风化壳型铁矿地球化学特征及控制因素
普通地质学课件——第十章风化作用
风化（等粒结构、块状结构），疏松多 孔容易风化。
3.节理发育状况
节理越发育越容易风化。
第三节 风化作用的产物
一、风化产物及特征
1.碎屑物质：主要是物理风化作用的产物，也有一 部分是岩石在化学风化过程种完全分解的矿物 碎屑。包括岩石碎屑和矿物碎屑，是碎屑沉积 物的重要来源。
4Fe3O4+O2=6Fe2O3 在地表常形成的铁帽是寻找原生矿物的重要标志。 （二）溶解作用——水是溶剂，自然界中的水总会
有一定数量的O2、CO2和一些酸、碱物质，因此 具有较强的溶解能力，能溶解大多数矿物。 1.石灰岩和白云岩与CO2、水的作用 CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2（重碳酸钙） 2.含硫酸的水的作用 CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2+H2O
第十章 风化作用
风化作用：指地表及接近地表的岩石，在 大气、温度、水和生物的影响下，使原来 的岩石在物理性质或化学性质上发生改变 的地质作用。
第一节 风化作用的类型
按照风化作用的性质和方式，可分为三种类型：物理 风化作用、化学风化作用、生物风化作用。 一．物理风化作用
物理风化作用它是地表岩石发生机械破碎而不改变其化 学成分，也 不形成新矿物的作用。 主要方式有： 1．矿物岩石的热胀冷缩． 2．冰劈作用
2.溶解物质——是化学风化和生物风化作用的产物。 一部分是以溶液形式被水带走（K Na Ca Mg 等元素的碳酸盐硫酸盐氯化物以及少数Mn、 P的氯化物）它是化学沉积物的主要来源。另 一部分是SiO2 以胶体溶液形式被水带走。
3.难溶物质：一些相对不活跃的Fe、 Al 等元素残留 物在原地，形成褐铁矿、黏土矿和铝土矿。
5-1风化作用与风化壳
34
受节理控制的风化作用
35
硬石膏层中被溶解扩大的节理
36
5、风化作用的产物
1.碎屑物质——主要是物理风化作用的产物，也有一部分是
岩石在化学风化过程种完全分解的矿物碎屑。包括岩石碎屑和
矿物碎屑，是碎屑沉积物的重要来源。
2.溶解物质——是化学风化和生物风化作用的产物。一部分
是以溶液形式被水带走（K、Na、Ca、Mg等元素的碳酸盐、硫酸
产物：岩石碎块、碎屑
化学风化作用
岩石在氧、水溶液作用下发生矿物分解/蚀变
产物：溶解物、新生物、残留物
4
2、物理风化作用
－岩石在风化营力作用下发生机械破碎
• 剥离作用
• 冰劈作用（冰冻风化作用）
• 层裂作用
• 根劈作用
5
剥离作用
• 昼夜/季节温度变化
• 岩石表面和内部不均匀膨胀－收缩
• 岩石表层呈鳞片状层层脱落
－岩石在氧、水溶液作用下发生矿物分解/蚀变
• 氧化作用
• 溶解作用
• 水解作用
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3、化学风化作用
• 空气中约21％是氧气
• 在潮湿空气中氧化作用很强
1）氧化作用
黄铁矿遭受氧化作
用后变为褐铁矿
• 有机化合物、低价氧化物、
硫化物最易遭受氧化作用
如黄铁矿（FeS2）在水的参
与下很快会被氧化成褐铁矿
（Fe2O3·nH2O）
4Fe2+ + 3O2
2Fe2O3
众多含铁矿物－如铁镁硅酸盐
矿物（辉石、闪石、黑云母、
橄榄石）在有水参与时会氧化
成褐铁矿。
19
氧化作用形成的褐铁矿使岩石染色成砖红色
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第10章风化矿床
全球有70%的富铁矿石是风化成矿作用形成的 。
第10章风化矿床
二、风化矿床形成条件
风化矿床的形成具备两个基本条件： ① 风化作用强烈； ② 风化产物在原地或附近保存（堆积）。
风化矿床的形成是与气候、原岩组分、地形、地质 构造、水文地质以风化作用发生的时间长短等因素密 切相关，其中最重要的是——气候、原岩组分。
第 十 章
第10章风化矿床
第十章 风化矿床
