风化矿床

第八章第八章风化矿床风化矿床第一节第一节风化作用的类型风化作用的类型第二节第二节风化作用中元素的迁移和富集风化作用中元素的迁移和富集第三节第三节风化矿床形成的条件风化矿床形成的条件一、气候条件一、气候条件二、原岩条件二、原岩条件三、地貌条件三、地貌条件四、地质构造条件四、地质构造条件五、水文地质条件五、水文地质条件第四节第四节风化矿床的类型及其特征风化矿床的类型及其特征一、残积、坡积矿床一、残积、坡积矿床二、残余矿床二、残余矿床三、淋积矿床三、淋积矿床第五节第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用二、金属硫化物矿床的次生富集作用二、金属硫化物矿床的次生富集作用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建地壳表层的岩石和矿石在大气、水、生物等营力地壳表层的岩石和矿石在大气、水、生物等营力的作用下，发生物理的、化学的和生物化学的变的作用下，发生物理的、化学的和生物化学的变化，称为风化作用。由风化产物所组成的岩石圈化，称为风化作用。由风化产物所组成的岩石圈部分，称为风化壳。风化壳中由风化产物构成的部分，称为风化壳。风化壳中由风化产物构成的矿床，称之为风化矿床（矿床，称之为风化矿床（wweatheringeatheringdepositsdeposits））或风化壳矿床。或风化壳矿床。nn风化矿床以近代（第三纪至第四纪）形成者最为风化矿床以近代（第三纪至第四纪）形成者最为重要。风化矿床往往位于现代地形表面或近地表重要。风化矿床往往位于现代地形表面或近地表处。按其出露形态可分为面型（平面上呈面状、处。按其出露形态可分为面型（平面上呈面状、剖面上呈层状或似层状）、线型（沿裂隙或不同剖面上呈层状或似层状）、线型（沿裂隙或不同岩石的接触带分布）和岩溶型（位于碳酸盐岩溶岩石的接触带分布）和岩溶型（位于碳酸盐岩溶洞中）三类。它们的分布与原岩出露的范围相洞中）三类。它们的分布与原岩出露的范围相近，因此风化矿床还可作为原生矿床的可靠找矿近，因此风化矿床还可作为原生矿床的可靠找矿标志。标志。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建风化矿床的矿石多呈胶状结构和残余结风化矿床的矿石多呈胶状结构和残余结构，矿石构造以多孔状、粉末状、皮壳状、构，矿石构造以多孔状、粉末状、皮壳状、结核状等最为常见。结核状等最为常见。nn组成的矿石矿物大多为氧化物、含水氧化组成的矿石矿物大多为氧化物、含水氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐及其他含氧物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐及其他含氧盐类，还有一些自然元素。它们一般都是盐类，还有一些自然元素。它们一般都是在外生条件下十分稳定的矿物。在外生条件下十分稳定的矿物。nn风化矿床形成的主要矿产有：铁、锰、铝、风化矿床形成的主要矿产有：铁、锰、铝、镍、钴、金、铂、钨、锡、铀、钒、稀土、镍、钴、金、铂、钨、锡、铀、钒、稀土、金刚石、高岭土等。金刚石、高岭土等。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建．物理风化作用．物理风化作用nn物理风化作用是一种以崩解方式把岩石和矿物物理风化作用是一种以崩解方式把岩石和矿物机械破坏成碎屑的作用，崩解使岩石和矿物颗机械破坏成碎屑的作用，崩解使岩石和矿物颗粒比表面（单位体积的表面积或每单位重量物粒比表面（单位体积的表面积或每单位重量物体的表面积）逐渐增大（矿物颗粒越来越体的表面积）逐渐增大（矿物颗粒越来越细），增强了地表水、氧和二氧化碳对岩石和细），增强了地表水、氧和二氧化碳对岩石和矿物的分解作用。矿物的分解作用。