第十一章风化矿床

1、第十章第十章风化矿床风化矿床DepositsfromWeatheringContents一、风化矿床的概念、特点及工业意义一、风化矿床的概念、特点及工业意义二、风化矿床的形成条件二、风化矿床的形成条件 三、风化矿床的成矿作用及矿床类型三、风化矿床的成矿作用及矿床类型 四、矿床的表生变化及次生富集作用四、矿床的表生变化及次生富集作用 一、一、风化矿床的概念、特点及工业意义风化矿床的概念、特点及工业意义1概念概念 风化作用风化作用：地壳表部的岩、矿石在大气、水、生物等营力的影响下，发生物理的、化学的和生物的变化作用。 风化壳风化壳：地表岩、矿石经风化作用后形成的地质建造，主要由残余物和新生矿物组成

2、。 风化（壳）矿床风化（壳）矿床：陆地表层在风化作用下形成的有用矿物堆积。 2矿床特点矿床特点（1）风化矿床分布在标高比较稳定的准平原发育区，矿床分布范围与原生岩、矿石出露的范围一致或相距不远；（2）矿体形成的深度取决于自由氧的渗透深度，一般几米几十米，深者达一、二百米。矿床特点矿床特点（3）矿体的形态有三种类型：a.面型风化矿床面型风化矿床：矿床大面积平缓地覆盖于原岩、矿石上，呈层状，与上、下岩石渐变过渡。b.线型风化矿床线型风化矿床：沿断裂形成的脉状矿体，有时深度较大。c.接触型风化矿床：接触型风化矿床： (喀斯特型矿床) (岩溶型矿床) 矿床分布于各类岩石与碳酸盐的接触带、矿石常充填于溶

3、洞中。 矿床特点矿床特点（4）组成风化矿床的物质是在风化条件下形成的相对稳定的矿物和元素，包括：自然元素矿物、粘土吸收型REE、（Fe、Mn、Al）的氧化物和氢氧化物、高岑土、碳酸盐等。（5）矿石组构：结构松散多孔：土状、多孔状、皮壳状、粉末状、结核状等；（6）矿床规模中、小型、亦有大型；（7）成矿时代：第三纪、第四纪。 3、工业意义、工业意义： （1）沉积矿床的来源；（2）红土型Ni矿、Fe矿、铝土矿、高岑土矿等。 二、风化矿床的形成条件二、风化矿床的形成条件1气候条件气候条件：受纬度、高度及离海洋远近的控制，热带和亚热带易形成化学风化矿床。 风化矿床的形成条件风化矿床的形成条件 2原岩条件

4、原岩条件： 含Fe、Ni的基性、超基性岩红土型Fe、Ni矿； 含硅富Al的霞石正长岩、玄武岩红土型Al矿； 长石质岩石（gr）高岑土矿床。风化矿床的形成条件风化矿床的形成条件3地貌条件地貌条件：高差不大的山区、丘陵地形对矿床形成有利。 4水文地质条件水文地质条件：与地表水、地下水运动情况及水的化学类型有关。 风化矿床的形成条件风化矿床的形成条件5地质构造条件： 地台区有利于成矿，造山区不利于成矿； 区域构造控制风化矿床形态、位置； 侵蚀基准面决定风化壳厚度。 6时间条件：需一个较长的时间。 三、风化矿床的成矿作用及矿床类型三、风化矿床的成矿作用及矿床类型（一）（一）形成作用形成作用风化作用：风

5、化作用： 1.物理风化作用； 2.化学风化作用； 3.生物风化作用。（二）风化作用中元素的迁移和富集（二）风化作用中元素的迁移和富集 元素迁移系列等级 迁 移 难 易 程 度 元 素 迁移系数 I 强烈迁移的 Cl、Br、I、S II 易迁移的 Ca、Mg、Na、K、F、Sr、Zn III 可迁移的 Cu、Ni、Co、Mo、V、Mn、Si（矿物中） 、P IV 惰性的 Fe、Al、Ti、Sc、Y、TR V 实际不迁移的 SiO2 (Q) （三）矿床分类及矿床类型（三）矿床分类及矿床类型风化残积和堆积矿床： 风化残余矿床 ；风化淋积（淋滤）矿床 。1、风化残积和堆积矿床： 原生矿床或岩石遭受风化

6、作用，其中未被分解的重砂矿物或岩石碎屑，残留在原地或斜坡堆积起来形成的矿床。 作用：物理风化作用作用：物理风化作用 矿例： 砂金矿床； 残积堆积砂锡矿床； 残积NbTa砂矿床。 2、 风化残余矿床风化残余矿床：原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后，形成一些难溶的表生矿物，残留在原地表部，其中有用组分达到工业要求时，即为残余矿床。（化学风化作用+生物风化作用）残余型粘土矿床 ： 高岑土；蒙托石。 残余红土型 Fe、Al矿床： Fe；Al。离子吸附型 REE矿床、Ni、U。3、 风化淋积（淋滤）矿床风化淋积（淋滤）矿床：原岩或贫矿体经化学风化作用，某些易溶物质被水带到风化壳下面的潜水面附近

