沉積礦床生物化學

1、v 機械沉積礦床機械沉積礦床v 膠體化學沉積礦床膠體化學沉積礦床v 蒸發(fā)沉積礦床蒸發(fā)沉積礦床v 生物化學沉積礦床生物化學沉積礦床v概述概述v生物化學沉積礦床的特點生物化學沉積礦床的特點 v生物化學沉積礦床的類型及其特征生物化學沉積礦床的類型及其特征概述概述概念概念 由沉積作用堆積的生物遺體由沉積作用堆積的生物遺體 經(jīng)生物活動而導致有經(jīng)生物活動而導致有用礦物沉積富集用礦物沉積富集 形成的沉積礦床形成的沉積礦床 （1）直接沉積的生物遺跡、生物殘骸而成的礦床 （2）生物活動促使成礦物質(zhì)沉淀富集形成的礦床工業(yè)意義工業(yè)意義v磷塊巖磷塊巖 自然硫自然硫 生物灰?guī)r生物灰?guī)r 金屬硫化物金屬硫化物 硅藻土（硅藻

2、土（單細胞水生植物單細胞水生植物硅藻的遺骸沉積所形成）硅藻的遺骸沉積所形成）等等v礦床規(guī)模大礦床規(guī)模大 分布廣分布廣 具重要工業(yè)意義具重要工業(yè)意義主要地質(zhì)特征主要地質(zhì)特征(1)(1)陸棚海環(huán)境陸棚海環(huán)境 炎熱潮濕的氣候條件炎熱潮濕的氣候條件 生物繁盛生物繁盛 (2)(2)常產(chǎn)于海相地層中常產(chǎn)于海相地層中 受一定時代的層位控制受一定時代的層位控制 (3)(3) 保存有更為豐富的化石保存有更為豐富的化石 礦層多與富礦層多與富 含有機質(zhì)的碎屑巖含有機質(zhì)的碎屑巖 碳酸鹽巖層共生碳酸鹽巖層共生 (4)(4)礦體呈層狀礦體呈層狀 似層狀似層狀 凸鏡狀和扁豆狀凸鏡狀和扁豆狀 走向延伸大走向延伸大 傾向延伸小

3、傾向延伸小(5)(5)礦石常呈條帶狀礦石常呈條帶狀 致密塊狀致密塊狀 浸染狀礦石構(gòu)造浸染狀礦石構(gòu)造 礦物組成簡單礦物組成簡單 有機化合物有機化合物 硫化物硫化物 磷酸鹽磷酸鹽 碳酸鹽碳酸鹽 自然元素自然元素v 沉積磷塊巖礦床沉積磷塊巖礦床v 沉積硫礦床沉積硫礦床v 沉積層狀硫化物礦床沉積層狀硫化物礦床v 沉積硅藻土礦床沉積硅藻土礦床 生物化學沉積礦床的類型及其特征生物化學沉積礦床的類型及其特征1、沉積磷塊巖礦床 磷在地殼中的含量磷在地殼中的含量0.13%0.13%，典型的生物元素。動物，典型的生物元素。動物在其生命循環(huán)中都要吸取磷以組成其軀體，如骨骼、在其生命循環(huán)中都要吸取磷以組成其軀體，如骨

4、骼、牙齒、甲殼等牙齒、甲殼等 脊椎動物的骨骼含脊椎動物的骨骼含P P2 2OO5 553.31%53.31%，低等生物貝殼中，低等生物貝殼中含含P P2 2OO5 5達達36.5%36.5%，蝦類含，蝦類含CaCa3 3(PO(PO4 4) )2 226%26% 生物化學沉積礦床的類型及其特征生物化學沉積礦床的類型及其特征 沉積磷礦床中磷主要來自是來自大陸含磷巖石風沉積磷礦床中磷主要來自是來自大陸含磷巖石風化后產(chǎn)生的磷酸鹽溶液化后產(chǎn)生的磷酸鹽溶液 伏爾加河每年帶入黑海的呈溶解狀態(tài)的磷，達伏爾加河每年帶入黑海的呈溶解狀態(tài)的磷，達60006000多噸之巨，海底火山噴發(fā)帶出的磷也是重要的來多噸之巨，

