锂作为一种战略性稀有金属在高新技术行业有着广泛应用,目前世界已发现的锂矿通常分为伟晶岩型、盐湖型和黏土型三类,与前两者相比,黏土型锂矿的勘查程度和利用率较低,但锂在含煤、含铝等岩系中的富集现象十分普遍,具有良好的综合利用前景。桂西地区是我国重要的铝土矿产地之一,矿床数量多、规模大,锂在沉积型铝土矿含矿岩系中的富集情况十分可观,Li₂O平均品位0.17%,超过锂金属伴生综合利用指标(Li₂O≥0.05%),具有作为锂资源库的前景。桂西二叠系含铝岩系顶、底板皆为灰岩,剖面主体自下而上呈现为(底砾岩)、铁铝岩、铝土矿(碎屑状、豆状、鲕状)、铝土岩和碳质泥岩(或煤层)。为研究锂在含铝岩系中的富集机制,以桂西二叠系沉积型铝土矿床为主要研究对象,通过查明锂在含铝岩系中的赋存状态、还原含铝岩系沉积-成岩-成矿过程中的沉积环境变化,分析锂的富集过程。通过野外调查、等离子体质谱分析、X射线衍射分析、锂元素酸浸提取效率实验,得出锂产出于含铝岩系碳质泥岩层位,在铝土岩层位也有少量富集,锂元素赋存于以高岭石为主的黏土矿物中,主要以类质同象替代的形式存在,部分锂离子因黏土矿物产生的负电荷被吸附矿物表面,少量的锂以独立矿物锂绿泥石的形式存在。含铝岩系的沉积环境主要为海陆交互相,经历了泻湖-潮坪-沼泽三个阶段,其中锂富集层位主要在低能潮坪(铝土岩)和滨岸沼泽(碳质泥岩)环境中沉积。锂在含铝岩系中的富集与沉积型铝土矿成矿过程有密切联系。地球化学数据表明,含铝岩系成岩成矿物质主要来源于铝硅酸盐风化,凝灰岩可能为成岩、成矿作用提供了主要的物质来源,第一阶段风化产物主要为高岭石和可溶性硅酸,高岭石经过进一步风化形成一水铝石,风化程度较高的一水铝石形成铝土矿,风化程度较低的含铝溶蚀物则形成铝土岩,在生物作用下形成碳质泥岩。桂西二叠系含铝岩系主要形成于半封闭的孤立台地,台地周围广泛发育的生物礁阻止了成矿水体中的锂向广阔海洋中流失,黏土矿物沉积后,Li⁺首先因黏土矿物表面负电荷被吸附,而后以类质同象的方式与Mg²⁺不成对替代Al³⁺,或与Al³⁺结合不成对替代Si⁴⁺,这一过程使得Li⁺进入了黏土矿物的晶格中,形成富锂黏土岩,部分黏土矿物形成锂绿泥石,同时少量吸附态的锂因类质同象替代反应不完全而保存下来。这一研究查明了桂西二叠系含铝岩系中锂的富集层位、赋存状态,初步揭示了锂在黏土矿物中的富集机制,对桂西铝土矿开发综合利用和研究富锂黏土岩作为锂资源的潜力提供依据。