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矿床学
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《矿床学》全套教学课件,矿床学,矿床,全套,教学,课件
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矿矿矿矿 床床床床 学学学学Ore GeologyOre Geology第九章第九章第九章第九章风化矿床风化矿床风化矿床风化矿床授授授授 课课课课 内内内内 容容容容概念、特点及工业意义概念、特点及工业意义风化矿床的成矿作用风化矿床的成矿作用风化矿床的形成条件风化矿床的形成条件风化矿床主要类型、特点及形成机制风化矿床主要类型、特点及形成机制硫化物矿床的表生变化和次生富集作用硫化物矿床的表生变化和次生富集作用风化矿床风化矿床1. 概念、特点及工业意义地壳最表层的岩石和矿石，在地壳最表层的岩石和矿石，在大气、水、生大气、水、生物等营力的作用下遭受破坏，引起矿物成分物等营力的作用下遭受破坏，引起矿物成分和化学成分改组的非常复杂的作用。和化学成分改组的非常复杂的作用。? 风化作用（风化作用（weathering）由风化作用产物所组成的岩石圈的这一部分，由风化作用产物所组成的岩石圈的这一部分，即地壳表层风化产物的残留地带。即地壳表层风化产物的残留地带。? 风化壳（风化壳（weathering crust）风化矿床风化矿床1. 概念、特点及工业意义地壳最表层的岩石和矿石，在大气、水、地壳最表层的岩石和矿石，在大气、水、生物等营力的作用下发生矿物成分和化学生物等营力的作用下发生矿物成分和化学成分的改组，在原地或附近形成的质和量成分的改组，在原地或附近形成的质和量都能达到工业要求的有用矿物堆积体。也都能达到工业要求的有用矿物堆积体。也称为称为风化壳矿床风化壳矿床。? 风化矿床（风化矿床（weathering deposit）?风化矿床大部分形成于近代（风化矿床大部分形成于近代（E-Q），产于地表、近地表，埋藏浅，便于露天开采。），产于地表、近地表，埋藏浅，便于露天开采。风化矿床的一般特征风化矿床的一般特征风化矿床风化矿床1. 概念、特点及工业意义Andoom bauxite mine at Weipa, Far North Queensland, Australia?风化矿床分布范围与原岩或原矿体出露范围一致或相距不远，故除其自生具有工业价值外，常可作为寻找原生矿床的重要标志。矿体出露形态分为面型、线型和岩溶型三类。风化矿床分布范围与原岩或原矿体出露范围一致或相距不远，故除其自生具有工业价值外，常可作为寻找原生矿床的重要标志。矿体出露形态分为面型、线型和岩溶型三类。风化矿床风化矿床1. 概念、特点及工业意义面型面型线型线型岩溶型岩溶型风化矿床风化矿床1. 概念、特点及工业意义?矿石构造多为多孔状、土状、粉末状、皮矿石构造多为多孔状、土状、粉末状、皮壳状、结核状和网格状，矿石结构主要为壳状、结核状和网格状，矿石结构主要为胶状结构和残余结构。胶状结构和残余结构。?矿石由表生条件下稳定的元素和矿物组矿石由表生条件下稳定的元素和矿物组成，大多为氧化物、氢氧化物、碳酸盐、成，大多为氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐和其他含氧盐类，此外还硫酸盐、磷酸盐和其他含氧盐类，此外还有一些自然元素（金、铂、金刚石）。有一些自然元素（金、铂、金刚石）。风化矿床风化矿床1. 概念、特点及工业意义?矿床规模以中小型为主。但若原岩出露面矿床规模以中小型为主。但若原岩出露面积很广，在有利于风化矿床形成和保存的积很广，在有利于风化矿床形成和保存的条件下，规模可以十分具大。条件下，规模可以十分具大。? 新喀里多尼亚岛上的面型风化壳镍钴矿床，分新喀里多尼亚岛上的面型风化壳镍钴矿床，分布布面积达七、八千平方公里面积达七、八千平方公里? 古巴的红土型风化壳铁矿床，储量达古巴的红土型风化壳铁矿床，储量达150亿亿t? 我国西南地区的风化壳型镍矿床，断续延长达我国西南地区的风化壳型镍矿床，断续延长达百百余公里余公里风化矿床风化矿床1. 概念、特点及工业意义风化矿床的工业意义风化矿床的工业意义风化矿床具有十分重要的工业价值。风化矿床具有十分重要的工业价值。最重要的最重要的矿产有铁、锰、铝、镍、稀土元素和高岭土。矿产有铁、锰、铝、镍、稀土元素和高岭土。