7、沉淀下来，所形成的矿床称淋积矿床。（化学风化作用） 四、矿床的表生变化及次生富集作用四、矿床的表生变化及次生富集作用（SupergeneSulfideChangeandEnrichmentofDeposits） （一）金属硫化物矿床的表生变化（一）金属硫化物矿床的表生变化金属硫化物矿床的表金属硫化物矿床的表生分带生分带：氧化带：氧化带：大约相当于地下水渗透带-地下水面次生硫化物富集带次生硫化物富集带（流动带）：-停滞水面原生硫化物矿石带原生硫化物矿石带（停滞水带）：1金属硫化物矿床的氧化带金属硫化物矿床的氧化带铁帽铁帽(gossan/gozzan)： 在氧化带表部，铁和镁的硫化物和碳酸下边很容

8、易被氧化形成氧化物和氢氧化物，和难溶物质的粘土，砂粒等残面在地表，构成铁帽。 （1）金属硫化物矿床的氧化带氧化带形成机理及其地球化学行为特点 金属硫化物金属硫化物硫酸盐硫酸盐；2FeS2（黄铁矿）+15/2O2+4H2OFe2O3+4SO42-（硫酸）+8H+Cu2S(辉铜矿)+4Fe3+6SO42-2Cu2+4Fe2+6SO42-+S02CuFeS2(黄铜矿)+17/2O2+2H2OFe2O3+4SO42-（硫酸）+2Cu2+4H+PbS+2O2PbSO4(铅矾)PbS+H2O+CO2+3/2O2PbCO3（白铅矿）+SO42-+2H+ （石灰岩存在） 硫化物硫化物（氧化）硫酸铁；硫酸铁（不

9、稳定）硫酸高铁：FeSO4+O2+2H2SO4Fe2(SO4)3+2H2O硫酸高铁(水解) 氢氧化铁；氢氧化铁+水 各种表生铁矿物（水赤铁矿、针铁矿、褐铁矿）；各种表生铁矿物+SiO2 “铁帽”（硫化物矿体表部的富铁残余体）ZnS( (闪锌矿闪锌矿) )+2Fe3+3SO42-+3/2O2+H2O2Zn2+2Fe2+2H+AgS( (辉银矿辉银矿) )+2Fe3+3SO42-+3/2O2+H2O2Ag+2Fe2+2H+在石灰岩环境：在石灰岩环境：Zn2+SO42-+CaCO3+3/2O2+H2OCaSO4.2H2O(石膏石膏)+ZnCO3（菱锌矿）（菱锌矿）在铜矿床氧化带中：在铜矿床氧化带中：

10、Cu2S( (辉铜矿辉铜矿) )+8Fe3+12SO42-+3/2O2+6H2O2Cu(自然铜自然铜)+Cu2O（赤铜矿）（赤铜矿）+8Fe2+12H+14SO42-（2）金属硫化物矿床的氧化带中物质成分、组构、颜色特点 2硫化物矿床的次生硫化物富集带硫化物矿床的次生硫化物富集带次生硫化物富集作用、次生硫化物富集带次生硫化物富集作用、次生硫化物富集带： 从硫化的矿床氧化带淋滤出来的某些金属硫酸盐溶液渗透到潜水面以下，在还原环境中交化原生硫化物矿石生成次生硫化物，增加了矿石中某种金属的含量，提高了矿石的工业价值，故称硫化物的次生富集作用，发生这种作用的地带，叫次生硫化物富集带。 5CuFeS2(

11、黄铜矿黄铜矿)+11CuSO4+8H2O含铜含铜34.6%Cu2S(辉铜矿辉铜矿)+5FeSO4+8H2SO4含铜含铜79.8%硫酸铜交代其它硫化物生成次生铜矿物硫酸铜交代其它硫化物生成次生铜矿物：FeS2+CuSO4+12H2O7Cu2S(辉铜辉铜矿矿)+4FeSO4+4H2SO4PbS+CuSO4CuS(铜蓝铜蓝)+PbSO4ZnS+CuSO4CuS(铜蓝铜蓝)+ZnSO4 铜的次生硫化物富集带形成后，当潜水面下降，次生硫化物又被氧化，形成金属含量更高的次生氧化物（赤铜矿、黑铜矿）和自然铜： CuS(铜蓝铜蓝)+Fe3+SO42-+6H2O+3/2O22Cu+Cu2O+8Fe2+12H+14SO42- Cu+Cu2O+O23CuO（二）金属氧化物矿床的表生变化（二）金属氧化物矿床的表生变化 1.含铁石英岩（贫铁矿床）的表生变化2.原生碳酸锰矿床的表生变化 思考题思考题1. 影响风化矿床形成的主要因素有哪些？它们对成矿各有哪些影响？ 矿床在地表风化作用下可能发生哪些变化？研究这些变化有何意义？ 2何谓硫化物的次生富集作用及次生富集带。它们与地下水的分带有何关系？ 3举例