第十二章 沉積礦床

第十一章沉積礦床

SedimentaryOreDeposits一、概述

1．概念：

地表的巖石、礦石和有機殘骸等在風(fēng)化作用下，經(jīng)過水、風(fēng)、冰川、生物等營力的破碎、分解和搬運，并在適當?shù)沫h(huán)境中發(fā)生沉淀聚集，當有用組分在質(zhì)和量上達到工業(yè)要求時，便形成沉積礦床。

2．工業(yè)意義：

沉積礦產(chǎn)是人類礦產(chǎn)資源的一種重要來源，沉積巖系中蘊藏著十分豐富的礦產(chǎn)資源；

燃料礦產(chǎn)（煤、石油、天然氣、油頁巖）全部來自沉積礦床；

鹽類礦產(chǎn)（K鹽、石鹽）；

黑色金屬（Fe、Mn等）、化肥原料（P、K等）建筑材料等大部分來自沉積礦床；

有色金屬（Cu、Pb、Zn）貴金屬（Au、Pt）稀有分散元素，放射性元素等大部分開較大部分來自沉積礦床。

3．沉積礦床的一般特點

（1）．礦床在沉積巖或沉積物中，具一定的層位，常受古地理、古氣候、古巖相的控制。（2）．礦體形態(tài)多呈層狀、似層狀等，與圍巖產(chǎn)狀一致，為態(tài)合接觸關(guān)系，屬同生礦床。（3）．礦體穩(wěn)定、延續(xù)性好、分布廣、規(guī)律大。（4）．具沉積巖的結(jié)構(gòu)特點：鮞狀、豆狀、腎狀、結(jié)核狀、膠狀、層紋狀、透鏡狀、疊層狀、條帶狀、草莓狀等。

4、沉積礦床的形成條件1）．成礦物質(zhì)來源2）．氣候條件3）．巖性巖相條件4）．地質(zhì)構(gòu)造條件5）．物質(zhì)特性6）．保存條件

成礦物質(zhì)來源：（1）巖石圈的表部及水圍，為大陸風(fēng)化產(chǎn)物—主要來源；（2）火山來源：火山噴氣、噴出物等；（3）生物來源。氣候條件：（1）干旱或季節(jié)性干旱氣候：物理風(fēng)化作用較強，化學(xué)風(fēng)化作用相對較弱，有關(guān)礦產(chǎn)如Cu、Pb、Zn、Cl、Au及鹽類礦床等。（2）炎熱潮濕氣候：有利于成礦，如Al土礦，沼澤Fe礦等；（3）潮濕和干旱季節(jié)性交替，形成鮞狀Fe、Mn礦床。

巖性巖相條件：

海相沉積Hm層發(fā)育于淺水相環(huán)境的石英砂巖和頁巖系中；海相沉積Mn礦床為潮下深水相產(chǎn)物，與硅質(zhì)巖、碳酸鹽粘土巖有關(guān)；鹽類礦床的含礦巖系既有陸相，又有海相。

地質(zhì)構(gòu)造條件：地臺區(qū)、地槽區(qū)的礦床不一。物質(zhì)特性：保存條件：

5、成礦作用和礦床分類：

沉積礦床的成礦作用：成礦物質(zhì)的搬運形式和沉淀方式；沉積分異作用；同生、成巖和后生作用。

成礦物質(zhì)的搬運形式和沉淀方式：A碎屑顆粒；B膠體溶液或機械懸浮物；C真溶液物質(zhì)；D生物化學(xué)物質(zhì)。沉積分異作用：機械沉積分異作用；化學(xué)沉積分異作用；沉積礦物相的分帶。機械沉積礦床（砂礦床）；蒸發(fā)沉積礦床（鹽類礦床）；膠體化學(xué)沉積礦床；生物化學(xué)沉積礦床。二、機械沉積礦床（砂礦床）

（一）概念：地表的巖石、礦床因風(fēng)化作用形成的碎屑物，在介質(zhì)（水、風(fēng)、冰等）的搬運過程中，由于機械沉積分異作用，使有用物質(zhì)在適宜的環(huán)境下沉淀、富集而形成礦床，叫機械沉積礦床（或砂礦床）。

（二）意義：1．是某些礦產(chǎn)的重要來源：金剛石、W、Ti、Sn等占礦產(chǎn)的50%，Au、Pt占10-21%；2．由砂礦追索原生礦床；3．礦床形成于地表、疏散、易開采，品位要求較低。

