衡阳铝矾土铝土矿分析中心,耐火材料

东省工业分析检测中心凭借研发优势和技术实力，在绿色节能与低碳环保相关工作中，承担了铝合金建筑隔热型材产品节能认证和铝合金型材低碳产品认证项目实施工作，完成并取得阶段性成果的节能降耗科研项目有9项，参与制订的节能与低碳相关的标准或技术文件共10项。该中心在节能工作组织协调、政策法规制定、重大技术推广、能源统计和计量管理、节能监督检查等方面做出了贡献，获得广东省科技进步三等奖一项、广州市科技进步二等奖一项。

广东省工业分析检测中心中心主持制订了国家标准《铝合金建筑型材-隔热型材传热系数测定方法》、中国质量认证中心认证技术规范《铝合金建筑隔热型材节能认证技术规范》和中国节能产品认证规则《铝合金建筑隔热型材节能认证规则》，填补了我国在铝合金隔热型材节能环保评价和认证体系的空白。同时该中心积极开展面向生产企业、质量监督部门和消费者的产品节能认证宣贯会议和培训，根据节能认证技术规范和认证规则面向生产企业开展节能认证工作，带动和铝型材门窗、幕墙等行业向节能环保方向发展。

铝土矿（bauxite）是一种风化残余成因的特殊沉积物，是潮湿的热带及亚热带气候条件下近地表风化作用的终产物（图1）。从经济地质学的角度来说，铝土矿泛指所有可供工业开采并用于提炼单质铝（Al）的矿石；依据当前冶炼工艺标准，任意矿石中三氧化二铝（Al2O3）含量大于40%，并且铝元素与硅元素含量之比（Al:Si）在1.8-2.6范围内的矿石，均可划归为铝土矿石。1821年，法国地质学家PierreBerthier在法国南部普罗旺斯省莱博（LesBauxdeProvence）发现并以发现地命名铝土矿沉积。目前国际上通行认可的铝土矿矿床分类方案来源于Bardossy（1982）的建议方案，依照基岩类型将铝土矿分为岩溶型（覆盖于碳酸盐岩地层之上）与红土型（覆盖于硅铝酸盐岩地层之上），若矿层内出现显著搬运作用证据，则为沉积型。铝土矿层中的矿物以铝矿物（一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石）为主，兼有黏土矿物（如高岭石、伊利石、蒙脱石等）、铁矿物（赤铁矿、针铁矿、菱铁矿、黄铁矿等）、重矿物（金红石、锐钛矿、锆石等）（王庆飞等，2012）。

1.铝土矿沉积代表地层序列的沉积间断。根据D'ArgenioandMindszenty（1995）的统计，绝大多数铝土矿沉积代表着1-10Ma的沉积间断期，这些间断期持续时间远大于米兰科维奇旋回（Milankovichcycles）所引发的海平面变化周期，因此正常的海平面升降变化并不会导致铝土矿的形成。2.铝土矿沉积是一种气候敏感沉积物，可反映古气候条件。如现代红土沉积物多产出于温暖潮湿的气候环境，而现代铝土矿的产出位置严格受热带辐合带（ITCZ）控制（图2），铝土矿沉积被视为地质历史时期温暖潮湿古气候的记录（Bogatyrevetal.,2009）。3.铝土矿沉积（特别是大规模区域分布的）指示长期的（百万年尺度）垂向稳定构造背景，成矿区域内往往先期发生准平原化作用（Bardossy,1982）。性的铝土矿沉积均与地球系统演化存在很强的耦合性。Bardossy（1982）认为，自从大氧化事件（GreatOxygenationEvent，~24至25亿年）之后，地球大气层已含有足够的氧含量可产生富铝、富铁氧化物或矿物的红土型风化壳，但是这些风化产物很快被剥蚀再次进入旋回状态，并未保存在沉积记录中。此外，由于前寒武纪地层形成时间久远，历经漫长的地质历史，变质作用可能已地改变了原始矿物组成，使得铝矿物未能得以保存（Bogatyrevetal.,2009a）。目前已知早的铝土矿沉积记录来自于俄罗斯乌拉尔山Sayan地区寒武系矿床，矿物以一水硬铝石为主，部分铝矿物变质成为刚玉（Bogatyrevetal.,2009b）。奥陶纪至志留纪，未见大规模铝土矿沉积报道，而尺度的铝土矿大规模成矿期集中于中-晚泥盆世、晚三叠世至早侏罗世、晚白垩世、始新世至中新世、全新世（D'ArgenioandMindszenty,1995;Bogatyrevetal.,2009b）。结合板块运动历史、生物演化、火山活动、海平面变化及古气候演化等因素来看，铝土矿成矿作用的高峰期与陆地植被系统的出现、中生代温室气候等地质大事件存在关联。此外，范围内铝土矿成矿作用的衰退一般认为和冰期事件相关。例如，晚古生代冰期与范围内早石炭世至中二叠世铝土矿成矿作用的减弱一致。

