第八章風(fēng)化礦床

WEATHERINGOREDEPOSIT第六章風(fēng)化礦床本章內(nèi)容一風(fēng)化殼三風(fēng)化成礦作用四風(fēng)化礦床形成的條件五風(fēng)化礦床的成因分類及特點(diǎn)六原生礦床的表生變化二風(fēng)化礦床概述一風(fēng)化殼1.風(fēng)化殼概念殘留在原地基巖之上的疏松表層（或殘積物層）稱為風(fēng)化殼。風(fēng)化殼按其平面形態(tài)特征可分為：面狀、線狀、囊狀和復(fù)合型風(fēng)化殼等幾種類型。面型風(fēng)化殼線型風(fēng)化殼復(fù)合型風(fēng)化殼2.風(fēng)化殼的發(fā)育過程

物理風(fēng)化為主的階段：巖（碎）屑型風(fēng)化殼;化學(xué)風(fēng)化為主的階段：

①化學(xué)風(fēng)化的早期階段硫酸鹽常在地勢低洼的地方富集，形成硅鋁-硫酸鹽型風(fēng)化殼；碳酸鹽常在原地富集形成硅鋁-碳酸鹽型風(fēng)化殼，故又稱富鈣階段。如砂巖空隙內(nèi)部的石膏、碳酸鈣膠結(jié)物等；②化學(xué)風(fēng)化的中期階段

硅鋁酸鹽分解為各種粘土礦物。在這些風(fēng)化物中，硅鋁相對(duì)富集，故又稱富硅鋁階段。組成的風(fēng)化殼稱為硅鋁粘土型風(fēng)化殼或高嶺土型風(fēng)化殼。根據(jù)風(fēng)化原巖的差異，粘土型風(fēng)化殼又可以劃分為如下兩種類型：一種是：鋁硅酸鹽→伊利石→高嶺土粘土型風(fēng)化殼KAlSi3O8→K1-nAl2(Al,Si)4O10(H2O)(OH)2→Al4Si4O10(OH)8(1)Si4+＋4H2O＝H4SiO4+4H+(2)式(1)－(2)表明：鉀長石伊利石化過程是一個(gè)去鉀、去硅的過程，在這個(gè)過程中K、Si分別以K+和H4SiO4的形式在表層水溶液中遷移，鋁硅酸鹽礦物向富硅鋁方向轉(zhuǎn)變；鋁硅酸鹽風(fēng)化是粘土型風(fēng)化殼形成的最重要的一種途徑；風(fēng)化殼的發(fā)育過程

另一種粘土型風(fēng)化殼形成的過程是：

鐵鎂硅酸鹽→蒙脫石→針鐵礦（褐鐵礦）粘土型風(fēng)化殼

4(Fe2+,Mg2+)SiO4+8H++4O2＝(Fe2+,Mg3+)Si4O10(OH)2+6FeO(OH)+5Mg2+由上式可見，鎂鐵硅酸鹽礦物風(fēng)化過程同樣是一個(gè)去鎂、去鐵(硅酸鹽中鎂、鐵析出)，富硅、富鐵（以鐵的氫氧化物及石英形勢富集）的過程，是粘土型風(fēng)化殼形成的又一種重要途徑；風(fēng)化殼的發(fā)育過程

③化學(xué)風(fēng)化的晚期階段Al2O3.2SiO2.2H2O+nH2O→Al2O3.nH2O+2SiO2.H2OK1-nAl2[AlSi3O10](OH)2.H2O→Al2[Si4O10](OH)2.nH20

伊利石蒙脫石→Al4[Si4O10](OH)8→Al(OH)3→Al2O3.H20

高嶺土鋁土礦

最后殘留的多為鐵、鋁、錳的氧化物及耐風(fēng)化的石英，在這些風(fēng)化物中，鋁鐵相對(duì)富集，故又稱為富鋁鐵階段。所形成的風(fēng)化殼稱為鐵鋁型風(fēng)化殼或磚紅壤風(fēng)化殼（lateriticweatheringcrust）。風(fēng)化殼的發(fā)育過程風(fēng)化殼的演化與分帶風(fēng)化殼的發(fā)育過程3.風(fēng)化殼類型

風(fēng)化殼剖面是根據(jù)原巖硅酸鹽礦物的分解程度來確定的，這種分解程度依據(jù)二氧化硅被淋濾的強(qiáng)度(風(fēng)化殼中氧化硅和氧化鋁的比值)來確定。據(jù)此可劃分出三種類型：

水云母型剖面：特征是原巖在水化和水解改造過程中，硅酸鹽基本無很大遷移，硅鋁飽和。這種剖面中風(fēng)化殼的標(biāo)型礦物主要有：水云母、水綠泥石、以及少量蒙脫石、貝得石。在這類剖面的風(fēng)化殼中一般無重要礦產(chǎn)。

粘土型剖面：特點(diǎn)是二氧化硅不足，它們相當(dāng)多的被遷出風(fēng)化殼，硅鋁不飽和。標(biāo)型礦物主要是高嶺石、多水高嶺石、綠脫石、石英等。這類剖面與粘土及高嶺土礦床有關(guān)。

紅土型剖面：特征是氧化硅從風(fēng)化殼中大量遷出，風(fēng)化殼中鋁硅酸鹽完全分解，氧化鋁和氧化硅的聯(lián)系完全破壞。標(biāo)型礦物為鋁的氫氧化物(三水鋁礦)，鐵的氧化物和氫氧化物，這類剖面與風(fēng)化殼中所有重要的殘余礦床共生。粘土型剖面紅土型剖面二風(fēng)化礦床概述1.定義

