为什么同一个矿床，不同深度会有不同的矿物

我国春秋战国时期著名学者管仲的《管子》一书，曾借黄帝与其大臣伯高的一段对话写道上有丹砂者，下有黄金。上有慈石（磁铁矿），下有铜金。上有陵石者，下有铅、锡、赤铜。上有赭者，下有铁。”这说明在春秋时代的古人已具有丰富的找矿知识。

现代地质学认为古代人的找矿经验，符合地质科学原理，称之为“矿床垂直分带”现象。例如有许多铁矿床，靠近地面的浅部，分布着赭褐色的褐铁矿和赤铁矿，即古人所说的“上有赭者”的赭石；深部则分布着黑色的磁铁矿等矿物。又如有些多金属硫化矿床，浅部往往是多孔的蜂窝状“铁帽”，而深部则分布着铜、铅、锌、锡等多金属矿物。“铁帽”大多由含铁的硅化合物组成，比较坚硬，不易风化，常形成凸起的山包。古人所说的陵石很可能就是指的“铁帽”。

这两个矿床垂直分带的例子都是原生矿床形成后，暴露于地表的矿床浅部受氧化作用而形成的。第一个例子是暴露于地表的原生磁铁矿经氧化变成了赤铁矿和褐铁矿的“铁帽、另一个例子中，矿床深部的铜、铅等金属硫化物，是因为含有多种金属的原生矿受氧化后，其中一些铜、铅等有色金属变为可溶性金属盐类，逐步溶解在雨水或地下水中，然后渗透到地下较深的部位富集起来，最后形成铜、铅等多金属矿床，而在地表浅部留下了水带不走的“铁帽”。这种同一个矿床，上下分别埋藏不同矿物的现象，地质学上称为“次生矿床垂直分带”。

有些矿区，还可以看到一种“原生矿床垂直分带”现象，它的特点是各种矿床垂直形成后，一直保持原生状态不变，例如我国湖北的大冶铁矿区，就可以看到有的矿床上部是磁铁矿，下部是铜矿，也就是古人所说的“上有慈石，下有铜金”。还有，我国南岭地区的钨锡矿床，上部富含锡，中部富含钨，下部主要是钼、铋、锌。再看国外，英国康瓦尔矿床，从深部到浅部，依次为锡矿带、钨矿带、铜矿带、铅—锌—银矿带、铁—锰—锑矿带。对于这种“原生矿床垂直分带”现象，地质科学家认为这是一种“温度分带”；当来自地层深部的含矿物熔岩，向地表浅部上涌时，由于周围环境的变化，特别是温度的逐步降低，使含矿物熔岩中的各种金属成分，逐渐沉淀析出，一些在较高温度条件下析出的矿物成分，分布在较深的部位，这样就形成了矿床的原生垂直分带。