（三）機械沉積砂礦床的形成條件1．重砂礦物的來源：（1）來源于巖石中的付礦物：獨居石、金紅石、鈦鐵礦、鋯石等；（2）來源于原生礦床：原生Au礦、Pt礦、金剛石礦、W、Sn礦等；（3）來源于古砂礦。

2．重砂礦物的性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定；物理性質(zhì)：堅硬、耐磨、比重大。

3．搬運介質(zhì)條件：河流、湖水、海水、波浪、風(fēng)冰川等，以水為主。

4．地貌條件：地勢陡峻的高山區(qū)、地勢平坦的平原區(qū)不利。低山丘陵的河谷區(qū)和海濱湖濱區(qū)—最有利。5．其它條件：如氣候條件、保存條件和構(gòu)造條件等。

（四）

機械沉積礦床的形成機理—-機械分異（選）作用

（五）砂礦床的成因分類：1．

風(fēng)成砂礦床2．

冰川砂礦床：1）

河谷砂礦床；2）

河床砂礦床；3）

洪積砂礦床。

3．

水成砂礦床：1）

沖積砂礦床；2）

洪積砂礦床；3）

湖濱砂礦床；4）

海濱砂礦床；5）

殘積砂礦床；風(fēng)化礦床。6）坡積砂礦床。風(fēng)化礦床。

1．沖積砂礦床

沖積砂礦床是由含重礦物的厚巖或礦床的風(fēng)化碎屑物，被河流搬運到適宜的地方經(jīng)機械沉積分異而形成的。這類礦床分布廣、規(guī)模大、且具明顯的層序。是Au、金剛石、錫石及稀有金屬的重要礦床類型。

A．沖積礦床形成的有利地段：1）河流流速發(fā)生陡變的地方（陡變緩）；河流面積加寬處；河流拐彎處；礦床一般形成于河流的中下游；2）河谷本身發(fā)生變化—底面凹凸不平處；3）河流發(fā)育的不同階段：a.河流初期：下蝕為主，呈“V”字型河谷，不利于成礦；b.河流成長期（中期）：側(cè)蝕作用加強，破壞原巖、原礦床，不形成砂床；c.河流后期：以沉積作用為主，形成大量砂礦床。礦床主要形成于河漫灘上和河成階地上。

B．沖積砂礦的分類：a.河床砂礦床；b.河谷砂礦（或河漫灘砂礦）；c.階地砂礦。

C．各類砂礦床在河谷剖面上的分布：

2．海濱砂礦床

海水的波浪和岸浪作用，使重砂礦物在海濱的浪擊地帶富集形成礦床。其成礦物質(zhì)可以由河流帶來，也可由近岸巖石的海蝕作用沖刷得來。礦種：Mt、Ti、鋯英石、獨居石、石英。3．古砂床是新第三紀以前形成的礦床，稱為古砂礦床。不屬單獨成因類型，經(jīng)多期次構(gòu)造運動，常變質(zhì)變形。

機械沉積礦床（砂礦床）；蒸發(fā)沉積礦床（鹽類礦床）；膠體化學(xué)沉積礦床；生物化學(xué)沉積礦床。三、蒸發(fā)沉積礦床（鹽類礦床）

（一）概念是指水盆地中某些溶解度較大的無機鹽類，通過蒸發(fā)作用產(chǎn)生各種有用鹽類礦物的沉淀、富集而形成的礦床。主要是指K、Na、Mg、Ca的氯化物、碳酸鹽、硫酸鹽、重碳酸鹽以及它們的復(fù)鹽，有時有硼酸鹽、硝酸鹽等。

1．常見的鹽類礦物：（1）氯化物類—石鹽、鉀鹽、水氯鎂石、光鹵石等；（2）硫酸鹽類—石膏、硬石膏、芒硝、無水芒硝、浮利鹽；（3）碳酸鹽類—水堿、天然堿；（4）硝酸鹽類—智利硝石、鉀硝石；（5）硼酸鹽類—硼砂、鈉硼解石等；（6）復(fù)鹽類：氯化物和硫酸鹽的復(fù)鹽類—鉀鹽鎂礬、鈣芒硝等。

