华北克拉通南缘嵩箕地区喀斯特铝(粘)土矿成矿作用及其后生改造研究*

2023-03-08左鹏飞肖子涵杨淑娟董一鸣

岩石学报 2023年2期

左鹏飞肖子涵杨淑娟董一鸣

铝(粘)土矿作为战略性矿产主要应用于生产金属铝，也是研磨材料、耐火材料、化学制品及高铝水泥的重要原料，同时与其共伴生的稀土、锂、镓等“三稀”矿产资源丰富(Bárdossy，1982；Slukin，1994；Wangetal.，2010；王庆飞等，2012；Liuetal.，2016；Zhangetal.，2022)。铝(粘)土矿是在潮湿的热带-亚热带气候条件下地表风化作用的产物，矿石以含Al、Fe、Ti的氢氧化物和氧化物为特征，分为喀斯特型和红土型两类(Bárdossy and Aleva，1990；Evans，1993；Mindszentyetal.，1995；Calagari and Abedini，2007；Bogatyrevetal., 2009；Dengetal.，2010；Mondilloetal.，2021)。我国铝土矿成因独特，以底板为碳酸盐岩的喀斯特型为主(Wangetal.，2011，2018；Yangetal.，2017；王庆飞等，2022)。华北克拉通铝(粘)土矿是我国喀斯特型铝(粘)土矿资源重要基地之一(刘学飞等，2012；孙莉等，2018；Liuetal.，2022；Yangetal.，2022)。豫西地区铝(粘)土矿作为中国喀斯特型铝(粘)土矿的典型代表，前人针对其物质组成、物质来源、成因机制开展了大量研究(孙启祯等，1985；Liuetal.，2013，2017；Caietal.，2015；Wangetal.，2016，2020；Yangetal.，2019a，b；刘学飞等，2020)。喀斯特型铝(粘)土矿成矿物质具有异地多来源的特征，矿石经历了复杂的矿物演化和改造过程，成矿过程包括长期的风化作用、(热液)变质作用、后期的改造和富集作用(Liuetal., 2020；Wangetal.，2021)。其中，针对其成矿后期的改造和富集作用尚未开展系统研究，限制了铝(粘)土矿成因机制与成矿过程的深入研究。

黄钾铁矾作为地球表生作用下含三价铁的硫酸盐矿物，常由黄铁矿氧化形成(Zolotov and Shock，2005；Velascoetal.，2013)，还可通过火山作用形成(Rye，2005；Goldenetal.，2008)，高盐度卤水或者酸性地下水中也可以直接沉淀形成黄钾铁矾(Benisonetal.，2007；Battleretal.，2013)。因此，常用来记录沉积、成岩、成矿等表生过程的氧化还原状态以及水体、流体的成分和演化(Teodorovich，1961；Benisonetal.，2007；Bhattacharyaetal.，2016；McLennanetal.，2019；Zuoetal.，2021；Grasbyetal.，2022)。本文以豫西嵩箕地区石炭纪铝(粘)土矿为研究对象，采用电子探针分析(EPMA)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、元素地球化学多种技术手段，研究矿石矿物和黄钾铁矾空间分布，深入揭示铝(粘)土矿成矿作用和后期改造过程。

1 区域地质背景

豫西铝(粘)土矿矿集区属于华北克拉通的南缘，位于北秦岭造山带北部。受中生代太平洋板块以及新生代印度洋板块的影响，研究区域的主要构造线呈北西向、近东西向分布(Wangetal.，2012，2016；Liuetal.，2013，2020)。豫西铝(粘)土矿分布区按其区域构造和矿床空间分布特征，划分为4个成矿区，即焦作粘(铝)土矿成矿区、三门峡-渑池-新安铝(粘)土矿成矿区、嵩箕铝(粘)土矿成矿区和宜阳-汝阳-鲁山铝(粘)土矿成矿区(Wangetal.，2012)。豫西铝(粘)土矿属于典型的喀斯特型铝(粘)土矿，含矿岩系层序组成及特征明显受古喀斯特地形的控制，铝(粘)土矿主体赋存于规模大小不一的喀斯特洼地中，赋矿层为石炭系本溪组地层(图1)。本溪组不整合覆盖于奥陶系古风化壳之上，主要由铝土矿和粘土岩组成，其次还有砂页岩、煤层、灰岩(Yangetal.，2019b)。奥陶系在区内仅出露下统和中统，为浅海相和泻湖相的碳酸盐岩。本溪组的上覆地层为上石炭统太原组，为海陆交互相的含煤建造和碳酸盐建造，由灰岩、砂岩、砂质页岩、粘土岩和煤层组成。二叠系以湖沼相和河流相沉积为主，由煤层、砂岩、页岩等组成(曹高社等，2018)。石炭系与二叠系地层为整合接触。

