第八章 风化矿床

1、中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geologyWEATHERING ORE DEPOSIT第六章第六章 风化矿床风化矿床中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology本章内容一 风化壳三 风化成矿作用四 风化矿床形成的条件五 风化矿床的成因分类及特点六 原生矿床的表生变化二 风化矿床概述中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology一 风化壳残留在原地基岩之

2、上的疏松表层（或残积物层）称为风化壳。风化壳按其平面形态特征可分为：面状、线状、囊状和复合型风化壳等几种类型。面型风化壳线型风化壳复合型风化壳中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology2.风化壳的发育过程 物理风化为主的阶段：岩（碎）屑型风化壳;化学风化为主的阶段： 化学风化的早期阶段硫酸盐常在地势低洼的地方富集，形成硅铝-硫酸盐型风化壳；碳酸盐常在原地富集形成硅铝-碳酸盐型风化壳，故又称富钙阶段。如砂岩空隙内部的石膏、碳酸钙胶结物等；中国地质大学（武汉）China University of Geoscien

3、ces矿床学Ore deposit geology化学风化的中期阶段 硅铝酸盐分解为各种粘土矿物。在这些风化物中，硅铝相对富集，故又称富硅铝阶段。组成的风化壳称为硅铝粘土型风化壳或高岭土型风化壳。根据风化原岩的差异，粘土型风化壳又可以划分为如下两种类型：一种是：铝硅酸盐伊利石高岭土粘土型风化壳KAlSi3O8K1-nAl2(Al,Si)4O10(H2O)(OH)2Al4Si4O10(OH)8 (1)Si4+4H2OH4SiO4+4H+ (2)式(1)(2)表明：钾长石伊利石化过程是一个去钾、去硅的过程，在这个过程中K、Si分别以K+和H4SiO4的形式在表层水溶液中迁移，铝硅酸盐矿物向富硅铝方

4、向转变；铝硅酸盐风化是粘土型风化壳形成的最重要的一种途径；风化壳的发育过程中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology 另一种粘土型风化壳形成的过程是： 铁镁硅酸盐蒙脱石针铁矿（褐铁矿）粘土型风化壳 4(Fe2+,Mg2+)SiO4+8H+4O2(Fe2+,Mg3+) Si4O10(OH)2 +6FeO(OH) +5Mg2+由上式可见，镁铁硅酸盐矿物风化过程同样是一个去镁、去铁(硅酸盐中镁、铁析出)，富硅、富铁（以铁的氢氧化物及石英形势富集）的过程，是粘土型风化壳形成的又一种重要途径；风化壳的发育过程中国地质大学

5、（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology 化学风化的晚期阶段Al2O3.2SiO2.2H2O+nH2O Al2O3. nH2O+ 2SiO2.H2OK1-nAl2AlSi3O10(OH)2.H2OAl2Si4O10(OH)2.nH20 伊利石 蒙脱石 Al4Si4O10(OH)8Al(OH)3Al2O3.H20 高岭土 铝土矿 最后残留的多为铁、铝、锰的氧化物及耐风化的石英，在这些风化物中，铝铁相对富集，故又称为富铝铁阶段。所形成的风化壳称为铁铝型风化壳或砖红壤风化壳（lateritic weathering crust

6、）。风化壳的发育过程中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology风化壳的演化与分带风化壳的发育过程中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology3.风化壳类型 风化壳剖面是根据原岩硅酸盐矿物的分解程度来确定的来确定的，这种分解程度依据二氧化硅被淋滤的强度(风化壳中氧化硅氧化硅和氧化铝氧化铝的比值)来确定。据此可划分出三种类型： 水云母型剖面：特征是原岩在水化和水解改造过程中，硅酸盐基本无很大迁移，硅铝饱和。这种剖面中风化壳的标型矿物主

7、要有：水云母水云母、水绿泥石、以及少量蒙脱石、蒙脱石、贝得石。在这类剖面的风化壳中一般无重要矿产。 粘土型剖面：特点是二氧化硅不足，它们相当多的被迁出风化壳，硅铝不饱和。标型矿物主要是高岭石高岭石、多水高岭石多水高岭石、绿脱石绿脱石、石英等。这类剖面与粘土及高岭土矿床粘土及高岭土矿床有关。 红土型剖面：特征是氧化硅从风化壳中大量迁出，风化壳中铝硅酸盐完铝硅酸盐完全分解全分解，氧化铝和氧化硅的联系完全破坏氧化铝和氧化硅的联系完全破坏。标型矿物为铝的氢氧化物铝的氢氧化物(三水铝矿)，铁的氧化物和氢氧化物铁的氧化物和氢氧化物，这类剖面与风化壳中所有重要的残余矿床共生。中国地质大学（武汉）China

