东华理工大学矿床学下

1、v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）2. 2. 氧化带形成机理氧化带形成机理 在氧化带中的矿物分解来自次生在氧化带中的矿物分解来自次生硫化物富集硫化物富集带，带，各种硫化物分解的强度是不同的，与各种硫化物分解的强度是不同的，与硫化硫化物硫酸盐物硫酸盐的氧化还原电位（的氧化还原电位（EhEh）和介质的）和介质的酸碱度（酸碱度（pHpH）有关；其有被较快地溶解消失难）有关；其有被较快地溶解消失难溶解之分或全部长期保存。溶解之分或全部长期保存。 易分解的硫化物（易分解的硫化物（磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿磁黄铁矿、黄

2、铁矿、黄铜矿和闪锌矿和闪锌矿等）等） 难分解的硫化物：有难分解的硫化物：有方铅矿、辉银矿方铅矿、辉银矿等；等； 不分解的硫化物：不分解的硫化物：辰砂辰砂。 v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny） (1)(1)铁硫化物和含铁硫化物铁硫化物和含铁硫化物 1 1）黄铁矿氧化）黄铁矿氧化褐铁矿或赤铁矿并产生褐铁矿或赤铁矿并产生硫酸。硫酸。 FeSFeS2 2O O2 2H H2 2OOFeFe2 2O O3 3SOSO4 42-2-H H+ + 赤铁矿赤铁矿 具体过程是：具体过程是： FeSFeS2 2 O O2 2

3、H H2 2O FeO Fe2 2SOSO4 42 2H H FeFe2 2O O2 2H H2 2OFeOFe2 2O O3 3H H 赤铁矿赤铁矿v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny） 概括起来是：概括起来是： a a）硫化铁硫化铁氧化氧化硫酸高铁硫酸高铁和硫酸；硫酸高和硫酸；硫酸高铁做氧化剂氧化硫化物矿物铁做氧化剂氧化硫化物矿物硫酸铁；硫酸铁硫酸铁；硫酸铁( (不稳定不稳定) )，被氧化，被氧化硫酸高铁。硫酸高铁。 FeSOFeSO4 4O O2 2 H H2 2SOSO4 4 FeFe2 2（SOSO

4、4 4）3 3 H H2 2O O b b）硫酸高铁被水解作用（中性或弱酸性溶液）硫酸高铁被水解作用（中性或弱酸性溶液）氢氧化铁胶体氢氧化铁胶体。 c c）氢氧化铁）氢氧化铁凝聚各种表生铁矿物，包括：凝聚各种表生铁矿物，包括：水水赤铁矿针铁矿褐铁矿赤铁矿针铁矿褐铁矿，它们与二氧化硅等，它们与二氧化硅等组成组成“铁帽铁帽” ” 。 d) d) 铁氧化物和铅硫酸盐是相对地难于溶解，并铁氧化物和铅硫酸盐是相对地难于溶解，并最后保持在露头内。在非常干旱地区，本来溶最后保持在露头内。在非常干旱地区，本来溶于水的矿物于水的矿物铁的硫酸盐、氯化物铁的硫酸盐、氯化物保持在氧保持在氧化带。化带。 v 您现在的位

5、置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）2 2）黄铜矿）黄铜矿 黄铜矿分解过程：含铁，黄铜矿分解过程：含铁， CuFeSCuFeS2 2O O2 2H H2 2O FeO Fe2 2O O3 3CuCu2+2+SOSO4 42-2-H H+ + CuFeS CuFeS2 2FeFe3+3+O O2 2H H2 2O CuO Cu2+2+FeFe2 2SOSO4 42-2-H H+ + 在非常干旱地区，本来溶于水的矿物在非常干旱地区，本来溶于水的矿物铜的硫酸盐、氯化物铜的硫酸盐、氯化物保持在氧化带，形成保持在氧化带，形成胆矾胆

6、矾 Cu(SOCu(SO4 4) ) 5H 5H2 2O O v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）B) B) 若硫酸铜的溶液遇到高岭石等硅酸盐或硅酸，若硫酸铜的溶液遇到高岭石等硅酸盐或硅酸，可产生硅孔雀石可产生硅孔雀石: :Cu SO4 +CaCO3 +H4SiO4 CuSiO3H2O +CaSO4 +CO2 硅孔雀石硅孔雀石 v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）(2)(2)不含铁的硫化物不含铁的硫化物 1) 1) 辉铜

