风化矿床

地壳表层岩石或矿石经风化作用而形成的矿床

地壳表面的岩石和矿石，在大气、水、生物等营力的机械和化学作用影响下，发生物理的、化学的以及生物化学的变化，使有用物质重新组合、调整、富集起来形成矿床的地质作用叫风化成矿作用，由这种作用形成的矿床叫风化矿床。风化矿床的形成取决于多种因素：原岩的物质成分、气候条件、地形条件、地下水条件、地质构造条件和风化时间等。

简介

地壳表层岩石或矿石经风化作用而形成的矿床。风化作用大多发生在潜水面附近或其上，因此，风化矿床的深度一般距地面不超过数十米，特殊情况下达 100～200米,个别可达1500～2000米。风化矿床规模以中小型为主，个别大型或超大型矿床面积达数千平方公里，储量几亿吨甚至超过 100亿吨。矿石疏松，便于开采加工。风化矿床中最多的是铁矿和铝土矿，其次是镍、锰、铀、铜、稀土元素、粘土、磷灰石、菱锰矿。其中镍矿床和铝土矿床在世界镍和铝的生产中占有重要地位，其他矿种也对产地经济有重要影响。

影响因素

主要有以下几方面：①原岩成分。风化的原岩是成矿物质来源。基性和超基性岩中铁、镍的含量既高,又易于风化,有利于形成铁、镍的风化矿床。又如长石质岩石风化后可形成各种粘土或铝土矿床。②气候条件。它对风化成矿作用有决定性影响。高温有利于原岩的分解和其中碱和碱土金属的带出，气候潮湿雨量充沛也有利于风化作用，因此在热带亚热带地区最有利于风化矿床的形成。③地形因素。山区地形高差大，风化产物不易保留；强烈夷平地形，也不利于风化成矿作用持续进行；介于二者之间的中低山脉和丘陵地带最有利于风化矿床的发育。④潜水面。在潜水面以上，强烈的化学中和淋滤作用使残留物质富集成矿，而其下则可能产生淋滤物质的富集。因此潜水面的深度适中，岩石的分解和淋失相适应，有利于风化矿床的形成。⑤地质构造。规模大的裂隙带和破碎带，决定了风化矿床的位置和延伸方向，同时也控制了风化矿床的深度。构造运动还影响风化矿床的保存条件，在构造上隆地区风化矿床易受剥蚀破坏，在沉降地区风化矿床则被掩埋，只有在微弱沉降的情况下，风化矿床才能被覆盖而保存起来。⑥时间因素。形成规模和质量都好的风化矿床，需要很长的时间。已知的风化矿床，多数是在第三纪、第四纪或中生代形成的。由于世界各地地壳发育历史不完全一致,它们的风化矿床形成时间也不相同,但它们都是在历次地壳运动后期，在稳定的地台上形成的。

形成条件

一、原岩（或矿石）的物质成分

原岩（或矿石）的物质成分和化学成分，对风化产物有重大影响。原岩（或矿石）的成分不同，其形成的风化矿床的类型也就不同。如富含铁、镍的超基性岩和基性

岩常形成红土型铁矿床和镍矿床；含铁硅质岩或含铁石英岩、含铁（菱铁矿、铁白云石）碳酸盐岩常形成残余型铁矿床；富铝贫硅的碱性岩和玄武岩常形成红土型铝土矿床；花岗岩类岩石常形成残余型高岭土矿床；含锰高的沉积岩、变质岩可形成残余锰矿床；富含稀土元素的酸性侵入岩、碱性岩和火山岩遭受化学风化后常形成离子吸附型稀土元素矿床；富含重砂矿物的花岗岩、伟晶岩可形成残、坡积砂矿床等等。

一般认为，原岩中有用组分含量越高，形成风化矿床的可能性就越大。但是，欲达到某种程度的集中并构成矿床，仅靠该元素在原岩中的较高含量还是不够的，还需要母岩易于被分解才行，如Al2O3含量不高、甚至很低的碳酸盐岩石中若有泥质夹层经长期和强烈的风化作用后，也可以形成规模巨大的铝土矿，这是因为碳酸盐岩石易被风化溶解，其中含铝的粘土矿物转变为铝土矿，在原地逐渐残留堆积起来形成铝土矿床。

二、气候条件

气候对风化矿床形成的影响主要表现在温度、降雨量、生物活动等方面。

在气候干燥、温差大的沙漠地区和寒带及永久冻土带，水和生物导致的化学风化作用均极微弱，风化壳主要由物理风化作用形成的机械碎屑组成，因而不利于风化矿床的形成。

在热带和亚热带地区，由于气候炎热，雨量充沛，生物繁殖极快，因而化学风化作用和生物风化作用进行得十分强烈并不断向深部发展，岩石和矿物破坏和分解迅速，元素可发生大量迁移和富集，创造了形成巨厚风化壳的条件，有利于形成大型残余矿床。