5、海底火山噴發(fā)帶出的磷也是重要的來源源 生物化學沉積礦床的類型及其特征生物化學沉積礦床的類型及其特征 磷礦床的形成，除了鳥糞磷礦床和貝殼等生物遺磷礦床的形成，除了鳥糞磷礦床和貝殼等生物遺體磷礦床與動物有直接關(guān)系外，世界上磷礦床主要為體磷礦床與動物有直接關(guān)系外，世界上磷礦床主要為海相沉積的層狀或結(jié)核狀磷塊巖礦床海相沉積的層狀或結(jié)核狀磷塊巖礦床 生物化學沉積礦床的類型及其特征生物化學沉積礦床的類型及其特征(1) (1) 層狀磷塊巖礦床層狀磷塊巖礦床 結(jié)核狀磷塊巖礦床結(jié)核狀磷塊巖礦床 鳥糞狀磷礦床鳥糞狀磷礦床生物化學沉積礦床的類型及其特征生物化學沉積礦床的類型及其特征A A、層狀磷塊巖礦床層狀磷塊巖礦

6、床： 礦體呈層狀與硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖互層 礦石主要由細晶磷灰石、膠磷灰石組成 膠狀 隱晶質(zhì) 細粒狀 生物碎屑結(jié)構(gòu) 呈致密塊狀 鮞狀 條帶狀 結(jié)核狀 礫狀構(gòu)造 礦層多 厚度大 礦床規(guī)模大 礦石中 P2O5含量高（2534） 含有U、Th、V等元素 典型礦床：云南昆陽磷礦床 湖北襄陽磷礦床 貴州開陽磷礦床沉積磷塊巖礦床的主要類型生物化學沉積礦床的類型及其特征生物化學沉積礦床的類型及其特征云南昆陽磷礦床該礦區(qū)位于康滇古陸東南緣的斜坡上，與淺海相海侵序該礦區(qū)位于康滇古陸東南緣的斜坡上，與淺海相海侵序列有關(guān)，礦區(qū)出露地層由前震旦系到第三系，礦層位于列有關(guān)，礦區(qū)出露地層由前震旦系到第三系，礦層位于下寒武統(tǒng)地

7、層中，主要有下寒武統(tǒng)地層中，主要有磷塊巖磷塊巖兩層，中間夾有白色含兩層，中間夾有白色含磷頁巖，上礦層厚磷頁巖，上礦層厚215215米，層位穩(wěn)定，形態(tài)規(guī)則，下礦米，層位穩(wěn)定，形態(tài)規(guī)則，下礦層形態(tài)復雜，主要受底板古侵蝕面起伏的影響，最大厚層形態(tài)復雜，主要受底板古侵蝕面起伏的影響，最大厚度可達度可達7 7米，礦石呈灰和黃褐色，致密堅硬，以氟磷灰石米，礦石呈灰和黃褐色，致密堅硬，以氟磷灰石為主，約占為主，約占85%85%，其余為方解石、石英和白云石等。，其余為方解石、石英和白云石等。P P2 2OO5 5品位較低，一般為品位較低，一般為20%20%左右左右 沉積磷塊巖礦床的主要類型生物化學沉積礦床的類

8、型及其特征生物化學沉積礦床的類型及其特征B B、結(jié)核狀磷塊巖礦床結(jié)核狀磷塊巖礦床： 礦體呈層狀產(chǎn)于粘土巖、碳酸鹽巖、海綠石 砂巖中；礦層由球狀、腎狀、不規(guī)則狀磷酸 鹽結(jié)核組成；礦層薄 不穩(wěn)定 工業(yè)價值較低 礦石呈大小不同腎狀、球狀、不規(guī)則結(jié)核狀 富含化石；由含水的氟磷灰石組成，P2O5含量 低(12-28）， 典型礦床：我國南方泥盆系、二疊系、寒武 系中的磷礦床屬此類型C C、鳥糞狀磷礦床鳥糞狀磷礦床： 我國南方島嶼，含我國南方島嶼，含P P2 2O O5 527.6%27.6% K K2 2O 2-3% NOO 2-3% NO2 210.4%10.4%(2)(2)沉積沉積磷礦床的成因磷礦床的