地殼最表層的巖石和礦石在太陽能、大氣、水和生物等地質(zhì)外營力的作用下，發(fā)生物理的、化學(xué)的以及生物化學(xué)的變化，并使有用物質(zhì)原地聚集起來形成礦床的地質(zhì)作用叫風(fēng)化成礦作用，由這種作用形成的礦床叫風(fēng)化礦床。風(fēng)化作用的結(jié)果，使原生的巖石及礦石被分解成三種主要組分

——原巖中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的礦物;

——風(fēng)化作用過程中形成的新礦物;

——可溶性物質(zhì);2.風(fēng)化礦床特點(diǎn)一般形成時(shí)代新,埋藏淺:風(fēng)化礦床大部分都是第三紀(jì)和第四紀(jì)形成的，因此它們經(jīng)常出露出于地表，埋藏淺，便于露天開采。在第三紀(jì)以前形成的古風(fēng)化礦床，或因被新地層埋藏，或因被侵蝕破壞，故較少見。 成礦物質(zhì)原地或半原地堆積:風(fēng)化礦床分布范圍與原巖或原生礦床出露的范圍基本一致或相距不遠(yuǎn)，所以風(fēng)化礦床除自身具工業(yè)價(jià)值外，?？勺鳛閷ふ以V床的重要標(biāo)志。礦體主要呈面型或線型分布,延深受風(fēng)化殼厚度控制:風(fēng)化礦床往往沿現(xiàn)代丘陵地形呈面型覆蓋分布，礦體的深度決定于自由氧滲透到地下的深度，一般幾米至幾十米，有的達(dá)一、二百米，個(gè)別呈線型分布的礦體沿裂隙帶風(fēng)化深度可達(dá)1500米以上。

面型風(fēng)化礦床剖面圖1-覆蓋層；2-赭石-粘土巖；3-含鎳高嶺石化蛇紋巖；4-含鎳淋濾蛇紋巖；5-蛇紋巖平面上呈面型，剖面上呈層狀、似層狀線型風(fēng)化礦床剖面圖1-蛇紋巖；2-含鎳淋濾蛇紋巖；3-赭石-粘土巖；4-裂隙帶風(fēng)化礦床特點(diǎn)礦石多呈膠狀結(jié)構(gòu)和殘余結(jié)構(gòu):以多孔狀、粉末狀、皮殼狀、網(wǎng)格狀和結(jié)核為主。風(fēng)化礦床特點(diǎn)疏松多孔狀褐鐵礦礦石皮殼狀褐鐵礦礦石組成風(fēng)化礦床的物質(zhì)是在風(fēng)化條件下比較穩(wěn)定元素和礦物:自然金、鐵、錳、鋁的氧化物和氫氧化物，碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、高嶺土以及被粘土礦物吸附的稀土元素等。風(fēng)化礦床特點(diǎn)氧化鐵礦石氧化錳礦石自然金礦石3.工業(yè)意義鐵、錳、鋁、鎳、鈷、金、鉑、銅、鉛、鋅、鎢、錫、鈾、釩、稀土元素、金剛石、剛玉、蘭晶石、重晶石、磷塊巖、菱鎂礦、高嶺土、粘土等。

其中有些礦產(chǎn)占目前世界產(chǎn)量的相當(dāng)大比重。例如，世界上全部鋁土礦都是由風(fēng)化成礦作用形成的，鎳儲(chǔ)量的80%以上來自風(fēng)化成礦作用形成的紅土型鎳礦，大洋洲新喀里多尼亞島的風(fēng)化鎳礦占世界鎳金屬儲(chǔ)量的70%；全球有70%的富鐵礦石是風(fēng)化成礦作用形成的。高嶺石：kaolinite:Al4Si4O10(OH)8

伊利石：illite：KAl2(Al,Si)4O10(H2O)(OH)2蒙脫石：montmorillonite(smectite):Al2[Si4O10](OH)2.nH20葉臘石：pyrophyllite:Al2Si4O10(OH)2滑石：talc:Mg3Si4O10(OH)2硅酸鎳礦：nepouite:Ni3Si2O5(OH)4水鋁礦：gibbsite:Al(OH)3一水鋁礦：boehmite:Al2O3.H2O針鐵礦：goethite:FeOOH釩鉀鈾礦:carnotite:K2(UO2)2(V2O8).3H2O輝銅礦：chalcocite:Cu2S藍(lán)銅礦：azurite:Cu3(OH)2(CO3)2孔雀石：malachite:Cu2(OH)2CO3銅藍(lán)：covellite:CuS赤銅礦：cuprite:Cu2O4.風(fēng)化礦床中常見礦物一覽物理風(fēng)化作用:巖石的機(jī)械破壞過程，一般無化學(xué)成分變化;化學(xué)風(fēng)化作用:

●溶解作用(dissolutionprocess)RCl、R2SO4

、R2CO3etc.

