浅谈大宝山次生富集带的形成机理.doc

1、浅谈大宝山次生富集带的形成机理摘要：在温度、水、大气等物理化学的多重因素影响下,使上部原来的多金属硫化矿物遭受风化淋滤，最终在地表残积形成大型褐铁矿床，同时由于水（含有矿物质）的渗透作用，在潜水面以下到静止带之间的地下水上部的流动带内形成次生硫化物富集带。本文章将主要讨论有关大宝山次生硫化物富集带的形成过程及其形成机理。 关 键 词：铜硫多金属矿床次生硫化物富集带铁帽 中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号： 宝山矿区位于粤北古生代坳陷带，吴川四会深大断裂带内，北东向的北江断裂与东西向的大东山一贵东构造带交汇处。该区在地史上经历过多次、复杂的地壳运动。在燕山运动初期上升成为陆地。并

2、在温度,水，大气等物理化学的多重因素影响下,使上部原来的多金属硫化矿物遭受风化，并最终在地表残积形成了一个大型褐铁矿床，同时由于水的渗透作用，在潜水面以下到静止带之间的地下水上部的流动带内形成次生硫化物富集带。 1、 成矿因素分析 地表岩石或品位较低的矿床，在风化过程中有一部分溶于水的组分渗入地下，因沉积作用或沿途与围岩发生交代作用所形成的矿床。特别是金属硫化物（黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等） ，在淋滤作用下往往使硫化矿床发生次生富集作用，大大提高矿床的品位和开采价值，因此这种淋滤成矿作用对于硫化物矿床具有重要的意义。 水是风化作用的主要营力，风化作用大都发生在潜水面附近或其上部，分布范围

3、与原生岩石出露的范围一致或相距不远。1.1 风化矿床的控矿因素 原岩成分。风化的原岩是成矿物质来源，大宝山的原岩中含有丰富的铁，铜等元素。气候条件。它对风化成矿作用有决定性影响。 。地形。中低山区和丘陵地区有利于风化矿床的形成和保存。潜水面。潜水面深度适中，岩石的分解速率和淋滤速率相适应，有利于矿质的富集。地质构造条件。断层和裂隙发育带有利于地下水的大规模运动，因而能控制风化矿床的产出位置和形成深度。时间因素。形成规模大、质量好的风化矿床，需要漫长时间，已知的风化矿床，多数是在第三纪、第四纪或中生代形成的。矿床按产出位置和成因可分为 2 类：残余矿床。地表岩石经风化后，一部分活动性组分被淋滤，

4、而另一部分较稳定组分残留在风化壳中相对富集而形成矿床。淋积矿床。风化原岩中活动性较大的有用物质，经过淋滤被地下水带到邻近岩石中，因物理化学条件的明显变化而堆积形成矿床。如淋积的铀矿和铜矿等。著名的美国科罗拉多高原的铀-钒矿床就是由于有煤和沥青作为还原剂，促使潜水中的铀化合物沉淀富集而成矿6.9。而大宝山就是属于后者。1.2 矿床成因化学分析 大宝山原岩中硫化物的变化和次生富集作用，主要与潜水循环分带和各带的化学环境有关。 1.2.1 氧化带 从地表到地下潜水面以上的地带，地下水自上而下地渗透，叫渗透带。因为渗透水中含有大量的 O2 和 CO2，具有很强的氧化能力，所以又叫氧化带。 各种硫化物矿

5、物在氧化带中往往和水溶液中的氧化合成各种硫酸盐（绝大部分硫化物在氧化条件下都是不稳定的） ，其中有一部分硫酸盐可以再转变为不溶的氧化物残留在氧化带，而另一部分硫酸盐溶液则继续向下渗透。特别是黄铁矿氧化作用过程中，伴随着硫酸盐形成的同时，还能产生游离态的硫酸。这降低了地下水的 PH 值，因而可促进硫化物的溶解，加快风化进程7 1.2.2 还原带（次生硫化物富集带） 在潜水面以下，到一定深度，地下水由高向低进行侧向流动，叫流动带。在这一带的地下水中 O2 和 CO2 逐渐减少，岩石和矿物在这里往往发生还原作用，所以又叫还原带。从氧化带渗透下来的硫酸盐溶液（如CuSO4）在这里遇到原生硫化物矿物（如

