硫化物礦床表生變化

硫化物礦床出露或接近地表，在表生作用（包括機械破碎、氧化、分解和淋濾）的影響下，所發生的各種變化。包括礦石的化學成分、結構、構造，礦體的形態、產狀，乃至礦床的規模和經濟意義的變化。

控制條件

硫化物礦床的表生變化主要是受氣候、地貌、地下水及地區構造條件控制的。乾旱地區與濕熱地區的表生變化情況有許多差異。通常地下水面以上，由於大氣圈中游離氧的影響，硫化物發生強烈的氧化作用，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）。在乾旱地區，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，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。

硫化物礦床表生變化

發育

硫化物礦床氧化帶的發育強度與發育速度主要決定於二硫化物的數量。硫化物礦床經常存在數量不等的黃鐵礦、白鐵礦和磁黃鐵礦，它們在氧化過程中，不僅產生硫酸亞鐵如水綠礬、鐵明礬等，而且產生游離的硫酸：
這不僅使淺表水的pH值降低，而且促使礦床氧化速度加快。由於二價鐵在氧化條件下很易氧化為三價鐵，後者易發生水解作用形成氫氧化鐵(即針鐵礦及水針鐵礦)沉澱下來，部分並轉變為赤鐵礦。這些鐵的氫氧化物和氧化物在地表很穩定，又不溶於水，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。當原生礦床硫化鐵的礦物含量低時，它的氧化產物可以使周圍岩石染成鐵鏽色，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，礦物成分與化學成分都比較簡單。
由於各種金屬元素地球化學性質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，並可進一步轉變為碳酸鹽（白鉛礦）和磷酸鹽（磷酸氯鉛礦）等，形成了含鉛鐵帽；而經常與方鉛礦密切共生的閃鋅礦，當其氧化成硫酸鋅時，由於其在水中溶解度大，很快被水帶走，如遇石灰岩就與之作用形成菱鋅礦，並最後轉變成異極礦（鋅的含水矽酸鹽）。

硫化物礦床表生變化

銅元素變化

銅的硫化物礦床的表生變化較為複雜。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。但在乾旱氣候條件下,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岩石時，則起化學作用，形成地表條件下常見的孔雀石和藍銅礦；此外，在較還原環境下，還可形成自然銅和赤銅礦。當硫酸銅溶液進入地下水面附近，遇到原生硫化物時，發生交代作用可產生輝銅礦、銅藍等次生硫化物，如
　　這種置換反應,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，從而擴大礦石儲量，提高礦床的經濟價值。在具有伴生金的硫化物礦床中，隨著氧化帶的發育，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鍵之一。
胡受奚《礦床學》地質出版社北京

硫化物礦床表生變化

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