风化矿床3

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矿床学 （Metallogeny）
2）黄铜矿
黄铜矿分解过程：含铁，
• CuFeS2＋O2＋H2O → Fe2O3＋Cu2+＋SO42-＋H+
• CuFeS2＋Fe3+＋O2＋H2O → Cu2+＋Fe2＋＋SO42-＋H+
•
在非常干旱地区，本来溶于水的矿物— 铜的硫酸盐、氯化物—保持在氧化带，形成 胆矾 [Cu(SO4) ·5H2O]
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3) 闪锌矿的氧化过程：
ZnS ＋Fe3＋＋SO42- ＋H2O＋O2 → Zn2＋＋ Fe2＋＋H+＋SO42-
在石灰岩环境中，硫酸锌溶液与碳酸钙反应 产生菱锌矿和石膏。
Zn+＋SO42-＋CaCO3＋2H2O=CaSO4· 2O（石膏）＋ 2H Zn CO3(菱锌矿）
pH＝8.5～7
蒙脱石(碱性) （酸性）
pH＝5－3.5
高岭石（酸性）
A12（Si4O10）（OH）2· 2O=Al4Si4O10（OH）6 nH 伊利石(强碱性) →蒙脱石(弱碱性) → 高岭石
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原岩风化 分解迁移 离子形式 K+，Na+， Ca2+，Mg2+…..
2）淋积型铀矿床
砂砾岩中的淋积型铀（钒）矿床规模巨
大，具有十分重要的工业意义。
矿例：科罗拉多高原砂砾岩中的淋积型铀 （钒）
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靠近地表 逐渐脱水
地表面 铁帽 结核状铁氧化物 残余红土带 疏松的红土
镍与残余铁的界线
蚀变橄榄岩带 和镍富集带
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B) 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:
Cu SO4 +CaCO3 +H4SiO4 CuSiO3H2O +CaSO4 +CO2 硅孔雀石
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(3)淋积矿床 （1）概念:原岩或贫矿体经化学风化作 用，某些易溶物质被水带到风化壳下部
的潜水面附近沉淀下来，所形成的矿床，
叫淋积矿床。
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（2）主要类型
1）淋积型硅酸镍矿床 由超基性岩风化形成的蛇纹岩风化壳；
矿例：新喀里多尼亚的硅酸镍矿床;云南南 部硅酸镍矿床
随地表 水迁移
铝硅酸盐类岩石 +H2O，CO2….
胶体形式
[SiO2.nH2O][Al2O3.mH2O]+
[Fe2O3.pH2O]+
一部分胶体 残留在原地 凝集 一部分胶体 随地表水迁 移
风化壳型 高岭土矿 床或粘土 矿床
Al2O3.2SiO2.2H2O（高岭石） 4SiO2.nH2O（蛋白石或玉髓） SiO2（石英）
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概括起来是： a）硫化铁→氧化→硫酸高铁和硫酸；硫酸高 铁做氧化剂氧化硫化物矿物→硫酸铁；硫酸铁 (不稳定)，被氧化→硫酸高铁。 FeSO4＋O2＋ H2SO4 → Fe2（SO4）3＋ H2O b）硫酸高铁被水解作用（中性或弱酸性溶液） →氢氧化铁胶体。 c）氢氧化铁→凝聚各种表生铁矿物，包括：水 赤铁矿＋针铁矿＋褐铁矿，它们与二氧化硅等 组成“铁帽” 。 d) 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 于水的矿物—铁的硫酸盐、氯化物—保持在氧 化带。
• Cu2S＋Fe3+＋SO42－＋H2O＋O2＝Cu＋Cu2O＋Fe2+＋H+＋SO42－
• 在氧化带可以可以出现自然铜与赤铜矿-得到富集：
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3）方铅矿氧化过程：

PbS＋O2 → PbSO4
如在石灰质岩石存在的情况下，方铅矿氧 化成相对难溶的碳酸铅一白铅矿； 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 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方铅矿， 过渡带是铅矾。 铅矾和白铅矿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， 而锌则因溶解度大而流失，异常贫化，呈现铅 锌分离现象。
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（l）残余型粘土矿床 在温暖潮湿的气候条件下，铝硅酸盐矿物 （花岗岩和片麻岩）被分解形成。 pH＝9.5 白云母 pH＝9.5～7.8（？） 伊利石（强碱性）
KA12„AiSi3O10‟（OH）2=K1－nnA„AlSi3O10‟（OH）2· 2O H