6、黄铜矿、黄铁矿等）往往发生交代作用，并在还原作用条件下生成含铜丰富的次生硫化物（如辉铜矿、斑铜矿、铜蓝等） ，使铜矿石的品位增高。这种作用称次生富集作用，所以这一带又叫次生硫化物富集带。 2、大宝山铁帽的类型 大宝山的铁帽与原生硫化矿床不仅表现在空间上重叠，并且成分上多含有铜、铅、锌、铋等组分，甚至不少的还可以看到其与原生硫化矿物或次生多金属矿物之间共生，所以铁帽是硫化矿体氧化而形成的。 2.1 黄铁矿风化形成的铁帽 黄铁矿是这个地区铁帽形成的主要原生矿物。他的氧化过程如下： 2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+2H2SO4 硫酸亚铁很不稳定，其二价铁离子继续氧化成三价铁离子形成硫酸铁：

7、 4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2(SO4)3+2H2O 同样的硫酸铁也很不稳定，容易在水中水解形成氢氧化铁和游离的硫酸： Fe2(SO4)3+6H2O2Fe（OH）3+3H2SO4 Fe（OH）3 是一种比较稳定的易于凝聚的胶状物质，经过脱水后凝聚为褐铁矿，形成铁帽。 2.2 铜硫矿物风化形成的铁帽 铜硫矿物中以黄铜矿为代表，下面是黄铜矿的氧化过程 首先，黄铜矿氧化为 FeSO4 和 CuSO4： CuFeS24O2FeSO4CuSO4 然后，硫酸亚铁 FeSO4 继续氧化形成褐铁矿，残留于地表，形成铁帽。 4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2(SO4)3+2H2O 2Fe2(S

8、O4)3+9H2O2Fe2O3?3H2O+6H2SO4 至于 CuSO2 则溶于水向下渗透。 还原带的次生富集作用 下面是从氧化带渗入还原带的 CuSO4 溶液，在还原条件下与黄铜矿、黄铁矿发生交代作用的反应式： 5CuFeS2（黄铜矿）+11CuSO4+8H2O8Cu2S（辉铜矿）+5FeSO2+8H2SO4 CuFeS2（黄铜矿）+CuSO42CuS（铜蓝）+FeSO4 2FeS2（黄铁矿）+10CuSO4+6H2O2Cu5FeS4（斑铜矿）+6H2SO4+11O2 5FeS2+14CuSO4（黄铁矿）+12H2O7Cu2S（辉铜矿）+5FeSO4+12H2SO4 此类矿床经过次生富集作用

9、，常形成重要的（次生）铜矿床。次生富集的含意包括两个方面，一是从氧化带分散渗透下来的 CuSO4 溶液都集中在还原带；二是所产生的次生硫化物铜矿，普遍增加了 Cu 的含量。 3. 结 论 通过前面对矿区地质、环境、成矿因素的分析，我们可以得出如下结论：矿床形成后，在地台上升条件下，经长期的风化淋滤作用，矿体逐渐暴露地表，随着季节气候的急剧变化和长时间的作用，矿石及岩石受到的风化也加剧，因此，硫化矿物经氧化淋滤后，变成游离的硫酸亚铁，硫酸亚铁并不稳定，变成硫酸铁，硫酸铁在水中溶解而成胶状氢氧化铁，最后经脱水作用形成规模巨大，且具有工业价值的铁帽型褐铁矿床，通过次生富集作用，在潜水面以下到静止带之间的地下水上部的流动带内形成次生硫化物富集带。 参考文献： 1. 刘妨群 杨世义. 粤北大宝山多金属矿床成因的初步探讨.地质学报.1985 2.葛朝华 韩发. 大宝山一多金属矿床的海相热液沉积成与特证.矿床地质.1985 3.占菊云 吴琼英.廖雪萃. 大宝山大陆火山一次火山活动和矿床成因初步研究.地质与勘探.1984 4. 邱世强 关于大宝山层状多金属矿床成因初步探讨.地质论评.1981 5. 裴太昌 粤北大宝山矿区多金属矿床地质研究工作综述.广东地质.1992 年 7 月 个人简介：李挺杰（1983.9）, 男， 浙江丽水人，助理工程师，学士学位，从事地质勘探工作。