7、矿的分解过程辉铜矿的分解过程: :不含铁，直接氧化或被硫不含铁，直接氧化或被硫酸高铁氧化产生硫酸铜溶液：酸高铁氧化产生硫酸铜溶液： CuCu2 2S S H HSOSO4 42- 2- 十十 O O2 2 Cu Cu2 2SOSO4 42-2-H H2 2O O CuCu2 2S SFeFe3+3+SOSO4 42- 2- 十十O O2 2H H2 2OCuOCu2 2FeFe2+2+SOSO4 42-2-H H 硫酸铜溶液与石灰岩作用产生铜的重碳酸盐硫酸铜溶液与石灰岩作用产生铜的重碳酸盐孔孔雀石雀石CuCu2 2(CO(CO3 3)(OH)(OH)2 2 和蓝铜矿和蓝铜矿。 在氧化带可以可以

8、出现在氧化带可以可以出现自然铜与赤铜矿自然铜与赤铜矿- -得到富集得到富集： CuCu2 2S SFeFe3+3+SOSO4 42 2H H2 2O OO O2 2CuCuCuCu2 2O OFeFe2+2+H H+ +SOSO4 42 2v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）3 3）方铅矿氧化过程：）方铅矿氧化过程：lPbSPbSO O2 2 PbSO PbSO4 4 如在石灰质岩石存在的情况下，方铅矿氧如在石灰质岩石存在的情况下，方铅矿氧化成相对难溶的化成相对难溶的碳酸铅碳酸铅一一白铅矿白铅矿； 氧化作用

9、生成铅矾、铅矾转变为白铅矿。氧化作用生成铅矾、铅矾转变为白铅矿。方铅矿溶解于硫酸高铁溶液中，但是它的反应方铅矿溶解于硫酸高铁溶液中，但是它的反应是十分缓慢的，在氧化带常见到未变化的方铅是十分缓慢的，在氧化带常见到未变化的方铅矿。在野外可以看到白铅矿的核心是矿。在野外可以看到白铅矿的核心是方铅矿方铅矿，过渡带是铅矾。过渡带是铅矾。 铅矾和白铅矿铅矾和白铅矿在风化带中也是稳定的，所在风化带中也是稳定的，所以在铅锌硫化物矿床的氧化带中铅相对富集，以在铅锌硫化物矿床的氧化带中铅相对富集，而锌则因溶解度大而流失，异常贫化，呈现铅而锌则因溶解度大而流失，异常贫化，呈现铅锌分离现象。锌分离现象。v 您现在的

10、位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny） 3) 3) 闪锌矿的氧化过程：闪锌矿的氧化过程： ZnS ZnS FeFe3 3SOSO4 42-2- H H2 2O OO O2 2 Zn Zn2 2 FeFe2 2H H+ +SOSO4 42-2- 在石灰岩环境中，硫酸锌溶液与碳酸钙反应在石灰岩环境中，硫酸锌溶液与碳酸钙反应产生产生菱锌矿和石膏菱锌矿和石膏。 ZnZn+ +SOSO4 42-2-CaCOCaCO3 32H2O=CaSO2H2O=CaSO4 42H2H2 2O O（石膏）（石膏） Zn COZn CO3 3( (

11、菱锌矿）菱锌矿） 硫酸锌容易溶解，在氧化带锌分散在地下硫酸锌容易溶解，在氧化带锌分散在地下水平，在干旱或半干旱带，锌可以残留在氧化带水平，在干旱或半干旱带，锌可以残留在氧化带内，呈菱锌矿、内，呈菱锌矿、水锌矿水锌矿（ZnCOZnCO3 3 2 2OHOH6 6），），异极异极矿矿（ZnZn4 4SiSi2 2O O7 7OHOH2 2HH2 2O O）等矿物。）等矿物。v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）2 2v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metalloge

