風(fēng)化礦床的類型及其特征

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上風(fēng)化礦床的類型及其特征風(fēng)化礦床，據(jù)其形成作用和地質(zhì)特征，可以分為殘積、坡積礦床、殘余礦床及淋積礦床三類。殘積、坡積砂礦床指原生礦床或巖石遭受風(fēng)化作用，其中未被分解的重砂礦物或巖石碎屑，殘留在原地或沿斜坡堆積起來形成的礦床。殘余礦床指原生礦床或巖石經(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，殘留在原地表部，其中有用組分達(dá)到工業(yè)要求時(shí)形成的礦床。淋積礦床指原巖或貧礦體經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用，某些易容物質(zhì)被水帶到風(fēng)化殼下部的潛水面附近沉淀下來形成的礦床。一、殘積、坡積礦床原生礦床或巖石遭受風(fēng)化作用，其中未被分解的重砂礦物或巖石碎屑，殘留在原地形成的礦床，稱為殘積礦床（

2、eluvial deposits）。在某些條件下，殘積物由于剝蝕作用和重力作用的影響，漸漸地沿斜坡向下移動(dòng)一定距離后，在斜坡的某些部位堆積下來成為礦床，這種礦床稱為坡積礦床（colluvial deposits）。圖8-1 桂西殘坡積壓電石英礦床剖面示意圖（轉(zhuǎn)引自姚鳳良等，1983）1. 石灰?guī)r；2. 含水晶方解石脈（礦體）；3. 殘坡積砂礦；4. 人工堆積殘積礦床和坡積礦床的關(guān)系十分密切，二者通常呈過渡關(guān)系，難于截然分開，故也可統(tǒng)稱為殘坡積礦床，如圖8-1所示。這類礦床的形成，以物理風(fēng)化為主，因在原地殘余或位移距離不大，碎屑一般均具有明顯的棱角，甚至保留原來礦物的晶形外貌，無分選性或分選性差

3、，也無明顯的層理。殘坡積礦床不僅本身具有工業(yè)價(jià)值，而且是尋找原生礦床的可靠標(biāo)志。例如：我國(guó)南嶺地區(qū)的許多鎢、錫礦床，即是在發(fā)現(xiàn)殘坡積砂礦之后才進(jìn)一步找到原生礦床的。殘坡積礦床種類不多，分布也有限，但有些較為重要，主要有金、鎢、錫、鈮、鐵、鋁土、鉭和水晶等的殘積、坡積礦床。1. 殘積砂金礦床殘積金礦床最著名的當(dāng)屬澳大利亞的卡爾古利，那里發(fā)育金-黃鐵礦-硫化物的原生礦床，該礦床由于強(qiáng)烈風(fēng)化形成了紅土，金就在疏松的紅土中聚集，含金高達(dá)3010-6。2. 殘坡積砂錫礦床我國(guó)云南個(gè)舊一些原生錫石硫化物礦床產(chǎn)于石灰?guī)r中，由于礦石和圍巖均易于風(fēng)化，因此在礦體的上部和附近的巖溶洼地、緩坡上廣泛地發(fā)育殘坡積錫礦

4、，礦層厚且品位高，開采和選礦都很方便，成為我國(guó)重要的錫礦床類型之一。3. 殘積鈮鉭砂礦床這些礦床主要分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)的富含鈮、鉭鐵礦等副礦物的花崗巖和偉晶巖的風(fēng)化殼中，共生礦物還有錫石、黑鎢礦、鋯石、獨(dú)居石等，這種礦床是目前鈮、鉭的重要來源。尼日利亞是這類礦床的最著名產(chǎn)區(qū)，在喬斯高原，含鈮鐵礦黑云母花崗巖和鈉長(zhǎng)石化花崗斑巖，經(jīng)風(fēng)化后形成殘坡積鈮鐵礦砂礦床，其中還伴生有鉭鐵礦、錫石、鋯英石、鐵鐵礦、獨(dú)居石、磷釔礦等，可以綜合利用。該礦規(guī)模巨大，易于選礦，具有很大的工業(yè)價(jià)值。從中獲得的鈮精礦，占世界產(chǎn)量的95%。此外，澳大利亞和美國(guó)也發(fā)現(xiàn)殘積鈮鉭砂礦床；我國(guó)近年也發(fā)現(xiàn)同類礦床，規(guī)模巨大，品位

