9风化矿床

外生矿床风化矿床沉积矿床能源矿床内生矿床地球内部深部来源为主深部高温高压地表之下外生矿床地球外部地表岩石或矿石地表常温常压地球表层能量来源：成矿物源：成矿条件：成矿位置：外生矿床：由大气、水、生物等地质外营力作用使有用物质聚集形成的矿床。内生矿床：由岩浆、放射性衰变等地球内部热能导致有用物质聚集形成的矿床。第九章风化矿床一、概念、特点、意义二、形成条件三、成矿作用四、风化矿床的成因分类五、矿床的表生变化与次生富集风化现象及其产物花岗岩球形风化狗头金一、概念、特点、工业意义1、概念地表岩石和矿石在太阳能、大气、水和生物等地质外营力作用下，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的矿床。关键词1：地表岩石和矿石关键词2：地质外营力关键词3：物理、化学和生物化学变化关键词4：有用物质关键词5：原地聚集(1)岩石或矿石——地表；(2)岩性——富Fe、Ni基性岩，富Al正长岩和玄武岩，富长石、REE花岗岩，富P、Mn碳酸盐岩等；关键词1：地表岩石或矿石(1)温度——热胀冷缩分解岩石；(2)水——溶解和搬运物质；(3)氧——氧化作用：元素溶解与沉淀；(4)二氧化碳——碳酸：溶解硅酸盐；(5)无机酸——硫酸：溶解物质；(6)有机酸——腐植酸：溶解硅酸盐；(7)生物——产氧、有机酸等分解岩石；温度有机酸关键词2：地质外营力水氧(1)物理变化——结构构造上呈破碎、疏松、多孔；(2)化学变化——物质成分既有溶解又有新生；(3)生物化学变化——颜色变深；黄钾铁矾多孔状关键词3：物理、化学、生物化学的变化(1)可溶性物质——各种盐类及化学风化形成的K、Na、Ca、Mg等阴阳离子，以及U、Ni、REE等；(2)残留稳定矿物——磁铁矿、钛铁矿、锡石、锆石、铬铁矿、自然金、自然铂和金刚石等；(3)新生矿物——铁铝氧化物和氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、高岭土等；PlatinumKaolinite关键词4：有用物质元素迁移I和II：完全迁出风化壳，不能形成风化矿床；III：可迁出风化壳，也可在风化壳下部富集成矿；IV：在风化壳的中、上部富集成矿；(1)机械屏障：发生在流水运动改变及地形凹凸不平地段，可形成金、锡石等砂矿床；(2)物理-化学屏障：是由酸性、碱性及氧化还原条件激烈改变引起的，如硫化物矿床的次生富集；(3)生物屏障：生物有选择地吸收元素，腐植层有机化合聚积元素；(4)蒸发屏障：强蒸发的地段使易溶盐与难溶盐从水中沉淀出来；(5)吸附屏障：粘土、泥炭、煤吸附Cu、Pb、Zn等阳离子，铅矾土和褐铁矿吸附V、P、As等元素；元素沉淀(1)风化壳：水云母、粘土、红土型；水云母型：以原生硅酸盐造岩矿物中二氧化硅不发生重大迁出为特征，标型矿物主要是：水云母、水绿泥石、蒙脱石以及少量贝得石。这类风化壳中一般无重要矿产产出。粘土型：以风化壳中二氧化硅有相当程度迁出为特征，标型矿物主要是：高岭石、多水高岭石、绿高岭石、石英等。这类风化壳产出粘土及高岭土等残余矿床。红土型：以风化壳中二氧化硅强烈迁出为特征，标型矿物为：铁铝的氧化物和氢氧化物。这类风化壳中产出红土型镍矿、铝矿、铁矿、金矿等。关键词5：原地聚集(1)大部分是新生代（古近纪、新近纪和第四纪）形成的，因此它们经常出露出于地表，埋藏浅，便于露天开采。2、风化矿床的特点合浦高岭土矿(2)与原岩或原生矿床相距不远，所以风化矿床可作为寻找原生矿床的重要标志。残-坡积金矿床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(3)往往沿现代丘陵地形呈面型覆盖分布，个别呈线型分布。(4)矿石结构多呈胶状和残余状，矿石构造多呈多孔状、粉末状、皮壳状、网格状和结核状。(5)组成物质是在风化条件下比较稳定的元素和矿物，有铁锰铝的氧化物和氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、高岭土等。