气候条件受纬度、海拔及距离海岸远近等因素控制，因此风化矿床也常呈带状分布。

三、地貌条件

地貌条件直接影响地表水和地下水的运动，因而关系到风化作用能否彻底进行及风化产物能否很好地保存下来。①陡峻的山岳地形，水流迅速，侵蚀作用强烈，物理风化超过化学风化，风化产物往往以粗碎屑物为主，并且常被地表水冲走，因而不利于风化矿床的形成。②平原洼地，水流不畅，是沉积物堆积的场所，不利于风化作用的进行。③高差不大的山区及平缓丘陵地形对风化矿床的形成最为有利。地表水和地下水的流动都比较缓慢，侵蚀作用亦较微弱，而且化学风化作用占主要地位，风化产物能大量残留原地，形成准平原化地貌，有利于风化矿床形成。

四、水文地质条件

地下水的分带影响风化矿床的分带。表中各带的界限并非固定不变，而是依潜水面的升降而升降。一般来说，各带界限常因侵蚀作用的影响不断地向下迁移，但如果地壳下降或补给潜水的水量在较长的时期内增大，亦可引起各带界限的回升，从而影响风化矿床的规模。还应该指出，这种分带情况是出现在透水性大致相同的岩石、土壤内，但实际上往往因岩石的裂隙发育不均匀，使分带情况变得更加复杂。

五、构造条件

地形往往受地质构造因素控制，强烈的构造运动上升地区，一般不利于风化矿床的形成。但在区域缓慢上升和风化淋滤速度保持平衡的长时期准平原化的分水岭地区，能形成巨厚的风化矿床。稳定陆块有利于大规模风化矿床的形成。古风化壳矿床往往产生在沉积间断的不整合面上，如中国华北板块内奥陶系风化侵蚀面上的铁、铝矿床等。

区域构造对风化矿床也起控制作用。裂隙、裂隙带、破碎带的方向及完整程度可决定线型风化矿床的位置和形态特征。

侵蚀基准面决定风化壳的最终厚度，而地壳的垂直运动将引起该基准面的变化，造成某一地带的相对抬升，另一地段的相对下降，并影响到潜水面的稳定性。长期稳定的地质构造环境是形成大型风化矿床的必要条件，

六、时效条件

各种风化作用持续时间的长短对于风化矿床的形成具有重要的影响。形成厚大的、成熟的风化矿床要求具备有利的“时效条件”。分解、淋滤易溶化合物（某些硫化物、硫酸盐、卤化物等）需要很长时间，那么分解硅酸盐矿物则需要更长的时间。巨大的风化矿床往往是在一个比较长的时间间隔内形成的。只有经历了这样一个较长的风化作用时期，才能使岩石中绝大部分组分被分解淋失，仅剩余一些极稳定的矿物和惰性组分残留下来，形成巨厚的风化矿床。

矿床类型

类型简介

风化矿床按矿床的形态可以分为沿地表发育的面型矿床，沿岩石破碎带发育的线型矿床和沿两种岩石的接触面发育的接触型矿床。按风化剖面的分带性及其形成机理可以分为风化壳顶部的残积砂矿床、潜水面上的残余矿床及潜水面以下的淋积矿床。因为残积砂矿是物理风化产物，其成矿规律和矿床特点与其他成因的砂矿床（见沉积矿床）类似，因而也可归为砂矿床。

残积、坡积矿床

岩石或矿脉等在风化过程中，一些比重小、颗粒微细的碎屑被流水、风等带走，而其中比重大、化学性稳定的矿物颗粒，如金、铂、锡石、金刚石等，在风化碎屑中就会相对增加。这种有用矿物若堆积在原地，则称为残积砂矿床；若沿地表移动堆积于山坡上，则称为坡积砂矿床。

这类矿床，除少数贵重金属及稀有分散金属具有一定工业意义之外，一般都由于不断剥蚀而规模较小，储量不大，但品位较高，离地表近，易采易选，可供地方工业之用。我国已知的这类矿床，有铁、钨、锡石、锰、金等。如云南个旧的砂锡矿、广西的残积铁矿、安徽的坡积铁矿、江西的残积和坡积砂钨矿、黑龙江黑河和新疆阿尔泰的残积和坡积砂金矿等。

残余矿床

地表岩石经化学风化和生物风化作用后，一部分物质被淋滤，而另一部分残留在风化壳中富集而成的矿床，也称残留矿床。风化残余物质都是在地表条件下稳定的物质，其中铁和铝是最稳定的，风化后成为铁矿和铝土矿而富集在风化壳上部成矿。二氧化硅、磷、锰、钴、镍、铜、铀、钒稳定性稍差，在其他条件有利时，可以形成氧化物、磷酸盐及其他稳定的含氧盐类而成为残余矿床。重要的残余矿床有下列几种：