8、University of Geosciences矿床学Ore deposit geology粘土型剖面红土型剖面中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology二 风化矿床概述 地壳最表层的岩石和矿石在太阳能、大气、水和生物等地质外营力的作用下，发生物理的、化学的以及生物化学的变化，并使有用物质原地聚集起来形成矿床的地质作用叫风化成矿作用，由这种作用形成的矿床叫风化矿床。 风化作用的结果，使原生的岩石及矿石被分解成三种主要组分 原岩中化学性质稳定的矿物; 风化作用过程中形成的新矿物; 可溶性物质;中国地质大学（武汉

9、）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology2.风化矿床特点一般形成时代新,埋藏浅:风化矿床大部分都是第三纪和第四纪形成的，因此它们经常出露出于地表，埋藏浅，便于露天开采。在第三纪以前形成的古风化矿床，或因被新地层埋藏，或因被侵蚀破坏，故较少见。 成矿物质原地或半原地堆积:风化矿床分布范围与原岩或原生矿床出露的范围基本一致或相距不远，所以风化矿床除自身具工业价值外，常可作为寻找原生矿床的重要标志。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology矿体主要呈

10、面型或线型分布,延深受风化壳厚度控制:风化矿床往往沿现代丘陵地形呈面型覆盖分布，矿体的深度决定于自由氧渗透到地下的深度，一般几米至几十米，有的达一、二百米，个别呈线型分布的矿体沿裂隙带风化深度可达1500米以上。 面型风化矿床剖面图1-覆盖层；2-赭石-粘土岩；3-含镍高岭石化蛇纹岩；4-含镍淋滤蛇纹岩；5-蛇纹岩平面上呈面型，剖面上呈层状、似层状线型风化矿床剖面图1-蛇纹岩；2-含镍淋滤蛇纹岩；3-赭石-粘土岩；4-裂隙带风化矿床特点中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology矿石多呈胶状结构和残余结构:以多孔

11、状、粉末状、皮壳状、网格状和结核为主。风化矿床特点疏松多孔状褐铁矿矿石皮壳状褐铁矿矿石中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology风化矿床特点氧化铁矿石氧化锰矿石自然金矿石中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology3.工业意义铁、锰、铝、镍、钴、金、铂、铜、铅、锌、钨、锡、铀、钒、稀土元素、金刚石、刚玉、兰晶石、重晶石、磷块岩、菱镁矿、高岭土、粘土等。 其中有些矿产占目前世界产量的相当大比重。例如，世界上全部铝土矿都是由风化成矿作

12、用形成的，镍储量的80%以上来自风化成矿作用形成的红土型镍矿，大洋洲新喀里多尼亚岛的风化镍矿占世界镍金属储量的70%；全球有70%的富铁矿石是风化成矿作用形成的 。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology高岭石：kaolinite: Al4Si4O10(OH)8 伊利石：illite： KAl2(Al,Si)4O10(H2O)(OH)2蒙脱石：montmorillonite(smectite): Al2Si4O10(OH)2.nH20 叶腊石：pyrophyllite:Al2Si4O10(OH)2滑 石：ta

13、lc:Mg3Si4O10(OH)2硅酸镍矿：nepouite:Ni3Si2O5(OH)4水铝矿：gibbsite:Al(OH)3一水铝矿：boehmite:Al2O3.H2O针铁矿：goethite:FeOOH钒钾铀矿:carnotite:K2(UO2)2(V2O8).3H2O辉铜矿：chalcocite:Cu2S蓝铜矿：azurite:Cu3(OH)2(CO3)2孔雀石：malachite:Cu2(OH)2CO3铜蓝：covellite:CuS 赤铜矿：cuprite:Cu2O4.风化矿床中常见矿物一览中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学O

14、re deposit geology物理风化作用:岩石的机械破坏过程，一般无化学成分变化;化学风化作用: 溶解作用(dissolution process) RCl、 R2SO4 、R2CO3 etc. 作为地壳中主要组分的铝硅酸盐矿物，Si、Al在地表水中又是如何溶解的呢？三 风化成矿作用 中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology化学风化作用Ph值与Al、Si溶解度关系中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology水合作用(hy

