一、风化成矿作用及其矿床 （一）概述 地表或近地表的原岩或原矿床在常温和常压的条件下受水、大气（CO2、O2）、各种酸类、生物和温度变化等的作用而发生变化，结果发生物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用，最后形成风化矿床。 物理风化作用 这是一种以崩解方式、机械地把原岩或矿床破碎成细块和微粒的作用，一般不改变原岩（矿床）的化学成分。 主要因素有温度、水的结冰作用、盐类溶液的结晶作用、植物根系的楔插作用及人类对它们的破坏作用。 物理风化作用主要发生在温度变化剧烈的干燥沙漠地区、永久积雪高山区及严寒的极地。形成的矿产有磁铁矿、钛铁矿、金、铂、金刚石、刚玉、水晶、蓝晶石及锡石等。 化学风化作用 原岩或原矿床由于水、空气和生物与之起化学作用，使其发生化学分解，这就是化学分化作用。化学风化作用结果使一部分物质成为可溶盐类，在条件许可下淋滤迁移到它处形成矿床，称为淋积矿床；一部分物质则形成难溶的稳定新矿物，这样形成的矿床称为残余矿床。 主要的因素是水、空气和生物，最主要的是水。因为水有很大溶解力，使易溶的矿物溶解，同时水中含有O2、CO2、有机酸、无机酸和各种盐类，它们加速了矿物的溶解，不仅仅是溶解，而且还发生化学反应，使旧物质溶解，新物质沉淀。另外水还有很大的迁移能力，把易溶物质带到有利地区沉淀。 化学风化作用主要发生在潮湿地区、降雨量超过蒸发量的地区，即热带、亚热带地区对化学风化作用的进行有利。形成的主要矿产有铁、锰、铝、钴、镍、高岭土及稀土元素。 生物风化作用 生物风化作用属于化学作用的一种。生物有机体分布很广，在岩石圈上部、大气圈的下部、水圈的全部几乎到处有生物机体存在。其作用首先对大气成分有影响，与风化作用有密切关系的O2，主要是植物光合作用产生的，微生物的生理活动和有机体的分解，能生成大量的CO2、H2S和有机酸等，它们又加速了化学风化作用；细菌、藻类以及地衣一起覆盖在岩石的表面上，自身分泌出来的有机酸分解岩石，从中吸取了可溶物质转变为有机化合物，以构成它们的躯体（蛋白质等）。当它们死后，有机质分解，一系列的元素转变为矿物质如SiO2、CaO、K2O、Al2O3等，经分解产生相互作用，结果形成了粘土矿物（蒙脱石等）。在自然界有许多粘土非长石水解产物，而是生物形成的、硝化细菌使氨氧化为硝酸，硫化细菌使硫和硫化物氧化为硫酸。硝酸、硫酸使岩石遭到破坏，进一步风化。铁细菌使铁的低氧盐氧化为氧化物，自然界的铁的生物氧化数量远远超过化学氧化数量，所以许多风化作用的铁矿床，包括锰矿床，大部分都是生物成因的。 生物风化作用主要发生在对生物繁育有利的热带及亚热带地区。形成的主要矿产有铁、锰和粘土。 总之，大气、阳光（太阳能）、水和生物相互作用的结果，使原有的岩石和矿床遭到风化破坏，在有利的条件下形成风化矿床。 （二）风化矿床 风化矿床是指地表或接近地表的岩石或矿床由于风化作用破碎分解，其中的成矿物质基本上没有经过搬运，或只有近距离的搬运，它们在原地或原地附近堆积下来形成有用矿物的堆积体。 根据成因，风化矿床分为以下四类： 1、残坡积砂矿床 含矿的岩石或矿床在出露地表处，由于风化作用而机械破碎，一些化学性质稳定的重矿物残留在原岩或原矿床的上部残积层中相对富集起来，这就形成了残积砂矿床。当那些残积的有用碎屑物质由于剥蚀作用和重力作用的影响沿山坡移动，并在山坡聚集起来便形成坡积矿床。因此残积矿床和坡积矿床常常呈逐渐过渡的关系（图1）。二者统称为残坡积砂矿床。 图1这类残积冲积层的基本特征:残积冲积层一般位于原矿层上部的残积层或崩积层中。由于搬运距离不远，构成冲积沉积物的碎屑物质分选不全，圆度较差；除少数贵金属和稀有分散金属有一定工业意义外，规模普遍较小；这类矿床规模虽小，但品位高，接近地表，易采易选。冲积砂矿床一般与冲积砂矿床或原生矿床一起开采；这类矿床的主要矿物有金、锡、铂、铁、锰、独居石、钽铌矿和水晶等。2.残余沉积物当原生岩石或沉积物主要受化学风化分解时，一些物质被流水带走或向下渗透，其中不溶物多以胶体形式沉淀，或新矿物沉淀留在原地或附近。如果一些有用的矿物能够聚集起来满足工业要求，就形成了残余矿床。化学风化分解的产物几乎沿原生岩石表面形成一层薄壳，故又称为风化壳矿床。这类矿床的基本特征是:残积矿床一般呈平面状，若受线性构造或岩石接触带控制，则呈线性；堆积物的厚度往往几米到十几米，少数情况下可达100 ~ 200米，随着深度的增加，风化作用逐渐减弱直至停止。矿体产状平缓，呈层状，分布面积大，底部边界不均匀，部分矿床规模较大；矿床剖面有明显的分带现象，与母岩有过渡关系。这类矿床的主要矿物有铁、锰、铝、镍、稀土元素和高岭土。除锰矿外，其余五种矿产都是大型矿床，具有重要的工业价值。3.化学风化后，淋溶矿床形成的岩石或矿床的成矿物质可随地表水渗入风化壳下部。因介质条件变化而沉淀或交代形成的矿床称为淋滤矿床。淋滤矿床中成矿溶液的流动方向是自上而下，溶液的温度一般较低，所以有人称这类矿床为冷液矿床。这类矿床的特点是:淋滤矿床的矿体多为不规则的层状、囊状、脉状、透镜状；矿石结构多为土状、胶状、钟乳石状、结核状、脉状、浸染状和块状。矿石结构为交代结构。大多数矿物是氢氧化物(褐铁矿、软锰矿)，其次是各种碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐和磷酸盐矿物:如菱镁矿、菱铁矿、菱镁矿、孔雀石、蓝铜矿、石膏、重晶石、勃姆石、水镁石、钠硼解石和磷灰石等。在少数情况下，还有硫化物(辉铜矿、斑铜矿、辉铜矿和铜蓝)。淋滤矿床的主要矿物是铁、锰、铜、钒、铀、磷石灰石、硼酸盐和石膏。4.硫化物矿床的表生富集带所有矿床，无论是金属矿床还是近地表的非金属矿床，在风化作用下都会发生变化，尤其是金属硫化物矿床，其表生变化强烈。本文介绍了以下内容:(1)金属硫化物矿床的表生分带。金属硫化物矿床出露地表后，由于富含氧气和二氧化碳的地下水以及生物有机质的长期强烈作用，物质组成、结构和构造发生了巨大变化。从地表到地下，由于化学风化作用的不同，出现分带现象。发育良好的金属硫化物矿床的垂直表生分带(图2)如下:氧化带，大致相当于地下水渗透带；次生硫化物富集带，大致相当于死水带。