5、很高。二、殘余礦床原生礦床或巖石經(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，殘留在原地表部，其中有用組分達(dá)到工業(yè)要求時(shí)形成的礦床稱為殘余礦床(residual deposits)。殘余礦床形成的條件是：溫暖或炎熱的潮濕氣候，準(zhǔn)平原化的高原地形和持久的風(fēng)化時(shí)間。礦床一般呈面型分布，也見呈線型分布者。這類礦床在垂直剖面上往往具有分帶現(xiàn)象，并與母巖呈過渡關(guān)系。（一）殘余粘土礦床殘余礦床在風(fēng)化礦床中占有重要的地位，主要礦產(chǎn)有粘土（高嶺土、蒙脫土）、鐵、錳和鋁土礦等。在溫暖潮濕的氣候條件下，鋁硅酸鹽巖石在水、二氧化碳和生物的作用下，可分解出堿金屬和堿土金屬（去堿作用），它們以各種碳酸鹽的形

6、式溶于水中被帶走。與此同時(shí)，從巖石中分解出來的SiO2、A12O3、Fe2O3等在水中易于變成膠體物質(zhì)，正負(fù)電荷膠體相互作用而發(fā)生電性中和，彼此凝聚，結(jié)果便產(chǎn)生SiO2、Al2O3和Fe2O3的凝膠混合物。由于沉淀的凝膠SiO2和Al2O3的比例變動(dòng)很大，于是便形成各種不同的含水硅酸鹽礦物，如高嶺石、多水高嶺石、蒙脫土、白云母等，它們與一些鐵的氫氧化物和未分解的礦物（石英、鋯英石、金紅石等）以及母巖碎塊相混合而成為粘土礦床，而形成這類粘土礦床的作用通常被稱為粘土化作用。在殘余粘土礦床中，最重要的是高嶺土礦床和蒙脫土礦床。1. 殘余高嶺土礦床殘余高嶺土礦床主要產(chǎn)在中酸性的鋁硅酸鹽巖石的風(fēng)化殼中。

7、當(dāng)這類巖石的分解產(chǎn)物在酸性介質(zhì)中和有細(xì)菌的參與下，即可形成高嶺石，其過程如下式：圖8-2 江西星子嶺高嶺土礦床剖面示意圖（轉(zhuǎn)引自袁見齊等，1985）1. 前震旦紀(jì)片巖；2. 花崗巖；3. 風(fēng)化花崗巖；4. 由花崗巖風(fēng)化而成的高嶺土；5. 花崗偉晶巖；6. 風(fēng)化花崗偉晶巖；7. 由花崗偉晶巖風(fēng)化而成的高嶺土K2OAl2O36SiO2（鉀長(zhǎng)石） +mH2O+CO2Al2O32SiO22H2O （高嶺石）+K2CO3+4SiO2nH2O我國(guó)殘余高嶺土礦床分布甚為廣泛，聞名世界的中國(guó)瓷器就是以它們作為原料的。江西星子嶺高嶺土礦床是此類礦床的典型實(shí)例。它發(fā)育在白云母花崗巖及花崗偉晶巖的氧化帶內(nèi)（圖8-2

8、），花崗巖中的鉀長(zhǎng)石和花崗偉晶巖中的微斜長(zhǎng)石均已風(fēng)化為高嶺土，礦層厚由13m至2030m不等，可見分帶現(xiàn)象，礦石主要由高嶺土組成，含少量水云母。2. 殘余蒙脫土礦床河北宣化蒙脫土礦床是一殘余蒙脫土礦床，該礦床分布面積大，礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育著侏羅-白堊紀(jì)火山巖系，蒙脫土礦層由凝灰?guī)r風(fēng)化而成，蒙脫土和凝灰?guī)r呈過渡關(guān)系。（二）殘余紅土型鐵、鋁礦床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，因此最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

9、不易被地表水帶出風(fēng)化場(chǎng)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A12O3mH2O和Fe2O3pH2O，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Al2O3HzO和一水鋁土礦A12O3H2O）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。1. 殘余紅土型鋁土礦床已知紅土型鋁土礦床發(fā)育在熱帶和亞熱帶地區(qū)的霞石正長(zhǎng)巖和玄武巖風(fēng)化殼中。由于霞石正長(zhǎng)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(zhǎng)巖風(fēng)化而成的紅土型鋁