15、dration process)CaSO4(anhydrite) CaSO4.2H2O（gypsum）Al4Si4O10(OH)8(kaolinite) Al4Si4O10(OH)8.nH2O hydration作用致使H2O进入到粘土矿物的晶间结构之中，导致晶间结构膨胀，有利于矿物物理、化学分解；化学风化作用中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology水解或酸解作用(hydrolysis and acid hydrolysis)硅酸盐矿物水解，Si4以H4SiO4的形式在表层水溶液中迁移。Si44H2OH4Si

16、O4+4H+ (1)Fe3+、Al3+溶液水解导致铁铝氢氧化物沉淀；Al3+3H2OAl(OH)3+3H+ (2)化学风化作用中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology氧化作用（Oxidation）如表生条件下，白云母远比黑云母稳定，原因在于：K+(Al2)(Si3Al)O10(OH)2-（muscovite）K+(Mg2+,Fe2+)3(Si3Al)O10(OH)2- (biotite)与白云母相比黑云母中有 Fe2+（ferrous iron）,在氧化条件下， Fe2+ Fe3+ ，导致黑云母矿物中电荷不平

17、衡，使其不再稳定；化学风化作用中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology阳离子置换作用（cation exchange）化学风化作用中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology生物风化作用(Bio-weathering) 铁细菌：Fe2 Fe3 硫细菌：S2- SO42- 还原硫酸盐细菌： SO42- S2-风化成矿作用中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit

18、geology2.风化过程中元素的迁移与富集中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology强烈迁移的元素：Cl、Br、I、S，趋于完全迁出风 化壳；易迁移元素：K、Na、Ca、Mg、F、Sr、Zn，多或完全迁出风化壳（趋于分散）；可迁移元素：Cu、Ni、Co、U、Mn、Si、P，可迁出风化壳，也可在风化壳下部富集成矿；惰性元素：Fe、Ti、Al、REE，趋于在风化壳中（中、上部）富集成矿； 不迁移组分：石英3.元素迁移能力与风化矿产分布关系中国地质大学（武汉）China University of Geoscien

19、ces矿床学Ore deposit geology四 风化矿床形成条件 风化矿床的形成是由多种因素决定的，主要受气候、原岩特征、地质构造、地形地貌、水文地质以及风化时间等条件的控制。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology1.气候条件 决定了风化壳的发育程度及风化壳类型; 寒带高山区:岩屑型风化壳; 半干旱气候:硅铝-碳酸盐型及硅铝-硫酸盐型风化壳； 干旱气候:硅铝-氧化物-硫酸盐型风化壳(黄铁钾钒); 温带湿润气候:硅铝粘土型或高岭土型风化壳; 热带、亚热带湿热气候:铁铝型或砖红壤型风化壳;中国地质大学（武

20、汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology温度和湿度是控制岩石风化的重要因素中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology2.原岩条件 原始岩石和矿床的矿物和化学成分对风化作用产物的性质起着十分重要的作用。原岩的性质和成分，直接影响风化壳的发育程度和化学组成。如镁铁质岩石风化得较快，较容易产生风化壳，形成铁矿（褐铁矿）、镍矿（硅酸盐镍矿）和铝矿；花岗岩却能形成高岭土矿床，因为花岗岩含有可分解成该种矿床的成分（如长石等）;石英砂岩受风化后不可能形成风

21、化残留矿床.中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology 不同原岩可形成不同类型的风化矿床： 超基性岩浆岩Ni-Co矿床；Pd-Pt矿床；Fe矿床 古老的浅变质铁质岩风化壳型富铁矿床 基性岩（玄武岩）红土型铝土矿床 碱性岩（霞石正长岩）风化壳型铝土矿床 花岗岩类铌钽稀土元素矿床；高岭土矿床 碳酸盐岩类淋积型铁矿床；铝土矿床原岩条件中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology地貌条件对于风化作用能否彻底进行以及风化产物能否很好地堆积下

22、来，是十分重要的外界条件。地形起伏不仅控制物质的侵蚀和堆积，还直接影响着地表水及地下水的运动状态，甚至还直接影响着降雨量的大小及气温的变化(例如在温暖或炎热地区的高山上仍终年积雪)，以及植被发育，土壤的覆盖厚度等。在不同的地貌条件下，其风化作用的速度、强度以及风化壳的地球化学特征均有差别。3.地貌条件中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology地貌条件高山地区：一般说来，在高耸陡峻的高山地区，水流湍急，地形强烈切割，地下水位很低，植被稀少，并且往往气温很低。这时主要以机械侵蚀作用为主，化学风化十分微弱，风化产物则

