/Ce*为1.63～1.82，呈较强正Ce异常，铁铝岩中Ce/Ce*为0.77，呈负Ce异常；铁铝岩下伏埃洛石中Ce/Ce*为2.77，呈强正Ce异常。在表生风化过程中稀土元素易被溶解迁移，而轻稀土（LREE）相较于重稀土（HREE）优先被黏土吸附，导致轻、重稀土分异，轻稀土相对富集，重稀土亏损[44]。因此，铝土矿在表生期经受地表风化淋滤作用时，不仅淋滤向下形成黏土层—埃洛石，而且还导致稀土元素再分配。当稀土元素进一步溶解向下迁移时，轻稀土（LREE）被埃洛石优先吸附，从而导致轻稀土（LREE）富集，重稀土（HREE）亏损。

那端铝土矿上、下层含铝岩系主量元素垂向变化表明，上层铝土矿Al₂O₃和TiO₂含量略高于下层，而FeO^T含量相对较低；同一层含铝岩系中FeO^T向下富集。在淋滤作用下，含Al矿物和含Ti矿物更容易保存下来，而Fe会向下富集[1，10，11]。尽管上、下层铝土矿的矿物组合均以硬水铝石、黄铁矿和锐钛矿为主，但上层铝土矿中硬水铝石和锐钛矿含量增高，黄铁矿含量降低，同时上层铁铝岩中的黄铁矿在表生氧化条件下转化为针铁矿和黄钾铁矾。综上所述，地表淋滤作用显著提高了原生喀斯特型铝土矿的品位，并降低了矿石中有害组分的含量。

（1）桂西那端铝土矿的矿物组合与地球化学指标表明，其陆源风化期处于陆相氧化环境，部分地球化学指标显示该期成矿环境曾受到后期海侵事件的影响；硬水铝石、黄铁矿和锐钛矿的矿物共生组合特征指示埋藏成岩期为碱性还原环境；而针铁矿和黄钾铁矾的矿物组合及Ce异常垂向变化特征，共同指示表生期为酸性氧化环境。

（2）那端铝土矿上、下层含铝岩系的显微镜下特征、矿物组合、地球化学特征均指示其属同一层位。铝土矿成矿后经历构造运动，矿体受到区域上发育的平果背斜的破坏，部分含铝岩系抬升至地表，经历成矿后改造作用。矿石结构、上层含铝岩系底部埃洛石的地球化学特征、埃洛石与下伏灰岩的接触关系表明，上层含铝岩系经历地表淋滤作用。在地表淋滤作用下，富硅溶液向下运移至碱性屏障灰岩层上形成埃洛石，并优先吸附溶解向下迁移的轻稀土（LREE），同时铝土矿品位提高，矿石有害组分降低。

感谢广西壮族自治区二七四地质队姚双秋和尹本纯同志的野外帮助。感谢博士研究生赵可心、赵世宇等同门在成文过程中的帮助，感谢审稿人及编辑提出宝贵的审稿意见。

基金项目：国家自然科学基金项目（42172073）。

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