风化壳型镍矿床储量占世界镍矿总储量的风化壳型镍矿床储量占世界镍矿总储量的75（大洋洲的新喀里多尼亚，中国的西南地区）（大洋洲的新喀里多尼亚，中国的西南地区）世界世界上规上规模最模最大、品位最富的铁矿来自风化型矿大、品位最富的铁矿来自风化型矿床（古巴）床（古巴）世界世界上规上规模最模最大的铝土矿来自澳大利亚昆士兰州大的铝土矿来自澳大利亚昆士兰州的风化壳型铝土矿，其储量达的风化壳型铝土矿，其储量达46.5亿亿t风化壳型风化壳型Mn矿在某些热带、亚热带国家占有极为重要地位（印度中央山脉的风化壳型锰矿规模具大，储量占印度的矿在某些热带、亚热带国家占有极为重要地位（印度中央山脉的风化壳型锰矿规模具大，储量占印度的75，Mn的品位高达的品位高达75以上；还有非洲的加纳、摩洛哥，南美的巴西、古巴等国）以上；还有非洲的加纳、摩洛哥，南美的巴西、古巴等国）作为陶瓷工业原料的高岭土也主要来自风化矿床（江西）作为陶瓷工业原料的高岭土也主要来自风化矿床（江西）风化矿床风化矿床1. 概念、特点及工业意义风化矿床风化矿床授 课 内 容1. 概念、特点及工业意义概念、特点及工业意义3. 风化矿床的形成条件风化矿床的形成条件2. 风化矿床的成矿作用风化矿床的成矿作用4. 风化矿床的主要类型、特点及形成机制风化矿床的主要类型、特点及形成机制5. 硫化物矿床的表生变化与次生富集作用硫化物矿床的表生变化与次生富集作用风化矿床风化矿床2. 风化矿床的成矿作用物理风化作用物理风化作用系指地表的岩石或矿石以崩解方式机械破系指地表的岩石或矿石以崩解方式机械破碎成碎屑，而无明显的物质成分的变化。碎成碎屑，而无明显的物质成分的变化。? 物理风化作用物理风化作用（physical weathering） 冰楔作用冰楔作用 根劈作用根劈作用 热胀冷缩热胀冷缩 叶状剥离叶状剥离 暴风沙侵蚀暴风沙侵蚀 冰川刨蚀冰川刨蚀风化矿床风化矿床2. 风化矿床的成矿作用化学风化作用化学风化作用系指由于化学作用，使地表组成岩石的矿系指由于化学作用，使地表组成岩石的矿物发生分解，直至形成在表生条件下稳定物发生分解，直至形成在表生条件下稳定的新矿物组合的过程。的新矿物组合的过程。? 化学风化作用化学风化作用（chemical weathering） H2O的作用：的作用：氧化作用、水解作用、水化作用氧化作用、水解作用、水化作用 大气的作用：大气的作用：O2和和CO2的作用的作用风化矿床风化矿床2. 风化矿床的成矿作用生物风化作用生物风化作用实质是化学风化作用的一种。实质是化学风化作用的一种。是由生物生活和是由生物生活和死亡过程中引起的一种特殊的化学风化作用。死亡过程中引起的一种特殊的化学风化作用。? 生物风化作用生物风化作用（biogenic weathering） 改变大气成分（光合作用，微生物的代谢和有机改变大气成分（光合作用，微生物的代谢和有机体的分解）体的分解） 微生物的氧化还原作用（铁细菌，硫细菌，还原微生物的氧化还原作用（铁细菌，硫细菌，还原硫酸盐细菌）硫酸盐细菌） 选择性吸收某些元素选择性吸收某些元素风化矿床风化矿床授 课 内 容1. 概念、特点及工业意义概念、特点及工业意义3. 风化矿床的形成条件风化矿床的形成条件2. 风化矿床的成矿作用风化矿床的成矿作用4. 风化矿床的主要类型、特点及形成机制风化矿床的主要类型、特点及形成机制5. 硫化物矿床的表生变化与次生富集作用硫化物矿床的表生变化与次生富集作用风化矿床风化矿床3. 风化矿床的形成条件3.1 原岩条件原岩条件? 原岩的类型原岩的类型富含富含Fe、Ni的超基性的超基性-基性岩，可形成红土型的铁基性岩，可形成红土型的铁矿床和镍矿床矿床和镍矿床富富Al贫贫Si的霞石正长岩和玄武岩，可形成红土的霞石正长岩和玄武岩，可形成红土型型铝土矿矿床铝土矿矿床长石质岩石（花岗岩类），可形成高岭土矿床长石质岩石（花岗岩类），可形成高岭土矿床富富P的碳酸盐类岩石，可形成风化型磷矿床的碳酸盐类岩石，可形成风化型磷矿床富含富含REE的酸性岩浆岩，可形成离子吸附型稀土的酸性岩浆岩，可形成离子吸附型稀土元素矿床元素矿床风化矿床风化矿床3. 风化矿床的形成条件? 原岩中有用组分的含量原岩中有用组分的含量有用组分含量越高，形成风化矿床的可能性有用组分含量越高，形成风化矿床的可能性越大越大? 原岩中有用组分的可溶解性原岩中有用组分的可溶解性(可分解性可分解性)含大量玻璃质的火山岩比化学成分相同的结晶含大量玻璃质的火山岩比化学成分相同的结晶岩石易于分解，更有利于粘土矿床的形成岩石易于分解，更有利于粘土矿床的形成霞石正长岩和玄武岩容易分解，较由正长石和霞石正长岩和玄武岩容易分解，较由正长石和钠长石组成的碱性花岗岩更易于形成铝土矿钠长石组成的碱性花岗岩更易于形成铝土矿风化矿床风化矿床3. 风化矿床的形成条件3.2 气候条件气候条件（决定了温度、降雨量和生物活动等）（决定了温度、降雨量和生物活动等）高寒地区（极地冻土带）和气候干燥的沙高寒地区（极地冻土带）和气候干燥的沙漠地区，水和生物的活动微弱，不利于形成漠地区，水和生物的活动微弱，不利于形成风化矿床风化矿床温暖潮湿的热带、亚热带地区，化学和生温暖潮湿的热带、亚热带地区，化学和生物风化作用强烈，有利于形成风化矿床物风化作用强烈，有利于形成风化矿床风化矿床风化矿床3. 