铝在元素周期表中位于第3周期，原子量为13。铝是地壳中含量最丰富的轻金属元素，其质量百分数约为 8.2%，在地壳中广泛以铝硅酸盐和含铝氧化物的形式存在，目前自然界中已经发现的含铝矿物多达 270 种。
由于铝与氧具有极强的亲和性，因此自然界不发育自然铝。铝具有密度小、导电性好、抗腐蚀性强、采选冶成本低等多种特征，被广泛应用于航空航天、家用电器、包装、装饰装潢、耐火材料等诸多领域。
工业应用的铝主要来自于铝土矿，铝土矿是富含铝、铁、钛等元素的氢氧化物和氧化物，一般通过表生风化和搬运沉积等地质作用形成于温暖潮湿的热带、亚热带地区。
全球范围内铝土矿资源丰富（550~750 亿 t），集中分布在几内亚、澳大利亚、巴西、越南、牙买加、印度尼西亚、中国、圭亚那、印度等国家。
中国的铝土矿资源分布很不均匀，据统计，截至 2015年底，中国累计备案的铝土矿矿区共 553 个，查明铝土矿总资源量 47.1 亿 t，主要分布在山西、河南、广西、贵州等地，上述 4 个省区合计超过全国总资源量 90%以上。
中国是铝工业大国，年产量持续超过全球总产量一半以上，例如，2020年中国总计生产金属铝 430 万 t，约占全球总产量的 56%。中国虽然是世界上最主要的金属铝产出国，但铝土矿资源储备严重不足，总储量为9.8亿t，仅占全球总储量的3.5%，人均储量更是不足国际平均水平的 10%。
因此，总结中国铝土矿近年来的勘查成果，查明成矿规律、梳理成矿过程研究中的关键科学问题及解决方案，对促进铝土矿成矿理论研究和找矿勘查实践均具有重要意义。
经过多年研究，在铝土矿的成矿地质背景、矿床地质特征、成矿过程、共生矿产资源、成矿区带划分和资源潜力评价等研究方面取得了诸多重要进展，并逐渐认识到铝土矿的形成与深时古气候密切相关，是全球或区域范围内古气候条件、古水文条件等一系列地质因素综合作用的产物。
前人已经对中国铝土矿的资源状况、分布规律，以及全球铝土矿勘查开发情况进行了综述。
本文将以前人工作为基础，通过广泛收集资料（包括大、中、小型铝土矿超过 900 个），并结合近年来最新研究进展，对中国主要铝土矿成矿带的资源情况、成矿特点进行综述，针对目前铝土矿研究面临的关键科学问题和研究方法进行总结，并对研究未来提出展望。
早在 20世纪初，国外学者便认识到铝土矿的下伏岩石具有含硅质岩石和含钙质岩石 2 种主要类型，随着研究的不断深入，国外学者以基岩类型为基础将铝土矿划分为红土型、喀斯特型和季赫温型铝土矿。
中国的铝土矿成因类型划分与国外略有差异，但综合考虑了基底岩石和铝土矿的物质组成、地质产状和成矿过程等多种因素，基本上可以进行对比。
红土型铝土矿指由下伏硅酸盐岩石经过红土风化作用而形成的残余矿床，此类矿床主要分布在南北纬 30°以内的热带和亚热带地区，具有矿床规模大、层位稳定、分布范围广、品位高等特点，矿石中含铝矿物以三水铝石为主，另有少量的一水软铝石，是国际上最主要的铝工业原材料，其储量约占全球铝土矿总储量的 86%。
全球范围内红土型铝土矿的形成常与全球变暖、大气中 CO2浓度增加、海洋缺氧事件、生物灭绝事件等相关。喀斯特型铝土矿的成矿过程与地貌喀斯特化密切相关，指发育在岩溶化的碳酸盐岩之上、经过沉积作用形成的铝土矿矿床，因此也被称为碳酸盐岩岩溶型或沉积型铝土矿，根据产出的大地构造背景，被进一步划分为孤立台地喀斯特型和内陆盆地喀斯特型铝土矿。