2．用途：（1）日常生活（2）工農(nóng)業(yè)用

ChemicalSedimentaryRockslimestonehalitegypsumchert（二）蒸發(fā)礦床的一般特點：

1．多產(chǎn)于紅色碎屑巖系和蒸發(fā)碳酸鹽中，鹽層和巖層互層，構(gòu)成一套含鹽巖系；2．礦體形態(tài)多呈層狀、似層狀、透鏡狀等，由于可塑性受構(gòu)造作用可變形；3．具明顯的沉積韻律，受制于溶解度：每一沉積韻律次序如下：碳酸鹽—石膏或硬石膏—-石鹽—鉀鹽。4．礦物成分—鹽類，礦石呈淡紅色，無色等，結(jié)晶粒狀或板狀；有時呈液態(tài)—鹵水。5．多形成于造山作用之后的山前凹地和山間凹地或內(nèi)陸凹陷盆地中。6．成礦方式：真溶液的化學(xué)沉積為主。

（三）蒸發(fā)沉積礦床的形成條件

主要條件：干旱氣候條件，封閉和半封閉和水盆地環(huán)境。1．成礦物質(zhì)的來源1）火山噴氣或火山熱液將地球內(nèi)部的鹽類帶出，或地下水通過深大斷裂將地球內(nèi)部的鹽類帶出來。2）來自結(jié)晶巖（主要是變質(zhì)巖和火成巖）的K、Na、Ca溶解帶出。3）沉積巖—尤其是海相沉積巖的溶解。

2．氣候條件：鹽類礦床主要形成于干旱的氣候條件下。3．地質(zhì)構(gòu)造和地貌條件：成鹽構(gòu)造常為處于內(nèi)陸和濱海的盆地，其共同特點是：封閉、半封閉條件。a.內(nèi)陸盆地；b.瀉湖；c.海灣；d.廣海邊緣；e.內(nèi)陸海。

4．巖性和巖相條件

含鹽巖系的巖性：（1）咸化瀉湖相的白云巖—石灰?guī)r—泥灰?guī)r系，簡稱碳酸鹽巖相；（主要）（2）海相或內(nèi)陸鹽湖相的紅色碎屑巖系

含鹽巖系的巖相—具分帶性:牛眼式

淚滴式

5．鹽類礦床的保存和破壞條件a.需要一封閉不透水的蓋層；b.缺乏構(gòu)造、地形、氣候、水文條件的急劇變化。

6．成礦時代

成礦時間范圍廣，世界上主要成鹽期：泥盆紀、二疊紀和第三紀。

S2007,4,14報道：

地中海底驚現(xiàn)巨大鹽水湖

鹽分濃度為海水10倍

東京大學(xué)海洋研究所和希臘中央海洋研究所在聯(lián)合對地中海進行科學(xué)考察中，通過使用船上裝載的特殊機器人等設(shè)備開始對地中海希臘海域的海水以及海底沉積物進行詳細考察發(fā)現(xiàn)，地中海海底有個巨大的鹽水湖。

在2900米深的海底存在著一個1000米寬，80000米長，100米深的湖泊，其中湖泊的鹽分濃度極其之高。如此巨大的鹽水湖其鹽分濃度將近是正常海水濃度的10倍，鹽分含量達到了32.8%比著名的“死?！焙Ｋ柠}份比例還高出7%。

據(jù)分析這個鹽水湖形成于距今500萬年前到600萬年前間，那個時期地中海的海水開始干涸，濃厚的鹽層融入到海水當中便形成了鹽水湖。

（四）鹽類礦床的成因（形成過程）

1．沙洲說

由德國學(xué)者奧克生尼烏斯（Ochsenius）提出：成鹽盆地是一海灣，它的出口處由沙洲和大海隔開。

2．沙漠說由瓦爾特（G.Walter）1817年提出：認為古代的鹽類礦床都是沙漠鹽湖中沉積形成的。

3．“薩布哈”式成鹽說

“薩布哈”是潮線上海濱地區(qū)的潛水沉積。

4．“干化深盆”成鹽說1975年由許靖華提出，認為洋內(nèi)深盆地某時期與其它水域隔開，由于蒸發(fā)作用過飽和而沉淀鹽類礦床。

5．關(guān)于鉀鹽的形成機械沉積礦床（砂礦床）；蒸發(fā)沉積礦床（鹽類礦床）；膠體化學(xué)沉積礦床；生物化學(xué)沉積礦床。四、膠體化學(xué)沉積礦床