多孔状皮壳状3、工业意义风化矿床中主要矿产有：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。(1)世界上全部铝土矿都是由风化成矿作用形成的；(2)镍储量的80%以上来自风化镍矿，大洋洲新喀里多尼亚风化镍矿占世界镍金属储量的70%；(3)全球有70%的富铁矿石是风化成矿作用形成，如古巴的红土铁矿150亿吨；(4)富Mn矿石、金矿床、稀土矿床、粘土矿床等；三、风化矿床形成的条件1、气候2、原岩3、地质构造4、地形地貌5、水文地质6、时效条件形成条件在极地冻土地带，温度和湿度太低，水和生物作用微弱，一般不形成风化壳，有时仅有机械碎屑物质形成残积砂矿。在温带内陆沙漠和热带沙漠地区，蒸发量远远大于降水量，水的作用微弱，生物稀少，多以物理风化作用为主，化学风化作用主要表现为碱金属Na、K和碱土金属Ca、Mg的淋滤和沉淀作用，风化壳主要由碎屑物质组成。在热带和亚热带地区，气温较高，雨量充沛，生物活跃，岩石往往发生强烈的化学风化作用，最有利于形成风化壳。因此，一些大型的铁、锰、铝、镍等风化矿床主要分布在热带和亚热带温热气候地区内。1、气候——决定温度、降雨量和生物2、原岩——发育程度和化学组成原岩是风化壳中成矿物质的直接来源，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。不同原岩可形成不同类型的风化矿床：(1)富Fe、Ni基性-超基性岩——红土型铁、镍矿床；(2)富Al霞石正长岩和玄武岩——红土型铝土矿床；(3)富长石花岗岩——高岭土矿床；(4)富REE花岗岩——离子吸附型稀土矿床；(5)富重砂花岗岩——残积型锡石、锆石等砂矿床；(6)富P碳酸盐岩——残余磷矿床；(7)富Mn碳酸盐岩及变质岩——残余锰矿床；(8)富Fe变质岩——残余铁矿床；原岩共生硫化物、角砾状和多孔状构造有利于风化。3、地质构造——形成和保存(1)区域性大构造——稳定的地台区有利于风化矿床的形成，活动的造山区和沉降的沉积区则不利；(2)局部性断裂构造——裂隙、节理、裂隙带、破碎带等构造有利于地下水渗透和迁移，形成线型风化矿床4、地形地貌——形成和保存直接影响地表-地下水运动状态，及降雨量、气温、植被发育等；从而影响风化程度和产物堆积。高山地区：地表水流湍急，地下水位很低，植被稀少，且气温很低。以机械侵蚀作用为主，形成粗大机械碎屑，且常被山洪冲走。不利于风化壳及风化壳矿床的形成。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，岩石通气条件不好。不利于风化作用的进行。高差不大山区、丘陵地带、准平原地区：地势起伏不平，地下水位较高，生物繁盛，地下-地表水流动缓慢，一方面将易溶物质带走，另一方面又不致于将残留物冲走。能形成厚大的风化壳和风化矿床。氧化分解、溶解淋滤聚集淋滤下来的物质5、水文地质条件——分带矿床形成与地表水和地下水的运动状况及化学类型有关：渗透带：位于地表与潜水面之间，其水分来自大气降水，自上而下作垂直运动；水中富含氧气和二氧化碳，以及有机酸、硫酸盐、细菌等，因此溶解和氧化能力很强，是风化作用最强烈的带。流动带：位于潜水面和停滞水面之间，水分为潜水，向侧向作缓慢水平流动；水呈弱酸性或呈弱碱性，对原岩的分解十分微弱，主要是将上部分解淋滤而下的风化物质聚集。停滞水带：位于停滞水面之下，水分为潜水，基本处于静止状态；水中几乎不含游离氧，原生矿物基本上不发生变化。6、时效条件——程度和规模具备一个较长时间和稳定的地质环境，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。