贵州遵义地区下石炭统铝土矿沉积源-汇系统及其对晚古生代冰期的沉积响应

Bauxite, as a kind of weathering sedimentary ore deposit, is the product of interactions between lithosphere, atmosphere, hydrosphere and biosphere of Earth. In China, the Paleozoic bauxite formation peak concentrated in Permian and Carboniferous, coincided with the Late Paleozoic Ice Age. But in other regions of the world, the bauxite formation declined or ceased during this period. The Lower Carboniferous bauxite deposit of the Jiujialu Formation distributed from central Guizhou to Zunyi area, northern Guizhou, South China. The Early Carboniferous represented the initiation of the long-lasting ice age, global paleoclimate transited to the icehouse during this period. Previous studies prove that the Jiujialu Formation is the Kazakhstan-subtype bauxite deposit, the bauxite deposit filled in the karstic dolines and the thickness of bauxite deposit changes dramatically. Meanwhile, the bauxite deposit contained multiple layers of bauxitic claystone, indicate the cyclical changes of paleoclimate and hydrological environments during the formation of the bauxite deposit. This project involves sedimentological, mineralogical, geochemical and geochronological analyses on the bauxite deposit of the Jiujialu Formation, focuses on the provenance and paleo-landform study, to reconstruct the source-sink system of this bauxite deposit. Based on this study, the chemical weathering intensity can be evaluated through the mineralogical compositions and geochemical indicators. Finally rebuild the relationship between the paleoclimate changes and the formation process of the bauxite deposit.

铝土矿是一种风化成因沉积矿产，是地球表层圈层系统综合作用的产物。我国古生代的铝土矿形成时代集中在石炭纪与二叠纪，恰与晚古生代冰期时限重合，而这段时期世界其他区域的铝土矿成矿作用出现减弱甚至停滞。贵州中部清镇-修文至北部遵义地区九架炉组铝土矿沉积形成于早石炭世维宪期，该时期是晚古生代冰期主幕启动，全球古气候向冰室环境转化的关键演化期。贵州遵义地区铝土矿具有典型岩溶漏斗型矿床特征，矿层厚度变化剧烈，反映出古岩溶地貌高程变化；矿层中含有多层铝土质黏土层，指示矿层形成过程存在多期古气候及古水文系统控制下的成矿旋回。本项目拟通过对遵义地区下石炭统九架炉组铝土矿沉积学、矿物学、沉积地球化学及锆石年代学手段，对这套铝土矿沉积的成矿物质来源与古地貌进行研究，恢复其源-汇系统。并通过矿层内矿物学特征变化规律及多种地球化学指标的应用，复原成矿期内化学风化作用强度变化，恢复早石炭世东特提斯低纬度地区古气候特征。

贵州省遵义市下石炭统（维宪阶）九架炉组铝土矿层位于扬子板块黔中隆起北缘，属于典型的岩溶型哈萨克斯坦亚型矿床，矿体厚度在区域上变化幅度极大，可在数米到超过一百米的范围内变化。其物质来源为混合物源，一部分来自基底下奥陶统地层硅酸盐岩的原地红土化风化产物，另一部分为铝土矿矿区北侧下志留统的硅酸盐岩及钾质斑脱岩。在早石炭世，遵义地区位于近岸的喀斯特高地环境，暴露的碳酸盐岩在热带古气候条件的控制下出现岩溶地形，部分区域出现较深的岩溶洼地和溶斗。岩溶负地形周围的风化物质在地表片流的作用下持续向负地形内发生搬运与充填。之后就位的风化物质发生原地地表风化淋滤作用，其地下水水文系统直接受到冰期高频次海平面升降的控制。海平面升高时期造成高地下水水位环境，形成铝土质黏土岩层，而在海平面下降造成的低地下水水位环境中较高质量的铝土矿层形成。古地貌对于铝土矿沉积的形成具有重要控制作用，古隆起区长期遭受暴露剥蚀作用，铝土矿层一般不发育或发育不好，古凹陷区是铝土矿成矿的主要区域，且凹陷的规模与深度决定了铝土矿沉积的展布与总体质量。晚古生代冰期时华南板块与华北板块特殊的全球构造位置、古地理环境、古气候与海平面升降特征等诸多因素耦合是中国铝土矿沉积集中产出在石炭纪与二叠纪的关键控制因素。在间冰期，高大气二氧化碳浓度、高海平面、高地下水水位、较低的降雨量与较低的植被覆盖导致红土化作用产生大量成矿母质，但是较差的淋滤作用条件阻止了铝土矿作用的进一步发生。在冰期，得益于低海平面、低地下水水位、高降雨量及更多的植被覆盖，风化母质被彻底淋滤形成铝土矿。