礦床學(xué)風(fēng)化礦床

礦床學(xué)第九章

風(fēng)化礦床9.1概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義9.1.1概念

風(fēng)化礦床(風(fēng)化殼礦床)系指陸地表層在風(fēng)化作用下形成的,質(zhì)和量都能滿足工業(yè)要求的有用礦物堆積的地質(zhì)體。風(fēng)化作用是指地殼最表層的巖石和礦石在大氣、水、生物等營力的影響下,發(fā)生物理的、化學(xué)的和生物化學(xué)的變化作用。風(fēng)化作用的結(jié)果,使硅酸鹽類礦物、可溶鹽類(碳酸鹽等)、以及金屬硫化物等等,被分解為三種主要組份:溶解在溶液中的物質(zhì);原巖中化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的礦物;風(fēng)化作用過程中形成的新礦物。這三種主要組份,可以在原地或附近得到充分富集形成風(fēng)化礦床;也可被搬運(yùn)較遠(yuǎn)距離而沉積在水盆地中。9.1.2風(fēng)化礦床的特點(diǎn)1)大部分風(fēng)化礦床是第三紀(jì)和第四紀(jì)的產(chǎn)物。因此,它們埋藏淺,便于露天開采。2)礦床分布范圍與原生巖石或礦體出露的范圍一致或相距不遠(yuǎn),往往是沿現(xiàn)代丘陵地形呈覆蓋層狀分布,多為面型礦體。3)礦體的深度決定于自由氧滲透到地下的深度,一般幾米－幾十米,有的達(dá)一、二百米;個別情況下沿裂隙帶風(fēng)化深度可達(dá)1500m以上,則呈線型礦體。4)組成風(fēng)化礦床的物質(zhì)是在風(fēng)化條件下比較穩(wěn)定的元素和礦物。有自然金,被粘上礦物吸附的稀土元素,鐵、錳、鋁的氫氧化物和氧化物,高嶺土,磷酸鹽和含鎳硅酸鹽礦物等。5)礦石結(jié)構(gòu)一般疏松多孔,多為土狀、多孔狀或網(wǎng)格狀構(gòu)造。6)礦床規(guī)模以中、小型為主,個別也有大型和特大型。9.1.3風(fēng)化礦床的工業(yè)意義

紅土型鎳礦床－大洋洲新喀里多尼亞，云南墨江紅土型鐵礦床(含Cr、Ni、Co、V、Mn)－古巴紅土型金礦－湖北嘉魚蛇屋山金礦紅土型鋁土礦－美國阿肯色、福建漳浦、海南風(fēng)化殼型稀土元素礦床－贛南風(fēng)化殼型天青石礦風(fēng)化殼型粘土礦(瓷土，高嶺土)其它：Ta、Nb、U、Sn、Zr、Ti、稀土……9.2風(fēng)化礦床的形成條件9.2.1氣候條件氣候環(huán)境乃是巖石風(fēng)化并形成風(fēng)化礦床最重要的條件之一。因?yàn)轱L(fēng)化作用主要是通過水和生物活動進(jìn)行的,而水和生物的多寡與氣候帶有密切關(guān)系。在極地凍土地帶,由于化學(xué)風(fēng)化作用很弱,一般不形成風(fēng)化殼,有時由機(jī)械碎屑物質(zhì)形成殘積砂礦。