①红土型铁矿床。超基性岩在炎热潮湿地区经过强烈风化淋滤作用，岩石中的镁和硅被地下水带走，低价铁大部分变为高价铁，形成难溶的含水高铁氧化物，然后脱水成赤铁矿。其结果形成了红土型风化壳，其上部含铁高达50%以上成为富铁矿。矿体内常有原岩中残留的富含铬、钛、钒矿物或风化后残留的钴、镍、锰矿物，可以直接冶炼成优质合金钢。著名的西澳哈默斯利富铁矿,矿石达244.8亿吨，古巴卡腊贾斯铁矿的天然合金钢富矿石也达到178亿吨，此外,在印尼、菲律宾、前苏联、美国也都有分布。这类矿床在中国不甚发育，但华北的山西式铁矿，至少有一部分是含铁碳酸盐岩石风化产物。

②红土型铝土矿矿床。发育在热带和亚热带地区的碱性岩和基性岩风化壳中。这里经强烈风化作用分离出来的碱和碱土金属离子，使水呈碱性，能溶解并带出二氧化硅，而在风化壳中残留的铝形成了三水铝石和一水铝石，与铁的氧化物和粘土共生，成为易采易炼的优质铝矿石，是铝的重要来源。美国阿肯色及印度中央高原和巴西、几内亚等地都有这类矿床。另一种铝土矿床则主要是石灰岩风化产物，称为钙红土型铝土矿，是含铝石灰岩风化后形成了铁的氧化物和粘土，被带到岩溶洼地中经改造而成铝土矿；有的可能是附近的红土风化产物，被流水搬运到石灰岩溶洞中的，所以也称为喀斯特型铝土矿床。这种矿床多分布在地中海沿岸国家和印度、前苏联等地。中国广西平果铝土矿是二叠系中的原生铝土矿经风化崩塌堆积而成。

③红土型镍矿床。又称硅酸盐镍矿床，由超基性岩风化而成。产在第三纪、第四纪或中生带的热带、亚热带蛇纹岩风化壳中。当超基性岩风化时，以类质同象混入橄榄石和辉石中的镍转入蛇纹石中，以后蛇纹石又经分解,镍即析出来,进入溶液,从风化壳上部迁到下部,以次生镍矿物和含镍矿物再沉淀下来而形成工业富集。著名的南太平洋新喀里多尼亚（法属）硅酸镍矿床，规模很大。中国的云南、台湾等地也有这类矿床。

④残余粘土矿床。岩石中富铝硅酸盐矿物在潮湿温暖气候条件下风化,而形成粘土矿物为主的堆积,根据原岩成分和风化程度而形成高岭土矿床或膨润土矿床。高岭土以高岭石为主要成分，是酸性和碱性硅酸盐岩石风化过程中，尚未达到游离氧化铝阶段，形成了硅酸盐矿物，而酸性介质淋滤了铁而形成的。中国开采高岭土矿床的历史悠久，以在长江下游几省为主，高岭土矿是云母花岗岩和花岗伟晶岩的风化产物。膨润土以微晶高岭石为主,是中酸性火山岩风化形成的。中国东部侏罗-白垩纪火山岩中膨润土分布较广，其中一部分是风化形成的。如吉林九台膨润土矿床中主要产出的钙质膨润土是风化残余矿床，而钠质膨润土则是火山喷发间歇期，在湖水中沉积的。

⑤残余稀土元素矿床。酸性岩浆岩中分散存在的稀土矿物当岩石风化时被释放出来，以离子状态被粘土矿物吸附，而在风化壳中富集成矿，也称离子吸附型稀土元素矿床。中国南岭地区有花岗岩风化残余的重稀土元素矿床（钇族为主）。华东的流纹斑岩中含轻稀土元素（铈族）较多，在岩石风化时可富集成矿。

淋积矿床

指原岩中活动性较大的物质，经过风化淋滤被地下水带至邻近的岩石中富集形成的矿床。这种矿床的形成除由成矿元素的地球化学性质决定外，还需要有明显的地球化学屏障，主要是潜水运动的阻滞和物理化学环境的急剧改变。淋积铀矿、铜矿是常见的淋积矿床。

①淋积铀矿床。原岩风化时，其中分散存在的铀化合物被带出到有利地段沉积富集成矿。铀是变价元素，当含铀矿物中4价铀氧化成为6价铀,就易于淋滤带去,在运移途中遇到铀的沉淀剂，它就转入沉积物中富集起来。这种铀矿床的时空分布很广，又可分为砂砾岩中的铀矿床和煤或沥青质岩石中的铀矿床两类。前者以美国科罗拉多高原的铀钒矿床最著名，后者则是由于煤和沥青是还原剂，促进了潜水中的铀化合物沉淀富集而成矿的。

②淋积铜矿。经常位于红层中，分布较广泛，铜常与铀共生，也有单独成矿的。该种矿床成因复杂，有同生沉积说和淋滤再沉积说。淋积成的铜矿石由铜的氧化物和含氧盐（碳酸盐等）组成，是分散存在的原生硫化物经氧化、迁移，在潜水面附近堆积成的。

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