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風(fēng)化礦床
地殼表面的巖石和礦石，在大氣、水、生物等營力的機械和化學(xué)作用影響下，發(fā)生物理的、化學(xué)的以及生物化學(xué)的變化，使有用物質(zhì)重新組合、調(diào)整、富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)化礦床的形成取決于多種因素：原巖的物質(zhì)成分、氣候條件、地形條件、地下水條件、地質(zhì)構(gòu)造條件和風(fēng)化時間等。
基本信息
| 定義 | 礦石經(jīng)風(fēng)化作用而形成的礦床 |
| 特點 | 礦石疏松，便于開采加工 |
簡介
風(fēng)化礦床
影響因素
主要有以下幾方面：①原巖成分。風(fēng)化的原巖是成礦物質(zhì)來源?；院?/span>超基性巖中鐵、鎳的含量既高，又易于風(fēng)化，有利于形成鐵、鎳的風(fēng)化礦床。又如長石質(zhì)巖石風(fēng)化后可形成各種粘土或鋁土礦床。②氣候條件。它對風(fēng)化成礦作用有決定性影響。高溫有利于原巖的分解和其中堿和堿土金屬的帶出，氣候潮濕雨量充沛也有利于風(fēng)化作用，因此在熱帶亞熱帶地區(qū)最有利于風(fēng)化礦床的形成。③地形因素。山區(qū)地形高差大，風(fēng)化產(chǎn)物不易保留；強烈夷平地形，也不利于風(fēng)化成礦作用持續(xù)進行；介于二者之間的中低山脈和丘陵地帶最有利于風(fēng)化礦床的發(fā)育。④潛水面。在潛水面以上，強烈的化學(xué)中和淋濾作用使殘留物質(zhì)富集成礦，而其下則可能產(chǎn)生淋濾物質(zhì)的富集。因此潛水面的深度適中，巖石的分解和淋失相適應(yīng)，有利于風(fēng)化礦床的形成。⑤地質(zhì)構(gòu)造。規(guī)模大的裂隙帶和破碎帶，決定了風(fēng)化礦床的位置和延伸方向，同時也控制了風(fēng)化礦床的深度。構(gòu)造運動還影響風(fēng)化礦床的保存條件，在構(gòu)造上隆地區(qū)風(fēng)化礦床易受剝蝕破壞，在沉降地區(qū)風(fēng)化礦床則被掩埋，只有在微弱沉降的情況下，風(fēng)化礦床才能被覆蓋而保存起來。⑥時間因素。形成規(guī)模和質(zhì)量都好的風(fēng)化礦床，需要很長的時間。已知的風(fēng)化礦床，多數(shù)是在第三紀(jì)、第四紀(jì)或中生代形成的。由于世界各地地殼發(fā)育歷史不完全一致，它們的風(fēng)化礦床形成時間也不相同，但它們都是在歷次地殼運動后期，在穩(wěn)定的地臺上形成的。
形成條件
一、原巖（或礦石）的物質(zhì)成分
原巖（或礦石）的物質(zhì)成分和化學(xué)成分，對風(fēng)化產(chǎn)物有重大影響。原巖（或礦石）的成分不同，其形成的風(fēng)化礦床的類型也就不同。如富含鐵、鎳的超基性巖和基性
巖常形成紅土型鐵礦床和鎳礦床；含鐵硅質(zhì)巖或含鐵石英巖、含鐵（菱鐵礦、鐵白云石）碳酸鹽巖常形成殘余型鐵礦床；富鋁貧硅的堿性巖和玄武巖常形成紅土型鋁土礦床；花崗巖類巖石常形成殘余型高嶺土礦床；含錳高的沉積巖、變質(zhì)巖可形成殘余錳礦床；富含稀土元素的酸性侵入巖、堿性巖和火山巖遭受化學(xué)風(fēng)化后常形成離子吸附型稀土元素礦床；富含重砂礦物的花崗巖、偉晶巖可形成殘、坡積砂礦床等等。
一般認(rèn)為，原巖中有用組分含量越高，形成風(fēng)化礦床的可能性就越大。但是，欲達到某種程度的集中并構(gòu)成礦床，僅靠該元素在原巖中的較高含量還是不夠的，還需要母巖易于被分解才行，如Al2O3含量不高、甚至很低的碳酸鹽巖石中若有泥質(zhì)夾層經(jīng)長期和強烈的風(fēng)化作用后，也可以形成規(guī)模巨大的鋁土礦，這是因為碳酸鹽巖石易被風(fēng)化溶解，其中含鋁的粘土礦物轉(zhuǎn)變?yōu)殇X土礦，在原地逐漸殘留堆積起來形成鋁土礦床。
二、氣候條件
氣候?qū)︼L(fēng)化礦床形成的影響主要表現(xiàn)在溫度、降雨量、生物活動等方面。