作為地殼中主要組分的鋁硅酸鹽礦物，Si、Al在地表水中又是如何溶解的呢？三風(fēng)化成礦作用

1.風(fēng)化作用類型化學(xué)風(fēng)化作用Ph值與Al、Si溶解度關(guān)系●水合作用(hydrationprocess)CaSO4(anhydrite)→CaSO4.2H2O（gypsum）Al4Si4O10(OH)8(kaolinite)→Al4Si4O10(OH)8.nH2Ohydration作用致使H2O進(jìn)入到粘土礦物的晶間結(jié)構(gòu)之中，導(dǎo)致晶間結(jié)構(gòu)膨脹，有利于礦物物理、化學(xué)分解；化學(xué)風(fēng)化作用●水解或酸解作用(hydrolysisandacidhydrolysis)硅酸鹽礦物水解，Si4＋以H4SiO4的形式在表層水溶液中遷移。Si4＋4H2O＝H4SiO4+4H+(1)Fe3+、Al3+溶液水解導(dǎo)致鐵鋁氫氧化物沉淀；Al3+3H2O＝Al(OH)3+3H+(2)化學(xué)風(fēng)化作用●氧化作用（Oxidation）如表生條件下，白云母遠(yuǎn)比黑云母穩(wěn)定，原因在于：K+[(Al2)(Si3Al)O10(OH)2]-（muscovite）K+[(Mg2+,Fe2+)3(Si3Al)O10(OH)2]-(biotite)與白云母相比黑云母中有Fe2+（ferrousiron）,在氧化條件下，F(xiàn)e2+→Fe3+

，導(dǎo)致黑云母礦物中電荷不平衡，使其不再穩(wěn)定；化學(xué)風(fēng)化作用●陽離子置換作用（cationexchange）化學(xué)風(fēng)化作用生物風(fēng)化作用(Bio-weathering)

●鐵細(xì)菌：Fe2＋→Fe3＋●硫細(xì)菌：S2-→SO42-●還原硫酸鹽細(xì)菌：SO42-→S2-風(fēng)化成礦作用2.風(fēng)化過程中元素的遷移與富集強(qiáng)烈遷移的元素：Cl、Br、I、S，趨于完全遷出風(fēng)化殼；易遷移元素：K、Na、Ca、Mg、F、Sr、Zn，多或完全遷出風(fēng)化殼（趨于分散）；可遷移元素：Cu、Ni、Co、U、Mn、Si、P，可遷出風(fēng)化殼，也可在風(fēng)化殼下部富集成礦；惰性元素：Fe、Ti、Al、REE，趨于在風(fēng)化殼中（中、上部）富集成礦；

不遷移組分：石英3.元素遷移能力與風(fēng)化礦產(chǎn)分布關(guān)系四風(fēng)化礦床形成條件

風(fēng)化礦床的形成是由多種因素決定的，主要受氣候、原巖特征、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)以及風(fēng)化時(shí)間等條件的控制。1.氣候條件

決定了風(fēng)化殼的發(fā)育程度及風(fēng)化殼類型;

寒帶高山區(qū):巖屑型風(fēng)化殼;

半干旱氣候:硅鋁-碳酸鹽型及硅鋁-硫酸鹽型風(fēng)化殼；

干旱氣候:硅鋁-氧化物-硫酸鹽型風(fēng)化殼(黃鐵鉀釩);

溫帶濕潤氣候:硅鋁粘土型或高嶺土型風(fēng)化殼;

熱帶、亞熱帶濕熱氣候:鐵鋁型或磚紅壤型風(fēng)化殼;溫度和濕度是控制巖石風(fēng)化的重要因素2.原巖條件

原始巖石和礦床的礦物和化學(xué)成分對(duì)風(fēng)化作用產(chǎn)物的性質(zhì)起著十分重要的作用。原巖的性質(zhì)和成分，直接影響風(fēng)化殼的發(fā)育程度和化學(xué)組成。如鎂鐵質(zhì)巖石風(fēng)化得較快，較容易產(chǎn)生風(fēng)化殼，形成鐵礦（褐鐵礦）、鎳礦（硅酸鹽鎳礦）和鋁礦；花崗巖卻能形成高嶺土礦床，因?yàn)榛◢弾r含有可分解成該種礦床的成分（如長石等）;石英砂巖受風(fēng)化后不可能形成風(fēng)化殘留礦床.

