红土型金矿

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红土型金矿,是一种重要金矿。虽然这种矿的品位不高,但其规模大、易采易选、成本低、效益高(虞人育,1994)。所以,红土型金矿,是一种有重要经济价值的金矿。
中文名
红土型金矿
地    位
重要金矿
特    点
品位不高,但其规模大
优    点
易采易选、成本低

红土型金矿基本简介

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1 红土型金矿概述
某一岩石里,目标矿物的含量没有达到人类目前经济技术条件下的要求,这就不是矿藏,仅是一般岩石而已。若目标矿物含量经一定机制富集,达到人类目前经济技术条件下的要求,这种岩石就是这种目标矿物的矿藏。所以,成矿过程,简单地理解,就是目标矿物逐渐富集的过程。红土化作用,就是通过雨水的淋滤作用将大量的硅、较易溶金属离子去除,提高相对不溶的铁的百分含量,使土被染红的过程(Pickering, 1962; 洪汉烈,1997)。简单地理解,红土化作用,就是通过去除土里的硅和易溶金属离子而浓缩相对不溶物的过程(Jackson, 1965; Coleman, 1962)。金是一种相对稳定的金属,在红土化去硅作用过程中,它不会随其它活泼金属离子一道流失,和铁一样得到富积(Evans, 1981)。红土,是一种被铁染红的粘土。粘土具有吸附金的作用(范宏瑞和李兆麟,1991;Case et al., 1986)。所以,当形成红土的母岩含金量相对较高时,通过红土化作用的富集,红土里的金含量达到目前人类经济技术条件下的要求时,就形成红土型金矿藏。
2 金化合物向金单质的转化
红土化作用,可以人为地分为成土作用和红化作用两个步骤,这两个步骤对金成矿作用的影响有一定的差别,下面我们分别进行讨论。成土作用,就是母岩通过物理或化学的风化作用,逐渐形成粘土的过程(Carr, 1980)。在形成粘土的阶段,若只有物理风化作用而没有化学风化作用,则金不会富集。物理风化作用使矿物暴露于富氧的大气中,便于化学风化作用的进行。化学风化作用,主要包括大气氧对原还原性矿物的氧化及pH值变化所引起的一系列化学反应。原以还原性化合物形式存在的金(如金的硫化物及相关络合物),在氧化过程中,逐渐转化为单质金(洪汉烈和叶先贤,1998;洪汉烈,1997)。构成地壳的岩石主要是硅酸盐岩。而构成硅酸盐岩的主要金属离子,是钾、钠、钙、镁等碱性较强的物质。硅酸盐是弱酸强碱盐,在成土作用的早期,化学风化刚开始时,总体来说,pH值较高。所以,低pH值下形成的金的氯化物,随着环境的pH值升高,也将逐渐释放出单质金来。因为岩石中金的矿物,主要是以卤化物和硫化物或与硫有关的络合物这两大类形式存在的,所以,随着金的卤化物和与硫有关的金的化合物逐渐转化成单质金,成土化合物中的绝大部分金都转化成了单质金(洪汉烈,1997)。
所以,在红土化作用的成土作用过程中,就金成矿来说,首先是金化合物转化成单质金的过程。岩石经物理或化学风化作用,逐渐形成粘土。粘土具有吸附金的作用(范宏瑞和李兆麟,1991;Case et al., 1986)。所以,风化过程中,经氧化和pH值升高逐渐形成的单质金,就近被粘土矿物吸附。
3 单质金的下沉和富积
若成土过程中,没有金属离子和硅的流失,金的含量就不会增加,金就不可能被富积,那成土作用就仅只是将金化合物转化为金单质的作用。其实,成土过程,除物理风化外,主要是进行化学风化作用。在化学风化过程,由于雨水的淋滤作用,肯定会有大量的金属离子和硅的流失(Coleman, 1962)。所以,成土过程中,肯定会有金的富积作用。
成土过程中,既然会有硅的流失,也肯定会有金的向下转移。金的转移和富积往往是同时发生的。成土过程中的这种金的向下迁移和富积,和红化过程中金的迁移和富积基本上是一致的。所以,红土化作用的成土地段,主要进行金化合物转化为金单质的作用,同时,也对金进行部分富集。金的富集作用,主要是在红土化作用中的红化阶段完成的。
完成成土作用的红土,在红化过程中,主要进行金的向下转移和富集过程。下面,我们对金的向下迁移和富集进行详细的分析。
因为高岭石等粘土矿物,对金有很好的吸附作用(范宏瑞和李兆麟,1991;Case et al., 1986),所以,在母岩风化成土过程中,金被吸附在粘土矿物中。在粘土红化过程中,由于大量雨水的淋滤作用,吸附金的粘土里的硅酸根、各级硅酸氢根等离子和二氧化硅等被逐渐溶解。因为金相当稳定,不随硅化合物(包括硅酸根、各级硅酸氢根等离子和二氧化硅)迁移,但因吸附或支持它的硅化合物载体被移走,金在重力作用下,向下迁移。雨水的垂直向下淋滤作用,对失去吸附和支持载体的细小金粒,也有一定的淘洗作用。所以,在失去硅化合物吸附和支持载体后,金粒在本身重力和雨水淘洗作用共同影响下,将逐渐向下运移,直至遇到新的吸附或支持体时为止。由于雨水不断地从上至下溶失硅化合物,金粒就不断地随之向下迁移。这样,就造成红土化过程中,金逐渐向红土的下层富积。
