铝土矿伴生锂资源的成因机理研究进展

刘阳¹，田恩源^1,2，肖斌¹，曹华文¹，龚大兴²，陈浩然¹，邹灏^1*

1. 成都理工大学 地球与行星科学学院，成都 610059；

2. 中国地质科学院 矿产综合利用研究所，成都 610041

引用此文: 刘阳, 田恩源, 肖斌, 曹华文, 龚大兴, 陈浩然, 邹灏. 2026. 铝土矿伴生锂资源的成因机理研究进展. 矿物岩石地球化学通报, doi: 10.3724/j.issn.1007-2802.20260036

Liu Y, Tian E Y, Xiao B, Cao H W, Gong D X, Chen H R, Zou H. 2026. Research progress on the genesis mechanism of associated lithium resource in the bauxite deposits. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, doi: 10.3724/j.issn.1007-2802.20260036

摘要：铝土矿中伴生的锂资源为全球锂资源的勘探与开发提供了新的方向。深入研究铝土矿伴生锂的成因机制，不仅有助于理解地球系统中锂的循环过程，也对锂资源的高效利用具有重要意义。当前对铝土矿中锂的成因认识仍不完善。本文以岩溶型铝土矿为研究对象，系统分析了锂的赋存状态、富集机制、物质来源及沉积环境等要素，总结了铝土矿伴生锂的形成特征与控制因素。研究结果表明，铝土矿伴生锂资源主要存在于岩溶型（喀斯特型）铝土矿中，而红土型铝土矿基本不含锂。锂主要以离子吸附或离子交换的形式赋存于黏土矿物，如蒙脱石、伊利石、高岭石和锂绿泥石等。碳酸盐岩基岩经风化—溶解作用形成了大量岩溶洼地，相对封闭的岩溶洼地营造出适宜的沉积环境，该环境有利于黏土矿物的形成与锂的吸附固定。碳酸盐岩地层风化后产生的风化碎屑不仅能提供少量的锂源，更重要的是其风化作用还促成了淡水—微咸水、氧化—弱氧化及炎热潮湿的沉积条件，从而显著促进了铝土矿伴生型锂的富集与成矿。因此，碳酸盐岩在铝土矿伴生型锂的成矿过程中起到了能提供少量锂源和适宜的沉积环境的双重作用。

0 引言

图1 世界上主要铝土矿矿床的类型和分布（据Yang et al.，2022b；Munk et al.，2025修改）。M—地中海；T—三叠纪；Ng—新近纪；C₁—早石炭世；P₂—中二叠世；P₃—晚二叠世；K₂—晚白垩世；Pg—古近纪；Ng—新近纪；Q—第四纪；TIPA—土耳其-伊朗-巴基斯坦-阿富汗地带；Ural-CA—乌拉尔-中亚造山带；E.Asia—东亚地带；Cam—寒武纪；SE.US=美国东南部地带；SW—西南部

尽管前人对Li的赋存矿物和物质来源进行了大量研究，但缺乏对各项研究成果的综合性分析。未能清晰地指出Li赋存矿物转化过程中的关键问题，亦未能充分揭示铝土矿富集锂资源的成因机理。因此，在后续的研究中，亟需对Li的赋存状态、Li载体矿物的转化机制及Li的来源进行系统而深入的探讨，以推动锂资源研究领域的发展。

1 铝土矿伴生锂资源概况及分布

前人从不同角度对锂矿床进行了分类，将锂矿分为伟晶岩型、卤水型和沉积岩型（黏土型）（吴西顺等，2014）。长期以来，锂资源的勘探寻找目标在常规的锂矿床中，但在铝土矿成矿过程中富集的锂资源却常被忽视。这是由于盐湖型和伟晶岩型锂资源比铝土矿伴生型锂具有更高的品位和更成熟的开采技术。然而，近年来随着新能源行业的蓬勃发展，对锂资源的需求猛增，铝土矿中伴生型锂资源也成为了研究热点之一（Wang et al.，2024）。中国的铝土矿伴生锂资源较为丰富（图2），主要分布在贵州、云南、广西、重庆、河南、山西和广西等地（王登红等，2013；曹高社等，2018；韩跃新等，2019；张玉松，2021；刘玉林和程宏伟，2022；Xie et al.，2025），其中不乏含量高、储量大的铝土矿伴生锂资源，找矿潜力较大（Williams and Hervig，2005）。中国每年的锂资源产量已经远远不能满足其消耗需求，因此迫切需要寻找到新的锂资源（WilliamsandHervig，2005）。总体而言，铝土矿伴生锂资源在中国是一重要的潜在锂资源来源，随着需求的增加和技术的进步，其开发利用前景非常广阔。