不同原巖可形成不同類型的風(fēng)化礦床：

超基性巖漿巖——Ni-Co礦床；Pd-Pt礦床；Fe礦床

古老的淺變質(zhì)鐵質(zhì)巖——風(fēng)化殼型富鐵礦床

基性巖（玄武巖）——紅土型鋁土礦床

堿性巖（霞石正長巖）——風(fēng)化殼型鋁土礦床

花崗巖類——鈮鉭稀土元素礦床；高嶺土礦床

碳酸鹽巖類——淋積型鐵礦床；鋁土礦床原巖條件地貌條件對(duì)于風(fēng)化作用能否徹底進(jìn)行以及風(fēng)化產(chǎn)物能否很好地堆積下來，是十分重要的外界條件。地形起伏不僅控制物質(zhì)的侵蝕和堆積，還直接影響著地表水及地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，甚至還直接影響著降雨量的大小及氣溫的變化(例如在溫暖或炎熱地區(qū)的高山上仍終年積雪)，以及植被發(fā)育，土壤的覆蓋厚度等。在不同的地貌條件下，其風(fēng)化作用的速度、強(qiáng)度以及風(fēng)化殼的地球化學(xué)特征均有差別。3.地貌條件地貌條件高山地區(qū)：一般說來，在高聳陡峻的高山地區(qū)，水流湍急，地形強(qiáng)烈切割，地下水位很低，植被稀少，并且往往氣溫很低。這時(shí)主要以機(jī)械侵蝕作用為主，化學(xué)風(fēng)化十分微弱，風(fēng)化產(chǎn)物則以粗大的機(jī)械碎屑為主，如崩塌物，并且它們常被山洪流水沖走，不易堆積保存。因此，這種地形不利于風(fēng)化殼及風(fēng)化殼礦床的形成。平原洼地：在十分平坦的平原洼地，水流不暢，地下水位高，從它處搬運(yùn)來的泥沙等細(xì)小沉積物大量沉淀淤積，形成厚大的沖積覆蓋層，巖石的通氣條件不好，不利于風(fēng)化作用的進(jìn)行。丘陵地帶、準(zhǔn)平原地區(qū)：在高差不大的山區(qū)，丘陵地帶，準(zhǔn)平原地區(qū)，地勢起伏不平，地下水位較高，生物繁生，地下水和地表水流動(dòng)緩慢。一方面，流水能將易溶的風(fēng)化產(chǎn)物帶走，不斷打破風(fēng)化過程中的化學(xué)平衡狀態(tài)，使得風(fēng)化場地始終處于積極的化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)，而有利于風(fēng)化作用向著縱深方向的新鮮基巖進(jìn)行；另一方面，較小的流水速度又不致于將風(fēng)化殘留物沖走。因此，在這樣的地區(qū)，風(fēng)化作用強(qiáng)烈，廣泛，使原巖徹底分化瓦解，風(fēng)化產(chǎn)物大量殘留原地，形成厚大的風(fēng)化殼和風(fēng)化礦床。地貌條件地質(zhì)構(gòu)造條件對(duì)于風(fēng)化礦床的形成、保存具有重要的意義。地貌景觀最主要是由地質(zhì)構(gòu)造條件決定的。一般來說，在強(qiáng)烈褶皺區(qū)，地形高峻，不利于大規(guī)模風(fēng)化礦床形成；只有當(dāng)造山區(qū)經(jīng)長期侵蝕達(dá)到較平緩的地貌或準(zhǔn)平原環(huán)境時(shí)，才能形成大規(guī)模的風(fēng)化殼礦床。因此，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定的地臺(tái)區(qū)，由于經(jīng)受較長期的風(fēng)化剝蝕作用，有利于大規(guī)模風(fēng)化殼礦床的形成。古風(fēng)化殼礦床往往產(chǎn)在長期沉積間斷的不整合面上。如我國華北地臺(tái)的奧陶系風(fēng)化侵蝕面上的鐵、鋁等風(fēng)化殼礦床。4.地質(zhì)構(gòu)造條件裂隙、裂隙帶、破碎帶等構(gòu)造影響礦體的形態(tài)產(chǎn)狀。如果裂隙帶、破碎帶發(fā)育，將增大風(fēng)化作用的表面積和風(fēng)化深度，因此這些構(gòu)造帶控制了“線型風(fēng)化礦床”的位置和規(guī)模。在斷塊構(gòu)造的下降盤，有利于風(fēng)化礦床的保存。地質(zhì)構(gòu)造條件氧化、分解、溶解、淋濾、生物作用淋濾下來的物質(zhì)聚集、膠結(jié)作用

風(fēng)化礦床的形成，與地表水和地下水的運(yùn)動(dòng)狀況及其化學(xué)類型有關(guān)，它們是決定風(fēng)化礦床的規(guī)模、形狀，甚至礦床類型的重要因素。地下水具有垂直分帶性。這種特性又決定了風(fēng)化礦床的垂直分帶特點(diǎn)。5.水文地質(zhì)條件該帶富含氧氣和二氧化碳，故又可稱“充氣帶”或“飽氣帶”。另外還富含有機(jī)酸、硫酸鹽、細(xì)菌等，因此溶解和氧化能力很強(qiáng)，對(duì)原巖發(fā)生強(qiáng)烈的物理、化學(xué)及生物化學(xué)的破壞分解作用，此帶又稱為“分解帶”，“氧化帶”，是風(fēng)化作用最強(qiáng)烈的帶。飽滲透帶此帶位于地表與地下水面(潛水面)之間，其中的水來自大氣降水，因此顯示出明顯的季節(jié)性。此帶內(nèi)的水自上而下作垂直運(yùn)動(dòng)，故常稱“地下水的“垂直運(yùn)動(dòng)帶”。位于地下水面和停滯水面之間，地下水為潛水，季節(jié)性變化影響不如上帶明顯。該帶中的地下水向側(cè)向作緩慢的水平流動(dòng)，故稱“地下水的水平運(yùn)動(dòng)帶”。水中所含的O2和CO2隨著深度的增加而逐漸減少，含鹽度增加，水呈弱酸性或呈弱堿性，因此對(duì)原巖的分解和氧化能力均十分微弱。該帶的主要作用是將上部分解淋濾而下的風(fēng)化物質(zhì)，集中、沉淀，因此此帶又稱“還原帶”或“膠結(jié)帶”。流動(dòng)帶

此帶位于停滯水面之下，即在侵蝕基準(zhǔn)面以下。帶內(nèi)的潛水基本上處于靜止?fàn)顟B(tài)而不流動(dòng)，故又稱“滯流帶”。此帶幾乎不含游離氧，潛水與原巖之間保持平衡，原生礦物基本上不發(fā)生變化，該帶又可稱為“原生帶”。停滯水帶具備一個(gè)較長時(shí)間和穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境，可使原巖的風(fēng)化作用進(jìn)行得十分徹底，使巖石中的各種礦物組分絕大部分被分解淋失，僅有一些極穩(wěn)定的礦物和惰性組分殘留下來，并且有充足的時(shí)間使得風(fēng)化作用向原巖的深部發(fā)展形成厚度巨大的風(fēng)化殼礦床。世界上一些大型的紅土型鐵礦床、紅土型鎳礦床以及紅土型鋁礦床的形成，一般都經(jīng)歷了一個(gè)極為漫長的地質(zhì)風(fēng)化時(shí)期。6.時(shí)效條件五風(fēng)化礦床的類型及其特點(diǎn)