一、概述 二、风化矿床形成条件 三、风化矿床的类型 四、金属硫化物矿床表生变化及次生富集
第10章风化矿床
一、概述
1．定义 地壳表层（物质），在风化作用（阳光、风、
水、生物）下，发生碎裂和成分变化，在此过程 中有用矿物富集，形成的矿床—风化矿床。
风化作用的结果，使原岩石及矿石被分解成 三种主要组分:
第10章风化矿床
四、金属（硫化物）矿床的表生变化及次生富集
各种金属矿床近地表部分在受风化作用时，都会 发生不同程度的变化——表生变化。 金属硫化物矿床这种现象尤为明显（硫化物的形 成条件），并且在表生变化过程中，金属大量地富 集(次生富集)，提高了矿床的工业价值。
第10章风化矿床
四、金属（硫化物）矿床的表生变化及次生富集
——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
第10章风化矿床
一、概述
2．特点 ① 成矿时代新，多数风化矿床形成于第三纪~ 第四纪。
② 埋藏浅，便于露天开采，矿山生产成本低。
③ 矿体的分布受地形控制，离被风化原岩不远， 呈面形分布，少数沿构造呈线型。
1 风化矿床
风化矿床地壳表层岩石或矿石经风化作用而形成的矿床。
风化作用大多发生在潜水面附近或其上，因此，风化矿床的深度一般距地面不超过数十米，特殊情况下达 100～200米,个别可达1500～2000米。
风化矿床规模以中小型为主，个别大型或超大型矿床面积达数千平方公里，储量几亿吨甚至超过 100亿吨。
矿石疏松，便于开采加工。
风化矿床中最多的是铁矿和铝土矿，其次是镍、锰、铀、铜、稀土元素、粘土、磷灰石、菱锰矿。
其中镍矿床和铝土矿床在世界镍和铝的生产中占有重要地位，其他矿种也对产地经济有重要影响。
影响风化成矿作用的因素主要有以下几方面：①原岩成分。
风化的原岩是成矿物质来源。
基性和超基性岩中铁、镍的含量既高,又易于风化,有利于形成铁、镍的风化矿床。
又如长石质岩石风化后可形成各种粘土或铝土矿床。
②气候条件。
它对风化成矿作用有决定性影响。
高温有利于原岩的分解和其中碱和碱土金属的带出，气候潮湿雨量充沛也有利于风化作用，因此在热带亚热带地区最有利于风化矿床的形成。
③地形因素。
山区地形高差大，风化产物不易保留；强烈夷平地形，也不利于风化成矿作用持续进行；介于二者之间的中低山脉和丘陵地带最有利于风化矿床的发育。
④潜水面。
在潜水面以上，强烈的化学中和淋滤作用使残留物质富集成矿，而其下则可能产生淋滤物质的富集。
因此潜水面的深度适中，岩石的分解和淋失相适应，有利于风化矿床的形成。
⑤地质构造。
规模大的裂隙带和破碎带，决定了风化矿床的位置和延伸方向，同时也控制了风化矿床的深度。
构造运动还影响风化矿床的保存条件，在构造上隆地区风化矿床易受剥蚀破坏，在沉降地区风化矿床则被掩埋，只有在微弱沉降的情况下，风化矿床才能被覆盖而保存起来。
⑥时间因素。
形成规模和质量都好的风化矿床，需要很长的时间。
已知的风化矿床，多数是在第三纪、第四纪或中生代形成的。
由于世界各地地壳发育历史不完全一致,它们的风化矿床形成时间也不相同,但它们都是在历次地壳运动后期，在稳定的地台上形成的。
四川德昌县宽裕离子吸附型稀土矿风化壳特征与成矿条件研究
四川德昌县宽裕离子吸附型稀土矿风化壳特征与成矿条件研究摘要：四川德昌县宽裕稀土矿床是川内目前发现的第一个中大型离子吸附型稀土矿床，研究发现:该矿床的成矿母岩为晋宁期末至澄江期的摩挲营花岗岩。
母岩岩石地球化学性质、区域气候特点和地形地貌条件是离子吸附型稀土矿最为重要的三个控矿因素。
红色粘土层的稀土含量较高，是该区域重要的找矿标志和赋矿层位。
1、引言稀土元素是电子、石油化工、航空航天、国防军工等新兴尖端领域不可缺少的材料，是关键战略资源，对提升我国的综合国力具有重要意义（冯玺平，2020）。
我国稀土矿储量和产量均位居世界前列，稀土种类多样，根据稀土矿床的矿化特征可分为：原生岩浆型、热液型和风化壳型。
川内稀土矿床多为原生矿床和岩浆热液型稀土矿床，而四川德昌县宽裕稀土矿床是川内目前发现的第一个中大型离子吸附型稀土矿床。