nn其主要方式有其主要方式有––冰楔作用冰楔作用––植物根系的楔插作用植物根系的楔插作用––昼夜温度的变化、层状节理化作用昼夜温度的变化、层状节理化作用––暴风沙的冲击作用暴风沙的冲击作用––冰川的侵蚀作用等冰川的侵蚀作用等nn除极地和温带高寒地区外，物理风化与化学风除极地和温带高寒地区外，物理风化与化学风化相比，几乎是微不足道的。化相比，几乎是微不足道的。第一节第一节风化作用的类型风化作用的类型PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建．化学风化作用．化学风化作用nn化学风化作用是由于化学作用使组成岩石的矿化学风化作用是由于化学作用使组成岩石的矿物发生分解，也就是富含氧及二氧化碳的水物发生分解，也就是富含氧及二氧化碳的水（雨水和土壤水）与矿物发生化学反应的过程。（雨水和土壤水）与矿物发生化学反应的过程。nn最有效的研究，是把这些变化同风化剖面上的最有效的研究，是把这些变化同风化剖面上的风化强度或者深度联系起来，分析不同气候带风化强度或者深度联系起来，分析不同气候带基岩的化学风化作用。基岩的化学风化作用。nn尽管化学的和矿物的变化程度不同，但它们都尽管化学的和矿物的变化程度不同，但它们都是时间和风化作用强度的函数。对岩浆岩来是时间和风化作用强度的函数。对岩浆岩来说，矿物风化的顺序同矿物从岩浆中结晶的次说，矿物风化的顺序同矿物从岩浆中结晶的次序相同，在深处较早结晶的那些矿物，在地表序相同，在深处较早结晶的那些矿物，在地表则是首先分解的。则是首先分解的。第一节第一节风化作用的类型风化作用的类型PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建．生物风化作用．生物风化作用nn生物风化作用实质上是由生物生活和死亡过程生物风化作用实质上是由生物生活和死亡过程中引起的化学风化作用，生物的生命活动产中引起的化学风化作用，生物的生命活动产物，如物，如COCO22、、OO22、有机酸等强烈地影响着周围、有机酸等强烈地影响着周围环境的环境的pHpH值、值、EhEh值等一系列物理化学条件，值等一系列物理化学条件，从而影响着风化作用的进行。从而影响着风化作用的进行。nn1919世纪世纪8080年代开始认识了生物风化作用对风年代开始认识了生物风化作用对风化壳形成的重要性。细菌、真菌、蚯蚓、藻类化壳形成的重要性。细菌、真菌、蚯蚓、藻类以及地衣等低级生物所组成的生物群覆盖在岩以及地衣等低级生物所组成的生物群覆盖在岩石表面上或存在于土壤中，所有这些生物都能石表面上或存在于土壤中，所有这些生物都能酸化周围环境。这是由于它们呼吸时排出二氧酸化周围环境。这是由于它们呼吸时排出二氧化碳，而有的还在新陈代谢中排出有机酸，生化碳，而有的还在新陈代谢中排出有机酸，生物死亡后，则分解成各种有机酸，如腐殖酸、物死亡后，则分解成各种有机酸，如腐殖酸、褐酸等。褐酸等。第一节第一节风化作用的类型风化作用的类型PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建．生物风化作用．生物风化作用nn自然界中有些微生物。特别是铁细菌、硫细菌自然界中有些微生物。特别是铁细菌、硫细菌和还原硫酸盐细菌，具有氧化或还原某些元素和还原硫酸盐细菌，具有氧化或还原某些元素的能力。如铁细菌能将二价铁氧化为三价铁；的能力。如铁细菌能将二价铁氧化为三价铁；硫细菌能把硫化物氧化成硫酸盐。目前有些国硫细菌能把硫化物氧化成硫酸盐。目前有些国家借助于细菌氧化的原理，通过家借助于细菌氧化的原理，通过““堆淋法堆淋法””而从而从低品位的硫化物矿石中提取金属。还原硫酸盐低品位的硫化物矿石中提取金属。还原硫酸盐细菌则能将硫酸盐还原为细菌则能将硫酸盐还原为HH22SS。。nn生物生长期间，不断地从周围介质中有选择地生物生长期间，不断地从周围介质中有选择地吸取某些元素，然后在新陈代谢过程中以有机吸取某些元素，然后在新陈代谢过程中以有机化合物的形式把它们固定下来。