依據(jù)風(fēng)化礦床的成礦作用和礦床地質(zhì)特征，將風(fēng)化礦床劃分為三種類型：

殘-坡積礦床殘余礦床淋積礦床

殘積砂礦和坡積砂礦1-花崗巖；2-礦脈；3-重砂礦物；4-砂礫石1.殘積—坡積砂礦床1)概念

指地表的巖石、礦床在風(fēng)化作用下發(fā)生破碎和溶解，在其表部可溶物質(zhì)或較輕的微粒，被地表水、地下水或風(fēng)力帶走，較重的、難溶的礦物、巖塊或礦塊殘留在原地形成礦床，稱為殘積礦床。當(dāng)殘積的有用碎屑物質(zhì)由于剝蝕作用和重力作用沿山坡移動(dòng)，并在山坡上停積富集形成礦床，稱為坡積礦床。二者常不易分開，統(tǒng)稱殘積-坡積礦床。2)礦床特征礦體分布于風(fēng)化殼及其坡積物中；有用礦物為原巖(礦石)中的穩(wěn)定礦物，如自然金、錫石、黑鎢礦、鈮（鉭）鐵礦、水晶、重晶石等；堆積物為疏松狀、棱角狀，分選性極差。是尋找原生礦床的可靠標(biāo)志。3)主要礦床類型殘積—坡積鈮鉭鐵砂礦床