在氣候干燥、溫差大的沙漠地區(qū)和寒帶及永久凍土帶，水和生物導(dǎo)致的化學(xué)風(fēng)化作用均極微弱，風(fēng)化殼主要由物理風(fēng)化作用形成的機械碎屑組成，因而不利于風(fēng)化礦床的形成。
在熱帶和亞熱帶地區(qū)，由于氣候炎熱，雨量充沛，生物繁殖極快，因而化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用進行得十分強烈并不斷向深部發(fā)展，巖石和礦物破壞和分解迅速，元素可發(fā)生大量遷移和富集，創(chuàng)造了形成巨厚風(fēng)化殼的條件，有利于形成大型殘余礦床。
氣候條件受緯度、海拔及距離海岸遠(yuǎn)近等因素控制，因此風(fēng)化礦床也常呈帶狀分布。
三、地貌條件
地貌條件直接影響地表水和地下水的運動，因而關(guān)系到風(fēng)化作用能否徹底進行及風(fēng)化產(chǎn)物能否很好地保存下來。①陡峻的山岳地形，水流迅速，侵蝕作用強烈，物理風(fēng)化超過化學(xué)風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物往往以粗碎屑物為主，并且常被地表水沖走，因而不利于風(fēng)化礦床的形成。②平原洼地，水流不暢，是沉積物堆積的場所，不利于風(fēng)化作用的進行。③高差不大的山區(qū)及平緩丘陵地形對風(fēng)化礦床的形成最為有利。地表水和地下水的流動都比較緩慢，侵蝕作用亦較微弱，而且化學(xué)風(fēng)化作用占主要地位，風(fēng)化產(chǎn)物能大量殘留原地，形成準(zhǔn)平原化地貌，有利于風(fēng)化礦床形成。
四、水文地質(zhì)條件
地下水的分帶影響風(fēng)化礦床的分帶。表中各帶的界限并非固定不變，而是依潛水面的升降而升降。一般來說，各帶界限常因侵蝕作用的影響不斷地向下遷移，但如果地殼下降或補給潛水的水量在較長的時期內(nèi)增大，亦可引起各帶界限的回升，從而影響風(fēng)化礦床的規(guī)模。還應(yīng)該指出，這種分帶情況是出現(xiàn)在透水性大致相同的巖石、土壤內(nèi)，但實際上往往因巖石的裂隙發(fā)育不均勻，使分帶情況變得更加復(fù)雜。
五、構(gòu)造條件
地形往往受地質(zhì)構(gòu)造因素控制，強烈的構(gòu)造運動上升地區(qū)，一般不利于風(fēng)化礦床的形成。但在區(qū)域緩慢上升和風(fēng)化淋濾速度保持平衡的長時期準(zhǔn)平原化的分水嶺地區(qū)，能形成巨厚的風(fēng)化礦床。穩(wěn)定陸塊有利于大規(guī)模風(fēng)化礦床的形成。古風(fēng)化殼礦床往往產(chǎn)生在沉積間斷的不整合面上，如中國華北板塊內(nèi)奧陶系風(fēng)化侵蝕面上的鐵、鋁礦床等。
區(qū)域構(gòu)造對風(fēng)化礦床也起控制作用。裂隙、裂隙帶、破碎帶的方向及完整程度可決定線型風(fēng)化礦床的位置和形態(tài)特征。
侵蝕基準(zhǔn)面決定風(fēng)化殼的最終厚度，而地殼的垂直運動將引起該基準(zhǔn)面的變化，造成某一地帶的相對抬升，另一地段的相對下降，并影響到潛水面的穩(wěn)定性。長期穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境是形成大型風(fēng)化礦床的必要條件，
六、時效條件
礦床類型
殘積、坡積礦床
巖石或礦脈等在風(fēng)化過程中，一些比重小、顆粒微細(xì)的碎屑被流水、風(fēng)等帶走，而其中比重大、化學(xué)性穩(wěn)定的礦物顆粒，如金、鉑、錫石、金剛石等，在風(fēng)化碎屑中就會相對增加。這種有用礦物若堆積在原地，則稱為殘積砂礦床；若沿地表移動堆積于山坡上，則稱為坡積砂礦床。
這類礦床，除少數(shù)貴重金屬及稀有分散金屬具有一定工業(yè)意義之外，一般都由于不斷剝蝕而規(guī)模較小，儲量不大，但品位較高，離地表近，易采易選，可供地方工業(yè)之用。我國已知的這類礦床，有鐵、鎢、錫石、錳、金等。如云南個舊的砂錫礦、廣西的殘積鐵礦、安徽的坡積鐵礦、江西的殘積和坡積砂鎢礦、黑龍江黑河和新疆阿爾泰的殘積和坡積砂金礦等。
殘余礦床