（一）

概念及礦床特點

1．概念：

指以膠體狀態(tài)進行搬運的物質(zhì)在適當?shù)牡刭|(zhì)環(huán)境中發(fā)生沉積，以有用組分富集成礦，這種方式形成的礦床稱為膠體化學(xué)沉積礦床。2．礦床特點：1）這類礦床以Fe、Mn、Al及粘土最重要，其成礦物質(zhì)來源于比較穩(wěn)定的，經(jīng)長期風(fēng)化的準平原地區(qū)，礦體賦存于沉積間斷面之上的海侵巖系的底部（鋁土礦床），或下部（Al和Fe礦），中部Fe和Mn礦），上部（Mn礦床）。2）礦床產(chǎn)于沉積巖系中或火山沉積巖系內(nèi)，層位穩(wěn)定，產(chǎn)狀與沉積巖層一致。3）礦體呈層狀或凸鏡狀，沿海灣邊緣或湖盆邊緣分布，分布大致與海岸或湖岸成平行。4）礦石成分主要為金屬氧化物，氫氧化物，碳酸鹽和硅酸鹽等。5）礦石結(jié)構(gòu)、鮞狀、豆狀和腎狀構(gòu)造、顯示膠體結(jié)構(gòu)特征。6）礦床規(guī)模大、分布普遍、工業(yè)意義大。（二）膠體化學(xué)沉積礦床的形成條件

1．成礦物質(zhì)來源（1）陸源物質(zhì)是Fe、Mn、Al和粘土礦床的主要來源；（2）海底火山噴發(fā)物和海底巖石的分解物亦可提供成礦物質(zhì)。2．氣候和地貌條件氣候：熱帶—溫帶氣候?qū)Τ傻V有利。地貌：水盆地匯水范圍內(nèi)的成年期地貌發(fā)育階段對成礦有利。如平坦的準平原地形。3．地質(zhì)構(gòu)造條件

穩(wěn)定的海岸線對礦質(zhì)的平穩(wěn)持續(xù)沉積有利，可以形成巨大的礦床。膠體化學(xué)沉積礦床的地質(zhì)構(gòu)造位置一般是在地臺邊緣或陸緣海盆地中。

4.物理化學(xué)條件（三）膠體化學(xué)沉積礦床的主要類型及成礦機理

1．

膠體化學(xué)沉積鐵礦床

（1）Fe元素的地球化學(xué)特點Fe是變價元素：Fe2+、Fe3+；地表條件：Fe2+化合物易溶于水，F(xiàn)e3+的化合物難溶于水；Eh:氧化條件Fe發(fā)生沉淀，還原條件使Fe溶解；pH：

酸性條件Fe溶解，堿性條件Fe沉淀；

（2）沉積Fe礦床成因：

i）化學(xué)沉積說：

ii）機械懸浮物沉積說。

（3）沉積鐵礦礦物相帶a.氧化礦物相帶：b.硅酸鹽礦物相（鮞綠泥石相）：c.碳酸鹽礦物相（菱鐵礦相）帶：d.硫化物相（硫化氫相）帶。a.氧化礦物相帶：

fO2高、Eh高、氧化環(huán)境Ph=2-3、形成Fe的氧化物+氫氧化物：Hm、褐鐵礦、赤鐵礦；

b.硅酸鹽礦物相（鮞綠泥石相）：較氧化環(huán)境，ph=2-7,形成鐵的硅酸鹽（鮞綠泥石）等.c.碳酸鹽礦物相（菱鐵礦相）帶：

還原條件，PH.>7，形成菱鐵礦。

d.硫化物相（硫化氫相）帶：

還原環(huán)境，PH>>7，形成Py、白鐵礦、膠黃鐵礦等。

（4）沉積鐵礦床的礦床類型：世界上元古代以來形成的末變質(zhì)的沉積Fe礦稱“米奈特型”，我國此類型有“寧鄉(xiāng)式”和“宣龍式”。湖相沉積Fe礦床；淺海相沉積Fe礦床；

（火山噴發(fā)沉積Fe礦床）。

2．膠體沉積錳礦床Mn和Fe沉積在類似的環(huán)境和條件下，常伴生。Mn：變價元素Mn2+、Mn4+、3+，Mn比Fe性質(zhì)活潑，易搬運。

1）沉積Mn礦床的分帶性：

a.軟錳礦礦物相帶：Mn4+的氧化物：軟錳礦、硬錳礦。b.水錳礦礦物相帶：Mn3+、Mn4+氫氧化物：水鎂礦c.碳酸鹽礦物相帶：Mn2+化合物：菱Mn礦、Mn-Py、Mn-Cc2）沉積Mn礦床類型：①湖相沉積Mn礦床；②海相沉積Mn礦床；③現(xiàn)代海洋中沉積的Mn(Fe)結(jié)核礦床；④海底火山噴發(fā)沉積Mn礦床。