全球范围内喀斯特型铝土矿主要分布在南欧、加勒比海、亚洲北部等地区，含铝矿物以一水硬铝石和一水软铝石为主，储量约占全球总储量的13%。
季赫温型也称为堆积型，指直接覆盖在铝硅酸盐岩石剥蚀面之上的碎屑铝土矿矿床，储量仅占全球总储量的约 1%，主要分布在俄罗斯和中国等地。与国外以红土型铝土矿为主所不同，中国铝土矿的成因类型以喀斯特型为主，占中国铝土矿总资源量的 85% 以上，主要分布在山西、河南、贵州和广西等地。
对矿床时空分布规律的认识是研究成矿过程和开展找矿预测的基础。前人已对中国铝土矿矿床时空分布规律开展过深入研究。
中国铝土矿在成矿时代上分布较单一，喀斯特型铝土矿主要形成于石炭纪和二叠纪，仅极少数发育在中晚三叠世；红土型和堆积型铝土矿分别集中发育在新近纪和第四纪。
晚石炭世是中国喀斯特型铝土矿最重要的成矿期，铝土矿产于上石炭统本溪组中下部的碳质泥岩、粉砂岩、砂岩中，含矿岩系上覆于奥陶系马家沟组碳酸盐岩不整合面之上，是中国重要的G层铝土矿的产出层位，已探明资源量占全国铝土矿总资源量的 42%，考虑到华北地区大量铝土矿的成矿时代尚未获得准确约束，这一比例可能会超过50%以上。
在铝土矿的空间分布方面，在全面梳理中国铝土矿资源特点、矿床类型、成矿区带和成矿系列的基础上，划分出 15 个铝土矿成矿区带，并圈定了 7 个重要矿集区，该划分方案为全国铝土矿资源潜力评价预测工作提供了重要理论依据。
近年来，中国铝土矿找矿勘查工作不断取得突破，仅“十三五”期间，中国新发现铝土矿产地 15处并有多个老矿山实现增储，如山西省汾西县吉王沟、秋堰、乡宁县东庄-郭元、灵石县秋牧、孝义市申家庄，河南省渑池县雁岭、新安县石寺-北冶，贵州省务川县大竹园等矿床。
结合近年来的找矿新成果，将中国铝土矿重新优化划分为 18 个成矿区带，其中山西断隆成矿带、华北陆块南缘成矿带、黔中北-渝南成矿带、桂西南-滇东南成矿带4个成矿带最为重要（图2），资源量占全国总资源量的73%。
从资源总量上看，山西断隆成矿带占主导地位，华北陆块南缘成矿带、黔中北-渝南成矿带和桂西南-滇东南成矿带基本相当；从品位上看，堆积型铝土矿的品位一般低于喀斯特型铝土矿，桂西南-滇东南成矿带中发育大量堆积型铝土矿，导致该成矿带铝土矿的平均品位略低于其他 3 个成矿带。
将上述 4 个最具有经济意义的成矿带予以概述。
山西断隆铝土矿成矿带
山西断隆成矿带包含了山西省全境、陕西省中部-东北部、内蒙古鄂尔多斯地区、河南省北部以及河北省西南部。该成矿带是中国铝土矿最集中、分布范围最大的成矿带，中大型矿床资源量为24.93亿 t，平均品位 63%，成因类型为喀斯特型。成矿带内发育包括克俄、瓦房沟、石且河等在内的大型铝土矿矿床 30 多个。
在大地构造上，山西断隆属于华北陆块的一部分，华北陆块结晶基底由东、西部陆块和中部带组成，中部带是古元古代时期由东、西部陆块碰撞形成，山西断隆主体上位于中部带。
显生宙盖层由寒武纪到中奥陶世海相沉积岩、石炭纪到二叠纪陆相碎屑岩以及中—新生代河流-湖泊相沉积组成，其中，石炭系本溪组不整合上覆于奥陶系碳酸盐岩之上，厚度几十米至数百米不等。本溪组可分为下、中、上 3 个岩性段，下部以紫色页岩为主；中部以黄色砂岩、砂质页岩为主，局部夹薄层煤层；上部以黄色页岩、细砂岩及石灰岩和铝土质页岩为主。