9、成因 生物成因說：生物成因說： 磷是典型的生物元素 生物大量死亡后堆積成礦 海水溫度、鹽度和流速變化起主要作用 南非好旺角-極地冷流與赤地暖流匯合生物生物- -化學成因說化學成因說： 在炎熱淺海，生物吸收磷，死亡后下沉到海底淤泥中，通過細菌化學分解生成磷，形成富含磷的淤泥水，擠壓導致淤泥水擴散作用，圍繞碎屑形成磷核化學成因說（洋流上升成礦說）（卡查科夫，化學成因說（洋流上升成礦說）（卡查科夫，19371937） P P2 2O O5 5溶解度與水中溶解度與水中COCO2 2含量呈正相關(guān)含量呈正相關(guān)（1）海水表層（60m以上）大量浮游生物吸收磷(2)水深60至300-400m地帶，為死亡生物通過

10、帶，生物死亡后向海底下沉，將表層水中磷帶到較深水層，有機質(zhì)分解出CO2，隨深度增加，CO2含量不斷增高，分壓力提高了，海水溶解磷的能力增大（3）浮游生物死亡后帶P到深水中（300/400-1000m）腐爛分解產(chǎn)生大量CO2 磷在水中的溶解度增大，海水中富磷和二氧化碳 (4) 大洋環(huán)流垂直循環(huán)，深部富磷和CO2海水上升，壓力降低（CO2逸出）及光合作用（吸收CO2），導致CO2分壓下降 磷的溶解度降低 導致磷灰?guī)r形成（深度為50200m的陸棚區(qū)） 2000100050040030020050100米陸緣泥質(zhì)和灰質(zhì)沉積物相磷灰?guī)r相海濱砂和礫石相殘余P2O5100毫克/米3殘余P2O510-50毫克

11、/米3浮游植物光合帶CO2310-4大氣壓海平面P2O5300毫克/米3CO21210-4大氣壓300-800300-800m m，溶液中溶液中COCO2 2和和P P2 2O O5 5量最高量最高浮游生物遺骸下沉方向上升海流方向當深處寒流向上回流時磷灰?guī)r在陸緣帶生成簡圖（據(jù)卡查科夫）當深處寒流向上回流時磷灰?guī)r在陸緣帶生成簡圖（據(jù)卡查科夫）2 2、硅藻土礦床硅藻土礦床 硅藻蟲和微小生物吸收二氧化硅后死亡，遺體的硅質(zhì)部分堆積形成硅藻淤泥 經(jīng)成巖作用 硅藻土礦床 產(chǎn)出圍巖主要為砂巖、頁巖、泥巖、含磷沉積巖及火山巖類；二氧化硅主要由火山活動提供 化學性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于一般酸類，生物體細小，疏松多孔，具

12、吸附性、過濾性、漂白性，不吸熱、隔音、熔點高等特點分布廣泛 主要成礦時代第三紀和第四紀 次為中生代硅藻土礦床的主要類型硅藻土礦床的主要類型： A、海相硅藻土礦床 質(zhì)量好 規(guī)模大 經(jīng)濟意義大 B、湖相硅藻土礦床我國的主要類型 分布于浙江、吉林、河北、山東 常產(chǎn)于火山沉積盆地，第三紀產(chǎn)物3 3、層狀硫化物礦床層狀硫化物礦床同生富集形成的或同生有機硫與后生金屬元素相互作用形成的沉積金屬硫化物礦床形成于還原環(huán)境，產(chǎn)于富含有機質(zhì)的碳質(zhì)頁巖、砂巖、碳酸鹽巖中，與生物作用密切相關(guān)： a、黑海底部的腐泥中Zn、Cu、Mn含量高， 現(xiàn)代含Cu沼澤中有機質(zhì)含量可達60%， Cu3-4% b、在層狀硫化物礦床中含硫