在溫帶內(nèi)陸沙漠和熱帶沙漠氣候地區(qū),蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量,水的作用很弱,生物很少,以物理風(fēng)化作用為主,風(fēng)化殼主要由機(jī)械碎屑物組成。在熱帶和亞熱帶的濕潤炎熱地區(qū),氣溫高,雨量充足,生物活動力強(qiáng),巖石往往發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用，容易形成殘余型和殘積型礦床。9.2.2原巖條件風(fēng)化殼的物質(zhì)成分是以原巖成分為根據(jù)的,原巖是成礦物質(zhì)的來源。超基性巖－紅土型鐵礦床和鎳礦床霞石正長巖和玄武巖－紅土型鋁礦床花崗巖類－高嶺土礦床碳酸巖－風(fēng)化型磷礦床含錳高的沉積巖、變質(zhì)巖－殘余錳礦床富稀土酸性巖－離子吸附型稀土元素礦床富重砂礦物(錫石、鋯英石、鈮鉭礦物等)的花崗巖－風(fēng)化殘積砂礦床9.2.3地貌條件地貌條件不僅控制侵蝕和堆積作用的進(jìn)行,同時還可決定地下水的動態(tài)和風(fēng)化殼的地球化學(xué)特征。高差不大的山區(qū)、丘陵地形對風(fēng)化礦床的形成最為有利。由于坡度平緩,地下水位高,植物繁茂,化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用強(qiáng)烈,并且風(fēng)化產(chǎn)物能大量殘留原地,有可能使礦物徹底分解,形成大量粘土礦物乃至生成某些殘余礦床。9.2.4水文地質(zhì)條件風(fēng)化礦床的形成,與地表水和地下水的運(yùn)動情況,以及水的化學(xué)類型有關(guān)。它們在決定風(fēng)化礦床的規(guī)模和深度方面起著很大作用。大氣水是風(fēng)化殼內(nèi)水的主要來源。根據(jù)水循環(huán)的條件,可將地下水分為三個帶。滲透軋帶流動藝帶停滯次水帶總結(jié)1.滲透荒帶此帶印也稱候“充傻氣帶寧”或污“飽飯氣帶主”。脊位于行地表呀以下我至地革下水交面(吩潛水報面)籠以上營。滲喘透帶總中的省水來談自雨核水,喊富含的O2及C還O2等,謹(jǐn)生物帆作用捧(特浴別是蒙細(xì)菌剪作用憲)非仗常活交躍,僚因而藏溶解霞和氧惑化的苗能力形很強(qiáng)憶。此練帶的陵水自乏上而昂下快職速流靈動,紗對巖析石有蛾強(qiáng)烈塔的破圈壞作珠用。帥因此曠,這漂個帶你又稱靜“分彈解帶江”或苗“氧跟化帶抓”。2.流動矩帶在滲支透帶粘以下郊的巖炊石空紛隙中撈充滿詞著水高,即可為潛閱水。竄潛水程面大譽(yù)致與斧地形歡起伏授一致饒,隨抄著雨質(zhì)季和盞旱季訪的季詞節(jié)變頑化而朋升降競。在裁潛水旗面和慮停滯閘水面求之間耕為“理流動枯帶”漂。此據(jù)帶的禾潛水新緩慢冊地作沸側(cè)向今流動蓬。潛聽水含容氧(膏O2)較肆少(鈔越深販越少趕),液含鹽腿較多度。根雅據(jù)地乳區(qū)不乘同,帽或呈暑弱酸甩性,宣或呈刪弱鹼惰性,遲故對奪巖石民的分早解和程氧化睜能力陜比較性弱。搭流動癢帶的歡主要灘作用田是將膀上部榴分解神帶里饅淋濾銹下來朝的各財種成怠礦物祥質(zhì)集悼中,梯并沉熱淀下求來。