本溪组下部是铝土矿的主要赋矿层位，可进一步划分为赤铁矿-褐铁矿层（山西式铁矿）、铁铝岩层、铝土矿层、黏土矿层、黏土质页岩层等。垂向上，本溪组下部具有底部高铁、低硅铝，中部高铝、低硅铁，上部高硅、低铁铝的规律。
铝土矿常呈致密块状构造以及鲕粒状、豆状和碎屑状结构，主要矿物为一水硬铝石和高岭土，另有少量三水铝石、赤铁矿、针铁矿、鲕绿泥石、斜绿泥石、锐钛矿和金红石等。
华北陆块南缘铝土矿成矿带
华北陆块南缘成矿带包括了河南省西部（荥阳、巩义、登封、新安、渑池、陕县）以及山西省南部（平陆县）等地区，在大地构造位置上属于华北陆块南缘。该成矿带在资源量上仅次于山西断隆成矿带，累计探明资源量为 8.42 亿 t，平均品位 64.9%。
成矿带内发育大型矿床 12 个，其中包括巩义市小关、平陆县下坪、渑池县曹窑、仁村铝土矿等。矿床成因类型均为喀斯特型，主要赋矿层位为下石炭统本溪组中下段。
区内地层层序与位于华北陆块中部的山西断隆基本一致，本溪组不整合上覆于寒武系和奥陶系碳酸盐岩之上，含矿岩系的空间展布明显受基底地形控制。
喀斯特隆起高地部位，底部铁质黏土层中的矿物以伊利石、赤铁矿、针铁矿为主，而低洼处则以伊利石、菱铁矿、黄铁矿为主；铝土矿层则以一水硬铝石、伊利石、黄铁矿和锐钛矿为主；上部铝质黏土层由伊利石、一水硬铝石、锐钛矿和少量高岭石组成。
矿石呈块状构造和土状构造，鲕粒状结构和隐晶质结构发育。成矿物质主要来源于北秦岭造山带，少量来源于下伏马家沟组灰岩，秦岭古陆风化的富铝物质通过风暴作用搬运，在潮间带-潮下带经过机械分选以及离子、胶体化学沉积，在喀斯特低洼地带形成初始铝质岩，上部泥沼酸性溶液向下渗漏促使铝土岩脱硅去铁，并最终转化为铝土矿。
黔中北-渝南铝土矿成矿带
黔中北-渝南成矿带包括了贵州中部、北部以及重庆南部等广大地区，大地构造位置属于扬子陆块的东南缘。该成矿带中的铝土矿均为喀斯特型。黔中地区的矿体整体产于九架炉组中上部，下部也有少量矿体产出，含矿岩系位于下奥陶统古溶蚀面之上，成矿受到大地构造和基底地形的控制。
九架炉组形成于早石炭世大塘期早-中期，沉积环境为近海湖泊相和平原相并受到海侵的影响，由下部黏土岩段和上部铝质岩段组成，其中铝质岩段以杂色厚层块状、碎屑状、半土状、鲕粒状、豆状铝土矿为主，中间夹铝土质黏土岩和铁质黏土岩等，矿石矿物以一水硬铝石为主，代表性矿床包括猫场、仙人、后槽铝土矿等。
黔北和渝南地区铝土矿的赋矿地层为中二叠统梁山组和下二叠统大竹园组，下伏地层为下志留统韩家店组和上石炭统黄龙组，典型矿床包括重庆武隆县申基坪、南川区大佛岩以及贵州务川瓦厂坪、大竹园、道真新民大型铝土矿矿床等。
该成矿带铝土矿的成矿物质具有多来源的特点，下伏志留系韩家店组和石炭系黄龙组可能为主要来源，通过黔北务正道地区铝土矿的综合研究，认为准同生和后期含矿岩系的暴露、淋滤，是该成矿带铝土矿形成的主要控制因素。
桂西南-滇东南铝土矿成矿带
桂西南-滇东南成矿带包括了云南东南部和广西西南部等广大地区，在大地构造位置上处于华夏板块西南缘的华南褶皱带。该成矿带主要发育喀斯特型和堆积型铝土矿，其中堆积型铝土矿在资源量上占主要地位。