13、化物顯微球粒 （草莓結(jié)構(gòu)） c、礦石的34S 顯示生物硫特點黃銅礦草莓狀構(gòu)造黃銅礦草莓狀構(gòu)造礦體呈層狀，與圍巖整合，厚度小，但礦體呈層狀，與圍巖整合，厚度小，但礦床分布面積大，規(guī)模較大礦床分布面積大，規(guī)模較大主要礦產(chǎn)有主要礦產(chǎn)有CuCu（與砂頁巖有關(guān)）、與砂頁巖有關(guān)）、PbPb和和ZnZn（與碳酸鹽巖有關(guān)）、與碳酸鹽巖有關(guān)）、NiNi和和MoMo（與含與含磷黑色頁巖有關(guān)磷黑色頁巖有關(guān)）3 3、層狀硫化物礦床層狀硫化物礦床 產(chǎn)于碳質(zhì)頁巖或含磷酸鹽頁巖中，礦體呈層狀產(chǎn)于碳質(zhì)頁巖或含磷酸鹽頁巖中，礦體呈層狀 礦石呈極細層紋狀、浸染狀，礦物顆粒極細極小礦石呈極細層紋狀、浸染狀，礦物顆粒極細極小 成分復

14、雜，含多種元素的硫化物。除鎳和鉬外，成分復雜，含多種元素的硫化物。除鎳和鉬外，U U、V V、 CuCu、PbPb、ZnZn、AuAu、AgAg、SbSb等的含量也相當高等的含量也相當高 我國中南、西南、華東等地廣泛分布有下寒武統(tǒng)黑色我國中南、西南、華東等地廣泛分布有下寒武統(tǒng)黑色 巖系中發(fā)現(xiàn)了一批重要礦床巖系中發(fā)現(xiàn)了一批重要礦床 礦床形成于還原靜水環(huán)境，成礦物質(zhì)主要來自粘土質(zhì)，礦床形成于還原靜水環(huán)境，成礦物質(zhì)主要來自粘土質(zhì)， 被有機質(zhì)吸附于黑色頁巖中被有機質(zhì)吸附于黑色頁巖中v砂頁巖系及碳酸鹽巖中的銅礦床砂頁巖系及碳酸鹽巖中的銅礦床 表生條件下，當呈CuSO4溶液的銅匯聚到封閉盆地的還原環(huán)境中時

15、，在細菌活動的參與下在細菌活動的參與下，形成銅的硫化物沉淀下來。由這種方式沉淀的礦質(zhì)多與砂、泥質(zhì)物伴生，成巖后即成為含銅砂含銅砂( (頁頁) )巖礦床巖礦床 這類礦床的含礦巖系的顏色很雜，一般由紫紅層和灰色層組成，故常稱其為雜色巖系。雜色巖系中又以紅色層占主導，因而俗稱“紅層”。但是，銅礦床均產(chǎn)在灰色層中 著名的礦床有德國的曼斯費爾德（含銅砂頁型），著名的礦床有德國的曼斯費爾德（含銅砂頁型），贊比亞銅礦帶（含銅砂巖型）、云南東川（含銅白云贊比亞銅礦帶（含銅砂巖型）、云南東川（含銅白云巖型）等巖型）等層狀硫化物礦床的研究與找礦鑒于這類礦床的產(chǎn)出與黑色巖系關(guān)系密切，研究黑色鑒于這類礦床的產(chǎn)出與黑色巖系關(guān)系密切，研究黑色 巖系的前身黑泥的形成環(huán)境，是了解這類礦床巖系的前身黑泥的形成環(huán)境，是了解這