通过对德昌县宽裕稀土矿历年来的勘查和科研资料分析研究，认为该地区具有很大的找矿前景，对宽裕稀土矿风化壳和成矿控制因素进行深入分析，其研究成果对进一步开展外围找矿以及川内探寻同矿床有着重要的指导意义。
2、区域地质研究区大地构造位置处于上扬子古陆块（Ⅱ级构造单元）康滇前陆逆冲带（Ⅲ级构造单元）的康滇基底断隆带（Ⅳ级构造单元），位于康滇地轴中段的南北向安宁河断裂带上。
区域上地层主要为“结晶基底”、“变质基底”、“沉积盖层”的岩系组成。
区内以南北向构造占主导地位，其次为东西向构造。
南北向构造在区内为一系列南北向或近于南北向断裂或断裂带及南北向褶皱组成，同时也发育一些列北北东向、北北西向剪切断裂，由它们构成南北构造带。
研究区位于安宁河断裂带与益门断裂带两条区域大断裂之间，紧邻安宁河断裂。
该区岩浆岩发育，岩浆活动有前晋宁、晋宁、加里东、海西、印支五个时期，各期活动方式、规模及岩浆性质都不相同。
3、矿区地质矿区地层出露简单，仅发育有第四系残坡积层，构造亦不发育，地表基本见不到明显断裂构造，仅在冲沟或个别岩石出露地段见有小型构造，多为岩体内小型断裂构造，主要表现为挤压破碎带，次级裂隙多被石英脉、辉绿岩脉充填。
广东饶平县某花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的地质地球化学特征
广东饶平县某花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的地质地球化
学特征
李文
【期刊名称】《中山大学研究生学刊：自然科学与医学版》
【年(卷),期】1995(000)003
【摘要】本文以大量实际资料为基础,对粤东某一花岗岩风化壳稀土矿床的地质地球化学特征作了描述。
原岩中稀土元素(REE)的含量对矿床的形成是一个必不可少的条件,风化、淋滤使REE迁移,粘土吸附使REE保留并富集,REE在矿床中的分布具有顶、底贫矿,中间富矿的特征。
【总页数】10页(P37-46)
【作者】李文
【作者单位】中山大学地质系94研广州 510275
【正文语种】中文
【中图分类】P618.7
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风化壳型超贫磁铁矿工业指标
风化壳型超贫磁铁矿工业指标
风化壳型超贫滋铁矿：其特点为矿体裸落地表、矿石松散易碎，开采条件、选矿工艺较简单，在目前经济技术和市场条件下，这类风化壳型超贫磁铁矿开发具有一定的经济社会效益。
建议风化壳型超贫磁铁矿矿床工业指标暂定为:
1.边界品位:mFe≥6%
2工
4，夹石剔除厚度: ≥4m
5，剥采比: ≤0.5:1
6.最终边坡角: ≤60°
7.最低开采标高:为当地最低侵蚀基准面。
第十一章 风化矿床
第十一章风化矿床1. 影响风化矿床形成的主要因素有哪些？它们对成矿各有哪些影响？(1)气候条件：受纬度、高度及离海洋远近的控制，热带和亚热带易形成化学风化矿床。
（2）原岩条件：含Fe、Ni的基性、超基性岩—红土型Fe、Ni 矿；含硅富Al的霞石正长岩、玄武岩—红土型Al 矿；长石质岩石（gr）—高岑土矿床。
（3）地貌条件：高差不大的山区、丘陵地形对矿床形成有利。
（4）水文地质条件：与地表水、地下水运动情况及水的化学类型有关。
（5）地质构造条件：地台区有利于成矿，造山区不利于成矿；区域构造控制风化矿床形态、位置；侵蚀基准面决定风化壳厚度。
（6）时间条件：需一个较长的时间。
矿床在地表风化作用下可能发生哪些变化？研究这些变化有何意义？机械破碎，氧化，溶解，溶滤。
意义:为找矿提供依据。
2．何谓硫化物的次生富集作用及次生富集带。
它们与地下水的分带有何关系？从硫化的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，在还原环境中交化原生硫化物矿石生成次生硫化物，增加了矿石中某种金属的含量，提高了矿石的工业价值，故称硫化物的次生富集作用，发生这种作用的地带，叫次生硫化物富集带。
3．举例说明风化残余矿床。
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，即为残余矿床。