喀斯特型铝土矿主要分布于桂西南和滇东南，赋矿层位分别为上二叠统合川组和龙潭组，主要由灰岩和碳质页岩组成，中间夹煤层和铝土矿层，其中铝土矿层具有明显的二元沉积结构，下部为厚层铝土矿，上部为韵律状铝土矿层，底部偶见铁质铝土质泥岩，原生矿石以块状、角砾状、鲕豆状、碎屑状矿石为主，风化后呈土状。
成矿物质可能来源于峨眉山玄武岩以及下伏碳酸盐岩，为海相向海陆过渡相转变的沉积环境中，海水氧化还原状态由弱还原向氧化环境的转变促进了铝土矿的沉淀 。
该成矿带内堆积型铝土矿主要发育在第四系更新统的岩溶洼地中或者缓坡之上，下部基岩主要为上泥盆统到中二叠统碳酸盐岩，为原生沉积形成的喀斯特型铝土矿，经过风化剥蚀堆积所形成。因此，该类型铝土矿的空间展布受第四纪地形地貌控制明显，代表性矿床包括广西平果那豆、云南广南板茂铝土矿等。
含矿地层层序、成矿物质来源与组成
铝土矿一般形成于海侵岩系的底部，早在 20世纪 20年代，日本学者将华北地区石炭系至二叠系中赋存黏土岩和铝土矿的层位从上到下划分了 A 到G7 层。实际上，受局部沉积环境差异的影响，除 A层和 G 层外，其他层位在区域上均难以对比。
即便是在区域上分布最广泛的 G 层铝土矿，由于古喀斯特地貌对成矿的重要影响，使得该层铝土矿的矿体厚度、含矿性和地层层序等在不同地区存在差异，例如，发育在华北地区喀斯特地貌溶斗区域的铝土矿，自下而上形成了铝质黏土岩、鲕状和豆状铝土矿、块状铝土矿、铝土质黏土岩、碳质泥页岩、砂岩或灰岩的层序组合，从而在周围隆起地带，虽然层序基本一致，但厚度显著减小甚至消失。
因此，对铝土矿地层层序的认识，需要解决两方面的关键问题：① 铝土矿的形成时代问题，例如，华北地区铝土矿虽然整体产于石炭系本溪组，但大量铝土矿的形成时代并未得到准确厘定。
因缺乏有效的定年矿物，为沉积岩定年带来一定难度，近年来，利用碎屑锆石进行 U-Pb 定年、RbSr同位素定年以及富碳质层的Re-Os同位素定年等技术都获得了长足的发展，此外，利用海相自生沉积矿物，如海绿石、伊利石、方解石等开展Ar-Ar, Rb-Sr等同位素定年，也显示出良好的潜力 。
将传统的生物地层学与同位素地质年代学相结合，可以为解决铝土矿的成矿时代问题提供可能；② 铝土矿的形成环境问题。虽然普遍认为铝土矿含矿层系的形成与海侵过程有关，但铝土矿也可形成于海陆交互相、浅海碳酸盐相等多种沉积环境，尤其是对于矿区尺度沉积亚相的识别，更直接地影响找矿勘查部署。
层序地层学研究对沉积型铝土矿的研究具有实践意义，以黔北务正道地区铝土矿为例，在前人沉积相研究的基础上，通过层序地层学分析识别出 3 个沉积层序，并探讨了每个沉积层序经历的沉积相演变过程，总结出有利于铝土矿形成的沉积亚相。
利用层序地层学研究获得的铝土矿层序格架，可以很好地为预测铝土矿分布规律和找矿勘查提供理论支撑。铝土矿矿床的形成，除了有利的沉积环境外，丰富的物源供给以及有效的成矿物质分异也是必备条件，因此，对铝土矿成矿物质来源和物质组成的研究也极为重要。
作为沉积岩中良好的物源指示矿物，碎屑锆石为铝土矿的成矿物质来源分析提供了可能。