风化矿床的形成条件3.3 水文地质条件水文地质条件停滞带停滞带饱饱水水带带饱饱气气带带停滞水面停滞水面潜水面潜水面流动带流动带渗透带渗透带氧化带氧化带(分解带分解带)地下水为土壤水，季节性地下水为土壤水，季节性强，以垂直运动为主；水强，以垂直运动为主；水中中富含富含O2、CO2、有机酸、硫、有机酸、硫酸等，呈酸性反应；以酸等，呈酸性反应；以氧化氧化分解作用分解作用为主为主胶结带胶结带地下水为潜水，以水平运地下水为潜水，以水平运动动为主；水中含为主；水中含O2少，含盐类少，含盐类多，呈弱酸性或碱性反应多，呈弱酸性或碱性反应；以以还原沉淀还原沉淀作用为主作用为主原生带原生带地下水基本不流动；几乎地下水基本不流动；几乎不不含游离氧；潜水与原生矿含游离氧；潜水与原生矿物物保持保持平衡状态平衡状态潜水面的缓慢下降，有利于厚潜水面的缓慢下降，有利于厚大风化壳和风化矿床的形成大风化壳和风化矿床的形成风化矿床风化矿床3. 风化矿床的形成条件3.4 地质构造条件地质构造条件地台区地台区有利于大规模风化矿床的形成，往往产于有利于大规模风化矿床的形成，往往产于长期沉积间断的不整合面上长期沉积间断的不整合面上造山带造山带通常不利于风化矿床的形成，只有当其经通常不利于风化矿床的形成，只有当其经长期侵蚀达准平原化时，才有利于风化矿床形成长期侵蚀达准平原化时，才有利于风化矿床形成区域性区域性构造和原岩中构造裂隙系统对风化矿床的构造和原岩中构造裂隙系统对风化矿床的位置和形态起控制作用（面型、线型、岩溶型）位置和形态起控制作用（面型、线型、岩溶型）长期稳定的侵蚀基准面有利于风化矿床垂直分带长期稳定的侵蚀基准面有利于风化矿床垂直分带成矿后构造对风化矿床的保存有重要意义成矿后构造对风化矿床的保存有重要意义风化矿床风化矿床3. 风化矿床的形成条件3.5 地貌条件地貌条件高差不大的低山、丘陵地区，对风化矿床的高差不大的低山、丘陵地区，对风化矿床的形成最为有利形成最为有利强烈切割的高山地区和地形十分平坦的平原强烈切割的高山地区和地形十分平坦的平原洼地，均不利于风化矿床的形成洼地，均不利于风化矿床的形成3.6 时间条件时间条件风化时间越长，越有利于风化矿床的形成风化时间越长，越有利于风化矿床的形成风化矿床风化矿床授 课 内 容1. 概念、特点及工业意义概念、特点及工业意义3. 风化矿床的形成条件风化矿床的形成条件2. 风化矿床的成矿作用风化矿床的成矿作用4. 风化矿床的主要类型、特点及形成机制风化矿床的主要类型、特点及形成机制5. 硫化物矿床的表生变化与次生富集作用硫化物矿床的表生变化与次生富集作用风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制未分解的稳定组分未分解的稳定组分（矿物、岩屑）（矿物、岩屑）残积-坡积矿床残积-坡积矿床新生成的难溶的表新生成的难溶的表生矿物生矿物溶解在水中的可溶解在水中的可溶物质溶物质残余矿床残余矿床淋积矿床淋积矿床残留原地残留原地或沿斜坡滚动或沿斜坡滚动残留原地残留原地带到潜水面附近带到潜水面附近风化作用产物风化作用产物风化矿床风化矿床风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制4.1 残积残积-坡积矿床坡积矿床出露地表的岩石或矿床由于遭受风化作用，出露地表的岩石或矿床由于遭受风化作用，其中未被分解的重砂矿物或岩石其中未被分解的重砂矿物或岩石碎屑残留在原碎屑残留在原地，或沿斜坡堆积起来形成的矿床，称为残地，或沿斜坡堆积起来形成的矿床，称为残积积-坡积矿床（坡积矿床（eluvial-deluvial deposit），），也称也称碎屑矿床碎屑矿床。? 概念概念风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制主要为物理风化作用，以机械破碎为主，主要为物理风化作用，以机械破碎为主，无物质成分的显著变化无物质成分的显著变化物质来源：硅酸盐岩类岩石中的主要造物质来源：硅酸盐岩类岩石中的主要造岩矿物；硅酸盐岩中的副矿物；原生岩矿物；硅酸盐岩中的副矿物；原生矿床或矿脉中的稳定矿物或矿石碎块矿床或矿脉中的稳定矿物或矿石碎块多分布于干旱气候地区或高寒地区（极地多分布于干旱气候地区或高寒地区（极地冻土带）冻土带）? 形成作用形成作用风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制有用组分是耐腐蚀的在表生带稳定的矿物有用组分是耐腐蚀的在表生带稳定的矿物或岩石碎屑（如自然金、金刚石等），物或岩石碎屑（如自然金、金刚石等），物质组成与原岩相似，仅有用矿物含量较高质组成与原岩相似，仅有用矿物含量较高有用矿物或岩石碎屑一般具明显的棱角或有用矿物或岩石碎屑一般具明显的棱角或保留了原矿物的外形保留了原矿物的外形有用组分无分选或分选性极差，也无明显有用组分无分选或分选性极差，也无明显的层理构造，一般工业价值较差的层理构造，一般工业价值较差? 