外生矿床的类型和成因

外生矿床的类型和成因

摘要：在地表外力作用下使有用元素或有用组分聚集所形成的矿床，称外生矿床。根据成矿过程的不同可以分为风化矿床和沉积矿床两大类。另有一类是由生物堆积而成的可燃有机岩矿床，从广义角度看，它属于沉积矿床的范畴，但因其形成的特殊性和复杂性，一般又作为专门的成矿理论进行研究。

关键字：风化矿床沉积矿床可燃有机岩矿床类型成因

一、风化矿床

地壳表层岩石（包括含矿的母岩及原生矿床）在风化作用过程中，使某些稳定的有用组分在原地或原地附近富集起来所形成的矿床，称为风化矿床。根据风化作用类型、风化物质、聚积地点和方式，大体分为残积砂矿床、坡积砂矿床、残余矿床和淋积矿床。如表6-2。

（一）残积-坡积砂矿床

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。

（二）残余矿床

岩石在化学风化为主的条件下，可溶物质（如K、Na、Ca、Mg等往往形成各种盐类，水中处于真溶液状态）被淋走或淋滤，带出风化壳；而难溶或不溶的物质（如Si、Al、Fe、Mn等往往形成胶体）则残留原地及其附近，由此而形成的矿床称为残余矿床。

形成这类矿床需要有一定的母岩、气候和地形条件，如花岗岩一类的岩石，在气候炎热和雨季相互交替的条件下，其中长石等硅酸盐矿物，经化学分解后往往残余下来形成高岭土矿床或铝土矿床。有些岩石在风化后也可形成残余铁、锰矿床。如江西星子高岭土矿床、福建樟浦的三水型铝土矿床，都是残余矿床。

（三）淋积矿床

又称渗滤矿床。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，称为淋积矿床。例如某些含镍的超基性岩，在风化淋滤作用下可以使镍矿得到富集，形成镍矿床。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特别是铜矿床具有重

要的意义。

引起硫化物矿床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.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。现以黄铜矿CuFeS2为例说明其变化：首先，黄铜矿氧化为FeSO4和CuSO4：

CuFeS2＋4O2→FeSO4＋CUSO4

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+O2→2Fe2(SO4)3+2H2O

2Fe2(SO4)3+9H2O→2Fe2O3·3H2O+6H2SO4

褐铁矿

至于CuSO2则溶于水向下渗透，遇到石灰岩或方解石脉可以形成稳定的孔雀石和蓝铜矿等：

2CuSO4+2CaCO3+H2O→Cu(OH)2·CuCO3+2CaSO4+CO2

孔雀石

3CuSO4+3CaCO3+H2O→Cu(OH)2·2CuCO3+3CaSO4+CO2

蓝铜矿

由此可见，氧化带中硫化矿床在地表虽然隐而不见，但却残留了由稳定的褐铁矿等所形成的铁帽及颜色鲜艳的孔雀石和蓝铜矿等。铁帽是找隐蔽硫化物矿床矿的重要标志。

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。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+11CuSO4+8H2O→8Cu2S+5FeSO2+8H2SO4

黄铜矿辉铜矿

CuFeS2+CuSO4→2CuS+FeSO4

黄铜矿铜蓝

2FeS2+10CuSO4+6H2O→2Cu5FeS4+6H2SO4+11O2

黄铁矿斑铜矿

5FeS2+14CuSO4+12H2O→7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4

黄铁矿辉铜矿

此类矿床经过次生富集作用，常形成重要的铜矿床。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，如表6-3所示。由此可见，次生富集作用对于硫化物铜矿床具有极其重要的意义。

表6-3 主要铜矿含铜（％）

3.原生硫化物矿石带：位于还原带以下的地带，地下水基本处于停滞状态，叫停滞水带。这里的地下水基本不含游离氧，化学作用和搬运作用非常微弱，硫化物在此带不发生什么变化，故称原生硫化物矿石带。

我国祁连山区的黄铁矿型铜矿床，就有明显的分带，在次生富集带里形成了各种的富矿石。

二、沉积矿床

在地表外力作用下，主要通过沉积分异作用使有用组分富集而成的矿床，称为沉积矿床。这类矿床与沉积岩的形成条件和过程是一致的，因此具有和沉积岩相同的一般特征，如具层理，有的含有化石，层位比较稳定，有时规模巨大，找矿和勘探也比较容易。根据其形成方式，可以分为机械沉积矿床、化学及生物化学沉积矿床、可燃有机岩矿床。如表6-4。

表6-4 沉积矿床分类

（一）机械沉积矿床

岩石风化形成的碎屑产物，在搬运过程中，按粒级和比重大小进行沉积分异，使有用成分聚集形成矿床，叫做机械沉积矿床，通常简称为砂矿床。砂矿中的有用成分主要是化学性质稳定、比重大、硬度大的矿物碎屑，如金、铂、锡石、金刚石、磁铁矿等。根据砂矿床的形成条件，可以分为洪积砂矿床、冲积砂矿床、海滨砂矿床、湖泊沙矿床、风成砂矿床等。其中以冲积砂矿床和海滨砂矿床分布最广和更有实际意义。

1.冲积砂矿床由河流作用形成的砂矿床，称为冲积砂矿床。这种砂矿沿河谷断续分布，砂矿常分布于河床由窄变宽处；支流和主流汇合处；河床凹凸不平处；瀑布冲刷河流所形成的凹地；河流弯曲内侧凸岸以及河床由陡变缓或河流由山区进入平原处。总之，在流速由快变慢或产生涡流的地方，最容易使重矿富集，形成砂矿。砂矿除分布于河床的适当部位外，还可以分布于河流两岸的阶地上，称阶地砂矿（河流在过去形成的砂矿）。

砂矿分布广泛，开采容易，选矿也非常简便。目前世界上65％以上的金、相当数量的金刚石皆采自砂矿。我国黑龙江流域是著名的砂金产地。50年代在湖南沅江流域、60年代在山东沂沭河流域都找到金刚石砂矿。