5-风化矿床

风化矿床(weatheredmineraldeposits)一、风化矿床及其特点二、风化矿床形成条件三、风化矿床类型四、风化成矿作用五、矿床的表生变化与次生富集1．风化矿床指地表岩石和矿石，在大气、水、生物等营力的物理、化学和生物化学作用长期影响下，发生破碎及物理-化学变化，使有用物质重新组合、富集形成的矿床。一、风化矿床及其特点风化矿床及其特点2．特点①成矿以近代（第三纪、第四纪）最为重要,形成于地表、近地表；按形态分为面型(为主)、线型（沿裂隙或接触带）和岩溶型。②风化矿床的矿石构造多呈胶状、粉末状、疏松多孔状、土状、结核状、网脉状及残余结构风化矿床及其特点③矿石矿物大多为氧化物、含水氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐及其它含氧盐类矿物，部分为自然元素（金、铜等）——表生条件下的稳定矿物风化矿床及其特点④形成的主要矿床有：铁、铝、锰、镍、钴铀、金、稀土和高岭石等。其中红土型镍矿、红土型铁矿、红土型金矿及风化壳型稀土元素矿床具重要的工业意义二、形成条件①原岩及矿床的物质成分和性质风化矿床类型及其与原岩的关系原岩风化矿床类型超基性岩①Ni-Co矿床；②Pd-Pt矿床；和基性岩③Au矿床；④Fe矿床霞石正长岩①风化壳型优质铝土矿床玄武岩②红土型铝土矿床花岗岩类①高岭土矿床（侵入、喷出）②风化壳型稀土元素矿床含泥质夹层的①铝土矿床碳酸盐岩；②淋积型铁矿床古老浅变质条带状铁质岩风化壳型铁矿床②地貌条件地形起伏不仅决定物质的侵蚀和堆积，同时也决定地下水的动态及风化壳的地球化学特征微缓起伏的地形，一方面适宜于地表水和地下水的缓慢运动，另一方面又可使风化产物积聚起来；在长期侵蚀和风化作用下，形成准平原化地貌，有利于形成风化壳矿床风化矿床形成条件风化矿床形成条件③气候条件——决定风化作用强度和方式气候（温度和湿度）是岩石风化并形成风化矿床重要条件之一。温带地区气候温和、湿润，可形成许多风化矿床，热带和亚热带地区湿润炎热是形成风化矿床的最好地区，常形成大型铁、锰、镍、铝等大型风化矿床。由于气候条件受纬度、高度及距离海洋远近因素控制，因此，风化矿床常呈带状分布。④地质构造条件□对风化矿床形成和保存具有重要意义；□稳定大陆区有利于大规模风化矿床形成，往往产于长期沉积间断的不整合面上；□造山带不利于风化矿床形成，只有当其经长期侵蚀达准平原地貌时，有利风化矿床形成；□区域构造对风化矿床有控制作用，构造破碎带的发育，可控制线型风化矿床的产出风化矿床形成条件类型：残积-坡积砂矿床残余矿床淋积矿床三、风化矿床类型及其特点（1）残积-坡积砂矿床原生矿床或岩石遭受风化作用，其中未被分解的重砂矿物或岩石碎屑，残留原地或就近沿斜坡堆积形成的风化矿床。具有一定的经济价值，更是寻找原生矿床的可靠标志，主要有砂金、砂锡、铌钽砂矿床。风化矿床类型及其特点风化矿床类型及其特点（2）残余矿床原生矿床或岩石经化学风化和生物风化作用后，形成一些难溶的表生矿物，残留在原地表，当有用组分达到工业要求时形成的矿床具有较大的工业意义，主要有：①残余型粘土矿床产于酸性-中性的铝硅酸盐岩石的风化壳。江西星子高岭土矿床是由花岗伟晶岩中块状微斜长石风化而成的高岭土，不含杂质、洁白，具蜡状光泽，质量优异，是驰名中外的景德镇瓷器原料风化矿床类型及其特点风化矿床类型及其特点②残余红土型铁矿床是富铁橄榄岩、玄武岩风化产物。风化矿床类型及其特点产于赤道附近的热带、亚热带地区；富含低价铁的矿物在氧化带中分解，并氧化转化为高价铁，水解形成含水铁的氧化物然后脱水形成赤铁矿，而氧化镁和氧化硅成为易溶组分被带走,继续风化使赤铁矿带向下逐步代替针铁矿带。③残余红土型铝土矿床是富铝贫硅的霞石正长岩、玄武岩、安山岩及石灰岩风化的产物；矿床形成时期腐殖质和有机酸极为丰富促使化学风化强烈进行；硅酸盐岩石中分解出来的碱、碱土金属离子进入溶液，使环境呈碱性。风化矿床类型及其特点风化矿床类型及其特点SiO2溶胶在碱性介质中不凝结，可被地下水携带迁出；若具备通畅的水文条件，即发挥去硅作用。溶胶Al2O3·mH2O和Fe2O3·pH2O则可原地凝聚逐渐堆积起铝的氢氧化物和铁的氢氧化物。由于霞石正长岩和玄武岩富铝贫硅和铁,常在风化壳中形成工业价值的铝土矿。④离子吸附型稀土元素矿床产于花岗岩、正长岩及火山岩等含稀土元素较高的岩石风化壳；原岩中的氟碳钙钇矿、砷钇矿、钛钇矿、独居石、磷钇矿等为风化型稀土矿床提供了丰富的成矿物质.