10、土礦床以美國(guó)的阿肯色鋁土礦床是典型代表，鋁土礦層發(fā)育在堿性霞石正長(zhǎng)巖露頭上，巖體表面起伏不平具槽狀凹地，鋁土礦產(chǎn)于凹地內(nèi)，第三紀(jì)時(shí)部分鋁土礦遭受侵蝕，被始新世的砂泥質(zhì)沉積物覆蓋（圖8-3）。礦床自上而下存在3個(gè)逐漸過渡的帶，即鋁土礦帶、完全高嶺土化的霞石正長(zhǎng)巖帶、部分高嶺土化的霞石正長(zhǎng)巖帶。圖8-3 美國(guó)阿肯色鋁土礦礦床剖面圖（轉(zhuǎn)引自袁見齊等，1985）由基性巖（玄武巖）風(fēng)化而成的鋁土礦床以印度德干高原鋁土礦床最為著名。礦層發(fā)育在晚白堊世的玄武巖風(fēng)化殼中，礦體呈不規(guī)則斗篷狀，自上而下分帶為紅土帶、鋁土礦帶、半分解玄武巖帶和未分解玄武巖帶。我國(guó)東南沿海一帶也發(fā)育有玄武巖風(fēng)化形成的紅土型鋁土礦床，

11、如福建漳浦鋁土礦床。總之，紅土型鋁土礦床往往具有典型的紅土化作用剖面，自上而下分為鐵殼帶（紅土）、鋁土礦帶和分解帶。各帶往往互相過渡。另外，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(zhǎng)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(guó)、匈牙利等一些西歐國(guó)家的鋁土礦床。我國(guó)的廣西平果鋁土礦床則是典型的喀斯特型鋁土礦床。因此，根據(jù)鋁土礦床產(chǎn)出的地質(zhì)環(huán)境又可分為3種類型：高原型鋁土礦床，如印度德干高原鋁土礦床；準(zhǔn)平原型鋁土礦床，如南美洲、馬來西亞鋁土礦床；喀斯特型鋁土礦床，如地中海和廣西平果鋁土礦床。2

12、. 殘余紅土型鐵礦床殘余紅土型鐵礦廣泛分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)，原巖以富鐵的超基性巖和玄武巖為主，也包括含菱鐵礦或鐵白云石的石灰?guī)r以及含鐵硫化物礦床，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，這類礦床往往產(chǎn)于風(fēng)化殼型硅酸鎳礦床的表部，具有品位高、雜質(zhì)少、規(guī)模大、埋藏淺等特點(diǎn)，單個(gè)礦床的儲(chǔ)量可達(dá)幾十億噸至幾百億噸。這類在古巴、菲律賓、印度尼西亞等國(guó)的鐵礦資源中占有重要地位，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上富鐵儲(chǔ)量的70產(chǎn)于此類礦床中。另外，含菱鐵礦的碳酸鹽巖地層經(jīng)風(fēng)化作用后，可形成相當(dāng)規(guī)模的喀斯特型鐵礦，礦體形態(tài)受溶洞形態(tài)控制。如我國(guó)的山西式鐵礦就屬這種類型。（三）離子吸附型稀

13、土元素礦床在花崗巖類等含稀土元素較多的原巖風(fēng)化殼中常發(fā)育離子吸附型稀土元素礦床。這類花崗巖在風(fēng)化作用下，稀土礦物被破壞分解時(shí)，釋放出的稀土元素可呈陽離子進(jìn)入溶液；而硅酸鹽礦物風(fēng)化成多水高嶺土、高嶺土、水云母等粘土礦物。由于破鍵而出現(xiàn)未飽和的過剩負(fù)電荷，它們需要吸附溶液中的陽離子以維持電價(jià)平衡，活動(dòng)性大的鉀、鈉、鈣等陽離子會(huì)被溶液帶走，活動(dòng)性較小的稀土元素陽離子就會(huì)被粘土礦物吸附，而使稀土離子在風(fēng)化殼中逐漸富集起來，形成有工業(yè)價(jià)值的礦床。這類礦床在江西、廣東、湖南、福建、廣西和安徽等地均有發(fā)現(xiàn)，有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如江西南部花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型富釔重稀土元素礦床。三、淋積礦床當(dāng)?shù)乇韼r石或礦床受化

14、學(xué)風(fēng)化作用分解時(shí)，那些易溶于水的組分中的一部分被帶入潛水活動(dòng)區(qū)，成為稀薄的含礦溶液。由于介質(zhì)性質(zhì)的改變或與周圍的巖石發(fā)生交代作用，便可使有用物質(zhì)發(fā)生沉淀而形成為礦床，即淋積礦床。淋積礦床的礦體形狀多呈不規(guī)則的似層狀，其次為囊狀、巢狀等。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。淋積型的鎳、鈷、釩、鈉、鐵、錳、鈾等礦床具有較大的工業(yè)價(jià)值。淋積型硅酸鎳礦床圖8-4 新喀里多尼亞含鎳紅土礦床典型剖面示意圖（據(jù)Chetelat，1947）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。