残余型粘土矿床：高岑土；蒙托石。
残余红土型Fe、Al矿床：Fe；Al。
离子吸附型REE矿床、Ni、U。
4 . 举例说明淋积矿床？常与哪些矿种有关？它们与何种基岩相对应？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面的潜水面附近沉淀下来，所形成的矿床称淋积矿床。
矿种：镍、钴、钒、钠、铁、锰、铀。
5. 何谓红土型风化壳？常与哪些矿种有关？它们与何种基岩相对应？热带和亚热带的气候下，可形成丰富的腐殖质和有机酸，促进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的碱和碱土金属，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，而溶胶Al2O3·mH2O和Fe2O3·pH2O，则可以原地凝聚，这样，在地表就逐渐地堆积起铝的氢氧化物和一水铝矿与铁的氢氧化物和氧化物，他们一起构成红土，形成红土风化壳。
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风化壳型铁矿地球化学特征及控制因素
摘要：铁矿是我国最为重要的大宗金属矿产资源之一，其中沉积变质型、岩浆
型及矽卡岩型铁矿是我国主要铁矿类型，其资源储量占据我国近 80% 铁矿资源储量。
经过数十年的系统研究在铁矿床成因、成矿规律及找矿勘探等方面取得很多重要成果，发现矿床成因类型齐全且分布数量众多的铁矿床，使得中国铁矿资源
储量位列世界前列。
然而，我国铁矿资源品位普遍较低，矿石组分复杂，相当部
分矿石难选冶，因而经济可采储量有限。
随着我国钢铁工业的迅猛发展，对于铁矿资源的需求越发紧张，国产铁矿石难以满足需求，铁矿资源供给面临非常
严峻的形势。
因此，增强对成矿规模较小的风化淋滤型铁矿的研究，特别
是风化淋滤型铁矿资源富集特征、矿化控制因素研究，对立足国内解决中国铁矿
资源危机具有双重的科学意义和现实意义。
基于此，本文通过对贵州普安
莲花山二叠系茅口组顶部玄武岩古风化壳型铁矿开展岩石学、矿物学分
析，并结合元素地球化学研究揭示贵州西部古风化壳元素迁移特征及成矿
控制因素，为玄武岩风化壳型铁矿成矿规律提供科学依据。
关键词：风化壳型铁矿；地球化学特征；控制因素分析
1.地质背景
受峨眉山地幔柱的拱托作用的影响，贵州西部地区浅海碳酸盐台地因抬升作用而过渡为
海陆交互相或暴露于海平面之上，在长期的物理化学、机械风化作用下，形成二叠系茅口组
顶部不整合面。
中二叠世茅口晚期，由于峨眉地幔柱强烈活动，促使区域范围内深大断裂强
烈分异，并致使中央断裂迅速扩张并向下切穿地壳，直达上地幔软流圈顶部，引发大规模基
性玄武岩浆在极短的时间范围内猛烈喷发。
研究区峨眉山玄武岩主要以大陆溢流为主总体呈
西厚东薄的带状展布，具多旋回特征，岩性以拉斑玄武岩、玄武质熔岩、凝灰岩、火山碎屑
岩等为主。
玄武岩具多个旋回特征，具 10 多个喷发层。
研究区二叠纪玄武岩为高铁钛、低镁、偏碱性或钙碱性拉斑玄武岩，具有较高的分异和同化混染程度。
二叠纪玄武岩的元素地球化
学主要特征为：高度富集不相容微量元素、LREE 和Ti（＞ 5%）、F、偏碱、Rb、Sr、K、U、Th 等元素含量高，亏损 Mg、Ca、Cr 和 Ni。
这为峨眉山玄武岩古风化壳中Fe、Ai、Ti 等大型
矿集区的形成提供有利的地质地球化学背景。
2.地质特征
依据《贵州省区域地质志》划分意见，普安莲花山位于黔北台隆扬子准地台四级构造单
元普安旋扭构造变形区中到中南部。
该背斜沿NEESWW 方向展布，东起普安莲花山，西至盘
县乐民，并与盘西 SN 向构造带相交。
区内主要出露地层有泥盆系、石炭系、二叠系、三叠
系和第四系，莲花山背斜核部主要为二叠系中统茅口组生物灰岩，两翼为峨眉山玄武岩及三
叠系白云岩。
研究区铁矿石结构构造类型较为复杂，主要有瘤状、条带状、浸染状及块状构造。
且这些构造类型铁矿石在古风化壳纵向上具有明显的规律性，从下往上依次为条带状构
造 - 浸染状构造 - 瘤状构造 - 块状构造。