红土化过程中,从表层至底层,随着雨水(原来的雨水没有溶解硅)里溶解的硅越来越多,雨水的淋滤去硅作用逐渐减弱,所以,对一个没有完全风化的红土风化剖面来说,表层的硅流失得最多,底层的流失得最少,潜水面以下,基本不流失。若是一个完全风化剖面,整个剖面都完全风化,整个剖面中的硅都已基本流失,完全转化为铁帽,从表层至潜水面,这种分层可能就不太明显。因为金的富积,是由于硅化合物被雨水淋滤流失失去吸附或支持体而在重力作用下,及在雨水的向下淘洗力作用下,金逐渐向下层红土迁移而造成的,所以,在一个没有完全风化的红土剖面中,金逐渐向雨水淋滤去硅作用的极限深度处迁移而富积。若雨水淋滤去硅作用深度已达潜水面,则金不断向潜水面处转移。
总的来说,红土化强度越小,形成红土型金矿床的可能性越小;红土化强度越大,在潜水面处形成红土型金矿床的可能性越大。若降雨量不太大,而渗透带较厚,从表层下渗的雨水,未达潜水面处,雨水里的硅就已饱和,这种雨水的淋滤作用,会造成金的下沉和富积,但金一般不会下沉至潜水面处,金富积在潜水面以上区域。若降雨量较大,或渗透带较薄或潜水面以上红土已较风化,雨水里的溶解的硅只有至潜水面处才能达到饱和,金就有可能下沉,而在潜水面处富积。若降雨量相当大,或渗透层薄,或潜水面以上红土已相当风化,雨水下渗至潜水面处硅仍未达饱和,大量的金将下沉而在潜水面处富积。仍未达饱和的雨水,仍将继续溶解硅化合物。但潜水面以下为硅已达饱和的地下水,若硅仍未饱和的雨水量远小于地下水的量,受地下水的中和作用,雨水中的硅迅速达到饱和。若降雨量特大,一者雨水里的硅远未达饱和,二者相对地下水量来说,雨水的量相当大。这时,雨水里的硅就很难迅速达到饱和。雨水将继续溶解硅。但是,一旦进入潜水,雨水的运动方向将发生改变,由潜水面以上的垂直下降型,转变为水平运动型。所以,就算雨水的溶解硅的能力再大,也没有机会继续大量溶解潜水面下方的硅,它只能在水平运动过程中,继续溶解潜水面附近的可能和它接触的硅化合物了。由于潜水面以下的硅的化合物不能被溶解,吸附或支持金的载体将保持稳定,金将不可能再下沉,只可能在潜水面处不断富积。当然,潜水面并不是完全水平的,它随地形的变化而变化,但是,若潜水面处地下水的水平流速不大,即潜水面的坡度不大,就算下降至潜水面处的仍有很强溶解硅能力的雨水,能在沿潜水面运动的过程中继续溶解大量的硅,只要水的流速不至于大至能水平推动金粒水平运动,富积在潜水面处的金,就很难再进行水平迁移。实际上,潜水面虽然随着地形的变化而变化,但潜水面的坡度远小于地形的坡度,所以,富积在潜水面处的金,水平迁移的可能性不大。
这样,随着红土风化强度的加深,原红土里的金逐渐向潜水面处富积。若当地降雨量特大,红土经强烈风化作用,绝大部分硅都被雨水淋滤而流失,整个红土剖面都变成了铁帽(若没有干、湿季交替的季节变化,渗透带没有在干季大量补充氧气,氧含量不足,铁因不能及时氧化为三价铁而流失,也可能不形成铁帽)。这样,原被这些流失的硅化合物吸附的大量金,将逐渐向潜水面处富积,形成较大的、品位较高的矿床。
若红土化过程中,潜水面发生变化,也会对金成矿造成影响。若潜水面上升,金沉积面也会随之上升。原来的潜水面处沉积的金,一般情况下将不会发生太大的变化,不会发生转移。这样,就会形成多个金富积面。但是,若潜水面下的地下水因某种特殊原因,还原性太强或酸性太强,就有可能造成单质金重新转化为硫化物或卤化物而流失。若潜水面下降,原潜水面处形成的金沉积,将随着潜水面的下降而下降。原来的沉积金,加上新沉积的金,都在新潜水面处沉积,新潜水面处金的累积量增大,使金矿的品位提高。这种金沉积将始终只有一条沉积带。若潜水面一直没有大的变动,或潜水面在一个小的范围内波动,保持相对稳定,也有利于形成一条沉积量较大的沉积带(若有一定的波动,金将主要沉积在波动带最低处)。所以,总体来说,潜水面一直保持稳定或略有下降,即该地块保持稳定或稍有上升,有利于高品位金矿藏的形成。
当红土化区域落差较大,潜水面很低,渗透层相当厚,在重力、水力或风力作用下,成土作用形成的土,就可能被转移至它处,这就形成次生红土。若进行红土化作用的是次生红土,且红土与基岩界面清晰,下伏界面没有或基本没有风化。在这种情况下,由于基岩界面高于潜水面,金在向潜水面运移的过程中,还没有达到潜水面,就被基岩凹陷处滞留而在该处富积,形成金矿藏。若次生红土下滞留金的基岩凹陷被风化,金将继续向潜水面运移,可能在新的凹陷滞留处或腐岩里滞留而成矿,因为,金向下迁移的最终目的地是潜水面处。
4 金成矿对红土化作用的特殊要求
就形成条件来说,金成矿和红土化作用所需的条件又稍有不同。虽然多雨和高温,对两者都有余,但红土化作用,要保证大量的硅流失而留下铁,就必须要求有干、湿季之分,便于二价铁的氧化。但金成矿,只要保证一定的氧化性,能使金化合物转化为单质金,并在金富积过程中不要处于太过还原和太过酸的环境,以免单质金再被硫还原为硫化物或卤化物而流失就可以。所以,金成矿,并不一定要求一定要有干、湿季之分,相对来说,降雨量越大越好。降雨量越大,硅、铝,甚至铁都有可能大量被淋滤掉,而使金迅速下沉而富积。落差较大区域,形成的次生红土,只要其和基岩界面处有凹陷存在,便于金的富存,也同样会有高品位的金富积。
所以,就红土型金矿的形成条件来看,有含金量高的母岩,降雨量大,高温,潜水位较低且保持稳定或略有下降,最有利于红土型金矿的形成。