图1 华北克拉通南缘嵩箕地区位置图(a，据Hu et al.，2014)和地质图及本次研究铝(粘)土矿位置(b，据Wang et al.，2012 修改)

2 矿床地质

本次研究选取嵩箕铝(粘)土矿成矿区内出露较好的夹沟、焦村、李家窑铝(粘)土矿床开展了系统的含矿岩系层序研究。夹沟铝(粘)土矿剖面未见洼地中心底板与铝土矿的接触界限，从底部向上依次为豆鲕状铝土矿、铝土质粘土、红褐色铁质泥岩、块状铝土矿、铝土质粘土岩，含矿岩系顶板为一套灰黑色灰岩(图2a)。其中，底部豆鲕状铝土矿从底向上豆粒逐渐变细，呈现出明显的物理沉积分异现象。焦村铝(粘)土矿从底向上依次包括豆鲕状铝土矿、铝土质粘土、铁质粘土岩、块状铝土矿和粘土岩(图2b)。李家窑铝(粘)土矿剖面上含矿岩系从底向上依次包括底板碳酸盐岩(灰岩和半风化灰岩)、风化壳、铁质粘土岩、粘土质铝土矿、粘土岩、块状铝土矿层、碳质页岩，顶板为薄层灰岩(图2c-d)。李家窑采坑剖面显示，风化壳顶部和铁质粘土岩表面风化为红色和黄色(图2e-g)。

图2 华北克拉通南缘嵩箕地区铝(粘)土矿野外照片

3 样品采集与处理

本研究在详实的野外地质调查基础上，对嵩箕地区夹沟(112°51′44″E、34°32′48″N)(图2a)、焦村(112°44′24″E、34°33′21″N)铝(粘)土矿代表性样品进行了矿物学分析(图2b)，并重点对李家窑(112°58′09″E、34°37′31″N)铝(粘)土矿采坑(图2c、图3)底部到顶部展开系统的矿物学和地球化学研究。

图3 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿岩性柱状图和采样位置图(a)及主要矿物垂相分布图(b)

全岩X射线粉晶衍射(XRD)测试在中石油勘探开发科学研究院实验中心粉晶衍射室完成；使用仪器为日本理学D/Mac-RC，CuKα1靶，电压40kV，电流80mA，石墨单色器，扫描方式为连续扫描，扫描速度8°/min，狭缝DS=SS=1°，环境温度18℃，湿度30%。扫描电镜分析在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室扫描电镜室完成；使用仪器为HITACHIS-450，压力0.1MPa，温度21±0.5℃，湿度46%±1%。电子探针分析在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室电子探针室完成；使用仪器为JCXA733，电压15kV，电流1×10-8A，电子束斑大小1μm。

样品全岩常量、微量和稀土元素组成分析在中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所的廊坊地质与勘探实验室完成。常量元素(除FeO外)和部分微量元素(Ba、Cr、Rb、Sr、V、S、Zn、Zr)用X荧光(XRF)方法测定，分析仪器为Phillips PW1400，FeO含量采用重铬酸钾滴定法测定。微量元素(Be、Bi、Cs、Cu、Ga、Li、Hf、Nb、Ni、Sc、Th、Ta、U、W、Mo、Sb、Pb、Sn、As、Co、B、F)和稀土元素分析采用电感耦合等离子体质谱分析仪(ICP-MS)完成。常量元素的分析精度不大于0.1%，F和S的精度为100×10-6和50×10-6，除Ba、Cr、Rb、Sr、V分析精度为5×10-6外，其他微量和稀土元素分析精度不大于2×10-6。

4 分析结果

4.1 矿物组成

4.1.1 显微镜下特征和XRD分析结果

夹沟和焦村铝(粘)土矿中含矿岩系底部豆鲕状铝土矿以隐晶质、豆鲕状和碎屑结构为主。豆鲕状铝土矿层底部出现自形硬水铝石晶体(图4a)，块状硬水铝石呈集合体(图4b)。碎屑结构中包含鲕粒和碎屑矿物，碎屑矿物呈团块发育(图4c)，指示成矿物质经历了多期次的搬运(图4b-c)。

