矿床学风化矿床

矿床学第九章

风化矿床9.1概念、特点及工业意义9.1.1概念

风化矿床(风化壳矿床)系指陆地表层在风化作用下形成的,质和量都能满足工业要求的有用矿物堆积的地质体。风化作用是指地壳最表层的岩石和矿石在大气、水、生物等营力的影响下,发生物理的、化学的和生物化学的变化作用。风化作用的结果,使硅酸盐类矿物、可溶盐类(碳酸盐等)、以及金属硫化物等等,被分解为三种主要组份:溶解在溶液中的物质;原岩中化学性质较稳定的矿物;风化作用过程中形成的新矿物。这三种主要组份,可以在原地或附近得到充分富集形成风化矿床;也可被搬运较远距离而沉积在水盆地中。9.1.2风化矿床的特点1)大部分风化矿床是第三纪和第四纪的产物。因此,它们埋藏浅,便于露天开采。2)矿床分布范围与原生岩石或矿体出露的范围一致或相距不远,往往是沿现代丘陵地形呈覆盖层状分布,多为面型矿体。3)矿体的深度决定于自由氧渗透到地下的深度,一般几米－几十米,有的达一、二百米;个别情况下沿裂隙带风化深度可达1500m以上,则呈线型矿体。4)组成风化矿床的物质是在风化条件下比较稳定的元素和矿物。有自然金,被粘上矿物吸附的稀土元素,铁、锰、铝的氢氧化物和氧化物,高岭土,磷酸盐和含镍硅酸盐矿物等。5)矿石结构一般疏松多孔,多为土状、多孔状或网格状构造。6)矿床规模以中、小型为主,个别也有大型和特大型。9.1.3风化矿床的工业意义

红土型镍矿床－大洋洲新喀里多尼亚，云南墨江红土型铁矿床(含Cr、Ni、Co、V、Mn)－古巴红土型金矿－湖北嘉鱼蛇屋山金矿红土型铝土矿－美国阿肯色、福建漳浦、海南风化壳型稀土元素矿床－赣南风化壳型天青石矿风化壳型粘土矿(瓷土，高岭土)其它：Ta、Nb、U、Sn、Zr、Ti、稀土……9.2风化矿床的形成条件9.2.1气候条件气候环境乃是岩石风化并形成风化矿床最重要的条件之一。因为风化作用主要是通过水和生物活动进行的,而水和生物的多寡与气候带有密切关系。在极地冻土地带,由于化学风化作用很弱,一般不形成风化壳,有时由机械碎屑物质形成残积砂矿。在温带内陆沙漠和热带沙漠气候地区,蒸发量远远大于降水量,水的作用很弱,生物很少,以物理风化作用为主,风化壳主要由机械碎屑物组成。在热带和亚热带的湿润炎热地区,气温高,雨量充足,生物活动力强,岩石往往发生强烈的化学风化作用，容易形成残余型和残积型矿床。9.2.2原岩条件风化壳的物质成分是以原岩成分为根据的,原岩是成矿物质的来源。超基性岩－红土型铁矿床和镍矿床霞石正长岩和玄武岩－红土型铝矿床花岗岩类－高岭土矿床碳酸岩－风化型磷矿床含锰高的沉积岩、变质岩－残余锰矿床富稀土酸性岩－离子吸附型稀土元素矿床富重砂矿物(锡石、锆英石、铌钽矿物等)的花岗岩－风化残积砂矿床9.2.3地貌条件地貌条件不仅控制侵蚀和堆积作用的进行,同时还可决定地下水的动态和风化壳的地球化学特征。高差不大的山区、丘陵地形对风化矿床的形成最为有利。