碎屑锆石 U-Pb 年龄、Hf同位素和微量元素研究表明，中国不同铝土矿成矿带的成矿物质来源存在显著差异，山西断隆和华北地块南缘成矿带的成矿物质主要来自于南北两侧的造山带，黔中北-渝南成矿带的成矿物质可能与华南地块南部的黔中、雪峰隆起以及扬子地块西部的康滇古陆有关，而桂西南-滇东南成矿带则主要由峨眉山玄武岩提供。
碎屑锆石年代学已成为铝土矿物质来源研究的重要手段，但需要注意的是，碎屑锆石研究虽然为铝土矿物源研究提供了重要约束，但仍然需要结合大地构造学、地球化学、微观矿物学（形貌、物质组成）等多学科交叉研究，以获得更全面可靠的物质来源信息。
随着测试技术的不断提高，对铝土矿矿物组成的研究也逐渐从传统的矿物类型和形貌观察，向微区、原位元素分析转变。
高精度的分析技术为从微观尺度精细刻画矿物组成、元素赋存状态、矿物晶体结构，以及成矿过程中元素的迁移富集过程提供了可能。
深时古气候与大规模铝土矿的形成
重大地质事件对大规模风化、沉积成矿作用具有重要意义。大规模铝土矿的形成受到气候、构造、地形、水文、植被等多种因素的综合影响。
近年来，随着深时沉积学的发展，对铝土矿的研究逐渐由单一的矿床学研究拓展到了重大地质事件背景下多圈层耦合关系的研究，利用铝土矿沉积记录反演地质历史时期表层环境演化过程，成为当前研究的热点。
中国铝土矿的成矿时代集中在石炭纪及二叠纪，而该时期世界上其他地区铝土矿成矿作用减弱或停止，反映了此时位于东特提斯低纬度地区的华南、华北板块与西特提斯迥异的古地理环境。
认为地球上持续时间最长的晚古生代冰期在时间上与中国铝土矿的成矿时代相吻合，黔中北-渝南早石炭世、华北晚石炭世、黔北务正道地区早二叠世以及桂西南晚二叠世铝土矿成矿期分别对应了晚古生代冰期的启动和3个主冰期。
受冰室-温室气候交替的影响，位于古特提斯洋东部的华北、华南地区海平面发生高频次大幅升降，古大陆的交替性暴露地表，为铝土矿的形成提供了物质基础和成矿空间。
在热带辐合带湿热气候条件下，气候的波动进一步导致了降雨量、地下水水位的周期性变化，多种因素的影响最终导致大规模铝土矿的形成。
这种成矿模型综合考虑了深时古气候背景下多种地质因素对大规模铝土矿形成的控制作用，对深入认识重大地质事件与铝土矿形成之间的关系具有重要意义。
然而，需要指出的是，目前对于重大地质事件与大规模铝土矿成矿作用耦合关系的研究尚处于起步阶段，很多科学问题尚未得到圆满的阐释，例如，地质历史时期曾发生过多次超大陆聚合以及极端气候环境，为什么仅在显生宙形成了大规模铝土矿？
晚古生代冰期是全球性的，为什么仅在中国的华北和华南地区形成了石炭纪—二叠纪大规模铝土矿，而世界上其他地区铝土矿的形成则处于停滞状态？要解决这些问题，需要开展沉积学、成矿学、大地构造学、元素和同位素地球化学等多学科交叉研究，从超大陆演化、海洋环境演化、极端气候等多个角度开展研究。
共生/伴生成矿及其控制因素
多年的找矿勘探工作发现，华北地区铝土矿之下的奥陶系古侵蚀面之上发育一层铁矿，该铁矿层以赤铁矿和褐铁矿为主，称为“山西式铁矿”。这类铁矿具有分布广泛、层位稳定、矿石品位较高、容易冶炼等优点，但通常规模较小不能独立开采，因此未受到足够重视。
此外，在山西断隆以及华北地台南缘成矿带普遍发育“煤下铝”组合，即煤层下部发育铝土矿层，然而受到采矿权设置的影响，煤矿和铝土矿的勘探和开采往往单独进行。
长期以来，这种铁-铝-煤的地层层序组合未受到足够重视，在找矿勘探工作中，未将其作为一个成矿系统，从而导致勘查资料相互独立，大大影响了勘查效率。