23、以粗大的机械碎屑为主，如崩塌物，并且它们常被山洪流水冲走，不易堆积保存。 因此，这种地形不利于风化壳及风化壳矿床的形成。平原洼地：在十分平坦的平原洼地，水流不畅，地下水位高，从它处搬运来的泥沙等细小沉积物大量沉淀淤积，形成厚大的冲积覆盖层，岩石的通气条件不好，不利于风化作用的进行。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology丘陵地带、准平原地区：在高差不大的山区，丘陵地带，准平原地区，地势起伏不平，地下水位较高，生物繁生，地下水和地表水流动缓慢。 一方面，流水能将易溶的风化产物带走，不断打破风化过程中的化学平衡状

24、态，使得风化场地始终处于积极的化学反应状态，而有利于风化作用向着纵深方向的新鲜基岩进行； 另一方面，较小的流水速度又不致于将风化残留物冲走。因此，在这样的地区，风化作用强烈，广泛，使原岩彻底分化瓦解，风化产物大量残留原地，形成厚大的风化壳和风化矿床。地貌条件中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology地质构造条件对于风化矿床的形成、保存具有重要的意义。地貌景观最主要是由地质构造条件决定的。一般来说，在强烈褶皱区，地形高峻，不利于大规模风化矿床形成；只有当造山区经长期侵蚀达到较平缓的地貌或准平原环境时，才能形成大规

25、模的风化壳矿床。因此，在构造运动相对稳定的地台区，由于经受较长期的风化剥蚀作用，有利于大规模风化壳矿床的形成。古风化壳矿床往往产在长期沉积间断的不整合面上。如我国华北地台的奥陶系风化侵蚀面上的铁、铝等风化壳矿床。4.地质构造条件中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology裂隙、裂隙带、破碎带等构造影响矿体的形态产状。如果裂隙带、破碎带发育，将增大风化作用的表面积和风化深度，因此这些构造带控制了“线型风化矿床”的位置和规模。在断块构造的下降盘，有利于风化矿床的保存。地质构造条件中国地质大学（武汉）China Uni

26、versity of Geosciences矿床学Ore deposit geology氧化、分解、溶解、淋滤、生物作用淋滤下来的物质聚集、胶结作用 风化矿床的形成，与地表水和地下水的运动状况及其化学类型有关，它们是决定风化矿床的规模、形状，甚至矿床类型的重要因素。地下水具有垂直分带性。这种特性又决定了风化矿床的垂直分带特点。5.水文地质条件中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology该带富含氧气和二氧化碳，故又可称“充气带”或“饱气带”。另外还富含有机酸、硫酸盐、细菌等，因此溶解和氧化能力很强，对原岩发生强烈的

27、物理、化学及生物化学的破坏分解作用，此带又称为“分解带”，“氧化带”，是风化作用最强烈的带。饱饱渗透带此带位于地表与地下水面(潜水面)之间，其中的水来自大气降水，因此显示出明显的季节性。此带内的水自上而下作垂直运动，故常称“地下水的“垂直运动带”。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology位于地下水面和停滞水面之间，地下水为潜水，季节性变化影响不如上带明显。该带中的地下水向侧向作缓慢的水平流动，故称“地下水的水平运动带”。水中所含的O2和CO2随着深度的增加而逐渐减少，含盐度增加，水呈弱酸性或呈弱碱性，因此对原

28、岩的分解和氧化能力均十分微弱。该带的主要作用是将上部分解淋滤而下的风化物质，集中、沉淀，因此此带又称“还原带”或“胶结带”。流动带中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology 此带位于停滞水面之下，即在侵蚀基准面以下。带内的潜水基本上处于静止状态而不流动，故又称“滞流带”。 此带几乎不含游离氧，潜水与原岩之间保持平衡，原生矿物基本上不发生变化，该带又可称为“原生带”。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology具备一个较长时间和稳定

29、的地质环境，可使原岩的风化作用进行得十分彻底，使岩石中的各种矿物组分绝大部分被分解淋失，仅有一些极稳定的矿物和惰性组分残留下来，并且有充足的时间使得风化作用向原岩的深部发展形成厚度巨大的风化壳矿床。世界上一些大型的红土型铁矿床、红土型镍矿床以及红土型铝矿床的形成，一般都经历了一个极为漫长的地质风化时期。6.时效条件中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology五 风化矿床的类型及其特点 依据风化矿床的成矿作用和矿床地质特征，将风化矿床划分为三种类型： 残-坡积矿床 残余矿床 淋积矿床中国地质大学（武汉）China