特点特点风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制残积残积-坡积的砂金矿床、砂锡矿床、铌钽砂坡积的砂金矿床、砂锡矿床、铌钽砂矿床、金刚石砂矿床、水晶砂矿床等矿床、金刚石砂矿床、水晶砂矿床等? 主要矿产主要矿产残坡积砂矿床也是寻找原生矿床的重要标志残坡积砂锡矿残坡积砂锡矿原生锡矿脉原生锡矿脉花岗岩花岗岩变质岩变质岩洪积层洪积层风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制4.2 残余矿床残余矿床出露地表的岩石或矿床，由于遭受化学风出露地表的岩石或矿床，由于遭受化学风化作用和生物风化作用，其中易溶组分被地化作用和生物风化作用，其中易溶组分被地表水或地下水带走，而难溶组分在原地彼此表水或地下水带走，而难溶组分在原地彼此相互作用，或单独从溶液中沉淀出稳定的新相互作用，或单独从溶液中沉淀出稳定的新矿物，在原地或附近堆积起来所形成矿物，在原地或附近堆积起来所形成的的矿矿床，称为残余矿床（床，称为残余矿床（residual deposit）。）。?概念概念风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制在风化作用过程中，由于元素自身的属性、在风化作用过程中，由于元素自身的属性、矿物抵抗风化能力的不同以及环境条件的不矿物抵抗风化能力的不同以及环境条件的不同，各元素具不同的迁移能力，由此而引起同，各元素具不同的迁移能力，由此而引起的 彼 此 分 离 称 为 风 化 分 异 （的 彼 此 分 离 称 为 风 化 分 异 （ weathering differentiation）。）。? 风化分异风化分异风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制元素迁移元素迁移系列等级系列等级迁移的难迁移的难易程度易程度元 素元 素IIIIIIIVV强烈迁移易迁移可迁移惰性实际不迁移Cl, Br, I, SCa, Mg, Na, K, F, Sr, ZnSiO2（硅酸盐中）, Cu, Ni, Co, Mo, V, Mn, PFe, Al, Ti, Sc, Y, TRSiO2（石英）元素的迁移序列元素的迁移序列风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制第第I级元素级元素Cl, S等全部迁移出风化壳，第等全部迁移出风化壳，第II级元素级元素Ca, Mg, Na, K等大量迁出，等大量迁出，SiO2基本未迁出基本未迁出新生的新生的标型矿物：水云母、水绿泥石，少量蒙脱标型矿物：水云母、水绿泥石，少量蒙脱石、贝得石石、贝得石代表微代表微弱的、低级的化学风化阶段，一般无工业弱的、低级的化学风化阶段，一般无工业价值的矿床出现价值的矿床出现? 风化壳剖面风化壳剖面a. 水云母型（硅铝饱和型）a. 水云母型（硅铝饱和型）a. 水云母型（硅铝饱和型）a. 水云母型（硅铝饱和型）水云母：水云母：K1-x(H2O)xAl2AlSi3O10(OH)2-x(H2O)x蒙脱石：蒙脱石：Nax(H2O)4Al2AlxSi4-xO10(OH)2风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制b. 粘土型（硅铝不饱和的高岭石型）b. 粘土型（硅铝不饱和的高岭石型）b. 粘土型（硅铝不饱和的高岭石型）b. 粘土型（硅铝不饱和的高岭石型）第第II级元素级元素Ca, Mg, Na, K等全部迁出，等全部迁出，SiO2（硅（硅酸盐中）开始游离，并有相当程度的迁出酸盐中）开始游离，并有相当程度的迁出出现高出现高岭石族的一类新生标型矿物：高岭石、多岭石族的一类新生标型矿物：高岭石、多水高岭石、绿高岭石等水高岭石、绿高岭石等化学风化学风化作用较强，有高岭石、多水高岭石等粘化作用较强，有高岭石、多水高岭石等粘土矿床出现土矿床出现高岭石：高岭石：Al2O3SiO22H2O多水高岭石：多水高岭石：Al2O32SiO2nH2O风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制c. 红土型（氧铝型）c. 红土型（氧铝型）c. 红土型（氧铝型）c. 红土型（氧铝型）SiO2大量迁出淋失，大量迁出淋失，Si、Al相互分离相互分离出现铝出现铝的氢氧化物或铁的氧化物和氢氧化物的一的氢氧化物或铁的氧化物和氢氧化物的一类新生标型矿物：一水铝石、三水铝石、褐铁矿类新生标型矿物：一水铝石、三水铝石、褐铁矿、针铁矿、水针铁矿等针铁矿、水针铁矿等代表化代表化学风化的最高级阶段，出现重要的红土型学风化的最高级阶段，出现重要的红土型铁矿、铝土矿和铁矿、铝土矿和Ni矿等矿等褐铁矿：褐铁矿：F2O3nH2O 一水铝石：一水铝石：Al2O3H2O针铁矿：针铁矿：FeOOH三水铝石：三水铝石：Al2O33H2O风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制? 