沉積礦床膠體化學

沉積礦床膠體化學第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

機械沉積礦床膠體化學沉積礦床蒸發(fā)沉積礦床生物化學沉積礦床沉積礦床的主要類型第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月概述膠體化學沉積礦床形成條件膠體化學沉積礦床類型及特征

膠體化學沉積礦床第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月概述

膠體溶液

一種顆粒直徑介于1~100μm的分散體系，其性質介于粗分散系（濁液，顆粒直徑>100μm）與離子分散系（真溶液，顆粒直徑<1μm）之間

膠體特性帶電性吸附性膠體化學沉積礦床概述第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月自然界中常見的正負膠體

膠體化學沉積礦床概述第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

搬運介質—地表徑流膠體的帶電性對膠體長距離搬運不利護膠劑

腐殖酸-膠體粒子被吸附在腐殖酸的大分子鏈上或網(wǎng)狀結構中膠體化學沉積礦床概述第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體的沉淀

來自陸地的膠體溶液與富含電解質的海水混合。腐植酸遇到海水中的Ca2+離子，結合成不穩(wěn)定腐植酸鈣沉淀膠體化學沉積礦床概述第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2Fe(腐植酸鹽)+3Ca2++6C1-→3Ca(腐植酸鹽)↓+2FeCl3

進一步水解：

FeCl3+3H2O—Fe(OH)3↓+3HCI鐵、錳、鋁等圍繞石英等生成鮞狀、豆狀等膠狀構造礦石海侵階段早期膠體化學沉積礦床概述第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月自然界中膠體吸附現(xiàn)象（表面積很大、表面能較高）在成礦中具重要意義鐵膠體帶正電荷，優(yōu)先吸附溶液中呈陰離子的As、Sb、P等；錳膠體帶負電荷，優(yōu)先吸附陽離子Li、K、Ba、Ni、Co、Cu、W等。膠體化學沉積礦床概述第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體化學沉積礦床

地表巖石（或礦石）風化形成難溶成礦物質呈膠體狀態(tài)被流水搬運到湖、海盆地中，通過膠體凝聚作用使成礦物質沉淀富集形成的沉積礦床膠體化學沉積礦床概述第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

分布于大陸邊緣淺海地帶，分布與海岸線平行含礦建造穩(wěn)定

礦體呈層狀、似層狀或透鏡狀產出，產狀穩(wěn)定，與圍巖整合

礦物組成，鐵、錳、鋁的氧化物、碳酸鹽、硅酸鹽、硫化物，空間上具有分帶性礦石具有鮞狀、腎狀、條帶狀、層狀構造多數(shù)礦床規(guī)模大，礦體產狀穩(wěn)定，礦石質量好具較大工業(yè)意義，是鐵、錳、鋁的主要來源膠體化學沉積礦床概述—地質特征第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月成礦物質來源地貌條件物理化學條件

膠體化學沉積礦床的形成條件第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月成礦物質來源

主要來自陸源物質。陸殼巖石在風化后期鐵、錳、鋁等便被分解出來，形成高分散的膠體溶液海底火山噴發(fā)提供鐵、錳等必要條件大陸長期而穩(wěn)定的風化剝蝕，溫熱而潮濕的氣候，準平原化的地貌等河流搬運成礦物質能力巨大，亞馬遜河，約含0.003克/升鐵，17.6萬年可形成二十億噸鐵礦床膠體化學沉積礦床的形成條件第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月地貌條件沉積環(huán)境-海盆地，構造穩(wěn)定、海岸線曲折海灣淺海區(qū)。內陸湖泊或富含有機質沼澤盆地,湖沼含過多腐植酸和細菌過量腐植酸破壞膠體穩(wěn)定性→成礦物質沉淀細菌和藻類等作用→成礦物質沉淀礦床工業(yè)意義較小

膠體化學沉積礦床的形成條件

第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月物理化學條件98個港灣海水樣、357個港灣泥樣（波羅的海微咸水和其沉積物、加里福尼亞海灣外潮坪和深水斜坡沉積物，黑海靜水盆地中水樣）pH值為7~8±；Eh值循環(huán)水為正值（最高0.5eV）；盆地底部停滯水為負值，下限為-0.172eV；沉積物孔隙水中既可正值，亦可為負值膠體化學沉積礦床的形成條件

