矿床学09风化矿床42.ppt
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1、矿 床 学,中南大学地质工程专业A方向,第九章风化矿床,9.1 概念、特点及工业意义,9.1.1 概念 风化矿床(风化壳矿床)系指陆地表层在风化作用下形成的,质和量都能满足工业要求的有用矿物堆积的地质体。,风化作用是指地壳最表层的岩石和矿石在大气、水、生物等营力的影响下,发生物理的、化学的和生物化学的变化作用。风化作用的结果,使硅酸盐类矿物、可溶盐类(碳酸盐等)、以及金属硫化物等等,被分解为三种主要组份:溶解在溶液中的物质;原岩中化学性质较稳定的矿物;风化作用过程中形成的新矿物。这三种主要组份,可以在原地或附近得到充分富集形成风化矿床;也可被搬运较远距离而沉积在水盆地中。,9.1.2 风化矿床
2、的特点 1)大部分风化矿床是第三纪和第四纪的产物。因此,它们埋藏浅,便于露天开采。2)矿床分布范围与原生岩石或矿体出露的范围一致或相距不远,往往是沿现代丘陵地形呈覆盖层状分布,多为面型矿体。3)矿体的深度决定于自由氧渗透到地下的深度,一般几米几十米,有的达一、二百米;个别情况下沿裂隙带风化深度可达1500m以上,则呈线型矿体。,4)组成风化矿床的物质是在风化条件下比较稳定的元素和矿物。有自然金,被粘上矿物吸附的稀土元素,铁、锰、铝的氢氧化物和氧化物,高岭土,磷酸盐和含镍硅酸盐矿物等。5)矿石结构一般疏松多孔,多为土状、多孔状或网格状构造。6)矿床规模以中、小型为主,个别也有大型和特大型。,9.
3、1.3 风化矿床的工业意义 红土型镍矿床 大洋洲新喀里多尼亚,云南墨江 红土型铁矿床 (含Cr、Ni、Co、V、Mn)古巴红土型金矿湖北嘉鱼蛇屋山金矿 红土型铝土矿美国阿肯色、福建漳浦、海南风化壳型稀土元素矿床 赣南风化壳型天青石矿风化壳型粘土矿(瓷土,高岭土)其它:Ta、Nb、U、Sn、Zr、Ti、稀土,9.2 风化矿床的形成条件,9.2.1 气候条件 气候环境乃是岩石风化并形成风化矿床最重要的条件之一。因为风化作用主要是通过水和生物活动进行的,而水和生物的多寡与气候带有密切关系。,在极地冻土地带,由于化学风化作用很弱,一般不形成风化壳,有时由机械碎屑物质形成残积砂矿。在温带内陆沙漠和热带沙
4、漠气候地区,蒸发量远远大于降水量,水的作用很弱,生物很少,以物理风化作用为主,风化壳主要由机械碎屑物组成。在热带和亚热带的湿润炎热地区,气温高,雨量充足,生物活动力强,岩石往往发生强烈的化学风化作用,容易形成残余型和残积型矿床。,9.2.2 原岩条件风化壳的物质成分是以原岩成分为根据的,原岩是成矿物质的来源。 超基性岩红土型铁矿床和镍矿床霞石正长岩和玄武岩红土型铝矿床花岗岩类高岭土矿床碳酸岩风化型磷矿床含锰高的沉积岩、变质岩残余锰矿床富稀土酸性岩离子吸附型稀土元素矿床富重砂矿物(锡石、锆英石、铌钽矿物等)的花岗岩风化残积砂矿床,9.2.3 地貌条件地貌条件不仅控制侵蚀和堆积作用的进行,同时还可
5、决定地下水的动态和风化壳的地球化学特征。高差不大的山区、丘陵地形对风化矿床的形成最为有利。由于坡度平缓,地下水位高,植物繁茂,化学风化和生物风化作用强烈,并且风化产物能大量残留原地,有可能使矿物彻底分解,形成大量粘土矿物乃至生成某些残余矿床。,9.2.4 水文地质条件风化矿床的形成,与地表水和地下水的运动情况,以及水的化学类型有关。它们在决定风化矿床的规模和深度方面起着很大作用。大气水是风化壳内水的主要来源。根据水循环的条件,可将地下水分为三个带。,渗透带,流动带,停滞水带,总结,1.渗透带此带也称“充气带”或“饱气带”。位于地表以下至地下水面(潜水面)以上。渗透带中的水来自雨水,富含O2及C
6、O2等,生物作用(特别是细菌作用)非常活跃,因而溶解和氧化的能力很强。此带的水自上而下快速流动,对岩石有强烈的破坏作用。因此,这个带又称“分解带”或“氧化带”。,2.流动带在渗透带以下的岩石空隙中充满着水,即为潜水。潜水面大致与地形起伏一致,随着雨季和旱季的季节变化而升降。在潜水面和停滞水面之间为“流动带”。此带的潜水缓慢地作侧向流动。潜水含氧(O2)较少(越深越少),含盐较多。根据地区不同,或呈弱酸性,或呈弱硷性,故对岩石的分解和氧化能力比较弱。流动带的主要作用是将上部分解带里淋滤下来的各种成矿物质集中,并沉淀下来。因而此带又称为“胶结带”。,3.停滞水带此带位于停滞水面以下,也称“滞流带”
7、。此带内潜水几乎不含游离氧,流动极其缓慢,或基本停滞不动。因之,潜水与原生矿物之间几乎保持平衡状态,原生矿物基本上不发生变化,或变化非常缓慢。,对化学风化最有利的条件是岩石具有适当的孔隙率和裂隙度,以保证易于吸收地表水,并使稳定而缓慢地往下渗透。风化残余矿床是由地表往下发展的,直到潜水面附近。若潜水面缓慢下降,则造成化学分解界面也相应下降,因而能够形成富厚的风化壳。相反,若潜水面上升,则风化壳停止发展。,9.2.5 地质构造条件 地台区有利于大规模的风化矿床形成。如华北O风化侵蚀面上的铁、铝矿床;西南寒武系和二叠系古侵蚀面上的铝土矿矿床构造强烈的地区不利于风化矿床形成。近年来的研究表明,风化矿
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