作者:胡家燕，上海地质矿产珠宝玉石检测中心

早石炭世老施思的铁铝岩是“黔中隆起”地区碳酸盐岩经过长期红土化作用形成的钙红土风化壳，在迪达老施思早期海水浸泡形成的半封闭泻湖环境中，经过分解、水解、结晶、搬运，沉积成一套完整的钙红土风化壳再沉积岩。清镇赤铁矿、修文赤铁矿和修文铝土矿产于这套沉积岩中。

铁铝岩具有多种类型的岩石结构，揭示了不同结构所代表的成岩机制，从一个侧面反映了铁铝矿床的形成条件。一、黑色岩-铝质岩的基本特征老段黑色岩-铝质岩的沉积序列，上部为铝质岩，下部为黑色岩，受下伏岩溶地形制约。例如，清镇戴林地区沉积厚度变化为25m，而修文干坝地区仅为7m。

1.铁岩石

一般厚度2-5m，由赤铁矿组成，呈扁平透镜状，产结核。在某些地段，赤铁矿逐渐转化为绿泥石、赤铁矿-砾石铝土矿、砾石铝土矿-绿泥石、绿泥石-粘土岩等。通过对清镇和云雾山大量赤铁矿的综合取样分析(表1)，属于优质铁矿石。闻小山坝地区铁矿上部有一层2m厚的铝高岭石粘土岩和高岭石粘土岩。铁岩错误地整合在清镇戴林地区中上寒武统娄山关组白云岩的岩溶面上，以及铁岩上部2m厚的铝土矿层上。9m厚的粉质云母高岭石粘土岩中伴生大量的球状赤铁矿，假象地整合在中寒武统冷水群白云岩的岩溶面上。

表1赤铁矿的化学成分(%)

生产地点

2.铝岩石

它由各种结构类型的铝土矿、铝土矿高岭石粘土岩和高岭石-水云母粘土岩组成，碳质粘土岩中混有黄铁矿和菱铁矿。

一般铝土矿厚度为2-4m，其矿物成分主要由一水硬铝石组成，碎屑电气石、锆石、独居石、锐钛矿、金红石均匀分布，部分锐钛矿产于铝土矿中。[下一个]

铝土矿按其结构类型可分为四种类型:

(1)重结晶一水硬铝石型铝土矿(土状铝土矿):灰白色，白色松散土，含少量铝土矿石碎屑，Al2O3/SiO2

(2)泥晶一水硬铝石型铝土矿(致密铝土矿):灰色、黄灰色、灰黄色，致密块状，含少量铝土矿石碎屑，Al2O3/SiO2

(3)碎屑铝土矿:灰色、黄灰色、白灰色，由砾石、砂质铝土矿碎块和鲕粒组成，Al2O3/SiO2=5-7。

(4)藻型铝土矿:灰色、灰白色、灰黄色，由藻纹石和藻核石组成，Al2O3/SiO2=5-7。

二。铁铝岩的形成机制

钙质形成的钙质红土风化壳是黔中铁铝岩形成的物质基础。钙红土风化壳在水中的分解、水解、结晶、搬运和沉积是各种岩石形成的关键。半封闭泻湖为钙红土的崩解和产物提供了良好的分选和沉积环境，因此铁铝岩的形成属于风化壳再沉积型。

在化学风化过程中，碳酸盐岩被分解。镁、钙等碱土金属随水被碳酸氢盐(如CaCO3+H2O+CO2→Ca(HCO3)2)、可溶性氯化物(如CaCl2)和硫酸盐(如CaSO4)带走。残渣为不溶性铝硅酸盐、氢氧化铁和氧化钛，成为钙红土的主要成分。根据寒武系碳酸盐岩岩溶面上的现代钙红土分析，它们是未被水解的产物。钙红土的矿物成分主要由粘土矿物和铁组成，水云母和高岭石为微鳞片状，占70%，氢氧化铁为均匀细粒褐铁矿和粘土矿物的混合物，占30%。钙红土的化学成分富含硅、铁、铝、钾和钛(表2)。红土中含有稳定的碎屑矿物成分，如电气石、锆石、金红石、尖铁矿、独居石和白云母。

表2现代钙红土的化学成分(%)

数字

由于PH值、Eh值、生物作用、温度等因素的影响，作为钙红土重要成分的铝硅酸盐矿物水云母和高岭石在水中进一步水解。在水云母酸介质中转化为高岭石，变化方程为:[下]

2 kal 5s i7 o 20(OH)4+2H ++ 2 HCO 3-+13H2O→5 al 2s i2o 5[OH]4+h4sio 4+2K ++ 2 HCO 3-

