山西省是我国最重要的铝土矿资源基地之一,目前探明的铝土矿资源储量居全国第一,铝土矿资源分布广泛,面积达6.7万km~2。山西铝土矿为典型的喀斯特型铝土矿,铝土矿矿体赋存于石炭系本溪组中,覆盖在奥陶纪碳酸盐岩喀斯特面之上,属古风化侵蚀面上的沉积地层,与下伏寒武系、奥陶系灰岩呈平行不整合接触。宁武县铝土矿位于山西省北部,地处宁武-静乐盆地。矿体呈层状/似层状、鸡窝状和漏斗状产出。含铝岩系自下而上包括底板灰岩、铁质粘土岩、铝土质粘土岩、块状/碎屑状/豆鲕状铝土矿和铝土质粘土岩。矿石构造主要包括块状、豆鲕状等沉积构造;结构主要为隐晶质结构、碎屑结构、鲕粒结构。前人对该区铝土矿研究主要集中在矿物组成、成矿时代、成矿环境等方面,但对铝土矿的矿物成因研究较少,并且成矿环境和物质来源一直存在争议。本次研究通过详细地显微镜观察、X粉晶衍射(XRD)、电子探针(EMPA)等手段分析,发现矿石中的矿物主要包括硬水铝石、高岭石、绿泥石、伊利石、锐钛矿,含少量的锆石、方解石、针铁矿、赤铁矿等。全岩元素主要有Al、Si、Fe、Ti,其次有Mg、K、Ca等。矿物组合及赋存状态揭示硬水铝石主要为简单结晶成因;高岭石主要为陆源阶段风化过程中形成的,少量可能是后期硬水铝石硅化形成;伊利石主要由云母风化形成,少量由硬水铝石在成矿后期改造产生;赤铁矿、针铁矿主要为后期含铁流体结晶形成,部分为黄铁矿转化形成;锆石、金红石等重砂矿物主要是母岩风化作用的残留物是陆源碎屑来源。全岩稳定元素Nb/Ta和Zr/Hf相关性图解、稀土元素组成、Cr/Zr、Th/U比值以及碎屑金红石Nb-Cr判别图解和Zr含量温度计等数据分析得出,成矿物质为底板碳酸盐岩和周围古陆的混合来源,以底板碳酸盐岩为主,碎屑金红石、锆石等重砂矿物主要来自于吕梁造山带和五台-阜平造山带。通过Ba/Sr和B/Ga比值分析,表明铝土矿形成经历了海进到海退的沉积环境旋回过程,La/Y比值显示铝土矿主要形成于弱碱性环境。综合矿物成因机制以及全岩地球化学特征判定铝土矿经历了红土碎屑沉积和离子结晶的成矿过程。