3．鋁土礦礦床

1）鋁硅酸鹽礦物在風(fēng)化作用過程中，堿質(zhì)和SiO2被逐漸帶走：原礦物→伊利石→蒙托石→高岑石→三水鋁礦，即Al2O3被最后遷移到水盆地中沉積和富集，形成鋁土礦礦床。

2）主要礦物成分：單水鋁土礦：硬水鋁礦Al2O3·H2O（勃姆石）多水鋁土礦：三水鋁礦Al2O3·H2O形態(tài)：鮞狀、豆狀、隱晶質(zhì)、少量呈碎屑。

形成（搬運和成礦）條件：a.氣候條件：濕熱。以Al2(SO4)3膠體形式進行搬運。b.物質(zhì)來源：地殼表部的巖石：霞石正長巖，粘土巖和花崗質(zhì)巖石。

3）鋁土礦成礦物質(zhì)的搬運方式：a.最初有人提出Al是以懸浮狀態(tài)進行搬運的（C.馬利亞夫金）；b.20世紀初有人提出：Al是呈真溶液狀態(tài)進行搬運（戈列茨基等）；c.20世紀六十年代又有人提出：以懸浮狀態(tài)進行搬運（斯特拉霍夫等）；d.多數(shù)人認為：Al的主要搬運形式是膠體。

4）鋁土礦礦床類型a.陸相沉積鋁土礦礦床；b.海相沉積鋁土礦礦床。

5）Fe、Mn、Al離海岸的沉積分異作用

4．沉積粘土礦床

機械沉積礦床（砂礦床）；蒸發(fā)沉積礦床（鹽類礦床）；膠體化學(xué)沉積礦床；生物化學(xué)沉積礦床。五、生物—化學(xué)沉積礦床1．

概念：由沉積作用堆積起來的生物遺體，或經(jīng)過生物有機體的分解而導(dǎo)致有用礦物沉淀所形成的礦床，也包括在沉積過程中，由細菌的生命活動而使某些元素聚集而形成的礦床。

礦種：沉積磷灰（塊）巖礦床，沉積自然硫礦床，硅藻土礦床，生物灰?guī)r礦床等。2．生物在成礦過程中的作用

3．生物—化學(xué)礦床的主要類型：1）沉積磷灰（塊）巖礦床；2）硅藻土礦床；3）沉積自然硫礦床；4）沉積菱鐵礦礦床。

（1）沉積磷灰（塊）礦床1）常見磷礦物種類：各種磷灰石：細晶質(zhì)砱灰石膠砱灰石碳砱石羥砱灰石氟砱灰石2）礦床的主要類型及特點：

a.層狀磷塊巖礦床常與硅質(zhì)巖和碳酸巖互層；礦體呈層狀、似層狀、品位高、規(guī)模大；

主要礦物：細晶磷灰石、膠磷灰石；脈石：方介石、Q、云母等。

組構(gòu)：致密塊狀、鮞狀、條帶狀。

b.結(jié)核狀磷灰?guī)r礦床產(chǎn)于粘土層、RCO3或砂礫巖中；礦體呈層狀、礦石由球狀、腎狀、不規(guī)則結(jié)核狀組成；由氟磷灰石、碳砱灰石組成；脈石：海綠石等；品位低、規(guī)模小。

3）沉積磷灰?guī)r礦床的成因

觀點一：生物成因說：海水中生物大量死亡后聚集而成。

觀點二：化學(xué)成因說（又稱“洋流成因說”）：由A.B.卡查科夫提出。

要點：海洋深部寒流向上回流時，將海洋深部富含P質(zhì)的冷水帶到大陸架，由于水溫pH、PCO2的改變，使磷酸鹽的溶解度降低，而呈無機鹽或有機鹽發(fā)生沉淀沉積，形成砱塊巖。觀點三：生物—化學(xué)成因說。磷的富集與海洋中的浮游生物有關(guān)。浮游生物繁殖→吸附海水中P→死亡沉淀被細菌分解→P釋放進入淤泥是富集。（2）硅藻土礦床

硅藻土質(zhì)白、似白、比重小、成分SiO2。

用途：i）工業(yè)制糖和煉油、起過濾和漂白作用；ii）軍事上作防毒面具、制炸藥；iii）建筑：絕緣和隔音材料；iv）橡膠業(yè)、油漆業(yè)、造紙業(yè)。

時代：第三紀、第四紀的海相或湖相砂巖、粘土巖、泥質(zhì)灰?guī)r及磷灰?guī)r中，礦層極薄，有稱“萬卷書”構(gòu)造。形成過程：海、湖中硅藻蟲或放射蟲吸收了大