在表生条件下，钙红土风化壳的透水性、湿热气候、半封闭泻湖的脱盐作用和潮汐作用是控制钙红土水解的主要因素。当介质呈弱酸性或碱性时，加速高岭石的水解，转化为胶状无定形和微晶三水铝石。同时，高岭石在脱硅过程中被三水铝石交代，本质上是一个富铝脱硅的过程。这一作用导致三水铝石的富集，变化方程为:al 2s i2o 5[OH]4+H2O→2Al(OH)3+SiO 2。

由于潮汐作用，早期三水铝石逐渐形成碎屑状三水铝石泥，由变化的钙红土在水中搬运，然后沉积形成各种结构类型的三水铝石铝土矿。

在弱酸性介质中，当PH值为6.6-6.8时，胶体二氧化硅和胶体三氧化二铝会凝聚沉淀，形成高岭石粘土沉淀。当pH >:7.8时，碱金属K+、胶体SiO2和Al2O3将凝结形成水云母粘土岩沉积物。

在有机质和生物的作用下，钙质红土中的褐铁矿随着钙质红土厚度的增加，由氧化环境转变为还原环境，促进Fe3+还原为Fe2+，形成胶体移出钙质土壤，在泻湖边缘的氧化带形成赤铁矿矿床。在过渡带，赤铁矿和绿泥石常嵌在晶体中。赤铁矿和绿泥石属于早期胶体搬运沉积，因此钙红土中稳定碎屑矿物含量很少。

钙红土中富集的钛矿物大部分以碎屑形式进入主要由三水铝石组成的沉积物中，部分形成氢氧化钛(TiO2nH2O)转移，在成岩作用下形成自生程度较高的锐钛矿颗粒，常呈粒状集合体分布。

在成岩和后生过程中，由于压力和温度的变化，铁铝岩发生了低级变质作用。岩石具有晶体结构、重结晶结构、扭曲和变形。矿物成分发生变化，三水铝石脱水后重结晶，一水硬铝石自生程度随作用加强而增加。部分高岭石转化为叶蜡石，叶蜡石逐渐取代高岭石。水云母部分转化为鳞片状绢云母，并出现结晶片状白云母。白云母呈2M1-3T型，晶轴B0 < 9 .高岭石的结晶指数达到1.23。赤铁矿局部转化为磁铁矿，大部分变得非常致密。

由于这种转变，铝土矿的Al2O3/SiO2值发生了变化。根据不同地区铝土矿样品分析，麦坝铝土矿为6.7，戴林铝土矿为7.1，岩龙铝土矿为10.8，小山坝铝土矿为5.2，云雾山铝土矿为5.5。【下一篇】三。铁铝岩的结构类型及其成因意义

1.铁岩-铝岩结构类型

铁铝岩的结构按形成方式可分为四种类型:

(1)胶体的化学结构类型

一、微观尺度结构

b、凝胶状结构

(2)生物作用的结构类型

一、成核石结构

b、叠层石材结构

c、藻类聚集结构

d、藻类覆层结构

(3)碎屑沉积物的类型

一、塑性砾石碎屑结构

b、刚性碎石团粒结构

C.鲕粒结构

d、粉砂质结构

e、分层结构

(4)后期改造的结构类型

一、粒状晶体结构[下]

b、片状晶体结构

c、再结晶结构

d、腐蚀和晶腔结构

2.铁铝岩主要岩石结构的成因意义。

(1)重结晶一水硬铝石型铝土矿

岩石具有重结晶的半自形-自形微颗粒结构。矿物成分以粒状一水硬铝石为主，少量高岭石充填于再结晶和溶蚀形成的空孔中。铝土矿中的少量碎屑在岩石中分布不均匀。

三水铝石铝土矿在成岩作用后期发生重结晶，三水铝石泥转化为半自形~自形微细颗粒一水硬铝石，颗粒受力产生波状消光。重结晶的结果是一水硬铝石得到警惕和净化，晶粒自形成程度增加。虽然晶粒很细(0.001~0.005mm)，但晶粒均匀，晶界非常清晰，晶粒间形成无数空孔洞。粒间空孔洞周围的一水硬铝石结晶程度较高，部分/[/k0] 空孔洞内常充填次生高岭石，岩石成为疏松土壤。

(2)泥晶一水硬铝石型铝土矿

岩石具有重结晶的半自形-他形微颗粒结构，局部地区粘土矿物富含完整尺度的变质结构。矿物成分以一水硬铝石为主，混有微鳞片状高岭石和水云母，铝土矿中少量碎屑在岩石中分布不均。

适合以三水铝石泥为主要沉积条件，在高岭石和水云母胶体化学沉积条件的相互作用下，形成高粘土含量的三水铝石泥铝土矿。由于后期重结晶作用，矿物转化不明显，因此提纯程度低，机制晶孔和溶蚀空孔发育较差，岩石致密、块状。