我国的铝土矿成矿事件在地质历史时期的分布与铝土矿成矿作用强度变化趋势有较大差异，该数据可以通过铝土矿的储量与时代之间的关系计算出来（图3）。我国前新生代的铝土矿资源集中形成于石炭纪和二叠纪（高兰等,2015；Yuetal.,2019），而在世界其他地区，该时段内铝土矿成矿作用减弱或停止（Bárdossy,1994）。在欧美大陆东海岸地区（东欧台地边缘），早石炭世发育铝土矿沉积，晚石炭世后，仅有小规模铝土矿及铝质黏土岩沉积。早二叠世期间，铝土矿沉积在Pangea大陆上完全消失。而在我国，早石炭世，在贵州省中部至北部地区发育大规模铝土矿沉积。晚石炭世，在华北地区仍然有大规模铝土矿沉积。晚石炭世至早二叠世，贵州省东部、北部至重庆南部亦见重要铝土矿沉积。到中-晚二叠世，铝土矿沉积重新在世界范围内出现，且集中于低纬度Cimmeria地块群，而此时，我国中上二叠统之交的铝土矿大量出现在桂西-滇东碳酸盐岩台地区域。铝土矿沉积成为我国在石炭纪至二叠纪所形成的特色的风化沉积矿产。

早前研究者将中国早石炭世至中二叠世铝土矿成矿事件解释成华南与华北板块在石炭纪至二叠纪持续处于古热带气候控制下，与西特提斯低纬度区域在晚古生代冰期干旱化的古气候演化模式存在显著差异。目前相当一部分研究者认为晚古生代冰期时的气候变化主控因素是大气二氧化碳含量变化，但西特提斯低纬度地区的古气候记录受到诸多区域尺度因素的影响，如Pangea中央山脉的构造隆升作用、Pangea聚合作用导致的陆地面积与海洋面积比例上升、Pangea的超大陆性导致的水汽输送阻碍等。而晚古生代时期的华南、华北板块远离主要古大陆且位于东特提斯低纬度地区，出现与西特提斯迥异的古地理环境和沉积记录。在石炭纪至二叠纪，华南板块处于东特提斯低纬度地区，MontañezandPoulsen（2013）认为由于气候缓冲效应（climaticallybuffered），即使是在冰室时期，低纬度仍可以保持着较为温暖的古海水温度（25±5℃）。从沉积记录来看，低纬度地区对晚古生代冰期高纬度的冰川消长存在远程响应效应，华南地区石炭纪至早二叠世海相碳酸盐岩的碳同位素（Qieetal.,2015;Wangetal.,2013）及沉积序列（Huangetal.,2017）研究将海相碳酸盐岩无机碳同位素正漂移、同沉积古岩溶面与冰期事件联系起来，分别代表冰期控制下有机碳埋藏量的增加与高频次海平面升降变化，这些现象与当时同处低纬度地区的其他沉积盆地沉积记录相耦合。从构造演化史的角度来看，处于扬子板块与华夏板块汇聚背景下，起始于晚奥陶世的陆内造山运动（广西运动），造成了华南大部分区域的隆升与暴露，直到早泥盆世大规模海侵才结束了这一大范围暴露。而在另一些地区，如黔北、黔中地区，直到石炭纪或二叠纪方才结束暴露剥蚀，重新出现海相沉积（图4，图5）。综合古气候、海平面升降及古构造条件来看，东特提斯地区热带气候下长期稳定的暴露与剥蚀条件为华南板块在石炭纪至二叠纪形成大规模铝土矿成矿作用提供了有利条件。在华南地区，黔中-黔北遵义地区九架炉组铝土矿形成于早石炭世，黔北务川、正安、道真（务-正-道）地区至渝南地区大竹园组铝土矿形成于早二叠世，桂西至云南东部地区合山组铝土矿形成于晚二叠世；在华北地区，主要铝土矿含矿层位形成于晚石炭世本溪组底部。中国铝土矿主要成矿时代与世界其他地区的这种重大差异指示晚古生代冰期时期东特提斯地区与Pangea大陆古气候可能存在显著差异，东特提斯地区以高年均降雨量及季节性干旱气候为主，Pangea大陆碎屑沉积岩反映出寒冷干旱的古气候特征。这个推论得到了中国石炭纪至二叠纪碎屑岩地层中古气候恢复指标的进一步证实（Yangetal.,2016）。华南地区铝土矿沉积主要形成于近岸喀斯特平原或喀斯特山地古地理环境，在这些区域，地下水水位变化与海平面升降紧密相关。在晚古生代冰期，由于冈瓦纳冰盖系统进退所引发的高频次海平面升降导致了上述区域煤与铝土矿沉积的旋回性变化，在铝土矿内部也出现了渗流型与潜流型铝土矿层的旋回性变化（图6）。在间冰期，高浓度的大气二氧化碳、高海平面、高水位的地下水、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的进一步形成。在冰期，得益于低海平面、低水位的地下水、高降雨量及更多的植被覆盖，风化母质被淋滤形成铝土矿（图7）。因此，晚古生代冰期时华南板块与华北板块特殊的构造位置、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。