残余矿床的形成机制残余矿床的形成机制? 阶段说阶段说阶段说阶段说? 合成说合成说合成说合成说粘土化作用粘土化作用红土化作用红土化作用阶段说示意图阶段说示意图Cl(Br, I), S迁出，迁出，Ca, Mg, Na, K部分迁出残留部分迁出残留Al, Fe, Si及部分及部分Ca, Mg, Na, K水云母水绿泥石蒙脱石水云母水绿泥石蒙脱石岩浆岩(硅酸盐)岩浆岩(硅酸盐)（去卤、去硫作用）（去卤、去硫作用）水云母型水云母型Ca, Mg, Na, K迁出，迁出，SiO2部分迁出残留部分迁出残留Al, Fe及部分及部分SiO2高岭石多水高岭石微晶高岭石高岭石多水高岭石微晶高岭石（去碱作用）（去碱作用）粘土型粘土型SiO2迁出残留迁出残留Al, Fe红土（红土（Al、Fe的氧化物和氢氧化物）的氧化物和氢氧化物）（去硅作用）（去硅作用）红土型红土型时间函数时间函数风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制残余矿床形成的合成说残余矿床形成的合成说? 粘土化作用（粘土化作用（clayization）温湿的气候条件，化学和生物风化作用强烈，地形微受切割温湿的气候条件，化学和生物风化作用强烈，地形微受切割铝硅酸盐岩石铝硅酸盐岩石（花岗岩、片麻岩、长石砂岩等）（花岗岩、片麻岩、长石砂岩等）分解分解碱金属和碱土金属（碱金属和碱土金属（K, Na, Ca, Mg等）以碳酸盐或重碳酸盐等）以碳酸盐或重碳酸盐形式被地表水带出风化壳，而形式被地表水带出风化壳，而SiO2、Al2O3、Fe2O3等难溶组等难溶组分在水中易于形成胶体溶液分在水中易于形成胶体溶液Fe2O3pH2O 胶体在腐植酸的保护下也带出风化壳胶体在腐植酸的保护下也带出风化壳剩下的剩下的SiO2nH2O胶体胶体(带负电荷)(带负电荷)与与Al2O3mH2O胶体胶体(带正(带正电荷)电荷)相互作用，彼此凝聚形成稳定的粘土矿物相互作用，彼此凝聚形成稳定的粘土矿物高岭石高岭石(Al2O32SiO22H2O),多水高岭石多水高岭石(Al2O32SiO2nH2O), 微晶高岭石微晶高岭石(Al2O34SiO2nH2O)和水云母等和水云母等风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制? 红土化作用（红土化作用（laterization）炎热潮湿的热带亚热带气候，化学和生物风化作用剧炎热潮湿的热带亚热带气候，化学和生物风化作用剧烈，地形平坦烈，地形平坦富铁贫硅的铝硅酸盐岩石富铁贫硅的铝硅酸盐岩石(霞石正长岩、玄武岩等)(霞石正长岩、玄武岩等)分解分解碱金属和碱土金属不易带出风化壳，溶液呈碱性反应，碱金属和碱土金属不易带出风化壳，溶液呈碱性反应，SiO2溶解于碱性介质并被地下水带走溶解于碱性介质并被地下水带走剩下的剩下的Al2O3mH2O胶体胶体(带正电荷)(带正电荷)与与Fe2O3pH2O胶体胶体(带正电荷)(带正电荷)不能相互结合，而分别凝聚形成不能相互结合，而分别凝聚形成Al的氢氧化的氢氧化物和物和Fe的氧化物、氢氧化物，构成的氧化物、氢氧化物，构成“红土红土”一水铝土矿一水铝土矿(Al2O3H2O),三水铝土矿三水铝土矿(Al2O33SiO2), 褐褐铁 矿铁 矿 (Fe2O3nH2O) ， 针 铁 矿， 针 铁 矿 (FeOOH) 和 水 针 铁 矿和 水 针 铁 矿(FeOOHnH2O)风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制粘土化作用粘土化作用红土化作用红土化作用气候条件气候条件温暖潮湿温暖潮湿炎热潮湿炎热潮湿(热带、亚热带热带、亚热带)地形条件地形条件微受切割微受切割地形平坦地形平坦原岩条件原岩条件铝硅酸盐岩石铝硅酸盐岩石(花岗岩、花花岗岩、花岗片麻岩、长石砂岩等岗片麻岩、长石砂岩等)富富Fe贫硅的铝硅酸盐岩石贫硅的铝硅酸盐岩石(霞石正长岩、玄武岩等霞石正长岩、玄武岩等)介质性质和介质性质和元素的迁移元素的迁移K,Na,Ca,Mg迁出，酸性迁出，酸性，SiO2和和Al2O3呈胶体残留呈胶体残留K,Na,Ca,Mg未迁出，碱未迁出，碱性，性，SiO2迁出迁出，Al2O3和和Fe2O3呈胶体残留呈胶体残留新生矿物新生矿物粘土矿物粘土矿物Al和和Fe的氧化物的氧化物/氢氧化物氢氧化物主要矿种主要矿种高岭土、微晶高岭土（蒙高岭土、微晶高岭土（蒙脱土）、稀土脱土）、稀土红土型铝土矿、铁矿、红土型铝土矿、铁矿、锰矿锰矿粘土化作用和红土化作用的差异粘土化作用和红土化作用的差异风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制? 