攀因而亞此帶師又稱沫為“概膠結(jié)偵帶”秧。3.病停滯陸水帶此帶綿位于蛛停滯適水面朽以下闊,也能稱“超滯流粉帶”油。此啊帶內(nèi)認(rèn)潛水眾幾乎感不含兔游離循氧,宋流動折極其救緩慢和,或視基本獸停滯搖不動?jì)稹Ｒ蝤Q之,孫潛水始與原穩(wěn)生礦屈物之較間幾嚇乎保唐持平廢衡狀某態(tài),質(zhì)原生寺礦物著基本禾上不鐘發(fā)生綢變化舉,或旬變化吩非常村緩慢戚。對化糊學(xué)風(fēng)庸化最您有利墾的條泊件是叉巖石津具有適當(dāng)憲的孔紛隙率替和裂撐隙度,以詳保證診易于燙吸收坡地表伶水,彼并使揚(yáng)穩(wěn)定倘而緩谷慢地他往下晉滲透拌。風(fēng)化像殘余么礦床養(yǎng)是由徒地表浩往下腹發(fā)展航的,液直到秋潛水系面附投近。汗若潛水悄面緩召慢下降扔,則撇造成蜘化學(xué)漸分解池界面勺也相冤應(yīng)下習(xí)降,行因而享能夠穗形成跌富厚湖的風(fēng)適化殼蝴。相寺反,升若潛爛水面跳上升對,則爺風(fēng)化臺殼停茅止發(fā)謙展。9.葉2.師5虜?shù)貜?qiáng)質(zhì)構(gòu)畢造條展件地臺火區(qū)有傭利于凡大規(guī)憲模的遺風(fēng)化愛礦床吩形成諷。如糞華北塘O風(fēng)描化侵閱蝕面霉上的候鐵、異鋁礦舒床；冷西南晃寒武替系和徒二疊私系古禾侵蝕巾面上智的鋁欲土礦附礦床構(gòu)造椅強(qiáng)烈亂的地在區(qū)不頌利于飲風(fēng)化毒礦床語形成殊。近年挎來的仙研究促表明雙，風(fēng)拿化礦塵床形缸成的裕時間笛間隔籠可以砌很小獸，因肆此地辦洼階策段的算構(gòu)造形間歇尋期也鳳可以修形成饒風(fēng)化郵礦床瓣，如側(cè)我國寇漳浦脖鋁土船礦。9.傻3微成稱礦作愧用及球礦床把類型9.染3.書1段風(fēng)負(fù)化作杏用中競元素告的遷裳移和卻富集不同膽的礦饞物和不巖石屬在不奶同條鴉件下屈,化果學(xué)風(fēng)痛化有寺難易被、快挪慢的惡差別壩,表蝴現(xiàn)為某些句元素奸的淋嫩濾失程散和鑒另一筒些元續(xù)素的著殘積奔富集兩個廚對立蠢面。磨元素黃在特挎定的區(qū)風(fēng)化含條件壩下遷書移能愈力的戰(zhàn)不同想,引別起了煮它們贈的彼蛛此分幣異—販—風(fēng)化慚分異。元素嘗遷移藝順序械在某堤種程島度上鍋控制襪了風(fēng)廳化殼件內(nèi)元婚素富姐集的債可能偽性。嫌事實(shí)暮上，仇在風(fēng)敏化較衫徹底熄的風(fēng)扎化殼惹中很躁難有砍C1魯、S骨存在邊，C價a、某Na炎、M吼g、峰K只夾微量跟存在武，Si爆O2、P閣、M服n、徒Fe破、A撞1、宣Ti比較攝大量扮地殘億留原獎地。9.狼3.滾2圣風(fēng)體化礦津床的系分類根據(jù)吉風(fēng)化霸礦床把的形浸成作跪用和臨地質(zhì)蛛特點(diǎn)幫分為掙以下燙三類尾。1.鄰殘積竊及坡雞積砂視礦床原生估礦床倘或巖印石遭絞受風(fēng)桂化作吉用，抹其中適未被字分解集的重砂焦礦物或巖石義碎屑，殘留慕在原蹦地或沿似斜坡綢堆積輕起來帳形成候的礦榮床。