在科学研究方面，铁-铝-煤组合反映了沉积环境由滨浅海到海陆交互相再到陆相沉积的演化过程，但对沉积环境演化的精细过程的认识还不够全面，例如，传统观点认为，“山西式”铁矿的形成与加里东运动有关，基底地层经受长期的物质风化，为铁矿形成提供了丰富的成矿物质基础，海西运动后，受海侵作用的影响，风化壳中的含铁物质形成胶体并发生迁移，在相对开阔的氧化环境下沉淀成矿，然而，研究发现山西式铁矿同一层位还发育硫铁矿矿层，反映了古海洋氧化还原沉积环境存在差异，但造成这种差异的控制因素尚不明确。
因此，通过岩相古地理恢复，结合地球化学研究成果，探讨古地理环境及其演化过程对铁-铝-煤成矿的控制作用，是当前找矿勘查和成矿学研究亟待解决的关键科学问题。关键金属是近年来矿床学研究的热点。
铝土矿常富集REE、Li、V、Ga、Sc、W、Ti、U、Nb 和 Ta 等关键金属元素，因此是这些关键金属元素的重要潜在来源之一。
然而，由于铝土矿中的关键金属元素近年来才逐渐受到重视，诸多科学问题尚待解决。首先，中国铝土矿广泛分布于山西、河南、贵州和广西等多个省区，但铝土矿中关键金属的分布极不均匀，不同层位及岩石类型中关键金属的富集差异也很大，例如，黔北三清庙铝土矿床中关键金属Li主要赋存在铝土岩和黏土岩中，但铝土矿矿石中Li的含量很低，而且矿石类型对Li的富集程度也不同，致密块状和碎屑状矿石中 Li的品位显著高于鲕粒状、豆状和土状-半土状矿石；以上研究表明，关键金属在铝土矿中的时空分布规律需要进一步查明，这是开展成矿机理研究的基础。
其次，尽管前人研究已表明含铝岩系中关键金属的赋存状态包括了吸附态、类质同象以及独立矿物 3种类型，但不同关键金属元素的赋存状态可能并不相同，例如，Li以吸附态为主，Co 以类质同象为主 ，而稀土元素则可以以吸附态、类质同象和独立矿物等多种形式产出。
元素富集状态的研究依赖于显微测试技术的进步，以传统的显微镜观察为基础，结合电子探针、SEMTIMA 矿物分析系统以及高精度高分辨率显微测试技术，目前可实现原子尺度的矿物学观察，为铝土矿中关键金属的赋存状态研究提供了可能。
再次，含铝岩系中的关键金属富集成矿涉及成矿物质来源、元素迁移和分异，以及沉淀富集等多个环节，这些地质过程中古构造、古气候、古地理背景，以及沉积环境的酸碱度、氧化还原环境等在关键金属富集过程中所扮演的角色尚不清楚，例如，铝土矿的形成是活性强的碱金属元素被迁出、化学活性相对稳定的元素发生相对富集的结果，而 Li是化学活性较强的碱金属元素，其在相对惰性的含铝岩系中的富集机制有待深入刻画
中国铝土矿具有成矿时代单一、空间分布广泛但局部相对集中的特点。
在成矿时代上以石炭纪和二叠纪为主，在空间分布上主要集中在山西断隆、华北陆块南缘、黔中北-渝南以及桂西南-滇东南4个成矿带。在矿床类型上，中国铝土矿以喀斯特型为主。
针对当前铝土矿的研究现状和面临的问题，需要有重点地开展 3 个方面的研究：① 加强铝土矿地层层序的研究，深化对成矿物质来源和有用矿物组成的认识；② 将铝土矿的成矿过程作为地球表生环境演化的特殊事件，开展重大地质事件与铝土矿成矿多因耦合研究；③ 加强含铝岩系中关键金属时空分布规律、赋存状态和富集机制研究。