12、nyetallogeny）4)4)自然金、金银矿自然金、金银矿 b b）在氧化条件下是异常稳定的，但有）在氧化条件下是异常稳定的，但有时也可被溶解，并且在有利条件下作短距时也可被溶解，并且在有利条件下作短距离迁移，金呈氯化物络合物稍稍溶解于水离迁移，金呈氯化物络合物稍稍溶解于水中；此外，在有中；此外，在有MnOMnO参加下，金氧化成参加下，金氧化成AuAu3+3+，它与氯离子化合产生它与氯离子化合产生AuClAuCl4 4。 c c）已经发现金可在靠近地表富集，由）已经发现金可在靠近地表富集，由于金溶解和沉淀的结果，在矿脉的上部和于金溶解和沉淀的结果，在矿脉的上部和附近的围岩断裂和小裂隙中有粗

13、粒自然金。附近的围岩断裂和小裂隙中有粗粒自然金。v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）三、硫化物矿床的次生硫化物富集带1.1.次生硫化物富集作用与富集带次生硫化物富集作用与富集带 硫化物矿床氧化带淋滤出来的某些硫化物矿床氧化带淋滤出来的某些金属金属硫酸盐溶硫酸盐溶液渗透到潜水面以下，在还原环液渗透到潜水面以下，在还原环境中，交代境中，交代原生硫化物原生硫化物生成次生流化物。生成次生流化物。该过程增加了原生矿石中某种金属的含量，该过程增加了原生矿石中某种金属的含量，提高了矿石的工业价值，这种作用称提高了矿石的工

14、业价值，这种作用称次生次生硫化物富集作用硫化物富集作用。发生这种作用的地带称。发生这种作用的地带称为为次生硫化物富集带次生硫化物富集带。v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）次生硫化物是由硫酸盐交代原生硫化物而形成次生硫化物是由硫酸盐交代原生硫化物而形成的的，其交代顺序按，其交代顺序按Schurman(Schurman(修曼修曼) )序列序列进行进行: :HgAgCuBiCdPbZnNiCoFeHgAgCuBiCdPbZnNiCoFe、MnMn 亲硫性减小的次序亲硫性减小的次序前面的元素（硫酸盐溶液中的金属离

15、子）置换前面的元素（硫酸盐溶液中的金属离子）置换后面的元素（硫化物的金属离子），产生后面的元素（硫化物的金属离子），产生位位于前面元素的金属硫化物沉淀于前面元素的金属硫化物沉淀（即次生（即次生硫硫化化物），同时使位于物），同时使位于后面的金属形成硫酸盐而后面的金属形成硫酸盐而进入溶液进入溶液。v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny） 2. 2.次生硫化物富集原理次生硫化物富集原理 (1)(1)铜矿的富集铜矿的富集 由金属元素间的氧化由金属元素间的氧化- -还原电位的还原电位的高低所决定的高低所决定的, ,如：如

16、：1 1）黄铜矿被）黄铜矿被辉铜矿辉铜矿，斑铜矿被，斑铜矿被铜蓝铜蓝代替：代替：5CuFeS5CuFeS2 2（黄铜矿）（黄铜矿） 11CuSO11CuSO4 48H8H2 2O O8Cu8Cu2 2S S 8FeSO8FeSO4 4 8H8H2 2O O 含铜量含铜量34.634.6 ( (辉铜矿辉铜矿) )含铜量含铜量79.879.8 CuCu5 5FeSFeS4 4（斑铜矿）（斑铜矿）CuSOCuSO4 42Cu2Cu2 2S S 2CuS2CuS（铜蓝）（铜蓝）FeSOFeSO4 4 含铜量含铜量63.363.3 含铜量含铜量79.879.8 含铜量含铜量66.566.5 v 您现在的

17、位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）斑铜矿斑铜矿+ +辉铜矿辉铜矿v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny） 2 2）多金属矿床的富集）多金属矿床的富集 硫酸铜与硫酸铜与FeFe、PbPb和和ZnZn等硫化物交代亦等硫化物交代亦可形成次生硫化铜矿物：可形成次生硫化铜矿物： 5FeS5FeS2 2 14CuSO14CuSO4 4 12H12H2 2O7CuO7Cu2 2S/S/辉铜矿辉铜矿 5FeSO5FeSO4 4 12H12H2 2SO