殘積—坡積砂金礦床

殘積—坡積砂錫礦床

殘積—坡積砂鎢礦床

殘積—坡積砂鉑礦床

殘積—坡積金剛石砂礦床

殘積—坡積水晶石砂礦床2.殘余礦床1)概念

原生礦床或巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用后，形成的一些難溶的表生礦物殘留在原地，其中有用組份達(dá)到工業(yè)要求時(shí)，即為殘余礦床根據(jù)產(chǎn)出的條件和最終風(fēng)化產(chǎn)物的不同，可分為殘余粘土型礦床和殘余紅土型礦床。2)殘余粘土型礦床由富含鋁硅酸鹽礦物(主要是長石類)的各種巖漿巖、變質(zhì)巖等經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用形成的粘土質(zhì)風(fēng)化產(chǎn)物所構(gòu)成的礦床。稱為殘余粘土型礦床由于風(fēng)化形成的產(chǎn)物主要是粘土礦物，因此，將形成礦床的作用稱為“粘土型風(fēng)化作用”，形成的風(fēng)化殼為“粘土型風(fēng)化殼”。粘土型風(fēng)化作用——在溫暖濕潤的氣候條件下，原巖中的鋁硅酸鹽礦物（長石、云母類），在水、二氧化碳和生物作用下，分解出堿金屬和堿土金屬，呈離子狀態(tài)轉(zhuǎn)入溶液被流水帶走；而分解出來的SiO2、A12O3、Fe2O3等在水中易于變成膠體物質(zhì)，正負(fù)電荷膠體相互作用（電性中和）而凝聚，于是便形成在地表環(huán)境下穩(wěn)定高嶺石等各種粘土礦物殘留下來，它們和不易風(fēng)化的碎屑物質(zhì)（如石英等）組成粘土型風(fēng)化殼。例如正長石風(fēng)化成高嶺石:正長石風(fēng)化成高嶺石時(shí)，鉀以K2CO3形式流失，其化學(xué)反應(yīng)式為：K2O·Al2O3·3SiO2(Or)+2H2O+CO2?Al2O3·2SiO2·2H2O(klt)+K2CO3+SiO2；在高嶺土礦床中，主要礦物成分是高嶺石，其中還混有多水高嶺石、蒙脫石、玉髓和原巖的殘留物(石英、白云母、金紅石、鈦鐵礦等)，以及次生礦物(方解石、石膏）。殘余粘土型礦床江西星子高嶺土礦床剖面1-片巖；2-花崗巖；3-風(fēng)化花崗巖；4-花崗巖風(fēng)化形成的高嶺土；5-偉晶巖；6-風(fēng)化偉晶巖；7-偉晶巖風(fēng)化形成的高嶺土原巖為鋁硅質(zhì)巖石，主要是花崗巖、花崗偉晶巖、堿性巖、片麻巖等；氣候溫暖濕潤；地形起伏不大，微切割，水流通暢（有較發(fā)育的地表水循環(huán)）。殘余粘土型風(fēng)化礦床的形成條件高嶺土礦床主要由酸性和中性的鋁硅酸鹽巖石風(fēng)化而成。質(zhì)純、價(jià)值高的高嶺土礦石顏色潔白，含鐵量少。若受氧化鐵污染則呈黃白色或粉紅色。我國高嶺土礦床分布較廣，尤其東南地區(qū)的高嶺土資源較豐富，聞名世界的中國瓷器就是以它們?yōu)樵现瞥傻?。蒙脫石礦床主要是由中基性火山巖、凝灰?guī)r風(fēng)化而成。工業(yè)上用作吸附劑、脫色劑，也稱膨潤土、漂白土。主要礦床類型3)殘余紅土型礦床指由風(fēng)化作用形成的鐵鋁質(zhì)表生礦物，在風(fēng)化殼內(nèi)殘留富集而形成的礦床。因其表部往往為紅壤層，故稱為紅土型礦床。紅土型風(fēng)化作用——在熱帶和亞熱帶的氣候下，雨季（降雨量大）與旱季相互交替，全年天氣炎熱，日夜溫差變化不大，有利于植物繁殖和微生物的作用，從而形成豐富的腐殖質(zhì)和有機(jī)酸等，這就促進(jìn)了化學(xué)風(fēng)化的劇烈進(jìn)行。如果地形平坦或坡度不大，從硅酸鹽巖石中分解出來的堿和堿土金屬（去堿作用），則不易被地表水帶出風(fēng)化場所，因此溶液具堿性反應(yīng)；SiO2溶膠在堿性介質(zhì)中不凝結(jié)，而被潛水帶走（去硅作用）。而溶膠A12O3·mH2O和Fe2O3·pH2O，則可在原地凝聚。這樣，在地表就逐漸地堆積起鋁的氫氧化物（三水鋁土礦Al2O3·3H2O和一水鋁土礦A12O3·H2O）與鐵的氫氧化物和氧化物（褐鐵礦、水針鐵礦、水赤鐵礦、赤鐵礦等），它們一起構(gòu)成紅土。一般把這一作用稱為紅土化作用。所形成的風(fēng)化殼稱為紅土型風(fēng)化殼。紅土型風(fēng)化殼的形成條件在炎熱、多雨的氣候條件（熱帶亞熱帶）；地形起伏不大；化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)烈，原巖或原生礦石分解得十分徹底。重要礦床：紅土型鋁土礦床；紅土型鐵礦床；紅土型金礦床。（1）殘余紅土型鋁土礦床紅土型鋁土礦床主要發(fā)育在熱帶和亞熱帶地區(qū)的鋁硅酸鹽巖石(如霞石正長巖、玄武巖等）的風(fēng)化殼中。由于霞石正長巖和玄武巖富鋁貧硅，所以這類巖石經(jīng)紅土化作用的結(jié)果常形成具有很大工業(yè)價(jià)值的紅土型鋁土礦床。由霞石正長巖風(fēng)化而成的紅土型鋁土礦床以美國的阿肯色鋁土礦床是典型代表紅土型鋁土礦床在我國福建、廣東和海南等有分布，如福建漳浦的玄武巖風(fēng)化殘余紅土型鋁土礦床紅土型鋁土礦的典型剖面結(jié)構(gòu)鋁土礦還有另一類型為鈣紅土型，是由含粘土質(zhì)石灰?guī)r和較純的石灰?guī)r在長期風(fēng)化過程中形成的。這類礦床常和喀斯特地貌有關(guān)，故又可稱為喀斯特型鋁土礦床。鈣紅土型鋁土礦有世界著名的南美牙買加鋁土礦床及法國、匈牙利等一些西歐國家的鋁土礦床。我國的廣西平果鋁土礦床則是典型的喀斯特型鋁土礦床。殘余紅土型鋁土礦床（2）殘余紅土型鐵礦床分布于熱帶及亞熱帶地區(qū)，原巖以富鐵的超基性巖和基性巖為主，也包括含鐵多的碳酸鹽巖，它們經(jīng)紅土化作用后，高價(jià)鐵的氫氧化物和氧化物殘留地表，構(gòu)成殘余紅土型鐵礦床。該類礦床的礦石主要由紅色、褐色的赤鐵礦和針鐵礦結(jié)核組成，其中混有磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦和金紅石等，礦石品位高（Fe35-70%）。這類在古巴、菲律賓、印度尼西亞等國的鐵礦資源中占有重要地位。土壤層鐵結(jié)核層結(jié)核狀鐵帽殘余紅土型鐵礦床3.淋積礦床1）概念原巖或貧礦石經(jīng)過化學(xué)風(fēng)化作用后，某些易溶組分被滲透水帶到風(fēng)化殼下部的潛水面附近重新沉淀下來形成新礦物，若其中有用組分達(dá)到富集形成的礦床，稱為淋積礦床。

成礦物質(zhì)經(jīng)過了兩個(gè)過程：即溶解—沉淀2)礦床特征礦體產(chǎn)于風(fēng)化殼的中、下部及其附近的裂隙或空洞中，礦體形狀多呈不規(guī)則的似層狀，其次為囊狀、巢狀等。有用礦物為風(fēng)化過程中形成的新礦物，主要是氧化物、硅酸鹽、磷酸鹽。礦石常具網(wǎng)脈狀、浸染狀、粉末狀、葡萄狀、結(jié)核狀等構(gòu)造。有用元素多為可遷移元素和惰性元素，如Ni、U、P、Al。