残余矿床的特点残余矿床的特点矿床有两种产出形式，即面型和线型矿床有两种产出形式，即面型和线型垂向向具分带垂向向具分带现象，从上至现象，从上至下：完全风化下：完全风化带带半风化带半风化带未风化的原未风化的原岩带岩带完全风化带完全风化带半风化带半风化带未风化带未风化带矿体厚度一般为数米至数十米，最厚可达矿体厚度一般为数米至数十米，最厚可达200 m，主要取决于风化程度，主要取决于风化程度有用组分与原岩差别很大，均为地表条件下新生的稳定矿物（次生矿物）有用组分与原岩差别很大，均为地表条件下新生的稳定矿物（次生矿物）矿石多呈典型的胶状、变胶状构造矿石多呈典型的胶状、变胶状构造风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制? 残余矿床的主要类型残余矿床的主要类型? 残余型粘土矿床残余型粘土矿床高岭土矿床：高岭土矿床：原岩为中酸性的铝硅酸盐岩石原岩为中酸性的铝硅酸盐岩石（花岗岩、花岗伟晶岩等）；（花岗岩、花岗伟晶岩等）；江西星子江西星子微晶高岭土（蒙脱土）矿床：微晶高岭土（蒙脱土）矿床：原岩为中酸性原岩为中酸性火山岩（安山岩、粗面岩、流纹岩等）和火火山岩（安山岩、粗面岩、流纹岩等）和火山凝灰岩；山凝灰岩；湖北宣化湖北宣化高岭土高岭土? 残余红土型矿床残余红土型矿床红土型铝土矿床：红土型铝土矿床：原岩为富铝贫硅的霞石正长岩原岩为富铝贫硅的霞石正长岩 （美国阿肯色）（美国阿肯色）和玄武岩和玄武岩（印度德干高原，福建漳浦）（印度德干高原，福建漳浦）红土型铁矿床：红土型铁矿床：原岩为含铁高且易于风化的岩石，如超基性岩原岩为含铁高且易于风化的岩石，如超基性岩（古巴）（古巴）、含铁碳酸盐岩、含铁碳酸盐岩（山西式铁矿）（山西式铁矿）风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制? 离子吸附型稀土元素矿床离子吸附型稀土元素矿床风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制4.3 淋积矿床淋积矿床出露地表的岩石或矿床遭受化学和生物风出露地表的岩石或矿床遭受化学和生物风化作用后，一些易溶组分被淋滤带到地下水化作用后，一些易溶组分被淋滤带到地下水面附近，由于介质物理化学性质的改变，或面附近，由于介质物理化学性质的改变，或通过与周围岩石发生交代作用，使有用物质通过与周围岩石发生交代作用，使有用物质沉淀出来而形成的矿床，称为淋积矿床沉淀出来而形成的矿床，称为淋积矿床（infiltration deposit）。）。? 概念概念风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制Formation of Ni laterites含含Ni溶液溶液Ni的富集的富集风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制通过含矿溶液与固体岩石或矿物的化学反通过含矿溶液与固体岩石或矿物的化学反应促使矿质沉淀应促使矿质沉淀? 淋积成矿作用方式淋积成矿作用方式原生铅锌矿体原生铅锌矿体菱锌矿矿体菱锌矿矿体ZnSO4+ CaCO3+ 2H2O ZnCO3 (菱锌矿)+ CaSO42H2O风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制通过含矿溶液与另一种水体的化学反应促通过含矿溶液与另一种水体的化学反应促使矿质沉淀使矿质沉淀风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制矿体多产于地表以下、潜水面以上的氧化矿体多产于地表以下、潜水面以上的氧化淋滤带（区别于残坡积矿床和残余矿床）淋滤带（区别于残坡积矿床和残余矿床）矿体的形态多为不规则的脉状、网脉状、矿体的形态多为不规则的脉状、网脉状、囊状、岩溶状等，常切穿地层囊状、岩溶状等，常切穿地层有用组分多为化学性质活泼的成矿元素；有用组分多为化学性质活泼的成矿元素；矿物结晶好，矿石交代现象明显，各种交代矿物结晶好，矿石交代现象明显，各种交代作用的结构和构造发育作用的结构和构造发育? 淋积矿床特点淋积矿床特点风化矿床风化矿床4. 风化矿床主要类型、特点及形成机制Ni, U, Co, V, Cu, Pb, Zn, Fe, Mn等等? 主要矿产主要矿产主要为化学活主要为化学活动性强的元素动性强的元素铀矿体铀矿体FeFe3+3+, Fe(OH), Fe(OH)3, 3, UU6+6+, UO, UO2 2SOSO4 4FeFe2+2+, FeS, FeS2 2UU4+4+, UO, UO2 2Ni, Co风化矿床风化矿床授 课 内 容1. 概念、特点及工业意义概念、特点及工业意义3. 风化矿床的形成条件风化矿床的形成条件2. 风化矿床的成矿作用风化矿床的成矿作用4. 风化矿床的主要类型、特点及形成机制风化矿床的主要类型、特点及形成机制5. 