18、SO4 4 4FeS4FeS2 2 7CuSO7CuSO4 4 4H4H2 2O 7CuS/O 7CuS/铜蓝铜蓝 4FeSO4FeSO4 4 4H4H2 2SOSO4 4 PbSPbS CuSOCuSO4 4 CuS / CuS /铜蓝铜蓝 PbSOPbSO4 4 ZnSZnS CuSOCuSO4 4 CuS / CuS /铜蓝铜蓝 ZnSOZnSO4 4 溶液中的硫酸铁还可以促进产生含铁和铜的次生溶液中的硫酸铁还可以促进产生含铁和铜的次生硫化物，如硫化物，如斑铜矿斑铜矿/ /铜蓝铜蓝的形成；的形成；铜的次生硫化物富集带形成以后，当潜水面进一步铜的次生硫化物富集带形成以后，当潜水面进一步下降

19、，则次生硫化物又被氧化，形成金属含量更下降，则次生硫化物又被氧化，形成金属含量更高的次生氧化物（高的次生氧化物（赤铜矿、黑铜矿赤铜矿、黑铜矿）和）和自然铜自然铜，构成次生氧化物富集亚带，使氧化带复杂化构成次生氧化物富集亚带，使氧化带复杂化。v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）矿床的原生带矿床的原生带 位于地下水的停滞带中。原生矿床几乎未发生任何变化。位于地下水的停滞带中。原生矿床几乎未发生任何变化。v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetal

20、logeny） 孔雀石孔雀石:Cu2CO3OH2 褐铁矿褐铁矿:Fe2O3.nH2o 赤铜矿赤铜矿:Cu2O 铜蓝铜蓝:CuS 辉铜矿辉铜矿:Cu2Sv 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）四、金属硫化物矿床氧化带的研究意义四、金属硫化物矿床氧化带的研究意义 1.1.确定原生矿床硫化物类型确定原生矿床硫化物类型 （1 1）详细研究矿床氧化带，可能）详细研究矿床氧化带，可能判断判断是否深部有硫化物是否深部有硫化物存在；如：存在；如： 1 1）铁帽矿物成分：残留的金属氧化物）铁帽矿物成分：残留的金属氧化物（如锑华（

21、如锑华SbOSbO3 3、黄锑矿等）、碳酸、黄锑矿等）、碳酸盐和硫酸盐类矿物（如白铅矿、孔雀石、盐和硫酸盐类矿物（如白铅矿、孔雀石、铅矾等），帮助判断下部铅矾等），帮助判断下部原生矿床的物原生矿床的物质成分质成分。v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）四、金属硫化物矿床氧化带的研究意义四、金属硫化物矿床氧化带的研究意义 2 2）铁帽构造）铁帽构造 一般多呈疏松多孔构造，这种构造一般多呈疏松多孔构造，这种构造多由纤细的硅质褐铁矿交织薄膜构成骨多由纤细的硅质褐铁矿交织薄膜构成骨架，反映原生矿物的架，反映原生矿物的

22、解理、晶体和晶面解理、晶体和晶面轮廓轮廓。由之可以推测原生矿石可能的矿。由之可以推测原生矿石可能的矿物组成。物组成。 v 您现在的位置：第八章您现在的位置：第八章 风化矿床风化矿床 矿床学矿床学 （Metallogenyetallogeny）四、金属硫化物矿床氧化带的研究意义四、金属硫化物矿床氧化带的研究意义 3 3）铁帽矿物颜色）铁帽矿物颜色 是纯黄铁矿，还是包含有相当大量的铜、锌、是纯黄铁矿，还是包含有相当大量的铜、锌、铅等其他有用的硫化物；如：铅等其他有用的硫化物；如：1 1）含铜硫化物：氧化呈栗色、棕色、桔红色；）含铜硫化物：氧化呈栗色、棕色、桔红色；2 2）黄铁矿：氧化呈砖红色；）黄铁矿：氧化呈砖红色；3 3）闪锌矿：氧化呈褐色及浅棕色）闪锌矿：氧化呈褐色及浅