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• 3）离子吸附型稀土元素矿床 花岗岩、正长岩及火山岩等含稀土 元素较多的原岩风化壳中，常发现这类 矿床。
矿例 ：我国南岭燕山期花岗岩区形
成了特大型稀土元素矿床。
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3残积铌钽砂矿床
矿例：非洲尼日利亚残积铌钽砂矿床 世界最为著名，为富含铌、钽铁矿的花 岗岩和花岗伟晶岩的风化形成，是铌、钽的 重要来源。
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（二）残余矿床 • 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 在原地表部，其中有用组分达到工业要求时 形成的矿床称为残余矿床。 • 残余矿床形成的条件是：温暖或炎热的潮湿 气候，准平原化的高原地形和持久的风化时 间。矿床一般呈面型分布，也见呈线型分布 者。这类矿床在垂直剖面上往往具有分带现 象，并与母岩呈过渡关系。
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1)高岭土矿床
矿例：江西星子高岭土矿床
该类矿床一般是由含铝硅酸盐丰富的各种
火成岩、变质岩及部分沉积岩经化学风化作用
而形成的。从成因上来说，属残余矿床，矿床
与未风化的岩石呈逐渐过渡现象。
2）蒙脱土矿床 矿例：河北宣化蒙脱土矿床
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辉银矿是银的常见硫化物，它通常被溶解 在硫酸高铁溶液中，并被雨水携带向下迁移。 a）在干旱气候带，氧化露头内可以见到角 银矿（AgCl）、溴银矿（AgBr）、碘银矿（Agl） 和自然银。
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4)自然金、金银矿
b）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 离迁移，金呈氯化物络合物稍稍溶解于水 中；此外，在有MnO参加下，金氧化成Au3+， 它与氯离子化合产生［AuCl4］－。 c）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 附近的围岩断裂和小裂隙中有粗粒自然金。
在次生硫化物富集带逐渐进入氧化部位，引 起次生硫化物再氧化，特别是辉铜矿的氧化作 用，形成赤铜矿和自然铜等新矿物堆积。
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2. 氧化带形成机理
•
在氧化带中的矿物分解来自次生硫化物富集 带，各种硫化物分解的强度是不同的，与硫化 物－硫酸盐的氧化－还原电位（Eh）和介质的 酸碱度（pH）有关；其有被较快地溶解消失难 溶解之分或全部长期保存。 • 易分解的硫化物（磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿 和闪锌矿等） • 难分解的硫化物：有方铅矿、辉银矿等； • 不分解的硫化物：辰砂。
镍向下迁移 原始橄榄岩带
蚀变矿化橄榄岩
原始橄榄岩（含镍0.25%）
图 8-4 新喀里多尼亚含镍红土矿床典型剖面示意图
（据 Chetelat，1947）
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四、矿床的表生变化及次生富集作用
－、金属硫化物矿床的表生分带 近地表的金属硫化物矿床长期经受氧、二氧 化碳、水、生物有机质等风化作用，可产生表 生分带现象。 在良好的条件下，可发育完好的垂直表生分 带，垂直表生分带和地下水的关系： （1）氧化带：大致相当于——地下水渗透带 —地下水面— （2）次生硫化物富集带：大致相当干——地下 水流动带； —停滞水面— （3）原生硫化物矿石带：大致相当于——停滞 水带。
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1）氧化带
黄铜矿 CuSO4 FeSO4
2）次生硫化物富 集带
3）原生硫化物矿 石带
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二、氧化带的分带和形成机理
1.氧化带的分带 氧化代分布在地表至潜水面之间或渗透带， 一般厚几米至几十米，个别也可达几百米。可 分为如下三个亚带： （a）完全氧化亚带（铁帽） 在氧化带的表部，铁和锰的硫化物和碳酸 盐很容易被氧化形成氧化物或氢氧化物，它们 和难溶物质（如粘土、砂粒等）残留地表，胶 结形成了通常讲的“铁帽”。
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次生硫化物是由硫酸盐交代原生硫化物而形成 的，其交代顺序按Schurman(修曼)序列进行: Hg→Ag→Cu→Bi→Cd→Pb→Zn→Ni→Co→Fe 、 Mn • 亲硫性减小的次序 前面的元素（硫酸盐溶液中的金属离子）臵换 后面的元素（硫化物的金属离子），产生位 于前面元素的金属硫化物沉淀（即次生硫化 物），同时使位于后面的金属形成硫酸盐而 进入溶液。