Các mỏ sa khoáng có giá trị công nghiệp:
1.2. Điều kiện địa chất, địa mạo
Thành tạo (đá, quặng) gốc: Quyết định đến thành phần và quy mô của vỏ phong hóa. Đá siêu mafic chứa nhiều Fe thường sẽ bị phong hóa nhanh hơn đá axit trong cùng một điều kiện khí hậu (do phong hóa các khoáng vật Fe nhanh hơn các khoáng vật silicat). Trong vỏ phong hóa của đá siêu mafic và mafic thường gặp quặng sắt nâu hợp kim, quặng silicat Nickel và quặng Bauxit. Trong vỏ phong hóa của đá axit thường gặp các mỏ sét (Kaolin) có khi có cả bauxite.
Các cấu tạo địa chất : Các cấu tạo địa chất thuận lợi như đới đứt gãy, dập vỡ kiến tạo, là nơi xung yếu cho nước và các hợp chất khác trên bề mặt hoặc từ môi trường thấm sâu vào gây ra các phản ứng oxy hóa tạo ra các mỏ phong hóa dạng tuyến (vẽ hình)
Hoạt động kiến tạo sau quặng: Các đá hoặc thân quặng thành tạo sâu trong vỏ trái đất được nâng lên gần bề mặt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phong hóa. Địa hình:
Đồi núi cao, phân cắt mạnh: không thuận lợi cho quá trình phong hóa vì nước trôi và các vật chất hóa học khác đi nhanh nên ít các phản ứng hóa học diễn ra. Tại khu vực này thì phong hóa cơ học phát triển mạnh hơn
Đồi núi thấp: Thuận lợi hơn vì nước khí quyển được lưu giữ trên bề mặt lâu hơn, có khả năng xâm nhập xuống tầng nước ngầm tạo điều kiện thuận lợi để phân hủy đá gốc.
Vùng đồng bằng: Là nơi không thuận lợi cho phong hóa do mực nước ngầm nằm cao so với đá gốc (tầng bồi tích chứa nước rất dày nằm trên đá gốc, một số tầng sét chắn nước)
VII.2. Quá trình phong hóa
VII.2. 1. Quá trình phong hóa cơ học:
Dưới tác nhân chính là sự thay đổi nhiệt độ giữa ngày và đêm cùng với tác động của các yếu tố khí hậu khác mà các đá bị phá hủy cơ học theo các mức độ khác nhau tùy thuộc vào thành phần, độ rắn trắc của đá, độ nguyên khối của đá. Quá trình phong hóa hóa học thường đi kèm song song với quá trình phong hóa hóa học. Nó chỉ diễn ra độc lập trong điều kiện đá hoặc quặng có tính bền vững hóa học rất cao trong môi trường ngoại sinh.
VII.2.2 Quá trình phong hóa hóa học
Được đặc trưng bằng 4 quá trình: oxy hóa, hydrat hóa, thủy phân và phân ly
Quá trình oxy hóa: làm mất electron (e_) xảy ra ở đới gần bề mặt và bề mặt
Các khoáng vật trong đá hoặc gốc được thành tạo dưới sâu, trong môi trường nghèo oxy nên thường các nguyên tố kim loại thường có trị thấp. Khi rơi vào điều kiện bề mặt thì các khoáng vật này sẽ bị oxy hóa tạo các hợp chất có hóa trị cao hơn, bền vững hơn.
Quá trình oxy hóa gồm 2 giai đoạn
• Giai đoạn 1: mang tính kiềm vì các nguyên tố kiềm rễ hòa tan dưới dạng sunfat và cloric cho các mỏ phong hóa tàn dư
• Giai đoạn 2: môi trường mang tính axit làm 1 phần mỏ tàn dư bị hòa tan, mang đi khỏi vị trí phong hóa.
Quá trình hydrat hóa:
Là quá trình ion H+ đi vào ô mạng tinh thể của khoáng vật và hiện tường hấp thụ H2O của khoáng vật.
Quá trình này quyết định đến hành vi di chuyển của một số nguyên tố Al, Fe, Mn, Ni trong vỏ phong hóa
Anhydrit (CaSO4) bị hydrat hóa tạo thạch cao CaSO4.2H2O
Quá trình thủy phân
Khi nước bị phân hủy thì H+ và O-2 làm ô mạng tinh thể của đá gốc bị phân hủy. Các cation kiềm và kiềm đất bị rửa trôi, còn lại các oxyt và hydroxyt của Al, Fe, Mn và SiO2 xuất hiện ở dạng tự do, kết đọng tại chỗ. Nếu các cation trên không bị rửa trôi thì chúng có thể kết đọng cùng các sản phẩm phong hóa khác.
Cường độ phân hủy được xác định bằng nồng độ PH.
Quá trình phân ly (tẩy màu)
Xảy ra cục bộ khi một số cation được giải phóng khỏi sản phẩm phong hóa như hiện tượng đẩy Fe(0H)3 khỏi kaolin làm cho kaolin sạch hơn
VII.3. Độ di chuyển và hành vi của một số nguyên tố trong quá trình phong hóa
Độ di chuyển: Dựa vào độ linh động của một số nguyên tố có thể chia ra các nhóm sau
• Các nguyên tố di chuyển mạnh: Cl, Br, I
• Các nguyên tố rễ di chuyển: Na, Ca, Mg, F, Sr, Zn, W, Mo • Các nguyên tố di chuyển yếu: Si, Mn, P, Ba, Ni, Cu, Li, Co • Các nguyên tố khó di chuyển: Al, Fe, Ti, Pb, TR
Hành vi của 1 số nguyên tố điển hình
Al_Nhôm: Độ PH có vai trò quan trọng nhất trong hành vi của nhôm PH=4 or 10 thì Al có độ hòa tan lớn nhất
PH= 3 or 8 thì các hợp chất của Al rễ kết đọng nhất VD: kaolinit được hình thành khi PH = 3.5 đến 5.7
Si_Silic: Si bị hòa tan trong môi trường axit yếu, trong môi trường kiềm Si bị hòa tan mạnh và bị di chuyển. Nếu PH tăng và %CO2 giảm thì Si có độ hòa tan lớn. Khi nhiệt độ tăng thì các hợp chất Si rễ bị di chuyển
Fe_Sắt: Fe3+ bị hòa tan mạnh trong môi trường axit mạnh (PH=2 đến 3); Fe2+ bị hòa tan trong môi trường axit yếu (PH=5-7)
Các nguyên tố kiềm và kiềm thổ: rẽ ràng bị hòa tan và di chuyển dưới dạng sunfat và cacbonat. Một phần bị rửa trôi, một phần thấm xuống dưới nếu gặp môi trường khử sẽ tạo cacbonat thứ sinh.
VII.4. Phân loại và đặc điểm của mỏ phong hóa
Dựa vào cơ chế thành tạo có thể chia ra 3 kiều mỏ phong hóa: Mỏ phong hóa vụn ( mỏ phong hóa cơ học, còn gọi là mỏ sa khoáng), Mỏ phong hóa thấm đọng và mỏ phong hóa tàn dư.