(3)碎屑铝土矿

具有塑性砾石结构和刚性砾石结构。它由不规则的塑性砾石铝矾土和高圆度的刚性砾石铝矾土组成，由一水硬铝石、绿泥石和赤铁矿胶结而成。鲕状结构的鲕状铝土矿由一水硬铝石、水合高岭石和水云母组成，呈同心圆状交替出现，粒度为0.2-0.5毫米。铝土矿中的鲕粒主要是一水硬铝石，粘土岩中的鲕粒主要是粘土矿物。鲕粒核多，由早期铝土矿碎屑和碎屑电气石、锆石、金红石等组成。鲕粒间含有大量的水云母、水合高岭石和绿泥石等变胶体矿物。在鲕状铝土矿中，经常见到以高圆度为核的各种结构的铝土矿。鲕粒常呈碎块状，常有具有生物效应的藻壳出现。

由于沉积环境的变化，早期铝土矿破碎形成内部碎屑。铝土矿内部碎屑可分为两种。一种是基本在原地，被搬运到不远处的内部碎片。主要是不规则、皱缩的可塑铝土矿碎屑，由三水铝石泥胶结，后变为一水硬铝石。二是长距离输送由赤铁矿、绿泥石和部分粘土矿物胶结而成的高圆度硬质铝土矿砂。碎屑铝土矿碎屑具有典型的沉积结构。[下一个]

鲕粒的形成与变胶体粘土矿物密切相关。在形成鲕粒的过程中，粘土周期性地吸附三水铝石泥浆，形成同心层。在同一地区，鲕粒同心层数不同，表明沉积环境发生了较大变化，这也体现在鲕粒大小差异极大，甚至出现了由气泡组成的核。

(4)藻类铝土矿

藻型铝土矿主要由铝藻叠层石、晶核石和藻类集合体组成，其矿物成分主要为一水硬铝石。破碎的藻铝土矿碎块被不同厚度的藻结皮包裹，藻结皮由微颗粒一水硬铝石组成。

藻类铝土矿主要与生物作用密切相关，碎屑状三水铝石泥被蓝绿藻胶结，形成各种形态的遗迹构造。

(5)氧化铝粘土岩

铝粘土岩具有鳞片状结晶结构，由微观鳞片状结晶高岭石和水云母组成。不规则粒状一水硬铝石集合体和碎屑铝土矿和粘土定向排列。在某些岩石中，大量白云母碎片定向排列。

随着三水铝石泥浆含量的减少，核粘土的凝结和沉淀增加，三水铝石泥浆是粘土中产生的不规则骨料。在后期成岩转化结晶过程中，三水铝石泥转化为一水硬铝石，一水硬铝石的粒度与转化的强度明显相关。粘土矿物具有晶体结构，岩石变得致密。

(6)绿泥石岩

绿泥石具有鳞片状变质结构。绿泥石的片状晶体中常嵌有赤铁矿，次生自生柱状一水硬铝石呈胶状或产于晶穴中的晶簇中。

绿泥石代表弱还原环境下的胶体化学沉积，一水硬铝石生长在封闭还原环境下。这种一水硬铝石不是三水铝石重结晶形成的，而是胶体化学结晶的产物。赤铁矿常沿绿泥石晶粒交代，表明沉积环境发生了较大变化。

(7)赤铁矿

由胶体状和细结晶状赤铁矿组成，形成透镜状薄层，厚度变化不连续，部分以结核状分布于粘土岩中。有时赤铁矿和绿泥石相互嵌布，出现在过渡带。

赤铁矿是胶体化学沉积的产物。赤铁矿形成于氧化环境，后期成岩作用使赤铁矿更加致密，部分赤铁矿转化为磁铁矿。赤铁矿层中无结晶自柱状一水硬铝石分布，与绿泥石中混有的矿物明显不同，表明一水硬铝石不可能在氧化环境中形成。【下一篇】四。对铁铝石成因的一些认识。黔中迪达组老区铁铝酸盐沉积序列表明，Fe2O3、nH2O和SiO2 nH2O首先由泻湖水体中的钙红土水解而成，形成较低规模的岩石沉积。

2.钙红土在水中进一步水解，在表生条件下形成三水铝石晶体。因为三水铝石是高岭石脱硅形成的，高岭石的粒度制约了三水铝石的粒度变化，所以三水铝石颗粒很小，很均匀。

3.由于潮汐作用，原位形成的三水铝石破碎成三水铝石泥，在水动力作用下运移，在不同的沉积环境中形成了各种结构类型的铝土矿，因此铝土矿主要是碎屑成因的。

4.成岩作用和后期生长进一步转化三水铝石泥型铝土矿，三水铝石脱水重结晶为一水硬铝石型铝土矿。

5.铁铝岩的形成大致经历了风化壳、水解、再沉积和后期改造四个阶段。