[科普中国]-硫化物矿床氧化带

硫化物矿床在暴露地表后，常发生强烈的风化作用，矿床中原生硫化物与大气和水里的氧结合，遭受不同程度的氧化，形成新的矿物和新的溶剂，这种溶剂能进一步溶解其他矿物，这种作用称为表生氧化作用。这样，矿床就被氧化，同时矿床中很多矿质被淋滤，矿床发生表生氧化和淋滤的这一部分称为矿床的氧化带，深度可达潜水面。1

分类（1）完全氧化亚带（铁帽）：位于氧化带的最上部，氧化作用进行得最为强烈，氧化时间也最长，以铁的氧化物和氢氧化物占绝对优势，故又称为铁帽。铁帽呈褐色至棕红色，具松散或多孔状、蜂窝状构造。通常作为金属硫化物矿床的重要找矿标志。特别是其中褐铁矿的颜色和特征性构造能反映原生硫化物的种类。

（2）淋滤亚带：位于铁帽之下，是在其上部完全氧化亚带发育初期阶段所形成的强酸性溶液影响下发生的。淋滤作用强烈以致硫化物几乎完全被带走，仅由铁的氧化物、氢氧化物和石英、重晶石等稳定矿物构成。

（3）次生氧化富集亚带：仅出某些铜矿床氧化带的下部。它是由于构造作用使矿床分布区上升和地下水面下降，引起次生硫化物富集带随之上升进入氧化带，铜的次生硫化物从而受到氧化，结果生成更富含铜的新矿物——赤铜矿、自然铜等。如：

4Cu2S（辉铜矿）+9O2→2Cu2O（赤铜矿）+4CuSO4

Cu2S +2O2→Cu（自然铜）+CuSO4

次生氧化富集亚带在许多情况下，特别是在地下水面变动很小而又风化强烈时，可能不发育或完全缺失。2

特征在氧化带中，硫化物一般都很容易转变为硫酸盐，特别是矿床中常见的黄铁矿，氧化后形成的硫酸铁和硫酸，对其他硫化物矿物的分解起着重要的作用。除硫酸铅外，一般金属硫酸盐都易溶于水。因此金属物质在氧化带将被地表水或地下水搬运而分散。在有利的条件下，这些金属能够转移到深部发生再沉积。

以常见的铁、铜硫化物为例，最常见的铁的硫化物矿物为黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿等。

它们在氧化带中的变化过程是：铁的硫化物→硫酸亚铁→硫酸铁(水解)→氢氧化铁，化学反应式如下：

2FeS2（黄铁矿）+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4

2Fe7S8（白铁矿）+31O2+2H2O→14FeSO4+2H2SO4

硫酸亚铁很不稳定，会很快地变为硫酸铁：

4FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2(SO4)3+2H2O或12FeSO4+3O2+6H2O→4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3

硫酸铁水解后，生成氢氧化铁及硫酸：

Fe2(SO4)3+6H2O→2Fe(OH)3+3H2SO4

如果氧化带中水很少，那么硫酸浓度则相对增大，因而反应不易向右进行。不过，硫酸铁是一种很强的氧化剂，能使铁、铜、铅、锌、银等的硫化物氧化成硫酸盐，如以下各式：

FeS2（黄铁矿）+Fe2(SO4)3→3FeSO4+2S

CuFeS2（黄铜矿）+2Fe2(SO4)3→CuSO4+5FeSO4+2S

ZnS（闪锌矿）+4Fe2(SO4)3+4H2O→ZnSO4+8FeSO4+4H2SO4

PbS（方铅矿）+4Fe2(SO4)3+4H2O→PbSO4+8FeSO4+4H2SO42

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学