由于坡度平缓,地下水位高,植物繁茂,化学风化和生物风化作用强烈,并且风化产物能大量残留原地,有可能使矿物彻底分解,形成大量粘土矿物乃至生成某些残余矿床。9.2.4水文地质条件风化矿床的形成,与地表水和地下水的运动情况,以及水的化学类型有关。它们在决定风化矿床的规模和深度方面起着很大作用。大气水是风化壳内水的主要来源。根据水循环的条件,可将地下水分为三个带。渗透带流动带停滞水带总结1.渗透带此带也称“充气带”或“饱气带”。位于地表以下至地下水面(潜水面)以上。渗透带中的水来自雨水,富含O2及CO2等,生物作用(特别是细菌作用)非常活跃,因而溶解和氧化的能力很强。此带的水自上而下快速流动,对岩石有强烈的破坏作用。因此,这个带又称“分解带”或“氧化带”。2.流动带在渗透带以下的岩石空隙中充满着水,即为潜水。潜水面大致与地形起伏一致,随着雨季和旱季的季节变化而升降。在潜水面和停滞水面之间为“流动带”。此带的潜水缓慢地作侧向流动。潜水含氧(O2)较少(越深越少),含盐较多。根据地区不同,或呈弱酸性,或呈弱硷性,故对岩石的分解和氧化能力比较弱。流动带的主要作用是将上部分解带里淋滤下来的各种成矿物质集中,并沉淀下来。因而此带又称为“胶结带”。3.停滞水带此带位于停滞水面以下,也称“滞流带”。此带内潜水几乎不含游离氧,流动极其缓慢,或基本停滞不动。因之,潜水与原生矿物之间几乎保持平衡状态,原生矿物基本上不发生变化,或变化非常缓慢。对化搏学风址化最债有利手的条冻件是勾岩石姨具有适当奥的孔长隙率铅和裂央隙度,以舒保证浑易于云吸收蝴地表施水,羊并使当稳定散而缓碌慢地凝往下扑渗透属。风化杜残余滔矿床奴是由吨地表烂往下是发展威的,鸦直到安潜水槽面附以近。穿若潜水坟面缓名慢下降骆,则践造成督化学券分解且界面粉也相器应下雀降,腿因而扛能够待形成共富厚旦的风算化壳脱。相招反,饼若潜接水面预上升特,则背风化雪壳停节止发经展。9.封2.碗5议地碗质构您造条值件地台静区有斜利于童大规洪模的庄风化震矿床患形成伍。如屑华北槽O风泳化侵垄蚀面暮上的餐铁、币铝矿固床；唱西南链寒武柳系和伯二叠滤系古奇侵蚀意面上煮的铝类土矿爆矿床构造锈强烈跌的地寺区不搁利于泉风化吹矿床薯形成挖。近年嘴来的夏研究办表明稿，风抹化矿壳床形茎成的凯时间锹间隔休可以妹很小肥，因忙此地柏洼阶芒段的尽构造复间歇朗期也棒可以子形成尸风化此矿床技，如技我国够漳浦腿铝土县矿。9.面3掘成扩矿作驼用及表矿床膜类型9.堵3.辉1辱风链化作鞠用中萍元素应的迁刊移和财富集不同驱的矿毁物和橡岩石库在不令同条烧件下诊,化森学风廉化有测难易拿、快茂慢的辰差别兴,表坑现为某些壮元素尾的淋罪滤失棍散和撇另一翅些元倦素的姻残积套富集两个蚕对立浆面。征元素敲在特暖定的梦风化馆条件覆下迁台移能写力的折不同父,引柳起了斤它们佣的彼很此分唐异—呀—风化净分异。元素界迁移辅顺序辨在某向种程娱度上皮控制挡了风恳化壳鼻内元酸素富疏集的脱可能民性。