硫化物礦床表生變化

硫化物礦床的表生變化主要是受氣候、地貌、地下水及地區(qū)構(gòu)造條件控制的。干旱地區(qū)與濕熱地區(qū)的表生變化情況有許多差異。通常地下水面以上，由于大氣圈中游離氧的影響，硫化物發(fā)生強(qiáng)烈的氧化作用，故被稱為氧化帶。對銅礦床來說，地下水面附近，可以發(fā)生銅的次生硫化物的富集，稱為次生硫化物富集帶;其下過渡為原生礦體。因此，硫化物礦床的氧化剖面常具分帶性,其典型的剖面可分為4個亞帶(見圖)。在干旱地區(qū)，最上部的完全氧化亞帶由黃鉀鐵礬、針鐵礦、赤鐵礦、石膏、自然硫等組成;濕溫或濕熱地區(qū)，則以針鐵礦、水針鐵礦為主，硫酸鹽很少保留。成熟度高的氧化帶剖面上部幾乎只有褐鐵礦。

硫化物礦床氧化帶的發(fā)育強(qiáng)度與發(fā)育速度主要決定于二硫化物的數(shù)量。硫化物礦床經(jīng)常存在數(shù)量不等的黃鐵礦、白鐵礦和磁黃鐵礦，它們在氧化過程中，不僅產(chǎn)生硫酸亞鐵如水綠礬、鐵明礬等，而且產(chǎn)生游離的硫酸。

這不僅使淺表水的pH值降低，而且促使礦床氧化速度加快。由于二價鐵在氧化條件下很易氧化為三價鐵，后者易發(fā)生水解作用形成氫氧化鐵(即針鐵礦及水針鐵礦)沉淀下來，部分并轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦。這些鐵的氫氧化物和氧化物在地表很穩(wěn)定，又不溶于水，因此,殘留在原地,形成了所謂鐵帽，即蓋在硫化物礦脈頂部的富含鐵的氧化物的頂蓋。當(dāng)原生礦床硫化鐵的礦物含量低時，它的氧化產(chǎn)物可以使周圍巖石染成鐵銹色，俗稱為火燒皮。菱鐵礦在地表也能氧化成三價鐵的氫氧化物與氧化物，與金屬硫化物形成的鐵帽很相似，但沒有上述分帶性，礦物成分與化學(xué)成分都比較簡單。

由于各種金屬元素地球化學(xué)性質(zhì)的差異及其硫酸鹽在水中溶解度的不同，例如方鉛礦氧化成的鉛礬，溶解度小，可在原地殘留，并可進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}(白鉛礦)和磷酸鹽(磷酸氯鉛礦)等，形成了含鉛鐵帽;而經(jīng)常與方鉛礦密切共生的閃鋅礦，當(dāng)其氧化成硫酸鋅時，由于其在水中溶解度大，很快被水帶走，如遇石灰?guī)r就與之作用形成菱鋅礦，并最后轉(zhuǎn)變成異極礦(鋅的含水硅酸鹽)。

銅的硫化物礦床的表生變化較為復(fù)雜。原生銅的硫化物，如黃銅礦、輝銅礦和斑銅礦等，在表生氧化過程中所形成的硫酸銅常因溶解度大而被淋失。但在干旱氣候條件下,可形成多種硫酸鹽礦物,如膽礬、水膽礬、銅綠礬等礬類礦物堆積。硫酸銅溶液遇到碳酸鹽礦物或巖石時，則起化學(xué)作用，形成地表?xiàng)l件下常見的孔雀石和藍(lán)銅礦;此外，在較還原環(huán)境下，還可形成自然銅和赤銅礦。當(dāng)硫酸銅溶液進(jìn)入地下水面附近，遇到原生硫化物時，發(fā)生交代作用可產(chǎn)生輝銅礦、銅藍(lán)等次生硫化物，如

這種置換反應(yīng),是由金屬離子的氧化-還原電位所決定的。這種次生富集作用不僅可使低品位銅礦石變富，從而擴(kuò)大礦石儲量，提高礦床的經(jīng)濟(jì)價值。在具有伴生金的硫化物礦床中，隨著氧化帶的發(fā)育，金在鐵帽亞帶的中下部富集。正確評價金屬礦床的氧化露頭，是找礦工作成功的關(guān)鍵之一。

胡受奚《礦床學(xué)》地質(zhì)出版社北京