淋積型的鎳、鈷、鐵、錳、鈾等礦床具有較大的工業(yè)價(jià)值。

這類礦床是鎳礦的一種重要類型，它們是由熱帶和亞熱帶地區(qū)的超基性巖風(fēng)化而成。這些巖石在紅土化作用過程中鎳先臨時(shí)性溶解在水中，但很快又在紅土層下面的風(fēng)化巖石中發(fā)生中和反應(yīng)形成鎳的硅酸鹽礦物，如硅鎂鎳礦、鎳水蛇紋石、鎳綠泥石、水硅鎳礦等。這些次生鎳硅酸鹽富集而成淋積型硅酸鎳礦床，其上紅土層富鐵往往可成為紅土型鐵礦。新喀里多尼亞淋積鎳礦床即是此類礦床的典型代表。另外，古巴、澳大利亞、巴西、菲律賓及我國的云南、內(nèi)蒙古、臺(tái)灣等國家或地區(qū)都有硅酸鎳礦床分布新喀里多尼亞紅土型鎳礦床剖面鐵3)淋積型鎳礦床六礦床的表生變化及次生富集各類礦床的近地表和露出地表的部分，在受到風(fēng)化作用時(shí)都會(huì)發(fā)生不同程度的變化，這種變化被稱為表生變化。其結(jié)果會(huì)改變礦床中礦石的組構(gòu)、礦物成分及化學(xué)成分。這在金屬硫化物礦床中表現(xiàn)得尤為強(qiáng)烈。金屬硫化物礦床暴露地表后，常發(fā)生強(qiáng)烈的風(fēng)化作用，礦床中原生硫化物與大氣和水里的氧結(jié)合，遭受不同程度的氧化，形成新的礦物和新的溶劑，這種溶劑能進(jìn)一步溶解其他礦物，這種作用稱為表生氧化作用。這樣，礦床就被氧化。同時(shí)礦床中很多礦質(zhì)被淋濾，礦床發(fā)生表生氧化和淋濾的這一部分稱為礦床的氧化帶，深度可達(dá)潛水面。氧化帶中淋濾溶液向下滲流，穿過潛水面，進(jìn)入缺氧的地下水流動(dòng)帶，可與原生硫化物反應(yīng)形成了次生硫化物，可使某些金屬元素在流動(dòng)帶中富集，從而大大地提高礦床的工業(yè)價(jià)值，這種作用稱為次生富集作用(supergeneenrichment)。自上而下為：

-氧化帶：位于潛水面以上，相當(dāng)于滲透帶。帶內(nèi)又可分出以下亞帶（自上而下）：（1）完全氧化亞帶—鐵帽；（2）淋濾亞帶；（3）次生氧化物富集亞帶。

-次生硫化物富集帶位于潛水面以下、停滯水面以上。相當(dāng)于流動(dòng)帶。

-原生硫化物帶位于停滯水面以下。相當(dāng)于停滯水帶。銅硫化物礦床的垂直表示分帶示意圖1.金屬硫化物礦床的表生分帶金屬硫化物礦床的表生分帶銅的硫化物礦床表生分帶示意圖2.礦床在氧化帶中的氧化、溶解和礦質(zhì)沉淀作用在氧化帶，礦床中的硫化物常發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)變化。在氧化作用初期，硫化物分解，硫首先被氧化為硫酸（硫?yàn)椤皬?qiáng)烈遷移型”元素），使礦物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}。例如ZnS（閃鋅礦）+2O2→ZnSO4CuFeS2（黃銅礦）+4O2→CuSO4+FeSO4PbS（方鉛礦）+2O2→PbSO4以上反應(yīng)對(duì)于氧化帶中各種金屬元素的遷移，有著非常重要的意義，因?yàn)楦鞣N金屬的硫化物基本上是不溶解的，但當(dāng)它們被氧化成為硫酸鹽后，大多數(shù)變得很易溶解，易被地下水、地表水搬運(yùn)。在氧化帶中，鉛的硫酸鹽溶解度特別小，而硫酸鋅的溶解度特別大，因而在內(nèi)生條件下密切共生的鉛鋅礦床，在表生條件下產(chǎn)生了強(qiáng)烈的分離。鐵的硫化物，在氧化帶的變化過程：鐵的硫化物→硫酸亞鐵→硫酸鐵(水解)→氫氧化鐵鐵的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩醽嗚F：FeS2(黃鐵礦)+7O+H2O→FeSO4+H2SO42Fe7S8（白鐵礦）+31O2+2H2O→14FeSO4+2H2SO4硫酸亞鐵轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徼F：2FeSO4+H2SO4+O→Fe2(SO4)3+H2O硫酸鐵水解轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸F和褐鐵礦：6FeSO4+3H2O+3O→2Fe2(SO4)3+2Fe(OH)3Fe2(SO4)3+6H2O→2Fe(OH)3+2H2SO4Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O（褐鐵礦）銅的原生礦物在氧化帶的變化CuFeS2+4O2→CuSO4+FeSO4CuFeS2+2Fe2(SO4)3→CuSO4+FeSO4+2SCuFeS2+2H2SO4→CuSO4+FeSO4+2H2S在干燥少雨的氣候條件下：黃銅礦氧化可形成多種硫酸銅礦物，如:膽礬Cu(SO4)·5H2O水銅綠礬Cu(SO4)·7H2O塊銅礬Cu3(SO4)(OH)4羥膽礬(Cu4(SO4)(OH)6硫酸銅溶液若遇到碳酸鹽溶液、礦物或巖石時(shí)，形成氧化帶中穩(wěn)定的碳酸銅：2CuSO4+2CaCO3+H2O→Cu2(CO3)(OH)2(孔雀石)↓+2CaSO4+CO23CuSO4+3CaCO3+H2O→Cu3(CO3)２(OH)2(藍(lán)銅礦)↓+3CaSO4+CO2銅的原生礦物在氧化帶的變化若硫酸銅溶液遇到硅酸鹽或硅酸，可產(chǎn)生硅孔雀石：CuSO4+CaCO3+H4SiO4→CuSiO3·2H2O(硅孔雀石)↓+CaSO4+CO2↑銅的硫化礦物在氧化帶中還可形成自然銅和銅的氧化物，如赤銅礦Cu2O和黑銅礦CuO等：4Cu2S+9O2→4CuSO4+2Cu2O(赤銅礦)Cu2S+2O2→CuSO4+Cu(自然銅)銅的原生礦物在氧化帶的變化不同的金屬硫化物或硫化物礦床在氧化帶的變化情況是不同的。含鐵的硫化物礦床在氧化帶中經(jīng)多種作用，最后形成鐵帽，其成分最常見的主要是褐鐵礦。褐鐵礦石是一種含有多種礦物的復(fù)雜混合物，主要組成有針鐵礦、四方釬鐵礦、水針鐵礦、水赤鐵礦等。銅的硫化物常轉(zhuǎn)變?yōu)榭兹甘⑺{(lán)銅礦、硅孔雀石；其次為自然銅和銅的氧化物，如赤銅礦（Cu2O）、黑銅礦（CuO）、黑鉛銅礦（Cu6PbO8