第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

物理化學條件膠體化學沉積礦床的形成條件

海灣盆地物理化學條件變化示意圖第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

沉積鐵礦床沉積錳礦床沉積鋁礦床

膠體化學沉積礦床的類型及特征

第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體化學沉積型鐵礦床鐵的克拉克值為4.2%，在氧、硅、鋁之后居第四位沉積鐵礦床的物質來源①陸地的風化殼②海底火山作用③海底含鐵物質的分解鐵質的搬運方式呈Fe(OH)3膠體溶液被地表水帶出風化殼，在適量腐植酸的保護下，或者Fe3+離子與腐植酸結合形成穩(wěn)定的腐植酸絡合物，被河流搬運到匯水盆地第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體化學沉積型鐵礦床非洲的乍得湖湖面積約24000km2，平均水深約3.5m，水83%由南部沙里河供給。在湖南部與沙里河三角洲連結地帶，在水深1~3米的局部地區(qū)，正在形成現(xiàn)代鮞狀褐鐵礦巖在320年里，沉積了面積為2,700km2、厚達40cm的鮞狀鐵質巖。鮞粒直徑平均0.25mm，最大達1.2mm，成分蒙脫石、針鐵礦以及少量高嶺石、石英、方解石等乍得湖現(xiàn)代鮞狀褐鐵礦巖沉積示意圖

第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月海相沉積鐵礦床礦物相帶變化規(guī)律海平面pH2-3Eh>0.2氧化物礦物相帶pH>7.0Eh0.2～-0.1pH9.0Eh-3.0～-0.5高價鐵的氧化物(赤鐵礦、褐鐵礦)

粗－細碎屑巖沉積細－粉砂質沉積

鐵的硅酸鹽(鮞綠泥石)pH>>7.0Eh-0.3～0.0粘土巖沉積鐵的硫化物(黃鐵礦、白鐵礦)

←------------------------pHEh------------------------→鐵的碳酸鹽（菱鐵礦）

硅酸鹽礦物相帶碳酸鹽礦物相帶硫化物礦物相帶膠體化學沉積型鐵礦床第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月海相沉積鐵礦床主要特征分布于地臺區(qū)和長期遭受剝蝕的造山區(qū)礦床產于海侵巖系的底部，含礦巖系主要為砂頁巖系，規(guī)模大，層位穩(wěn)定，延長達幾十至幾百km礦體呈層狀賦存于含礦巖系中，厚幾至幾十米不等礦石主要由赤鐵礦組成，伴生鮞綠泥石、菱鐵礦、石英、方解石、黃鐵礦等，礦石品位高、Ｓ、P雜質含量低、質量好礦石呈鮞狀、腎狀和塊狀構造北方的“宣龍式”（Chch）;南方“寧鄉(xiāng)式”（D）膠體化學沉積型鐵礦床第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖河北宣龍鐵礦床地質剖面圖

第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖我國南方寧鄉(xiāng)式鐵礦剖面圖

第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月海相沉積鐵礦床的成礦機理沉積鐵礦床的化學沉積說（1）地殼表層，F(xiàn)e2+化合物容易形成硫酸鹽或重碳酸鹽的真溶液被搬運，F(xiàn)e3+很難溶解，大部分呈膠體溶液被搬運（2）由于地表水中含大量游離氧，鐵的各種溶解的鹽類大多被氧化、水解成Fe(OH)3膠體被地表水搬運（3）一定數(shù)量的腐植酸可起到護膠作用，使膠體在水中作長距離的搬運。腐植酸過量或過少可引起沉淀（4）鐵的膠體溶液被搬運至湖、海盆地中時，F(xiàn)e3+膠體溶液由于海水中電解質中和或湖水中腐植酸過量而沉淀第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