元素的生物吸化合物的形式把它们固定下来。元素的生物吸收和堆积有时可达到惊人的程度。如捷克的奥收和堆积有时可达到惊人的程度。如捷克的奥斯兰地区的斯兰地区的1t1t水木贼的灰分中存在着金水木贼的灰分中存在着金610g610g，，在另一种木贼的在另一种木贼的1t1t灰分中含有金灰分中含有金63g63g，而当地，而当地每吨土壤中仅含金每吨土壤中仅含金0.1g0.1g。。第一节第一节风化作用的类型风化作用的类型PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建三种风化作用往往是相伴同时发生，但随着环三种风化作用往往是相伴同时发生，但随着环境条件的不同，它们相对的强度有所不同境条件的不同，它们相对的强度有所不同––在极端干旱的沙漠地带和北极圈的条件下，以及许在极端干旱的沙漠地带和北极圈的条件下，以及许多高山区，机械崩解作用常常是破坏岩石的最主要多高山区，机械崩解作用常常是破坏岩石的最主要因素，即物理风化作用占优势；因素，即物理风化作用占优势；––在有一定温度和湿度的条件下，化学风化则起了主在有一定温度和湿度的条件下，化学风化则起了主导作用，它可以在风化带的所有深度上起作用，并导作用，它可以在风化带的所有深度上起作用，并控制着风化产物的性质；控制着风化产物的性质；––与此同时，生物风化又可加快物理风化和化学风化与此同时，生物风化又可加快物理风化和化学风化的进程。的进程。nn因此在风化作用过程中，外界条件起着重要的因此在风化作用过程中，外界条件起着重要的控制作用，但外因通过内因而起作用，矿物本控制作用，但外因通过内因而起作用，矿物本身的特性则对风化过程的速度和强度发生根本身的特性则对风化过程的速度和强度发生根本性的影响。性的影响。第一节第一节风化作用的类型风化作用的类型PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建风化矿床的形成是元素在风化壳中迁移和风化矿床的形成是元素在风化壳中迁移和富集的结果。富集的结果。nn化学元素在风化壳中迁移能力的大小，主化学元素在风化壳中迁移能力的大小，主要取决于元素自身的性质和由它们组成的要取决于元素自身的性质和由它们组成的矿物的种类以及它们所处的外界环境。矿物的种类以及它们所处的外界环境。nn风化矿床的形成，若以物理风化作用为风化矿床的形成，若以物理风化作用为主，一般不改变原岩和矿物的化学成分，主，一般不改变原岩和矿物的化学成分，因此有用矿物堆积都是一些原岩中的稳定因此有用矿物堆积都是一些原岩中的稳定矿物，如磁铁矿、钛铁矿、锡石、铬铁矿、矿物，如磁铁矿、钛铁矿、锡石、铬铁矿、自然金、自然铂和金刚石等。自然金、自然铂和金刚石等。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建当化学风化作用强烈时，会发生水解、水当化学风化作用强烈时，会发生水解、水合、氧化、还原、离子交换等反应，导致合、氧化、还原、离子交换等反应，导致元素的迁移和富集，表现为某些元素的淋元素的迁移和富集，表现为某些元素的淋滤失散和另一些元素的残积富集两个对立滤失散和另一些元素的残积富集两个对立面。面。nn元素在特定的风化条件下迁移能力的不元素在特定的风化条件下迁移能力的不同，引起了它们的彼此分异同，引起了它们的彼此分异————风化分异。风化分异。同样，生物风化作用也能引起风化分异。同样，生物风化作用也能引起风化分异。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建．波雷诺夫和．波雷诺夫和AA．比列尔曼研究了风化作用中元素迁移的．比列尔曼研究了风化作用中元素迁移的相对活动性，并提出用水迁移系数来衡量风化作用中元素相对活动性，并提出用水迁移系数来衡量风化作用中元素迁移的能力，并得出风化壳中元素迁移的序列（表迁移的能力，并得出风化壳中元素迁移的序列（表88--