生物作用

现代铝土矿主要形成于热带雨林地区,和热带雨林地区生物的作用是分不开的,生物对铝土矿形成的作用表现在如下几个方面。

6.5.6.1形成和保存土壤

生命活动对地表土壤层的形成与保存有重要的影响,植物的根和土壤细菌及其分泌物能够破坏母岩的原生矿物,是地表风化层土壤形成的主要力量;植物能够减少大气降水、地表水对地表土壤层的直接冲刷,保护土壤层。即使在陡坡上,茂密的植被也能保护铝土矿床免遭侵蚀(巴多西,1994)。

6.5.6.2改变地表、地下水体的性质和循环

植被能够阻止地表水的强烈蒸发,增加空气的湿度和降水,植物及其落叶形成的腐殖层能够吸收大量的水分、能够截流地表径流、阻滞地表水的流动,加强地表水的下渗作用,使得水圈向更有利化学风化的方向发展。生命活动释放的二氧化碳是地下水中二氧化碳的主要来源,生物的分泌物及分解物对水体的化学性质有明显的影响。

6.5.6.3改变微观环境的性质

植物的作用能够保持大气湿度和温度,植物光合作用生产大量的氧气,改变大气中氧的含量。林下土壤湿度的保持,有利于化学风化作用。

6.5.6.4影响风化作用的时间和方式

地表植被及落叶层的保护使得地表土壤剥蚀速度变慢,茂密的植被能够阻滞地表土层的移动,机械剥蚀变弱,保护地表风化物质;也阻止外来物质的加入,有利于化学风化的进行,植物及落叶形成腐殖酸是化学风化作用重要介质。

6.5.6.5直接参与成矿作用

植物为生长需要,吸收相对较多的硅质,相当于风化层的去硅作用。植物的根系、腐殖物产生的局部的还原环境,导致铁的流失。澳大利亚米切尔高原、苏里南海岸带的局部沼泽地区由于富含腐殖质的水淋滤渗透,铝土矿中的铁发生强烈的淋失(巴多西,1990)。

石炭纪是地球上铝土矿首次大规模出现的历史时期,同时又是地球陆地上首次出现大规模森林的地质历史时期,是地史上第一次大规模的成煤期(王鸿祯,1980)。大气中较高的CO₂含量、较高的温度、平坦的地形,使得植物生长茂盛。铝土矿的形成和植物具有密切的时间关系。

河南铝土矿和煤、碳质页岩具有密切的空间关系。陕县王古洞、渑池雷沟、曹窑煤矿深部、沁阳市虎村、济源下冶的本溪组上段碳质页岩广泛出现,部分钻孔出现质量较好的煤层。曹窑矿区有14个钻孔本溪组上段出现厚度较大煤层,最厚达7.65m,ZK22263钻孔中铝土矿夹1.55m厚的煤夹层,ZK34255钻孔出现黑色碳质铝土矿,见植物茎、叶化石,Al₂O₃质量分数高者达61.52%,铝硅比值为6.4。渑池县雷沟矿区的DZK0905、ZK3206、ZK4307、ZK4504等多个钻孔出现铝土矿和煤层、碳质页岩交替出现的情况,其中ZK4504铝土矿体中煤层厚度达4m。宝丰大营矿区铝土矿上部出现煤层。伊川郭沟矿区铝土矿层位下出现含植物化石的碳质粘土岩(陈旺,2006)。府店矿区钻孔铝土矿的颜色呈黑色。虎村矿区本溪组上段碳质页岩中普遍含有薄层煤。植物活动和豫西铝土矿的成矿关系密切。

植物光合作用最重要的后果是大气中游离氧的大量增加,从而使岩石、水体、大气中的硫化物、有机物等氧化,形成无机酸及腐殖酸;另外植物及其落叶形成的腐殖物能够产生大量的游离CO₂,细菌的生命活动也产生游离CO₂,导致水体酸性增加,有利于岩石中钾、钠等金属及铁质、硅质的溶解带出,有利于铝土矿的富集成矿。高道德在研究贵州铝土矿时注意到:富铝、低硅、低铁的铝土矿一般隐伏在沼泽相沉积之下,而高铁铝土矿上覆沉积物不是沼泽相,并通过有机酸淋滤实验,验证了有机酸溶液可以去铁、富铝(高道德,1996)。

河南铝土矿具有低铁、Al₂O₃质量分数和TiO₂质量分数呈正相关、主要颜色为不同程度的灰色的特征,显示出植物及腐殖质引起的还原环境对豫西铝土矿去铁、去硅起了重要的作用。

生物活动对岩溶的形成具有重要作用,生命活动产生的土壤层中游离CO₂及有机酸,植被覆盖能够增加空气湿度和降水,能够截留径流,减弱地表径流流速,加强下渗作用等都促使岩溶的发育(任美锷,1983)。岩溶作用形成的洼地、洼斗是豫西铝土矿赋存的主要场所。

有关学者也注意到了植物对铝土矿形成的影响。“我国华北铝土矿大都形成于晚古生代,当时正是古大陆最早出现陆生生物的时代(特别是植物),植物及其衍生的有机质在温热的气候带和稳定古陆背景条件下,大大加强了表生化学风化作用及岩溶喀斯特,形成厚度巨大的Al₂O₃风化壳和喀斯特再沉积碎屑状、鲕豆状铝土矿及山西式铁矿”(孟祥化等,2002)。

植物和土壤的形成、富含氧气的大气的形成、岩溶作用有密切的关系,植物加速了化学风化作用,减缓了机械风化作用,有利于铝土矿形成,生命活动及腐殖质,通过岩溶洼斗中水体,直接参与了铝土矿的富集和成矿。

石炭纪,植物在陆地上的大规模分布和豫西石炭纪铝土矿形成时间上的密切关系不是偶然的。