30、University of Geosciences矿床学Ore deposit geology 残积砂矿和坡积砂矿1-花岗岩；2-矿脉；3-重砂矿物；4-砂砾石1.残积坡积砂矿床 指地表的岩石、矿床在风化作用下发生破碎和溶解，在其表部可溶物质或较轻的微粒，被地表水、地下水或风力带走，较重的、难溶的矿物、岩块或矿块残留在原地形成矿床，称为残积矿床。 当残积的有用碎屑物质由于剥蚀作用和重力作用沿山坡移动，并在山坡上停积富集形成矿床，称为坡积矿床。 二者常不易分开，统称残积-坡积矿床。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit ge

31、ology2)矿床特征矿体分布于风化壳及其坡积物中；有用矿物为原岩(矿石)中的稳定矿物，如自然 金、锡石、黑钨矿、铌（钽）铁矿、水晶、重晶石等；堆积物为疏松状、棱角状，分选性极差。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology3)主要矿床类型残积坡积铌钽铁砂矿床 残积坡积砂金矿床 残积坡积砂锡矿床 残积坡积砂钨矿床 残积坡积砂铂矿床 残积坡积金刚石砂矿床 残积坡积水晶石砂矿床中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology2.残余矿床1)

32、概念 原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后，形成的一些难溶的表生矿物残留在原地，其中有用组份达到工业要求时，即为残余矿床 根据产出的条件和最终风化产物的不同，可分为残余粘土型矿床和残余红土型矿床。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology2) 残余粘土型矿床由富含铝硅酸盐矿物(主要是长石类)的各种岩浆岩、变质岩等经化学风化作用形成的粘土质风化产物所构成的矿床。称为残余粘土型矿床由于风化形成的产物主要是粘土矿物，因此，将形成矿床的作用称为“粘土型风化作用”，形成的风化壳为“粘土型风化壳”。粘土型风化作用在

33、温暖湿润的气候条件下，原岩中的铝硅酸盐矿物（长石、云母类），在水、二氧化碳和生物作用下，分解出碱金属和碱土金属，呈离子状态转入溶液被流水带走；而分解出来的SiO2、A12O3、Fe2O3等在水中易于变成胶体物质，正负电荷胶体相互作用（电性中和）而凝聚，于是便形成在地表环境下稳定高岭石等各种粘土矿物残留下来，它们和不易风化的碎屑物质（如石英等）组成粘土型风化壳。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology例如正长石风化成高岭石:正长石风化成高岭石时，钾以K2CO3形式流失，其化学反应式为：K2OAl2O33SiO2

34、(Or)+2H2O+CO2 Al2O32SiO22H2O(klt) + K2CO3 + SiO2；在高岭土矿床中，主要矿物成分是高岭石，其中还混有多水高岭石、蒙脱石、玉髓和原岩的残留物(石英、白云母、金红石、钛铁矿等)，以及次生矿物(方解石、石膏）。残余粘土型矿床中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology江西星子高岭土矿床剖面1-片岩；2-花岗岩；3-风化花岗岩；4-花岗岩风化形成的高岭土；5-伟晶岩；6-风化伟晶岩；7-伟晶岩风化形成的高岭土原岩为铝硅质岩石，主要是花岗岩、花岗伟晶岩、碱性岩、片麻岩等；气候温

35、暖湿润；地形起伏不大，微切割，水流通畅（有较发育的地表水循环）。残余粘土型风化矿床的形成条件中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology高岭土矿床主要由酸性和中性的铝硅酸盐岩石风化而成。质纯、价值高的高岭土矿石颜色洁白，含铁量少。若受氧化铁污染则呈黄白色或粉红色。我国高岭土矿床分布较广，尤其东南地区的高岭土资源较丰富，闻名世界的中国瓷器就是以它们为原料制成的。蒙脱石矿床主要是由中基性火山岩、凝灰岩风化而成。工业上用作吸附剂、脱色剂，也称膨润土、漂白土。主要矿床类型中国地质大学（武汉）China Universit

36、y of Geosciences矿床学Ore deposit geology3)残余红土型矿床指由风化作用形成的铁铝质表生矿物，在风化壳内残留富集而形成的矿床。因其表部往往为红壤层，故称为红土型矿床。红土型风化作用在热带和亚热带的气候下，雨季（降雨量大）与旱季相互交替，全年天气炎热，日夜温差变化不大，有利于植物繁殖和微生物的作用，从而形成丰富的腐殖质和有机酸等，这就促进了化学风化的剧烈进行。如果地形平坦或坡度不大，从硅酸盐岩石中分解出来的碱和碱土金属（去碱作用），则不易被地表水带出风化场所，因此溶液具碱性反应；SiO2溶胶在碱性介质中不凝结，而被潜水带走（去硅作用）。而溶胶A12O3mH2O和