硫化物矿床的表生变化与次生富集作用硫化物矿床的表生变化与次生富集作用风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用研究意义研究意义? 重要的找矿标志重要的找矿标志? 矿床的勘探评价矿床的勘探评价? 次生富集具重要工业价值次生富集具重要工业价值风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用金属硫化物矿床的表生分带金属硫化物矿床的表生分带风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用金属硫化物矿床氧化带的形成金属硫化物矿床氧化带的形成? 氧化带中矿物的溶解和沉淀作用氧化带中矿物的溶解和沉淀作用硫化物硫化物矿物矿物硫酸盐硫酸盐溶液溶液氧化物、氢氧化物氧化物、氢氧化物硫酸盐矿物(矾类)硫酸盐矿物(矾类)碳酸盐、硅酸盐碳酸盐、硅酸盐氧化溶解氧化溶解再沉淀再沉淀水解水解蒸发蒸发与岩石与岩石反应反应风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用黄铁矿黄铁矿(FeS2) 2FeS2 (黄铁矿黄铁矿)+ 7O2+ H2O 2FeSO4+ 2H2SO44FeSO4+ O2+ 2H2SO4 2Fe2(SO4)3+ 2H2O? 在潮湿气候条件下，在潮湿气候条件下， Fe2(SO4)3发生水解：发生水解：Fe2(SO4)3+ 6H2O 2Fe(OH)3（胶体）（胶体）+ 3H2SO4脱水形成褐铁矿（针铁矿、水针铁矿、水赤铁矿），构成脱水形成褐铁矿（针铁矿、水针铁矿、水赤铁矿），构成“铁帽铁帽”? 在干旱气候条件下在干旱气候条件下, 蒸发形成铁的硫酸盐蒸发形成铁的硫酸盐(矾类矾类)矿物矿物水绿矾水绿矾: FeSO47H2O (pH2)叶绿矾叶绿矾: FeSO42Fe2SO432H2O针绿矾针绿矾:Fe2SO439H2O (pH=2-3)黄钾铁矾黄钾铁矾: KFe3SO42(OH)6 (pH=3-4.5)风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用黄铜矿黄铜矿(CuFeS2) CuFeS2 (黄铜矿黄铜矿)+ O2+ H2O CuSO4+ FeSO4+ H2SO4? 当围岩中有碳酸盐岩和硅酸盐岩时，即发生化学反应当围岩中有碳酸盐岩和硅酸盐岩时，即发生化学反应2CuSO4+ 2CaCO3+ 5H2O Cu2CO3(OH)2 (孔雀石孔雀石)+ 2CaSO42H2O + CO2CuSO4+ CaCO3+ H4SiO4 CuSiO32H2O (硅孔雀石硅孔雀石)+ CaSO4+ CO2(温度较高、温度较高、CaCO3较多时较多时) Cu3CO32(OH)2 (蓝铜矿蓝铜矿)? 在干旱气候条件下在干旱气候条件下, 蒸发形成铜的硫酸盐蒸发形成铜的硫酸盐(矾类矾类)矿物矿物胆矾胆矾: CuSO45H2O 水水铜绿矾铜绿矾: CuSO47H2O 一水胆矾一水胆矾: CuSO4H2O风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用闪锌矿闪锌矿(ZnS) ZnS(闪锌矿闪锌矿)+ 2O2 ZnSO4? 当围岩中有碳酸盐岩，则反应形成菱锌矿：当围岩中有碳酸盐岩，则反应形成菱锌矿：? 当遇硅酸盐时当遇硅酸盐时, 则反应沉淀出锌的硅酸盐矿物则反应沉淀出锌的硅酸盐矿物ZnSO4+ CaCO3+ 2H2O ZnCO3 (菱锌矿菱锌矿)+ CaSO42H2O异极矿：异极矿： Zn4Si2O7(OH)25H2O 硅锌矿：硅锌矿： ZnSiO4风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用方铅矿方铅矿(PbS) PbS(方铅矿方铅矿)+ O2 PbSO4 ? PbSO4难溶于水，可停留在氧化带形成铅矾难溶于水，可停留在氧化带形成铅矾? 当遇碳酸盐岩（含碳酸的水）时当遇碳酸盐岩（含碳酸的水）时, 则生成白铅矿：则生成白铅矿：PbSO4+ H2CO3 PbCO3 (白铅矿白铅矿)+ H2SO4铅矾：铅矾： PbSO4风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用? 