其中，条带状构造主要分布于古风化壳顶部的玄武质
黏土岩之上，厚 2-10cm 不等；浸染状构造主要以铁质浸染的形式分布于喀斯特高地的黏土
岩及玄武岩土之中，呈褐色或铁红色；瘤状构造及块状构造是风化壳铁矿的主要类型具极高
铁含量并且呈透镜状产于喀斯特洼地或溶斗之中。
3.采样与分析结果
3.1样品采集与分析
样品采自普安莲花山古风化壳剖面，由顶至底共采集岩（矿）石样品共计 7 件，编号为PA1-PA7。
样品主微量元素测试工作在广州某公司完成。
①主量元素：首先在备好的粉样中加入Li2B4O7-LiBO2 助熔物，充分混合后，于 1000℃
熔融。
熔融物冷却后加入稀 HNO3 和稀HCL 溶解，用电感耦合等离子体发射光谱仪采用 ME-ICP06 方法定量测试。
②微量元素：将样品放入烤箱烘烤并冷却至室温，然后取 40mg 放入 Teflon 密封熔样罐，逐次加入 3ML（1+1）HNO3 和 2.5ML HF, 超声震荡、蒸干和保温（5d+5h）等使样品全溶，然
后加入 1ML 500ng/ g 内标，用 1% 稀释至 50g，使用 ELEMENT 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行测试分析，分析误差优于 5%。
3.2结果分析
岩( 矿) 石主量元素分析表列于表 1。
4.结论及控制因素分析
4.1古风化壳元素迁移富集特征
玄武岩的主要矿物成分为辉石和长石，辉石主要为富 Fe、Ti 等矿物，长石为富 Al 等矿物。
火山喷发间歇期，研究区气候温暖至湿热，雨量充沛，富含 CO2、SO2、F 等酸性雨水造
成玄武岩中富 Al 长石矿物分解形成高岭石、埃洛石等黏土矿物残留，而 Fe、Ti 等矿物也因辉石等矿物的分解而迁移出来，并在高岭石等黏土矿物形成的吸附障中富集，Fe 在受到频繁的海侵及海退事件影响研究区局部水位频繁升降，导致Fe 在地表水中以胶体的形式向喀斯特
洼地迁移富集，这种地球化学的差异性导致了 Fe 与 Al、Ti 分离，表明 Fe 与 Al、Ti 分离的差
异性与古地理特征、风化作用以及频繁海侵及海退事件关系密切。
4.2成矿控制因素
①成矿动力来源
峨眉山地幔柱的强烈活动，致使深大断裂强烈横向拉张和垂向深陷作用，致使贵州西部发生了基性岩浆的喷溢活动，在贵州西部二叠系茅口组顶部喀斯特不整合面上形成大面积高
铁高钛背景值的玄武岩堆积。
因此，峨眉山地幔柱活动推动了贵州西部古地理格局的演化( 喀斯特不整合地貌 )，并造就了 ( 矿源层) 高铁钛玄武岩堆积。
②成矿物质来源
众多研究如贵州遵义地区与峨眉山玄武岩有关的铁锰矿床、贵州晴隆二叠系茅口顶部玄
武岩风化型钛铁矿以及贵州西北部玄武岩风化壳稀土铁矿等均证实了玄武岩中高铁钛背景值
的特征。
因此，茅口组顶部大面积的峨眉山玄武岩为铁矿成矿提供了主要物质来源( 矿源层)。
③风化淋滤作用
前人研究表明，贵州西部中、上二叠统界线附近锰矿、金矿、铜矿、稀土矿、硫铁矿等成矿受风化壳控制明显。
有学者对于玄武岩风化壳型铁矿成矿过程划分为三期六阶段，其中
风化淋滤及次生富集两个阶段都主要受风化作用的显著控制。
因此，风化淋滤作用是铁矿次
生矿化富集的关键因素，具有重要的聚铁- 钛作用。
结语
贵州西部二叠系茅口组顶部古风化壳型铁矿是峨眉山玄武岩“削底化作用”的产物，峨眉山地幔柱的活动及玄武岩喷溢推动了贵州西部古地理格局的演化 ( 喀斯特不整合洼地 )，并造就了 ( 矿源层 ) 高铁钛玄武岩堆积，贵州西部二叠系茅口组顶部古风化淋滤作用及古地理格局演化对 Fe 的迁移及富集具显著的控制作用。
因此，对于贵州西部二叠系茅口顶部玄武岩风化壳及其古地理恢复的研究是寻找玄武岩风化壳型铁矿床的先决基础。
参考文献
[1]冯康宁 , 杨瑞东 , 徐海 , 汪龙波 , 罗朝坤 , 高军波 . 贵州西部二叠系茅口组顶部古风化壳型铁矿地球化学特征及控制因素[J].2020.
[2]李厚民 , 王登红 , 李立兴等 . 中国铁矿成矿规律及重点矿集区资源潜力分析[J]. 中国地质,2012,39(3)：559-580.。