）等。在多數(shù)情況下，氧化物和含氧鹽在氧化帶中的變化程度不如硫化物強(qiáng)烈。但鐵、錳碳酸鹽礦床在氧化帶也可發(fā)生強(qiáng)烈變化，形成類似與硫化礦床的鐵帽。3.鐵帽能形成鐵帽的礦床都是在氧化帶中不太穩(wěn)定，容易發(fā)生化學(xué)分解，特別是各種金屬硫化物礦床在氧化帶中發(fā)育的鐵帽最為普遍和注目。因此習(xí)慣上將原生礦床在地表氧化帶經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用形成的次生變化和殘留部分稱為鐵帽（有的稱為礦帽）。鐵帽是尋找原生礦床的重要標(biāo)志。由于原生礦物遭受破壞和淋失，因而鐵帽常是疏松的和多孔的，其孔洞形狀有的與原生礦物相似，如方形的孔洞，原來礦物為黃鐵礦；方形具階梯狀的孔洞為方鉛礦；板狀的孔洞為輝鉬礦；菱形的孔洞多為菱錳礦等等。鐵帽構(gòu)造具多樣化，有多角狀、放射狀、蜂窩狀、格狀和海綿狀等。因此，可利用孔洞形狀和次生礦物的類型來推斷原生礦石。

不同硫化物礦石形成的不同構(gòu)造的鐵帽特征a-規(guī)則花紋構(gòu)造；b-多角狀構(gòu)造；c-放射狀構(gòu)造；（原生礦石為鉛礦石），d-粗細(xì)胞構(gòu)造（1-石英細(xì)脈；2-鐵質(zhì)蛋白石胞壁；3-褐鐵礦空隙）；e-多孔海綿狀構(gòu)造（原生礦石為鋅礦石），f-海綿格狀構(gòu)造；g-格狀構(gòu)造；h-一般構(gòu)造（原生礦石為銅礦石）鉛礦石鋅礦石銅礦石鐵帽除了作為原生礦床的標(biāo)志外，有時(shí)本身可作為礦床開采。如鐵帽型金礦床，近些年引起了廣泛重視。在長江中下游沿江地區(qū)發(fā)育的500多處鐵帽中，目前已發(fā)現(xiàn)有約50個(gè)鐵帽型金礦，金品位一般（5-20）×10-6，局部（200-600）×10-6；銀品位一般（50-150）×10-6，局部2000×10-6。鐵帽型金礦床氧化剖面自上而下一般分為四個(gè)亞帶（1）上部貧金鐵帽亞帶（金淋失亞帶）；（2）中下部富金鐵帽亞帶（金次生富集亞帶）；（3）氧化—硫化物過渡亞帶（含近代次生硫化物富集亞帶）；（4）原生硫化物。鐵帽型金富集部位，在剖面保存完整的情況下，聚集在中、下部，主要礦物有褐鐵礦（針鐵礦、水針鐵礦、水赤鐵礦）、石英（包括玉髓等硅質(zhì)）、粘土類礦物。含金、銀礦物主要呈充填晶隙、裂隙、空洞或包體以及被吸附的形式產(chǎn)出。自然界中也存在著“假”鐵帽，是由某些含鐵的巖石經(jīng)風(fēng)化作用形成的褐鐵礦堆積而成或由外地遷移而來，其下面沒有原生礦體。鐵帽4.硫化物的次生富集作用硫化物的次生富集作用發(fā)生在地下水面以下的富集帶中。從硫化物礦床氧化帶淋濾出來的某些金屬硫酸鹽溶液滲透到潛水面以下，在還原環(huán)境中，以交代原生硫化物的方式生成次生硫化物，使礦石中某種金屬的含量（品位）增加，從而提高礦石的工業(yè)價(jià)值，這一作用過程稱為次生硫化物富集作用，發(fā)生這種作用的地帶稱為次生富集帶。在次生硫化物富集帶中，礦石的金屬含量可比原生礦石高出幾倍，甚至十幾倍，使富礦石變得更富，使貧礦石或無工業(yè)價(jià)值的礦化巖石變得具有工業(yè)價(jià)值。例如，當(dāng)硫酸銅溶液交代原生礦石中的硫化物時(shí)，便可產(chǎn)生輝銅礦、銅藍(lán)等次生礦物，其反應(yīng)式大體如下：14CuSO4+12H2O+5FeS2（黃鐵礦）→7Cu2S（輝銅礦）