综述：重新探讨中国南方第四纪铝土矿的成因及形成环境，及其对古代喀斯特铝土矿床的重要性

《Earth-Science Reviews》：Revisiting the provenance and formation environments of Quaternary bauxite in South China and significance for ancient karstic bauxite deposits

第四纪铝土矿形成机制及物源区特征研究，揭示喀斯特地貌区铝土矿形成与冰期-间冰期气候振荡相关，通过锆石U-Pb定年分析发现近源火成岩与远源沉积物交替输入模式，建立现代地质过程与古生代铝土矿成矿的类比关系。

　　
本文以中国广西中部第四纪喀斯特铝土矿为研究对象，系统揭示了热带喀斯特环境下铝土矿的形成机制与物源控制规律，为深时尺度的古铝土矿研究提供了现代地质模型。研究团队通过整合地质填图、矿物学与锆石定年等跨学科方法，构建了气候-构造-物源协同作用的全新理论框架。

一、研究背景与科学问题
热带喀斯特地区铝土矿的形成长期存在环境归属争议。传统理论认为其形成与持续的地表化学风化直接相关，但近年研究发现物源具有远距离迁移特征。本研究聚焦广西中部典型喀斯特区，重点解决三个关键科学问题：1）铝土矿与同期河流沉积物是否共享物源体系；2）喀斯特地貌如何影响铝土矿的物质搬运与沉积；3）第四纪冰期-间冰期气候变化对铝土矿成矿的动力学控制。

二、地质背景与样品特征
研究区位于华南褶皱系西南段，处于扬子地块与华夏地块的过渡带。区域构造演化形成碳酸盐岩基底与花岗岩侵入体的复合结构。第四纪以来，持续抬升的雪峰山-大瑶山隆起带导致区域水力侵蚀加剧，形成典型峰丛-洼地喀斯特地貌系统。研究采集了6个第四纪铝土矿剖面（如大西剖面、孟公剖面）和6个现代河流沉积物样本，涵盖桂北、桂中、桂南三个地理单元。

三、成矿年代学约束
通过高精度锆石U-Pb测年（n=803），发现铝土矿形成年龄介于439万年前至1.049万年前，对应中更新世至早全新世。这一时间跨度与全球第四纪冰期-间冰期旋回（ MIS 12-1阶段）高度吻合，揭示铝土矿成矿与冰期期气候振荡存在直接响应关系。

四、物源特征与搬运机制
（1）现代河流沉积物（n=455）年龄谱呈现单峰特征（97±5 Ma），显示稳定的水系搬运系统，其重矿物组合以石英、长石为主，次生黏土矿物含量低（<5%）。（2）喀斯特铝土矿年龄谱呈现多峰特征：主峰（97 Ma）占78.5%，次要峰（254 Ma、440 Ma）分别占12.3%、8.2%。这种多期性物源指示两种主要供给途径：近源（<50 km）的侏罗纪花岗岩残积物（97 Ma峰）与远程（>200 km）华南地块的古生代沉积岩（254/440 Ma峰）。

五、喀斯特环境下的物质迁移
研究揭示喀斯特洼地存在独特的"双层"搬运系统：1）短距离（<5 km）片流系统，在雨季形成漫滩洪水，将花岗岩残积物中的针铁矿、赤铁矿等次生矿物以悬浮形式快速输运至洼地；2）长距离（<50 km）河道系统，通过季风洪水将远源沉积物中的高岭石、蒙脱石等黏土矿物间歇性输送。这种双重机制导致铝土矿矿物组合呈现"近源氧化相+远源黏土相"的二元结构特征。

六、气候驱动的成矿过程
基于ESR与OSL测年数据，建立气候-成矿动力学模型：1）间冰期（温暖湿润期）时，地下暗河系统发育，促进酸性淋滤作用，形成富含针铁矿的过渡带；2）冰期（干旱寒冷期）时，地表水动力增强，携带远源碎屑物的洪水事件频繁，导致黏土矿物与氧化铝的混合沉积。这种干湿交替促使Fe3+与Al3+发生选择性沉淀，形成致密铝土矿层。

七、与古铝土矿的类比
研究首次建立第四纪铝土矿与现代喀斯特沉积的成因联系，其成矿序列与石炭纪-二叠纪铝土矿形成存在显著相似性：1）年龄谱显示多期次物源输入特征，与全球性构造事件（如中三叠世陆内造山）形成呼应；2）矿物组合的二元结构揭示氧化与沉积的协同作用，与古生代热带海湾沉积环境重建结果一致；3）气候振荡对成矿的控制机制具有可比性，为解析古气候-成矿耦合关系提供新思路。

八、理论创新与实际意义
研究突破传统"近源原地成矿"理论，提出喀斯特环境下"近源快速氧化+远源周期沉积"的成矿新模式。具体贡献包括：1）建立现代喀斯特铝土矿形成的三阶段序列（侵蚀-氧化-沉积）；2）揭示物源年龄谱的空间分异规律，划分出桂北（97 Ma花岗岩）、桂中（254 Ma泥盆系）、桂南（440 Ma石炭系）三个主要物源区；3）量化不同搬运系统对成矿的贡献度，片流系统贡献率58-72%，河道系统贡献率27-42%。

九、工程应用启示
研究成果为喀斯特区铝土矿勘探提供新思路：1）在桂北地区，花岗岩风化壳可作为找矿远景区；2）桂中地区石炭系碳酸盐岩的再风化可能形成新铝土矿层；3）利用河流沉积物年龄谱的连续性，可精确测定喀斯特系统补给通道的时空变化。该理论模型已成功指导广西平果铝业公司的勘探工作，发现3处新的可采铝土矿层。

本研究通过现代喀斯特铝土矿的解剖，揭示了构造隆升、气候振荡与地表过程协同作用的成矿机制，为全球热带-亚热带铝土矿研究建立了统一的理论框架。特别是提出的"气候驱动的双通道物源模型"，将改变传统铝土矿勘探的靶区选择策略，对资源开发与环境保护具有重要指导价值。