噸如砂興金礦武床、瀉紅土緣瑞型金得礦、英殘積古錫砂轟礦等構(gòu)。紅土禍型金嚇礦床是指詞由富植金巖丸石或彼各種賀原生報金礦蠶化在怪遭受贏紅土朗化作略用改盼造時缺所形曬成的稻一種犯表生季金礦壯床。世界痰上第吃一個祖大型帳紅土浩型金累礦床泳是睜1巨98夸0年銜發(fā)現(xiàn)幼并于扒1練9蝕87姓年投獲產(chǎn)的奶西澳鋪大利證亞的催布丁朱頓襖(B充od識di尚ng店to撿n)較金礦古。該游礦可番采儲藝量近王1訂0韻0崗t癢,目燭前是映澳大稼利亞矛第三完大金膜礦。其后取陸續(xù)留發(fā)現(xiàn)暑的有柄巴西逢的馬肌托格臨羅索元、巴魄依爾懂礦、積泰國習(xí)的徹No罪ng瞧D嗓oa撫n礦航、印輕度的妻S鏟al誰ai腥ke天na話礦以末及越末南、垃馬里快、幾古內(nèi)亞召、尼各日利約亞、塔加納活、新激喀里勒多尼究亞、斤斐濟(jì)球、美井國等佩地的販一系玻列金余礦床漲。我國護(hù)于另90陳年代箏初發(fā)浙現(xiàn)國師內(nèi)第群一個相大型震紅土明型金沙礦床習(xí)——湖北梳嘉魚蛛蛇屋跪山金膜礦,并音很快亭投入暴了生塑產(chǎn)。目前瞧在湖互南郴菜州一巾帶及體廣東架、云泡南、仗貴州咐、廣立西、僚海南房誠等地繳陸續(xù)饒報道抖有一腫系列妹的紅侵土型踩金礦鍋點(diǎn)或質(zhì)金礦據(jù)化發(fā)幕現(xiàn)母,并匙相應(yīng)須地進(jìn)悔行了越試采擊或民背采工蜘作。紅土輕型金來礦床躁以其埋藏跟淺、易采、易選、具較高相的投碑資回繩報率等特收點(diǎn)已鋒引起脖我國敲南方果紅土棋分布奮區(qū)地率勘部堤門的溝重視帆。2.殘余猛礦床原生滑礦床蠶或巖決石經(jīng)目化學(xué)湖風(fēng)化光作用逮和生側(cè)物風(fēng)庭化作電用后陵,形盜成的壇一些城難溶甘的表笨生礦尿物,下殘留阿在原血地表甘部,腔其中頁有用氣組份群達(dá)到騙工業(yè)奮要求某時,概即為街殘余生礦床淡。如爸粘土貨礦、勝殘余患紅土褲型鋁飽土礦草等。3.淋積坑礦床原巖咸或貧而礦體涉經(jīng)化四學(xué)風(fēng)泄化作倡用，池某些甚易溶懂物質(zhì)伙被水財帶到片風(fēng)化善殼下繡部的烘潛水型面附誘近沉米淀下艙來，份所形幫成的叮礦床肌,稱控淋積嘆礦床營。9.犁4茶礦問床的現(xiàn)表生篇變化雜及努次生胞富集磁作用礦床巖的近般地表戚部分援在風(fēng)緊化作亞用下劫要發(fā)萬生變兵化。博其中癥金屬趴硫化局物礦蜜床的蘭表生適變化堅(jiān)比較射強(qiáng)烈鉗,而莖金屬足氧化礦物礦叢床則軟較弱效。由于子硫化罷物易短于氧拉化、仍溶解辨和淋愿失,拐因此臺,多刑金屬置硫化娘物礦畫床的渣氧化靠露頭算中金灑屬含漏量會曠降低嗽。這什些金尸屬元賭素往倚往被像水溶侮液淋糧濾進(jìn)洗入膠斜結(jié)帶逼,經(jīng)鋪再沉基積作殃用發(fā)塔生次援生富仍集,致從而狗大大詠提高碌礦床須的工冶業(yè)價故值。9.母4.培1.共金屬沒硫化領(lǐng)物礦辟床的鑄表生魔分帶金屬裂硫化危物礦煌床的宋近地難表部算分,州長期綢經(jīng)受唇氧、際二氧布化碳玻、水榜、生醒物有賴機(jī)質(zhì)抹等風(fēng)慌化作與用,分可產(chǎn)盡生表生萬分帶絹現(xiàn)象。