37、Fe2O3pH2O，则可在原地凝聚。这样，在地表就逐渐地堆积起铝的氢氧化物（三水铝土矿Al2O33H2O和一水铝土矿A12O3H2O）与铁的氢氧化物和氧化物（褐铁矿、水针铁矿、水赤铁矿、赤铁矿等），它们一起构成红土。一般把这一作用称为红土化作用。所形成的风化壳称为红土型风化壳。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology红土型风化壳的形成条件在炎热炎热、多雨多雨的气候条件（热带亚热带）；地形起伏不大；化学风化作用强烈，原岩或原生矿石分解得十分彻底十分彻底。重要矿床：红土型铝土矿床；红土型铁矿床；红土型金矿床。中国

38、地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology（1）残余红土型铝土矿床红土型铝土矿床主要发育在热带和亚热带地区的铝硅酸盐岩石(如霞石正长岩、玄武岩等）的风化壳中。由于霞石正长岩和玄武岩富铝贫硅，所以这类岩石经红土化作用的结果常形成具有很大工业价值的红土型铝土矿床。由霞石正长岩风化而成的红土型铝土矿床以美国的阿肯色铝土矿床是典型代表 红土型铝土矿床在我国福建、广东和海南等有分布，如福建漳浦的玄武岩风化残余红土型铝土矿床中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore depo

39、sit geology红土型铝土矿的典型剖面结构中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology铝土矿还有另一类型为钙红土型，是由含粘土质石灰岩和较纯的石灰岩在长期风化过程中形成的。这类矿床常和喀斯特地貌有关，故又可称为喀斯特型铝土矿床。钙红土型铝土矿有世界著名的南美牙买加铝土矿床及法国、匈牙利等一些西欧国家的铝土矿床。我国的广西平果铝土矿床则是典型的喀斯特型铝土矿床。残余红土型铝土矿床中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology（2）

40、残余红土型铁矿床分布于热带及亚热带地区，原岩以富铁的超基性岩和基性岩为主，也包括含铁多的碳酸盐岩，它们经红土化作用后，高价铁的氢氧化物和氧化物残留地表，构成残余红土型铁矿床。该类矿床的矿石主要由红色、褐色的赤铁矿和针铁矿结核组成，其中混有磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿和金红石等，矿石品位高（Fe35-70%）。这类在古巴、菲律宾、印度尼西亚等国的铁矿资源中占有重要地位。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology土壤层铁结核层结核状铁帽残余红土型铁矿床中国地质大学（武汉）China University of Geosc

41、iences矿床学Ore deposit geology3.淋积矿床1）概念原岩或贫矿石经过化学风化作用后，某些易溶组分被渗透水带到风化壳下部的潜水面附近重新沉淀下来形成新矿物，若其中有用组分达到富集形成的矿床，称为淋积矿床。 成矿物质经过了两个过程：即溶解沉淀中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology2)矿床特征矿体产于风化壳的中、下部及其附近的裂隙或空洞中，矿体形状多呈不规则的似层状，其次为囊状、巢状等。有用矿物为风化过程中形成的新矿物，主要是氧化物、硅酸盐、磷酸盐。矿石常具网脉状、浸染状、粉末状、葡萄状、

42、结核状等构造。有用元素多为可迁移元素和惰性元素，如Ni、U、P、Al。 淋积型的镍、钴、铁、锰、铀等矿床具有较大的工业价值。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology 这类矿床是镍矿的一种重要类型，它们是由热带和亚热带地区的超基性岩风化而成。这些岩石在红土化作用过程中镍先临时性溶解在水中，但很快又在红土层下面的风化岩石中发生中和反应形成镍的硅酸盐矿物，如硅镁镍矿、镍水蛇纹石、镍绿泥石、水硅镍矿等。这些次生镍硅酸盐富集而成淋积型硅酸镍矿床，其上红土层富铁往往可成为红土型铁矿。 新喀里多尼亚淋积镍矿床即是此类矿床的