风化矿床类型及其特点风化矿床类型及其特点这类岩石在风化作用下，含稀土元素矿物和硅酸盐矿物同时被破坏，分解产物以离子状态进入溶液，并大部分被高岭土、多水高岭石、水云母等吸附，使稀土元素在风化壳中富集。我国南岭花岗岩区有大型风化稀土矿床形成。（3）淋积矿床原岩或贫矿体经化学风化，某些易溶物质被带到风化壳下部的潜水面附近沉淀形成的矿床。淋积型硅酸镍矿床：是镍矿的一种重要类型。它是由超基性岩风化形成的；与中、新生代热带、亚热带气候条件下形成的蛇纹岩风化壳有关。风化矿床类型及其特点风化矿床类型及其特点镍在超基性岩内是以类质同象混入物形式代替镁而进入硅酸盐矿物晶格中，超基性岩石风化过程中，随蛇纹石化使镍被释放出来，呈重碳酸盐和硫酸盐形式进入溶液——第一阶段；含溶解性镍的地表水向风化壳下部渗透，并以次生镍矿物和含镍矿物再沉淀，导致镍的富集——第二阶段.风化矿床类型及其特点含镍的次生矿物有：硅镁镍矿[NiO·SiO2·H2O]、镍铁绿泥石[（Ni、Fe）6（Si4O10）（OH）8]暗镍蛇纹石[Ni4（Si4O10）（OH）·4H2O]、含镍绿高岭石[（Ni、Fe）2（OH）2（Si4O10·nH2O）]大致经历两个阶段：①风化作用过程□物理、化学和生物营力使原岩风化分解和溶蚀；□氧气、二氧化碳和水对岩石的风化特别重要，伴随水解进行氧化和碳酸化；□生物新陈代谢排出的有机酸可不同程度地酸化周围地质环境。四、风化成矿作用风化成矿作用通过化学风化和生物风化作用使原岩物质分解，是风化矿床形成的重要步骤和过程②风化作用中元素的迁移和富集风化过程中随原岩的破坏分解，解离出的元素组分不断发生水解、氧化、酸化、离子交换以及生物化学等作用，使元素的电价、离子电位、化合物键性等发生改变，从而影响着组分的分异，有的被迁移，有的会富集，形成风化矿床。风化成矿作用•长石•白云母——pH=9.5•伊利石——pH=9.5~7.8•蒙脱石——pH=8.5~7.0•高岭石——pH=5.0~3.5风化成矿作用■不同矿物和岩石的风化有难易、快慢、程度差别，经常表现为某些元素的淋滤失散和另一些元素的残积富集；■元素在特定的风化作用条件下迁移能力不同，引起它们的风化分异，最终导致成矿。（一）硫化物矿床的表生变化（二）氧化物矿床的表生变化五、矿床的表生变化及次生富集作用（一）金属硫化物矿床的表生变化1、表生分带(自上而下)：氧化带完全氧化亚带（铁帽）淋滤亚带次生氧化物富集亚带次生硫化物富集带位于潜水面以下原生硫化物矿石带位于停滞水面以下2、氧化带：氧化--淋滤--次生氧化物富集•FeS2(黄铁矿)+4O2+H2O→FeSO4+H2SO4•4FeSO4+2H2SO4+13O2→2Fe2(SO4)3+2H2O•12FeSO4+3O2+6H2O→4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3•Fe2(SO4)3+6H2O→2Fe(OH)3+3H2SO4•FeS2+Fe2(SO4)3→3FeSO4+2S•CuFeS2(黄铜矿)+2Fe2(SO4)3→CuSO4+5FeSO4+2S•ZnS(闪锌矿)+4Fe2(SO4)3+4H2O→ZnSO4+8FeSO4+4H2SO4•PbS(方铅矿)+Fe2(SO4)3+H2O+3O2→PbSO4+2FeSO4+H2SO4铁帽Fe(OH)3+Fe2(SO4)3+粘土等次生氧化物富集地壳运动和潜水面升降引起——自然铜和赤铜矿3、次生硫化物富集带当从金属硫化物氧化带中溶解出的盐类向下渗透到潜水面之下时,受偏碱性还原条件影响,交代原生硫化物形成次生硫化物富集.•14CuSO4+5FeS2(黄铁矿)+12H2O→7Cu2S(辉铜矿)+5FeSO4+12H2SO4•CuSO4+PbS(方铅矿)→CuS(铜蓝)+PbSO4(铅钒)•CuSO4+ZnS(闪锌矿)→CuS(铜蓝)+ZnSO4•CuSO4+CuFeS2(黄铜矿)→2CuS(铜蓝)+FeSO4•3CuSO4+5CuS(铜蓝)+4H2O→4Cu2S(辉铜矿)+4H2SO4次生硫化物富集作用•位置•原因•方式•结果修曼序列(元素的亲硫顺序)：Hg-Ag-Cu-Bi-Cd-Pb-Zn-Ni-Co-Fe-Mn，（二）氧化物矿床的表生变化•含铁石英岩（贫铁）矿床的表生变化去硅和碳酸盐•碳酸锰矿床的表生变化MnCO3→MnO2、mMnO.MnO.nH2O