鮞狀構造成因（1）動蕩環(huán)境成鮞說

鮞粒粒徑大小不一，為水體動蕩分選的結果鮞狀鐵礦內常有菱鐵礦和鮞狀赤鐵礦的角礫碎片常見復鮞構造礦石中可見斜層理（2）成巖作用成鮞說

鮞粒具明顯多殼層構造，單層由赤鐵礦、菱鐵礦、綠泥石、玉髓等組成鮞粒是在成巖作用時，成礦物質進行劇烈再分配的結果物質再分配的原因是淤泥和孔隙水物理化學性質的多階段變化（3）細菌和生物成鮞說海相沉積鐵礦床的成礦機理第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體化學沉積型鐵礦床湖沼相沉積鐵礦床地表水搬運的鐵膠體在湖沼盆地邊緣淺水地帶沉積常與煤系地層伴生礦體呈透鏡狀、薄層狀規(guī)模較小礦石常呈鮞狀、結核狀構造礦石礦物主要為赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦品位不穩(wěn)定雜質含量高礦石質量差工業(yè)意義不大淮南C－P煤系地層中的菱鐵礦礦床遼寧撫順地區(qū)第三紀煤系中的菱鐵礦礦床第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體化學沉積型錳礦床是世界上主要的錳資源錳的化學性質與鐵相似（錳礦石中常含鐵）錳的克拉克值遠較鐵低（為鐵的1/50），內生礦床的幾率比鐵小得多；表生條件下沉積錳礦分布十分廣泛錳在海盆中的位置比鐵距海岸更遠些；錳比鐵沉積更晚些第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月化學沉積型錳礦床的礦物相分帶軟錳礦-硬錳礦礦石相帶（Mn4＋）,含錳高，雜質少水錳礦礦石相帶(Mn4＋、Mn2＋)礦石質量較差碳酸鹽礦石相帶(Mn2＋)，含錳量低，雜質含量高沉積錳礦床的相變示意圖第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月沉積型錳礦床的主要類型

1、湖相沉積型錳礦床

產于內陸湖盆地沉積巖系中（砂巖、砂頁巖、粘土巖）礦體呈透鏡狀、扁豆狀，厚度變化大礦石礦物主要是錳菱鐵礦礦床規(guī)模小，礦石平均品位低且變化大，工業(yè)意義不大主要成礦時代Z（Pt）、P、K、E、N

山西省石盒子組（P2s）中的錳礦床膠體化學沉積型錳礦床第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月海相沉積型錳礦床（1）分布于淺海近岸地帶的古陸邊緣（2）位于沉積間斷之上的海進層序的底部或上部，具固定層位

瓦房子錳礦（Pt3）、湘潭錳礦（Z）、遵義錳礦（P2煤系地層）（3）礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀、餅狀，由單層或多層組成，空間延伸很遠（4）礦石類型有原生氧化物礦石、原生碳酸鹽礦石和次生氧化物礦石。礦石礦物主要為硬錳礦、軟錳礦、水錳礦、菱錳礦等礦石具鮞狀或塊狀構造（5）規(guī)模大品位高錳資源的主要來源膠體化學沉積型錳礦床第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月瓦房子錳礦地層柱狀圖第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代深海沉積的錳質結核礦床（1870年首次發(fā)現(xiàn)）（1）廣泛分布于海洋底部的某些海區(qū)，以太平洋最有工業(yè)意義（2）大洋中約有錳結核1.7×1012t，其中含Mn4×1011t，Ni1.64×1010t，Cu88×108t，Co58×108t，以及Fe、Ba、Zn、Mo等20余種有用金屬及10余種稀有分散金屬及放射性金屬

每年約有1×108t的錳結核在繼續(xù)堆積膠體化學沉積型錳礦床第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月世界洋底錳結核分布圖

黑十字為巖芯取樣位置，黑園點為挖泥船取樣位置

第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）結核大小0.1-30cm不等，最大850kg；呈不規(guī)則球狀或餅狀；棕-黑色，土狀多孔，比重2-3（4）結核具凝膠狀結構，同心構造，核為火山熔巖、碎屑及生物殘骸，外殼主要為錳、鐵礦物、有機質、粘土礦物等膠體化學沉積型錳礦床第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體化學沉積型鋁土礦礦床在內動力地質作用中，Al2O3和SiO2易于結合成鋁硅酸鹽礦物；在外動力地質作用下，則二者易分離，形成鋁的氧化物和氫氧化物富含鋁的氫氧化物的紅土型風化殼受剝蝕時，鋁的氫氧化物便成為機械懸浮物或在腐植酸保護下呈膠體狀態(tài)被搬運至湖海盆地中第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體化學沉積型鋁土礦礦床pH值為4.1~7，Eh較低以及有大量電解質存在的地質環(huán)境中，呈氫氧化鋁（水鋁石、一水軟鋁石、一水硬鋁石）沉淀出來，形成