图4 华北克拉通南缘嵩箕地区铝(粘)土矿典型矿物镜下特征

李家窑铝(粘)土矿风化壳上覆的铁质粘土岩以隐晶质、碎屑和鲕粒结构为主，广泛发育黄钾铁矾(图4d-h)。黄钾铁矾形态分为两种，一种为脉状，贯穿于伊利石或发育在硬水铝石裂隙中(图4d, g, h)。另一种为结晶完好的黄钾铁矾晶体，主要分布于粘土矿物中(图4e, f)。此外，粘土质铝土矿中以隐晶质结构为主(图4i)，鲕粒含量较少，条带状构造发育，黄钾铁矾主要发育在条带当中(图4j)。两种不同类型黄钾铁矾指示后期酸性流体入侵，导致铁质粘土岩与粘土质铝土矿经历了后期强烈的酸蚀作用。粘土岩中自形绿泥石广泛发育(图4k)，上部块状铝土矿发育鲕粒状硬水铝石(图4l)。

嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿中XRD测试样品包括风化壳(B-5、B-7)、铁质粘土岩(B-9、B-10)、粘土质铝土矿(B-12、B-13)、粘土岩(B-16)和块状铝土矿(B-17)。样品XRD半定量分析结果见表1，主要矿物垂相变化如图3b。分析结果显示风化壳中主要矿物包括伊利石、针铁矿、赤铁矿、锐钛矿和绿蒙混层，顶部出现大量黄钾铁矾和少量硬水铝石(图5)。铁质粘土岩主要矿物包括伊利石、黄钾铁矾、硬水铝石、锐钛矿，少量绿蒙混层，顶部出现大量非晶质。粘土质铝土矿中主要矿物包括伊利石、非晶质、硬水铝石和锐钛矿，底部有少量的针铁矿、赤铁矿和绿蒙混层。粘土岩中主要矿物组成包括绿泥石、高岭石、硬水铝石和针铁矿。顶部块状铝土矿中主要矿物包括伊利石、绿泥石、绿蒙混层、非晶质、硬水铝石和锐钛矿。

表1 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿代表样品 XRD 半定量分析结果(%)

图5 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿样品XRD谱图

4.1.2 SEM和EPMA分析结果

扫描电镜和电子探针背散射图像分析显示在夹沟和焦村铝(粘)土矿底部豆鲕粒铝土矿中硬水铝石结晶度较高，分别呈长柱状和鲕状分散在伊利石组成的基质中(图6a-b)，硬水铝石与锐钛矿密切伴生(图6c)，粘土矿物主要为伊利石和高岭石(图6d)。李家窑铝(粘)土矿顶部粘土岩鲕绿泥石和高岭石广泛发育(图6e)，底部铁质粘土岩中黄钾铁矾大量发育。扫描电镜和电子背散射图同样显示两种不同产出状态的黄钾铁矾，分别是完整较大的黄钾铁矾自形晶(图6g-h)和脉状的黄钾铁矾(图6i)。

图6 华北克拉通南缘嵩箕地区铝(粘)土矿主要矿物扫描电镜和电子背散射图

电子探针分析了夹沟(JG)、焦村(JC)、李家窑(LJY)铝(粘)土矿矿石中主要矿物的组成(表2)。硬水铝石电子探针分析结果中Al2O3组分含量为75.68%～83.69%；所有分析数据中均有SiO2和Fe2O3。此外，还有少量Na2O、K2O、CaO、MnO存在于硬水铝石。锐钛矿电子探针分析结果显示TiO2含量为92.52%～97.83%，还含有Al2O3、SiO2、Fe2O3和CaO。因此，锐钛矿其结晶形成过程中，存在大量的Al、Si、Fe以及Ca离子。

表2 华北克拉通南缘嵩箕地区铝(粘)土矿主要矿石矿物电子探针分析结果(wt%)

黄钾铁矾-明矾石族(AB3(XO4)2(OH)6)依据B位置上Al或者Fe的相对含量总体划分为明矾石和黄钾铁矾族矿物(Scott，1987)。黄钾铁矾标准分子式为KFe3(SO4)2(OH)6，本次研究采用氧原子法对黄钾铁矾电子探针数据进行计算，该方法的理论基础主要是矿物单位晶胞中所含的氧原子数不因为阳离子相互间的类质同像替代而改变。计算结果表明不同形态黄钾铁矾的分子式变化不大(表3、表4)。