地表巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用后，一部分物質(zhì)被淋濾，而另一部分殘留在風(fēng)化殼中富集而成的礦床，也稱殘留礦床。風(fēng)化殘余物質(zhì)都是在地表條件下穩(wěn)定的物質(zhì)，其中鐵和鋁是最穩(wěn)定的，風(fēng)化后成為鐵礦和鋁土礦而富集在風(fēng)化殼上部成礦。二氧化硅、磷、錳、鈷、鎳、銅、鈾、釩穩(wěn)定性稍差，在其他條件有利時，可以形成氧化物、磷酸鹽及其他穩(wěn)定的含氧鹽類而成為殘余礦床。重要的殘余礦床有下列幾種：
①紅土型鐵礦床。超基性巖在炎熱潮濕地區(qū)經(jīng)過強烈風(fēng)化淋濾作用，巖石中的鎂和硅被地下水帶走，低價鐵大部分變?yōu)楦邇r鐵，形成難溶的含水高鐵氧化物，然后脫水成赤鐵礦。其結(jié)果形成了紅土型風(fēng)化殼，其上部含鐵高達50%以上成為富鐵礦。礦體內(nèi)常有原巖中殘留的富含鉻、鈦、釩礦物或風(fēng)化后殘留的鈷、鎳、錳礦物，可以直接冶煉成優(yōu)質(zhì)合金鋼。著名的西澳哈默斯利富鐵礦，礦石達244.8億噸，古巴卡臘賈斯鐵礦的天然合金鋼富礦石也達到178億噸，此外，在印尼、菲律賓、前蘇聯(lián)、美國也都有分布。這類礦床在中國不甚發(fā)育，但華北的山西式鐵礦，至少有一部分是含鐵碳酸鹽巖石風(fēng)化產(chǎn)物。
②紅土型鋁土礦礦床。發(fā)育在熱帶和亞熱帶地區(qū)的堿性巖和基性巖風(fēng)化殼中。這里經(jīng)強烈風(fēng)化作用分離出來的堿和堿土金屬離子，使水呈堿性，能溶解并帶出二氧化硅，而在風(fēng)化殼中殘留的鋁形成了三水鋁石和一水鋁石，與鐵的氧化物和粘土共生，成為易采易煉的優(yōu)質(zhì)鋁礦石，是鋁的重要來源。美國阿肯色及印度中央高原和巴西、幾內(nèi)亞等地都有這類礦床。另一種鋁土礦床則主要是石灰?guī)r風(fēng)化產(chǎn)物，稱為鈣紅土型鋁土礦，是含鋁石灰?guī)r風(fēng)化后形成了鐵的氧化物和粘土，被帶到巖溶洼地中經(jīng)改造而成鋁土礦；有的可能是附近的紅土風(fēng)化產(chǎn)物，被流水搬運到石灰?guī)r溶洞中的，所以也稱為喀斯特型鋁土礦床。這種礦床多分布在地中海沿岸國家和印度、前蘇聯(lián)等地。中國廣西平果鋁土礦是二疊系中的原生鋁土礦經(jīng)風(fēng)化崩塌堆積而成。
③紅土型鎳礦床。又稱硅酸鹽鎳礦床，由超基性巖風(fēng)化而成。產(chǎn)在第三紀(jì)、第四紀(jì)或中生帶的熱帶、亞熱帶蛇紋巖風(fēng)化殼中。當(dāng)超基性巖風(fēng)化時，以類質(zhì)同象混入橄欖石和輝石中的鎳轉(zhuǎn)入蛇紋石中，以后蛇紋石又經(jīng)分解，鎳即析出來，進入溶液，從風(fēng)化殼上部遷到下部，以次生鎳礦物和含鎳礦物再沉淀下來而形成工業(yè)富集。著名的南太平洋新喀里多尼亞（法屬）硅酸鎳礦床，規(guī)模很大。中國的云南、臺灣等地也有這類礦床。
④殘余粘土礦床。巖石中富鋁硅酸鹽礦物在潮濕溫暖氣候條件下風(fēng)化，而形成粘土礦物為主的堆積，根據(jù)原巖成分和風(fēng)化程度而形成高嶺土礦床或膨潤土礦床。高嶺土以高嶺石為主要成分，是酸性和堿性硅酸鹽巖石風(fēng)化過程中，尚未達到游離氧化鋁階段，形成了硅酸鹽礦物，而酸性介質(zhì)淋濾了鐵而形成的。中國開采高嶺土礦床的歷史悠久，以在長江下游幾省為主，高嶺土礦是云母花崗巖和花崗偉晶巖的風(fēng)化產(chǎn)物。膨潤土以微晶高嶺石為主，是中酸性火山巖風(fēng)化形成的。中國東部侏羅-白堊紀(jì)火山巖中膨潤土分布較廣，其中一部分是風(fēng)化形成的。如吉林九臺膨潤土礦床中主要產(chǎn)出的鈣質(zhì)膨潤土是風(fēng)化殘余礦床，而鈉質(zhì)膨潤土則是火山噴發(fā)間歇期，在湖水中沉積的。
淋積礦床
指原巖中活動性較大的物質(zhì)，經(jīng)過風(fēng)化淋濾被地下水帶至鄰近的巖石中富集形成的礦床。這種礦床的形成除由成礦元素的地球化學(xué)性質(zhì)決定外，還需要有明顯的地球化學(xué)屏障，主要是潛水運動的阻滯和物理化學(xué)環(huán)境的急劇改變。淋積鈾礦、銅礦是常見的淋積礦床。
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