额事实缴上，促在风扶化较贫彻底胃的风健化壳灯中很液难有早C1丧、S慎存在逝，C爹a、搂Na壁、M展g、坦K只晴微量昂存在椅，Si讽O2、P意、M枯n、天Fe蚊、A拨1、废Ti比较刮大量毁地残壳留原腾地。9.悬3.虑2非风盒化矿核床的狸分类根据动风化筛矿床圣的形闯成作宅用和烫地质去特点扔分为赞以下幕三类孔。1.完残积校及坡派积砂背矿床原生笨矿床论或岩绑石遭骆受风姥化作眯用，鲁其中砌未被部分解归的重砂也矿物或岩石是碎屑，残留投在原盘地或沿的斜坡浓堆积葛起来垮形成肤的矿开床。瞎如砂竭金矿诱床、姜红土礼型金绒矿、灵残积国锡砂切矿等崖。红土险型金箩矿床是指颠由富捞金岩丸石或虎各种坛原生诸金矿绵化在谋遭受筐红土姜化作巩用改澡造时负所形梅成的奏一种低表生膝金矿遣床。世界星上第所一个村大型灿红土洋型金辰矿床币是议1间98周0年向发现跨并于煤1用9直87罩年投略产的总西澳兔大利核亚的破布丁圾顿沿(B筝od摧di姑ng船to谅n)阔金矿郊。该住矿可肾采储柴量近史1棋0侮0除t揭,目菌前是忙澳大数利亚届第三热大金依矿。其后萝陆续听发现滨的有钓巴西寺的马渡托格爪罗索坑、巴厦依尔懒矿、楚泰国奥的肝No铸ng漫D青oa讨n矿倚、印旗度的荷S魔al攻ai掀ke类na访矿以危及越置南、劲马里设、几觉内亚我、尼炸日利向亚、支加纳摆、新森喀里防多尼滥亚、使斐济率、美渗国等以地的锡一系咸列金刷矿床坐。我国厌于通90细年代晚初发仗现国悠内第觉一个加大型麦红土尖型金事矿床迎——湖北殿嘉鱼袭蛇屋种山金弓矿,并陪很快歼投入遣了生诱产。目前积在湖数南郴芒州一灾带及尾广东赵、云疏南、伸贵州馒、广骨西、地海南脱等地蹲陆续窗报道雹有一良系列择的红职土型茄金矿孔点或淡金矿蹲化发既现林,并脾相应浊地进甘行了戏试采削或民至采工数作。红土贸型金青矿床洋以其埋藏敬浅、易采、易选、具较高笋的投匆资回碍报率等特滑点已似引起晚我国召南方旁红土镇分布据区地耗勘部可门的报重视哀。2.残余巴矿床原生奏矿床扁或岩偿石经钟化学俯风化落作用借和生而物风遭化作脖用后笛,形棉成的共一些牙难溶织的表成生矿甜物,面残留什在原宴地表驰部,鼠其中棍有用攀组份或达到宅工业百要求谷时,做即为埋残余惧矿床遥。如已粘土形矿、竿残余崭红土距型铝雷土矿至等。3.淋积停矿床原岩杯或贫标矿体棕经化煤学风笛化作竿用，刑某些瞧易溶话物质龙被水吸带到错风化馅壳下成部的恶潜水河面附革近沉瓣淀下沫来，牌所形根成的越矿床按,称扫淋积笋矿床诊。9.敲4注矿客床的精表生笼变化匀及段次生但富集红作用矿床转的近菠地表佩部分丹在风娃化作燥用下薄要发摊生变欺化。奥其中绩金属飞硫化拉物矿奸床的疲表生脑变化功比较临强烈茅,而尝金属皮氧化秋物矿挎床则亭较弱糊。由于因硫化妙物易烟于氧注化、润溶解战和淋筑失,汗因此珠,多彩金属荒硫化显物矿忘床的废氧化们露头塞中金居属含咽量会冷降低即。这开些金脱属元犬素往轰往被税水溶何液淋验滤进潜入胶敲结带命,经倚再沉膏积作尾用发雀生次蝇生富漆集,蔽从而间大大昂提高萄矿床炉的工续业价召值。9.绑4.狭1.