表3 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿黄钾铁矾电子探针分析结果(wt%)

表4 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿黄钾铁矾分子式计算结果

4.2 地球化学特征

4.2.1 主量元素

主量元素显示李家窑含矿岩系的底板灰岩以CaO和LOI为主，上部半风化灰岩中除常量元素CaO外，还包括Al2O3(5.93%)、SiO2(7.79%)、Fe2O3(4.74%)、K2O(1.74%)、TiO2(0.31%)和LOI(34.32%)(表5)。风化壳中常量元素以SiO2(17.69%～38.79%)、Al2O3(17.71%～24.60%)、Fe2O3(15.99%～35.40%)、K2O(4.38%～6.55%)、TiO2(0.48%～1.27%)和LOI(8.95%～12.02%)为主。风化壳中Fe2O3的明显富集与针铁矿和赤铁矿有密切关系，FeO、MgO、CaO、Na2O、P2O5和MnO含量均不足1%。铁质粘土中常量元素以SiO2(20.19%～44.22%)、Al2O3(14.62%～33.13%)、Fe2O3(3.49%～18.08%)、K2O(5.99%～7.28%)、TiO2(1.16%～1.92%)和LOI(9.75%～23.93%)为主，其余组成(FeO、MgO、CaO、Na2O、P2O5和MnO)含量均不足1%。粘土质铝土矿中常量元素以Al2O3(33.69%～56.72%)、SiO2(21.85%～44.50%)、Fe2O3(0.88%～9.54%)、K2O(4.02%～8.98%)、TiO2(1.76%～2.19%)和LOI(5.89%～10.52%)为主， FeO、MgO、CaO、Na2O、P2O5和MnO含量较低。上覆粘土岩中常量元素Fe2O3(31.36%)和FeO(8.50%)明显增加。块状铝土矿岩中常量元素以Al2O3(43.53%)和SiO2(37.02%)为主。

表5 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿主量元素(wt %)和微量元素(×10-6)地球化学数据

续表5

4.2.2 微量元素

铝(粘)土矿的形成是在地表环境条件下进行的，华北克拉通喀斯特型铝(粘)土矿位于板块内部，参与成矿过程的岩石特征类似上地壳成分组成(Bárdossy，1982；Mordbergetal.，2001；Wangetal.，2010)。因此，利用上地壳(UCC)微量元素作为标准(Wedepohl，1995)，可揭示华北克拉通铝(粘)土矿成矿和后期改造过程中微量元素变化规律。

李家窑底板灰岩中微量元素明显低于上地壳中微量元素含量，半风化的铁质灰岩中微量元素相对底板灰岩呈现明显富集趋势，而相对上地壳整体略显亏损，但是元素B、Th、Ni略显富集(图7a)。底板灰岩之上的风化壳中，挥发性元素B、S明显富集，亲铁元素Co、Cr明显亏损；元素As、Sb、Sn、Pb、Bi和放射性元素Th、U也略显富集；其余元素变化不明显。风化壳中大离子亲石元素(Rb、Cs、Ba、S)、高场强元素(Zr、Hf、Nb、Ta、U、Th)、过渡金属元素(Cu、Ni、Cr)显著增加，部分高场强元素含量高于上覆铁质粘土岩(图7a)。铁质粘土岩中明显富集挥发性元素B、S以及高场强元素和碱性元素Li。粘土质铝土矿中微量元素变化略显复杂，总体富集挥发性元素B、碱性元素Li。上覆粘土岩同样显著富集元素B、Li，且富集过渡金属元素Cu、Ni，亏损大离子亲石元素和过渡金属元素Cr(图7b)。顶部块状铝土矿中明显富集元素B、Li、Cr、V、Sc和高场强元素，亏损Co、Ni、Cu、Zn。

图7 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿样品上地壳标准化微量元素蛛网图(标准化值据Wedepohl，1995)

