喀斯特型铝土矿是发育于碳酸盐岩之上的一类风化-沉积矿床，其物质来源一直是铝土矿成矿理论研究中的重难点。国内外诸多研究业已表明，各种铝硅酸盐岩或富铝硅酸盐物质均可以作为喀斯特型铝土矿的母岩。然而，对于碳酸盐岩能否作为喀斯特型铝土矿的母岩长期以来存在较大争议。总结来说，该争议的关键问题在于碳酸盐岩风化残留物中的粘土矿物能否风化形成三水铝石，从而作为喀斯特型铝土矿矿石矿物的主要来源或其前驱体。

针对上述问题，我校地球科学与资源学院博士生亓辉在袁国礼教授的指导下，以广西采集的大量碳酸盐岩风化产物（钙红土（terra rossa，n=4596）和水系沉积物（n=5530））为直接研究对象，通过大数据数理统计方法研究了风化产物中化学风化指数（CIX）与脱硅富铝程度之间的关系，揭示了粘土矿物的脱硅富铝过程。在此基础之上，结合矿物相图，从机理上阐明了粘土矿物能否大量转化为三水铝石这一关键问题。最后，以三水铝石为矿石矿物线索，利用微量元素示踪法，探讨了喀斯特型铝土矿的潜在物源。研究取得了以下认识：

（1）即使自然界的风化程度达到最强（CIX=100），碳酸盐岩风化产物钙红土的脱硅富铝程度仍然无法满足喀斯特型铝土矿物源的要求（图1）。矿物学分析结果显示，钙红土中三水铝石的缺失表明其中的粘土矿物没有转化为三水铝石。

（2）结合矿物相图分析，首次阐明钙红土中结晶石英的存在抑制了粘土矿物向三水铝石的转化（图2），这可能是钙红土不能进一步演化为喀斯特型铝土矿的重要原因。

（3）在全球范围内，以三水铝石为主要矿石矿物的红土型铝土矿和喀斯特型铝土矿之间具有相似的微量元素分布特征（图3和图4），指示喀斯特型铝土矿主要来源于以红土型铝土矿为代表的铝硅酸盐岩的最终风化产物。

研究首次从机理上回答了碳酸盐岩风化产物不能直接作为喀斯特型铝土矿的物质来源。在全球尺度上，提取了喀斯特型铝土矿的微量元素指纹，确定了喀斯特型铝土矿主要来源于铝硅酸盐岩风化产物的搬运沉积，深化了对喀斯特型铝土矿成矿机制的理解。

图1 广西喀斯特地区钙红土的CIX与脱硅富铝程度间的关系

图2 高岭石-三水铝石矿物转化相图

图3 全球铝土矿和碳酸盐岩风化产物的微量元素含量分布特征

图4 全球红土型和喀斯特型铝土矿的稳定微量元素比值分布特征

本研究得到国家重点研发计划（2022YFC2903402）、国家科技重大专项（2024ZD1002401）、河北省战略性关键矿产研究协同创新中心和广西重点研发计划（AB24010136）的联合资助。以上研究成果发表在国际权威期刊《Geological Society of America Bulletin》上，Qi, H., Yuan, G.L.*, Qin, J.X., Dong, P.P., Li, Y.J., Lv, K.N., Zhang, S.Q., Li, J., 2026. Weathering of clay minerals in terra rossa and the provenance of karstic bauxite revealed by geochemical big data and mineralogical analysis. Geological Society of America Bulletin.

全文链接：https://doi.org/10.1130/B38757.1