图2 中国主要锂矿床及铝土矿伴生锂资源潜力区分布（据范宏鹏等，2021；王核等，2022修改）

2 岩溶型和红土型铝土矿对比

2.1 岩溶型铝土矿特征

伴生锂资源的铝土矿下伏地层一般为碳酸盐岩，为岩溶型。岩溶型铝土矿主要形成于灰岩地区，经过风化作用以及水的溶蚀作用（刘平等，2022），铝土矿成分被水溶解并沉积在岩溶洞穴中。典型的地质环境是在灰岩的岩溶过程中生成，因此岩溶型铝土矿的形成岩溶作用发挥了重要作用（刘平等，2022；Mo et al.，2023）

图3 滇中、黔北、豫西、晋中和伊朗Jajarm地区岩溶型铝土矿地区典型地层柱状图

已有研究发现，锂主要富集于铝土矿中的黏土层，在铝土岩和高品质铝土矿中锂含量较低（Ling et al.，2020；温汉捷等，2020；Chen et al.，2025；Yang et al.，2025a）。铝土矿的形成本质是一个脱Si富Al的过程，在Al的富集过程中，岩性从黏土岩-铝土质黏土岩-铝土岩变化（温汉捷等，2020）。Si主要来自黏土矿物（xAl₂O₃·ySiO₂）来自黏土矿物和水铝石（Al₂O₃·H₂O）。起初锂含量与Al含量呈正相关关系（王涛等，2014；崔燚等，2022），由于Si主要来自黏土矿物，因此随着脱Si富Al的进行，会对吸附固定的锂元素有一定的影响。随着Al的进一步富集，形成高品质的铝土岩，黏土矿物减少（Zhang et al.，2022），锂含量亦减少。因此锂含量在黏土岩和铝土质黏土岩中含量相对较高，在高品质的铝土岩中相对较低。

2.2 红土型铝土矿特征

无伴生型锂资源的铝土矿的下伏岩层一般为含铝硅酸盐岩，为红土型。红土型铝土矿主要形成于热带和亚热带地区，尤其是在高温、湿润气候条件下的风化作用下形成（Heller et al.，2022），因此主要是风化作用的结果。世界上铝土矿资源最丰富的国家是几内亚（袁杨森等，2010），其铝土矿大多数为红土型铝土矿，而我国则以岩溶型铝土矿为主，红土型铝土矿仅在广东、福建、海南和广西的部分地区分布（刘玉林和程宏伟，2022）。

对比发现，两种类型铝土矿伴生锂资源的形成过程均是在风化作用下岩石产生风化碎屑，最后在碳酸盐岩形成的岩溶洼地内聚集，黏土矿物吸附固定锂离子，最终形成含锂铝土矿（Tang et al.，2022；Yang et al.，2022a；Zhang et al.，2022；Liu et al.，2023；Wang et al.，2023；Chen et al.，2025；Ye et al.，2025）。同样，玄武岩和花岗岩亦含锂（Liu et al.，2013；Zou et al.，2021，2024），风化后亦能提供锂源，风化产物亦含黏土矿物，但红土型铝土矿依然不富锂（Liu et al.，2013；Wu，2024）。两种铝土矿最基本的不同在于基岩类型，后文将重点讨论以碳酸盐岩为基岩地层的岩溶型铝土矿。铝土矿富集锂资源受多种因素的影响，其中包括铝土矿成因、形成时代、物质来源、沉积环境和成矿过程的影响。由于两种铝土矿最基本不同在于基岩，因此本文选取基岩类型（即碳酸盐岩）作为研究对象，探讨碳酸盐岩可能对铝土矿富集锂资源的促进作用。

3 岩溶型铝土矿中锂的赋存状态

前人研究发现，在岩溶型铝土矿中黏土矿物是锂赋存的主要载体（Gu et al.，2013a）。通过XRD物相分析发现，富锂黏土矿物主要有高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石（Radusinović and Papadopoulos，2021；Zhang et al.，2022；Nikdel et al.，2024；程宏飞和周轩平，2024；Chen et al.，2025；Ye et al.，2025）。黏土矿物主要是通过静电吸附、化学吸附和离子交换吸附三种方式吸附固定锂（表1）。每种方式的作用力和机制不同，且受到矿物类型、环境因素（如pH值、离子强度等）和Li⁺浓度等的影响（赵越等，2022）。黏土矿物具有较强的吸附性，是因为其晶体构造层间含水及一些可供交换的阳离子，有较高的离子交换容量，纯净的黏土矿物晶体内部会与外界离子发生置换。常见的吸附位点为黏土矿物层间位置，前人通过使用⁷Li{¹⁹F}TEDORNMR光谱发现Li可进入正四面体六角空隙中，通过六角空隙Li可进入到正八面体中（图4）（Bodart et al.，2018；Wu，2024）。