4.2.3 稀土元素

李家窑铝(粘)土矿底板碳酸盐岩与含矿岩系中稀土元素组成与特征见图8。底板灰岩中稀土含量相比半风化灰岩明显减少，但配分曲线总体趋势一致。稀土总量ΣREE为45.89×10-6～463.4×10-6(均值153.7×10-6)，明显的负铈异常，Ce/Ce*为0.56～0.89(均值0.67)；负铕异常变化明显，Eu/Eu*为0.61～1.30(均值1.05)；轻重稀土比值(L/H)为0.97～1.73，轻重稀土分馏不明显。风化壳中稀土含量明显增加，ΣREE为661.0×10-6～2067×10-6(均值1352×10-6)，岩石铈异常不明显，Ce/Ce*为0.75～1.00；具有明显的负铕异常，Eu/Eu*为0.57～0.60(均值0.58)。L/H为1.25～4.29(均值2.43)，略富集轻稀土；(La/Yb)N为3.57～13.33，反映岩石稀土配分曲线是典型的右倾型。

图8 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿样品球粒陨石标准化稀土元素配分图(标准化值据Anders and Grevesse，1989)

铁质粘土岩中稀土含量比较稳定且较高，ΣREE为1099×10-6～2051×10-6(均值1631×10-6)，岩石具有微弱的负铈异常，Ce/Ce*为0.80～0.97(均值0.91)；负铕异常明显，Eu/Eu*为0.64～0.74(均值0.68)；L/H为4.19～4.51，岩石整体富集轻稀土；(La/Yb)N为12.98～13.54，同样为典型的右倾型。粘土质铝土矿样品中稀土含量显著增加，ΣREE为2013×10-6～3159×10-6(均值2428×10-6)；岩石具有明显的负铈异常，Ce/Ce*为0.58～0.83(均值0.72)；具有明显的负铕异常，Eu/Eu*为0.50～0.67(均值0.58)；L/H为2.74～5.68(均值4.25)，整体富集轻稀土；(La/Yb)N为8.36～21.23。粘土岩中稀土含量相比上覆块状铝土矿低，但配分曲线总体趋势还是一致的；岩石铈异常不明显，Ce/Ce*为0.93～0.99(均值0.96)；负铕异常比较明显，Eu/Eu*为0.59～0.66(均值0.63)；L/H为3.75～5.72；(La/Yb)N为14.48～26.63。

5 讨论

5.1 嵩箕地区铝(粘)土矿物成因与演化

华北克拉通南缘铝(粘)土矿矿物形成于四个阶段，分别为：陆源期、同生期、成矿期、成矿后期(表生期)(Wangetal.，2012；Liuetal.，2017，2020，2022；Zhaoetal.，2021； Yangetal.，2022)。成矿期主要指的是硬水铝石结晶形成阶段，在嵩箕地区铝(粘)土矿中，硬水铝石主要为简单的成岩结晶成因，成矿期形成的矿物包括硬水铝石、锐钛矿、伊利石、绿泥石等矿物(刘学飞等，2012)。嵩箕地区铝(粘)土矿层中，硬水铝石集合体普遍具有被改造的结构。夹沟粘土质铝土矿层和李家窑铁质粘土岩中，硬水铝石集合体被改造和牵引的迹象非常明显(图6f-g)，指示硬水铝石形成之后遭受了后期流体进一步改造。李家窑铝(粘)土矿的顶部粘土岩层中，高岭石主体呈脉状穿插在鲕绿泥石组成的基质中，在鲕绿泥石基质中分布结晶较好的针铁矿(图6e)。黄钾铁矾与硬水铝石和粘土矿物之间的穿插关系(图4、图6)，说明其形成晚于主要矿石矿物生成阶段。因此，高岭石、针铁矿、黄钾铁矾是在铝(粘)土矿后期改造过程中形成。

黄钾铁矾最常见的成因机制为黄铁矿的氧化作用(Stoffregenetal.，2000；Zolotov and Shock，2005；王长秋等，2005；Papoulis and Tsolis-Katagas，2008；Westetal.，2009；Lacelle and Léveillé，2010)。黄钾铁矾还可通过火山作用形成，包括火山酸雾蚀变(Rye，2005)；酸性热液与玄武岩的相互作用(Goldenetal.，2008)；火山喷气孔中高SO2浓度的火山灰与水蒸气的反应(McCollom and Hynek，2005)。现代酸性盐湖中还发现了在低pH与高盐度卤水以及更新世盐碱性湖泊环境中直接沉淀形成的黄钾铁矾(Benisonetal.，2007；McHenryetal.，2011)，细菌作用下生成的黄钾铁矾也在大量模拟实验中得到了证实(Sasaki and Konno，2000；Santellietal.，2001；朱长见等，2005；Coggonetal.，2012)。黄钾铁矾被认为也可以从冷的酸性地下水中渗出后沉淀(Battleretal.，2013)，以及辐射加热形成水薄膜中的硅酸盐或由冰层中的硫酸盐气溶胶通过酸性风化作用生成(Niles and Michalski，2009；Baccoloetal.，2021)。在黄钾铁矾形成过程中，除V、Al、Cu、Cr可以代替Fe外，其晶体中多个化学位置也可被置换，如K常被Ag、Pb、NH4、H3O等代替，S可以被P、Si置换(王濮等，1982；Stoffregenetal.，2000；Baylissetal.，2010)。电子探针分析结果显示本次研究中不同类型的黄钾铁矾成分几乎不含以上元素，与早期成岩和直接沉淀生成的黄钾铁矾明显不同(Zuoetal.，2021)。

