黔北旦坪铝土矿床胶体包粒成因及其形成时间估算

摘要

世界大多数铝土矿床中均发育有同心层状的颗粒结构，其生长过程记录了铝土矿成矿相关信息，具备重建铝土矿成矿环境的潜力。区别于碳酸盐岩鲕粒，对铝土矿床中这种类似鲕粒的多圈层包粒结构的研究还不够深入，其基本的定义、成因与生长时限均不明确，亟待进一步研究。针对这一问题，结合现代热带氧化土剖面中淀积黏化层产出包粒结构这一特点，对黔北务川—正安—道真(务正道)地区旦坪矿区下二叠统铝土矿开展了相关研究，提出将铝土矿同心层状结构命名为“胶体包粒结构”。本研究在对旦坪铝土矿床典型含矿岩系剖面地质特征研究基础上，重点对其中的胶体包粒开展了研究。旦坪铝土矿中的胶体包粒由不同类型的核心及周围交替出现的铝赤铁矿、勃姆石圈层组成。采用二分值法对包粒圆度进行了统计，分析结果显示其圆度以圆形、近圆形为主。归一化处理包粒圈层范围为11.2～319.5μm。对胶体包粒圈层数目的统计发现，其层数以1～3层为主。基于以上统计数据，研究使用Fick第一定律及其拓展式对铝土矿胶体包粒生长时间进行估算，并尝试构建其扩散生长模型。胶体包粒生长时间计算结果表明：胶体包粒内铝赤铁矿圈层的形成时间为0.1～96.9年，勃姆石圈层的形成时间为0.2～143.6年。微观尺度胶体包粒(粒径0.1～0.4 mm)的形成时间约为0.6～481.2年；手标本尺度胶体包粒(粒径2.0～5.0 mm)的形成时间为1178～7364年。预估铝土矿中各尺度胶体包粒(粒径0.1～5.0 mm)的形成时间为0.6～7364年。以上研究结果表明，胶体包粒结构与铝土矿形成过程中淋滤作用之间存在较为复杂的联系：互层状圈层的形成指示了旦坪地区含铝土矿地层中胶体包粒的周期性凝聚作用，从微观上刻画了周期性的成矿节律。胶体包粒形成过程中铝的地球化学行为可能是主导因素，其行为特征主要受到风化剖面中有机酸浓度、氧化还原条件、圈层矿物表面电荷属性等关键控制条件对羟基铝和交换铝的吸附富集过程的影响。

关键词

淋滤作用 / Fick第一定律 / 扩散系数 / 风化剖面