魄金属腊硫化口物矿燥床的工表生幅分带金属结硫化驼物矿歉床的颜近地矩表部爬分,荣长期伪经受堆氧、板二氧惭化碳培、水肠、生筋物有悔机质通等风党化作厕用,遮可产钳生表生纠分带截现象。(1杀)氧化乘带:相混当子硬地下样水渗珠透带……质……涝…地似下水恒面…惑……修…(2棵)次生志硫化墙物富滥集带:相究当于瞧地下箱水流合动带……狐……玻…停鸟滞水借面…蛋……主…(3爆)原生热硫化环物矿避石带:相简当于真停滞棒水带9.赠4.夜2.览金属咏硫化香物矿琴床的跃氧化这带分布祖在地鱼表至唤潜水麦面之气间的径部位画,大他致相越当于败渗透铸带。氧价化带闸的厚券度决此定于彼风化哑作用钟的强趟度、佩地下穴水面平的深揭度、烈围岩背的透巷水性爱以及型裂隙环发育仗的程副度。面一般犁厚几般米至晃几十蒸米,川个别道也可屋达几岸百米样。氧膏化带豆又可功分为弹如下次几个菌亚带知:1)赔完全抗氧化恐亚带贤(铁敞帽),典溜型的兔反应俭式为恭：2F逃eS2+普15川/2龄O2+与4H2O＝栗Fe2O3+杜4S撑O42-+勾8H+2C慎uF在eS2+肃17罗/2拘O2+疤2H2O＝眨Fe2O3+崖2C谨u2++宪4S乎O42-+腾4H2O完全凉氧化爆亚带舒中硫摩化物狡完全纠淋失芦，氧喂化形船成氧驱化铁阔，通跑常具领有蜂念窝状播、多扩孔状嫩构造略，故苍称铁帽。铁帽桂是硫拨化物尝矿床闭的氧爷化产淹物，迈通常姓指示泛下部祥存在染硫化而矿床绳，是前重要颈的找矿携标志。2)盟淋滤震亚带:Cu塞Fe泡S2+得4F泽e3++今2H2O狡+携3O2＝C携u2++独5F他e2++区2S传O42-+困4H+3)有次生迷氧化继物富蹦集亚废带:2C泊u2S假+惭8F水e3++妻12责SO42-+虑6H2O殿+3/刮2O2＝里2C牲u躲+仗Cu2O包+览8F驻e2++浆12仍H++派14跑SO42-9.宣4.狼3斗硫始化物吗矿床及的次爱生硫股化物亚富集冶带从硫未化物浓矿床追氧化妇带淋皇滤出辆来的尽某些金属傅硫酸砖盐溶海液渗透谱到潜窜水面庭以下扣，在幻玉还原渠环境张中，雪以交代亚原生目硫化穷物的方素式生踩成次生存硫化耻物。于护是增既加了班原生屯矿石兼中某傲种金绳属的芹含量现，提涝高了叼矿石负的工遇业价跑值，贩故称叔之为次生济硫化纷物富逼集作沟用。发选生这磁种作遇用的粒地带港称为挡次生少硫化合物富撑集带劲。次生章硫化小物是堤由硫露酸盐炭交代扣原生问硫化装物而搏形成奏的，手其交居代顺润序是哥按修大曼序疮列的错次序倡进行落的，驶即按元钟素亲输硫性莫减小平的次鲜序排射列：Hg趴－A仪g－阶Cu未－B被i－分Cd略－P名b－稼Zn直－N淹i－堤Co衬－F秘e－边Mn在这弊个序秒列前划面的配元素撤（硫文酸盐振溶液幻玉中的土金属涨离子伸）置炼换后熊面的夺元素唤（硫曾化物倍的金窜属离泥子）贝，产将生位演于前念面元落素的放金属辱硫化宫物（刻即次剑生硫背化物涂）沉责淀，国同时狮使位者于后钻面的氏金属返形成尿硫酸康盐而要进入们溶液头。典型完的反