氧化带中各亚带的形成和特点氧化带中各亚带的形成和特点完全氧化亚带(铁帽)完全氧化亚带(铁帽)氧化作用最为彻底氧化作用最为彻底几乎所几乎所有的有的金属硫化金属硫化物被氧化分解物被氧化分解残留下难溶的氧化物和氢氧化物残留下难溶的氧化物和氢氧化物, 构成构成“矿帽矿帽”铁帽，锰帽，铅帽，砷帽，铁帽，锰帽，铅帽，砷帽，风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用淋 滤 亚 带淋 滤 亚 带从完全氧化亚带从完全氧化亚带淋滤淋滤下下来的来的FeSO4, Fe2(SO4)3, H2SO4对该带发生强烈对该带发生强烈的溶解淋滤作用的溶解淋滤作用硫化物几乎全部硫化物几乎全部溶解溶解带走带走，仅，仅剩下剩下一些一些极极为为稳稳定的矿物，如石英、重晶石、自然定的矿物，如石英、重晶石、自然金、铁的氧金、铁的氧化物和氢氧化物等化物和氢氧化物等风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用次生氧化物富集亚带次生氧化物富集亚带其形成与地下水面的其形成与地下水面的下降密切相关下降密切相关原地下水面以下的次原地下水面以下的次生硫化物氧化形成次生生硫化物氧化形成次生氧化物，金属含量增高氧化物，金属含量增高4Cu2S(辉铜矿辉铜矿)+ 9O2 2Cu2O(赤铜矿赤铜矿)+ 4CuSO4含铜量含铜量79.8 %88.8 %4Cu2S(辉铜矿辉铜矿)+ 2O2 Cu(自然铜自然铜)+ CuSO4含铜量含铜量79.8 %100 %次生氧化物富集作用次生氧化物富集作用风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用? 影响氧化带发育的因素影响氧化带发育的因素气候气候：控制了温度和湿度，发育的氧化带控制了温度和湿度，发育的氧化带要求温暖、潮湿的气候条件要求温暖、潮湿的气候条件地形地形：切割不得太大，剥蚀速度不得大于切割不得太大，剥蚀速度不得大于氧化速度，丘陵地区有利于氧化带的形成氧化速度，丘陵地区有利于氧化带的形成地下水位：地下水位：地下水面上升，氧化带变薄地下水面上升，氧化带变薄(沉沉溺氧化带溺氧化带)；反之，氧化带变厚。地下水位；反之，氧化带变厚。地下水位地下水面缓慢持续下降有利于氧化带的形成地下水面缓慢持续下降有利于氧化带的形成风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用构造构造：断裂、裂隙、节理、片理、劈理发断裂、裂隙、节理、片理、劈理发育有利于氧化带的形成育有利于氧化带的形成矿矿石的性质（成分和构造）：石的性质（成分和构造）：黄铁矿含量黄铁矿含量高有利于氧化带的发育；条带状、晶洞状构高有利于氧化带的发育；条带状、晶洞状构造矿石的氧化速度远远大于致密块状、浸染造矿石的氧化速度远远大于致密块状、浸染状、星散状构造矿石状、星散状构造矿石围围岩的性质：岩的性质：孔隙度、渗透率高以及化学孔隙度、渗透率高以及化学性质活泼的围岩有利于氧化带的形成和发育性质活泼的围岩有利于氧化带的形成和发育时间：时间：时间越长越有利于氧化带的发育时间越长越有利于氧化带的发育风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用金属硫化物矿床次生硫化物富集带的形成金属硫化物矿床次生硫化物富集带的形成? 硫化物的次生富集作用硫化物的次生富集作用氧化带淋滤下来的金属硫氧化带淋滤下来的金属硫酸盐溶液，当渗透到潜水酸盐溶液，当渗透到潜水面以下的还原环境中，便面以下的还原环境中，便以交代原生硫化物的方式以交代原生硫化物的方式生成新的次生硫化物矿生成新的次生硫化物矿物，这种作用常使矿石中物，这种作用常使矿石中金属含量大幅度提高。金属含量大幅度提高。硫化物次生富集作用硫化物次生富集作用风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用CuSO4+ 5CuFeS2+ 8H2O 8Cu2S + 5FeSO4+ 8H2SO4黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿含铜量含铜量34.6 %79.8 %CuSO4+ 4FeS2+ 4H2O 7CuS + 4FeSO4+ 4H2SO4黄铁矿黄铁矿铜蓝铜蓝含铜量含铜量0 %66.5 %CuSO4+ PbS CuS + PbSO4+ 4H2SO4含铜量含铜量方铅矿方铅矿铜蓝铜蓝0 %66.5 %风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用? 交代原则（休曼规则休曼序列）交代原则（休曼规则休曼序列）金属硫酸盐溶液交代原生硫化物矿物，是按一金属硫酸盐溶液交代原生硫化物矿物，是按一定顺序（元素亲硫性由强至弱的顺序）进行的定顺序（元素亲硫性由强至弱的顺序）进行的HgAgCuBiCdPbZnNiCoFeMn（休曼序列）（休曼序列）亲硫性强亲硫性强亲氧性弱亲氧性弱亲硫性弱亲硫性弱亲氧性强亲氧性强序列前面的金属硫酸盐溶液可交代后面序列前面的金属硫酸盐溶液可交代后面的金属硫化物，反之则不能的金属硫化物，反之则不能风化矿床风化矿床5. 硫化物矿床表生变化和次生富集作用? 次生硫化物富集带形成的必要条件次生硫化物富集带形成的必要条件要有一个很发育
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