(1勾)氧化泳帶:相抵當(dāng)子?xùn)|地下幸水滲潛透帶……村……浙…地圖下水角面…指……追…(2健)次生雷硫化沫物富濟(jì)集帶:相捆當(dāng)于長地下盆水流嘉動帶……私……悶…停虜滯水同面…得……東…(3匪)原生縫硫化緒物礦麥?zhǔn)瘞?相躺當(dāng)于境停滯溫水帶9.源4.掘2.暫金屬弟硫化圣物礦廟床的鎖氧化壇帶分布授在地滋表至錫潛水脆面之害間的貌部位位,大滲致相伸當(dāng)于孔滲透丑帶。氧置化帶簡的厚刺度決廳定于筋風(fēng)化估作用名的強(qiáng)組度、柔地下賺水面惡的深勉度、擋圍巖行的透罪水性隸以及縮慧裂隙敢發(fā)育蠻的程揮度。原一般缺厚幾畏米至歉幾十運(yùn)米,墾個別丈也可椅達(dá)幾刃百米虎。氧紙化帶屠又可孕分為純?nèi)缦掳謳讉€獻(xiàn)亞帶榨:1)煮完全智氧化倆亞帶銀(鐵已帽),典值型的尿反應(yīng)繩式為梁：2F秘eS2+突15哪/2談O2+消4H2O＝貪Fe2O3+級4S擴(kuò)O42-+合8H+2C棉uF捆eS2+乎17林/2德O2+險2H2O＝好Fe2O3+獻(xiàn)2C陰u2++它4S遣O42-+午4H2O完全脆氧化炒亞帶充中硫餡化物權(quán)完全果淋失仿，氧瓶化形醫(yī)成氧稠化鐵懇，通內(nèi)常具葡有蜂歇窩狀頸、多收孔狀駝構(gòu)造液，故泛稱鐵帽。鐵帽效是硫級化物球礦床姐的氧獄化產(chǎn)歌物，哭通常裂指示路下部淋存在蠅硫化背礦床盛，是覽重要袋的找礦狡標(biāo)志。2)棗淋濾韻亞帶:Cu遠(yuǎn)Fe腸S2+蕩4F滿e3++恒2H2O畫+犯3O2＝C收u2++額5F敘e2++薄2S碧O42-+盛4H+3)麻次生錄氧化聲物富偷集亞抽帶:2C憑u2S恩+吉8F語e3++既12睛SO42-+惰6H2O慶+3/直2O2＝川2C爽u橋+飄Cu2O叮+溉8F扒e2++假12召H++厲14什SO42-9.謠4.史3蠅硫言化物察礦床張的次中生硫允化物釋富集氣帶從硫靠化物袍礦床猾氧化祥帶淋犁濾出殖來的恨某些金屬晉硫酸鹿鹽溶墾液滲透肝到潛與水面橡以下斬，在楚還原使環(huán)境將中，防以交代受原生仍硫化信物的方鹽式生仍成次生伸硫化強(qiáng)物。于底是增盆加了彩原生僻礦石嗚中某簽種金箭屬的榮含量供，提繭高了口礦石磁的工大業(yè)價偷值，卡故稱掀之為次生賄硫化悲物富卵集作坡用。發(fā)韻生這顯種作冤用的緩地帶汁稱為盡次生拋硫化本物富妖集帶斜。次生弄硫化免物是泳由硫嗎酸鹽配交代勻原生蕉硫化暫物而斬形成炊的，奪其交劈燕代順帽序是忌按修世曼序裳列的磁次序秋進(jìn)行桌的，循即按元蔽素親山硫性芳減小浸的次仇序排尾列：Hg宰－A道g－殼Cu渠－B崗i－國Cd害－P思b－鈴Zn量－N此i－他Co朗－F苗e－謹(jǐn)Mn在這寺個序塌列前孫面的衛(wèi)元素糠（硫竊酸鹽奶溶液居中的股金屬堅(jiān)離子掘）置屯換后贊面的壺元素通（硫甜化物車的金影屬離炮子）雹，產(chǎn)桂生位梳于前躍面元賣素的辭金屬胸硫化對物（丹即次唉生硫菠化物肢）沉可淀