三、风化成矿作用地表岩石在原地产生机械破碎而不改变化学成分的过程，叫物理风化作用；主导因素是温差、重力、构造、冰楔、根劈等；1、物理风化作用地表岩石发生化学分解的作用，叫化学风化作用；主导因素是水、氧和二氧化碳等；2、化学风化作用包括以下几种方式：(1)氧化作用：例如铁橄榄石Fe2+氧化成Fe3+；(2)水合作用：例如长石转变为水云母；(3)水解作用：例如硅酸盐转变为粘土；(4)酸解作用：例如碳酸分解硅酸盐；2K[AlSi3O8]+2H2O——K1Al2[(Si,Al)4O10](OH)2•nH2O长石水云母由生物生活和死亡过程中引起的化学风化作用；主导因素是生物及其衍生物等；3、生物风化作用风化矿床形成，往往是三种风化成矿作用联合作用的结果(1)机械破坏：根劈；(2)化学破坏：有机酸分解、铁细菌、硫细菌等；四、风化矿床的成因分类1、成因分类(根据成矿物质来源特点)：(1)残-坡积砂矿床：原生岩石或矿石遭受风化作用，其中未被分解的重砂矿物或岩石碎屑，残留在原地或沿斜坡堆积起来形成的矿床。主要矿床有砂金、砂锡、铌钽砂矿等；(2)残余矿床：原生岩石或矿石经风化作用后，形成的一些难溶的表生矿物组分，残留在原地形成的矿床。主要矿床有：粘土矿床、红土型铁矿、铝土矿等；(3)淋积矿床：原岩或矿石经风化作用，某些易容物质被水带到风化壳下部潜水面附近沉淀下来形成的矿床。主要矿床有红土型镍矿、淋积型铀矿；根据产出的条件和最终风化产物的不同，可分为：(1)粘土型矿床：高岭土、蒙脱石矿床；(2)红土型矿床：铝土矿、铁矿、稀土、金矿等；2、典型矿床：(1)离子吸附型稀土元素矿床；(2)红土型镍矿床；(3)红土型铁矿床；(4)红土型铝土矿床；(5)红土型金矿床；(6)铁帽型金矿床；(7)风化型高岭土矿床；(8)风化型磷矿床；(9)淋积型铀矿床；(1)离子吸附型稀土元素矿床稀土矿物硅酸盐稀土络合物高岭石水云母多水高岭石强烈风化吸附①形成机理由含稀土元素的花岗岩、碱性岩、碳酸岩及火山岩风化而成。原岩REE：0.02-0.03%矿石REE：0.088%I、富铁残积层：介质为弱酸性，粘土矿物含量较高，但[Fe(OH)3]胶体大量产生，粘土矿物发生胶体凝聚和电性中和作用，对稀土元素的吸附容量减少，稀土元素含量相对贫化；II、完全风化带：介质呈弱酸性，稀土元素溶解能力增强，粘土矿物大量存在，稀土元素形成富集；III、半风化带：介质呈弱碱性，稀土元素溶解能力差，粘土矿物较少，稀土元素富集较低；IV、未风化基岩：花岗岩、花岗斑岩；②典型风化剖面I、我国南岭地区含稀土矿物的燕山期花岗岩在有利地质地貌条件下，形成了特大型离子吸附型稀土元素矿床。原岩中稀土元素含量为0.02-0.03%，遭风化后在近地表的粘土层中稀土元素的含量提高到0.088%，最高达0.43%。③典型实例(2)红土型镍矿床①形成机理由含镍的超基性岩风化而来，如纯橄榄岩、橄榄岩、辉石岩等。橄榄石辉石蛇纹石镍离子暗镍蛇纹石镍铝绿泥石镍镁绿泥石含镍绿高岭石含镍针铁矿含镍锰的氧化物强烈风化原岩Ni：0.1-0.2%矿石Ni：1.8-3.0%红土型镍矿床风化壳分带特征(萨玛玛,1991)I、褐铁矿带：包括三个段，其下部富针铁矿段常构成规模大品位低的矿层，40～90%的Ni赋存于针铁矿中。II、粘土带：出现镍的工业富集地段，绿高岭石和暗镍蛇纹石是主要的富Ni粘土矿物。III、残余土带：Ni含量随原生矿物蛇纹石和辉石的分解而增加。IV、母岩氧化带：母岩颜色由色变为褐色。V、原岩：未风化的母岩。②典型风化剖面镍与残余土带界线残余红土带橄榄岩蚀变带和镍富集带原始带铁帽结核状铁氧化物疏松状红土靠近地表逐渐脱水镍向下迁移地表面③典型实例I、大洋洲的新喀里多尼亚镍矿；II、澳大利亚Bulong红土型Ni-Co矿床；(3)红土型铁矿床①形成机理由含铁较高并易于风化的岩石风化而来，如超镁铁质岩和含铁多的碳酸盐岩。超镁铁质岩碳酸盐岩Fe2+离子赤铁矿褐铁矿酸分解氧化②典型实例I、古巴、菲律宾、印度尼西亚等国产出；原岩Fe：20%矿石Fe：35-70%(4)红土型铝土矿床①形成机理由热带和亚热带地区