43、典型代表。 另外，古巴、澳大利亚、巴西、菲律宾及我国的云南、内蒙古、台湾等国家或地区都有硅酸镍矿床分布铁3)淋积型镍矿床中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology六 矿床的表生变化及次生富集各类矿床的近地表和露出地表的部分，在受到风化作用时都会发生不同程度的变化，这种变化被称为表生变化。其结果会改变矿床中矿石的组构、矿物成分及化学成分。这在金属硫化物矿床中表现得尤为强烈。金属硫化物矿床暴露地表后，常发生强烈的风化作用，矿床中原生硫化物与大气和水里的氧结合，遭受不同程度的氧化，形成新的矿物和新的溶剂，这种溶剂能进

44、一步溶解其他矿物，这种作用称为表生氧化作用。这样，矿床就被氧化。同时矿床中很多矿质被淋滤，矿床发生表生氧化和淋滤的这一部分称为矿床的氧化带，深度可达潜水面。氧化带中淋滤溶液向下渗流，穿过潜水面，进入缺氧的地下水流动带，可与原生硫化物反应形成了次生硫化物，可使某些金属元素在流动带中富集，从而大大地提高矿床的工业价值，这种作用称为次生富集作用(supergene enrichment)。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology 自上而下为： -氧化带：位于潜水面以上，相当于渗 透带。带内又可分出以下亚带（自上而下

45、）：（1）完全氧化亚带铁帽；（2）淋滤亚带；（3）次生氧化物富集亚带。 -次生硫化物富集带位于潜水面以下、停滞水面以上。相当于流动带。 -原生硫化物带位于停滞水面以下。相当于停滞水带。铜硫化物矿床的垂直表示分带示意图1.金属硫化物矿床的表生分带中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology金属硫化物矿床的表生分带铜的硫化物矿床表生分带示意图中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology2.矿床在氧化带中的氧化、溶解和矿质沉淀作用在氧化带

46、，矿床中的硫化物常发生强烈的化学变化。在氧化作用初期，硫化物分解，硫首先被氧化为硫酸（硫为“强烈迁移型”元素），使矿物转变为硫酸盐。例如ZnS（闪锌矿）+2O2ZnSO4CuFeS2（黄铜矿）+4O2 CuSO4+FeSO4PbS（方铅矿）+2O2PbSO4以上反应对于氧化带中各种金属元素的迁移，有着非常重要的意义，因为各种金属的硫化物基本上是不溶解的，但当它们被氧化成为硫酸盐后，大多数变得很易溶解，易被地下水、地表水搬运。在氧化带中，铅的硫酸盐溶解度特别小，而硫酸锌的溶解度特别大，因而在内生条件下密切共生的铅锌矿床，在表生条件下产生了强烈的分离。中国地质大学（武汉）China Univers

47、ity of Geosciences矿床学Ore deposit geology铁的硫化物，在氧化带的变化过程：铁的硫化物硫酸亚铁硫酸铁(水解)氢氧化铁铁的硫化物转变为硫酸亚铁：FeS2(黄铁矿)+7O +H2OFeSO4+H2SO42Fe7S8（白铁矿）+31O2+2H2O14FeSO4+2H2SO4硫酸亚铁转变为硫酸铁：2FeSO4+H2SO4+OFe2(SO4)3+H2O硫酸铁水解转变为氢氧化铁和褐铁矿：6FeSO4+3H2O+3O2Fe2(SO4)3+2Fe(OH)3Fe2(SO4)3+6H2O2Fe(OH)3+2H2SO4Fe(OH)3Fe2O3nH2O（褐铁矿）中国地质大学（武汉）

48、China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology铜的原生矿物在氧化带的变化CuFeS2+4O2CuSO4+FeSO4CuFeS2+2Fe2(SO4)3CuSO4+FeSO4+2SCuFeS2+2H2SO4CuSO4+FeSO4+2H2S在干燥少雨的气候条件下：黄铜矿氧化可形成多种硫酸铜矿物，如:胆矾Cu(SO4)5H2O水铜绿矾Cu(SO4) 7H2O块铜矾Cu3(SO4)(OH)4羟胆矾(Cu4(SO4)(OH)6中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geolo

49、gy硫酸铜溶液若遇到碳酸盐溶液、矿物或岩石时，形成氧化带中稳定的碳酸铜：2CuSO4+2CaCO3+H2OCu2(CO3)(OH)2(孔雀石)+ 2CaSO4+CO23CuSO4+3CaCO3+H2OCu3(CO3)(OH)2(蓝铜矿)+ 3CaSO4+CO2铜的原生矿物在氧化带的变化中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology若硫酸铜溶液遇到硅酸盐或硅酸，可产生硅孔雀石：CuSO4+CaCO3+H4SiO4CuSiO32H2O(硅孔雀石)+ CaSO4+CO2铜的硫化矿物在氧化带中还可形成自然铜和铜的氧化物，如