5.2 嵩箕地区铝(粘)土元素富集与控制作用

李家窑铝(粘)土矿中常量、微量、稀土元素剖面中，Al2O3、SiO2和Fe2O3三者间变化比较复杂(图9)。在粘土岩(B)、铁质粘土岩(D)、风化壳(E)中Al2O3和SiO2呈现一致的变化规律，只有在中间粘土质铝土矿(C)中二者呈现互消长的变化规律。这一现象主要和各单元层的矿物组成以及经历的演化过程不一致密切相关；在底板灰岩、风化壳、铁质粘土和粘土岩中，矿物以粘土矿物为主，而组成粘土矿物的主要组分为Al2O3和SiO2，这样导致二者具有一致的变化规律；在铝土矿层中，Al2O3主体赋存于硬水铝石中，加之铝土矿化过程中Al2O3是明显富集，而SiO2则是明显亏损，导致二者呈现出负相关性特征(C)。元素相关性图解中K2O与Al2O3明显低于TiO2和Al2O3的相关性(图10a-b)，尤其是铁质粘土岩(D)中K2O含量显著变化(图9a、图10a)，指示K2O发生了明显迁移。K2O与大离子亲石(Rb、Cs、Ba、Sr)这类活动型元素之间仍然具有类似的变化规律(图9b)，与Rb、Ba相关性显著(图10c-d)，总体上受到伊利石含量的影响(图3b)。TiO2与高场强元素(Zr、Hf、Nb、Ta、U、Th)在整个剖面中具有一致的变化规律(图9a)，与Zr、Hf相关性大于0.9(图10e-f)，可能受到了锐钛矿的控制作用。

图9 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿采样剖面主量元素(a)和微量元素(b)垂相变化图

图10 华北克拉通南缘嵩箕地区李家窑铝(粘)土矿样品K2O-Al2O3(a)、TiO2-Al2O3(b)、Rb-K2O(c)、Ba- K2O(d)、Th-TiO2(e)和Zr-TiO2(f)相关性图

黄钾铁矾大量出现在层位中(D)，Fe2O3、Al2O3、K2O、SiO2、S的含量和烧失量明显出现波动，尤其是S，因此黄钾铁矾为剖面中主要的含硫矿物。黄钾铁矾与伊利石矿物含量明显呈消长关系(图3b)，伊利石明显受到了黄钾铁矾含量的影响。同时，该层位亏损大离子亲石元素，指示其经历了流体的改造。过渡金属元素中Cu、Co、Ni该段中几乎没有变化(图9b)，与其在流体相对比较稳定有关。结合黄钾铁矾的产出状态和电子探针分析结果，黄钾铁矾应为嵩箕地区铝土矿后生改造过程中，黄铁矿氧化形成的酸性流体改造铝(粘)土矿形成。

5.3 嵩箕地区铝(粘)土成矿后期改造作用

基于上述讨论和前人研究，本文提出了嵩箕地区铝(粘)土矿形成和改造过程。晚奥陶世至中石炭世，北秦岭和华北克拉通抬升暴露，遭受强烈风化，形成丰富的风化物质；晚石炭世，这些构造单元的风化残余物被搬运到岩溶凹陷中，形成铝土矿和粘土矿，同时在碱性还原条件下沉积了丰富的黄铁矿(Liuetal.，2013，2022；Wangetal.，2016)。印度-亚洲大规模汇聚作用导致粘土和铝土矿层在新生代被抬升(Liuetal.，2020；Yangetal.，2022)，导致后期进一步的改造。