红土型金矿形成机理

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其它红土型矿藏,主要有红土型铝矿(Taylor et. al., 1992)、红土型铁矿(Nahon et. al., 1980)、红土型高岭土矿(de Oliveira et. al., 1997)、红土型钛矿(Hill et. al., 2000)、红土型锰矿(祝寿泉,1998)、红土型镍矿(Basu, 1965-66)等。
含铁量相对较高的母岩,经过强烈的风化作用,常形成风化壳型铁帽式的铁矿。红土型钛矿、锰矿和镍矿的形成较为相似,形成机理与金矿的形成也较类似。只是红土型铝矿和红土型高岭土的形成和成矿要求稍有不同。
5.1红土型铝土矿的形成
红土化铝土矿,就是经红土化作用形成的含三氧化二铝相当高的矿藏。这种矿藏由红土形成,说明它的母土,主要是硅铝酸盐。三氧化二铝的富积过程,其实就是硅铝酸盐逐渐经红土化作用去硅的作用。受雨水的淋滤作用,大量的硅流失,使铝得以保留而富积成矿。母岩铝丰富的红土,在红土化作用过程中就比较容易形成高品位的铝矿藏。所以,霞石正长岩和玄武岩风化壳中,比较容易形成高品位的红土型铝土矿床。红土型铝土矿藏,要求高湿多雨,有没有干、湿交替相对来说并不重要。降雨量越大,越有利于这种矿床形成。较大的落差,渗透带厚度较大,并能及时排水,也有利于该类矿床的形成。
5.2 高岭土的形成
高岭土矿床的形成,要求母岩是含二氧化硅较多的酸性岩或中性硅铝酸盐。这类母岩,较容易形成高品位的高岭土矿床。其实,基性岩也同样可以形成高岭土,但因含铁等其它有色杂质较多,影响高岭土的成色,所以,很难形成高品位的高岭土矿床。
参考文献
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  注:本文摘于廖永岩著《地球科学原理》一书
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