50、赤铜矿Cu2O和黑铜矿CuO等：4Cu2S+9O24CuSO4+2Cu2O(赤铜矿)Cu2S+2O2CuSO4+Cu(自然铜)铜的原生矿物在氧化带的变化中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology不同的金属硫化物或硫化物矿床在氧化带的变化情况是不同的。含铁的硫化物矿床在氧化带中经多种作用，最后形成铁帽，其成分最常见的主要是褐铁矿。褐铁矿石是一种含有多种矿物的复杂混合物，主要组成有针铁矿、四方钎铁矿、水针铁矿、水赤铁矿等。铜的硫化物常转变为孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石；其次为自然铜和铜的氧化物，如赤铜矿（Cu2O ）、

51、黑铜矿（ CuO ）、黑铅铜矿（ Cu6PbO8 ）等。在多数情况下，氧化物和含氧盐在氧化带中的变化程度不如硫化物强烈。但铁、锰碳酸盐矿床 在氧化带也可发生强烈变化，形成类似与硫化矿床的铁帽。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology3.铁帽能形成铁帽的矿床都是在氧化带中不太稳定，容易发生化学分解，特别是各种金属硫化物矿床在氧化带中发育的铁帽最为普遍和注目。因此习惯上将原生矿床在地表氧化带经化学风化作用形成的次生变化和残留部分称为铁帽（有的称为矿帽）。铁帽是寻找原生矿床的重要标志。由于原生矿物遭受破坏和淋失，因

52、而铁帽常是疏松的和多孔的，其孔洞形状有的与原生矿物相似，如方形的孔洞，原来矿物为黄铁矿；方形具阶梯状的孔洞为方铅矿；板状的孔洞为辉钼矿；菱形的孔洞多为菱锰矿等等。铁帽构造具多样化，有多角状、放射状、蜂窝状、格状和海绵状等。因此，可利用孔洞形状和次生矿物的类型来推断原生矿石。中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology 不同硫化物矿石形成的不同构造的铁帽特征a-规则花纹构造；b-多角状构造；c-放射状构造；（原生矿石为铅矿石），d-粗细胞构造（1-石英细脉；2-铁质蛋白石胞壁；3-褐铁矿空隙）；e-多孔海绵状构造（

53、原生矿石为锌矿石），f-海绵格状构造；g-格状构造；h-一般构造（原生矿石为铜矿石）铅矿石锌矿石铜矿石中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology铁帽除了作为原生矿床的标志外，有时本身可作为矿床开采。如铁帽型金矿床，近些年引起了广泛重视。在长江中下游沿江地区发育的500多处铁帽中，目前已发现有约50个铁帽型金矿，金品位一般（5-20）10-6，局部（200-600）10-6 ；银品位一般（50-150）10-6，局部200010-6 。铁帽型金矿床氧化剖面自上而下一般分为四个亚带（1）上部贫金铁帽亚带（金淋失亚带

54、）；（2）中下部富金铁帽亚带（金次生富集亚带）；（3）氧化硫化物过渡亚带（含近代次生硫化物富集亚带）；（4）原生硫化物。铁帽型金富集部位，在剖面保存完整的情况下，聚集在中、下部，主要矿物有褐铁矿（针铁矿、水针铁矿、水赤铁矿）、石英（包括玉髓等硅质）、粘土类矿物。含金、银矿物主要呈充填晶隙、裂隙、空洞或包体以及被吸附的形式产出。自然界中也存在着“假”铁帽，是由某些含铁的岩石经风化作用形成的褐铁矿堆积而成或由外地迁移而来，其下面没有原生矿体。铁 帽中国地质大学（武汉）China University of Geosciences矿床学Ore deposit geology4.硫化物的次生富集作用硫化物的次生富集作用发生在地下水面以下的富集带中。从硫化物矿床氧化带淋滤出来的某些金属硫酸盐溶液渗透到潜水面以下，在还原环境中，以交代原生硫化物的方式生成次生硫化物，使矿石中某种金属的含量（品位）增加，从而提高矿石的工业价值提高矿石的工业价值，这一作用过程称为次生硫化物富集作用，发生这种作用的地带称为次生富集带。在次生硫化物富集带中，矿石的金属含量可比原生矿石高出几倍，甚至十几倍，使富矿石变得更富，使贫矿石或无工业价值的矿化岩石变得具有工业价值。中国地质大学（武汉）Chi