第9章沉積礦床(7)(修改)

第九章沉積礦床第一節(jié)概述第二節(jié)機械沉積礦床第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床第四節(jié)膠體化學沉積礦床第五節(jié)生物化學沉積礦床150本章介紹了沉積礦床的概念及特征，闡述了機械沉積礦床、蒸發(fā)沉積礦床（鹽類礦床）、膠體化學沉積礦床等的概念、特征、形成條件，并對各類礦床的分類、地質特征、成因理論等做了較詳細的介紹。250第一節(jié)概述一、沉積礦床的概念、特征及工業(yè)意義沉積礦床指地表巖石或礦石在風化作用下被破碎分解的產(chǎn)物、火山噴出物、宇宙物質以及生物有機體等，被水、風、冰川、生物等各種地表營力搬運到海洋、河流、沼澤、湖泊等適宜地質環(huán)境，經(jīng)各種沉積分異作用，使有用物質聚集所形成的礦床。沉積礦床具有以下基本特征：（1）礦床常賦存于一定時期沉積巖系中，礦體和其頂、底板巖石同屬沉積成因，具有沉積的同時性和連續(xù)性，屬于同生礦床。350（2）礦體呈層狀、似層狀或凸鏡狀，具明顯層理。（3）沉積成礦作用的多樣性使沉積礦床的礦石物質組成復雜。礦石礦物主要有氧化物、含水氧化物、含氧鹽類、鹵化物、自然元素等。在還原環(huán)境和生物作用下，還可形成硫化物。礦物按成因可分為3種：①由物理風化作用形成的原巖或原礦床中的穩(wěn)定碎屑物質。②由化學風化作用產(chǎn)生的膠體物質。③沉積過程中形成的新礦物。（4）礦石具有特殊組構。結構有碎屑結構、泥質結構、化學結構、生物結構等；構造有層狀、條帶狀、塊狀及各種膠狀構造（鮞狀、腎狀、皮殼狀、結核狀等）。第一節(jié)概述450（5）礦床規(guī)模大，特別是海相沉積礦床，礦層沿走向展布可達數(shù)千米，面積達幾萬甚至幾十萬平方千米，含礦層位的厚度在數(shù)米到數(shù)百米不等，最厚可達千余米。礦床分布廣泛，礦產(chǎn)豐富，主要有：黑色冶金原料（鐵、錳等）、化肥原料（磷、鉀等）、建筑材料（礫石、砂、石灰?guī)r等），有色金屬（銅、鉛、鋅等）和金、鈾、稀有分散金屬等。礦床經(jīng)濟價值巨大。據(jù)統(tǒng)計，人類開采的礦產(chǎn)有75%～85%來源于沉積礦床。第一節(jié)概述550二、沉積礦床的成礦作用及成因分類（一）沉積礦床的成礦作用基本成礦作用為沉積分異作用，包括機械的、化學的、生物化學的等多種沉積作用方式。根據(jù)沉積物質的搬運形式及特點，沉積分異（成礦）作用可劃分為機械沉積分異（成礦）作用、化學沉積分異（成礦）作用和生物化學沉積分異（成礦）作用。第一節(jié)概述6501.機械沉積分異（成礦）作用巖（礦）石由各種風化作用形成的大小不等、形狀各異的碎屑物質，在被水、風、冰川等介質搬運過程中，按密度、形狀、粒度和礦物成分的差異依次沉積下來，有用物質發(fā)生局部富集形成礦床的作用稱為機械沉積分異（成礦）作用。碎屑物的機械沉積分異作用，主要取決于碎屑顆粒的大小、密度和形狀。一般顆粒粗、密度大、等軸狀碎屑物搬運距離短，沉積早；顆粒細、密度小、片狀形態(tài)的碎屑物則搬運距離較遠，沉積較晚。第一節(jié)概述750850沉積物按比重、粒度（體積）、顆粒形狀等沉淀，形成礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖等。沉積分異作用進行得越完善，對有用礦物的聚集也越有利。密度大體積小的礦物往往與密度小、顆粒大的碎屑物同時沉積。如含金礫巖，金粒僅幾毫米大小，礫石大小卻可達3～5cm。沉積分異作用長期多次進行，有用礦物可在河床、海灘中以及其他有利地段富集形成各種砂礦床。如金、鉑、錫石、黑鎢礦、獨居石、金剛石、金紅石、剛玉等砂礦床。第一節(jié)概述950第一節(jié)概述2.化學沉積分異（成礦）作用當成礦物質以真溶液或膠體溶液形式進行遷移時，不同元素溶解度不同，在沉淀過程中產(chǎn)生成礦物質的分異作用，包括真溶液化學沉積分異（成礦）作用和膠體化學沉積分異（成礦）作用。（1）真溶液化學沉積分異（成礦）作用：呈真溶液狀態(tài)被搬運的易溶解各種鹽類物質進入湖、海盆地中，在干燥氣候條件下，由于水的蒸發(fā)濃縮和堿化達到一定階段時，逐漸從溶液中析出并發(fā)生沉淀，導致鹽類物質聚集形成礦床的作用稱為真溶液化學沉積分異（成礦）作用。1050第一節(jié)概述此作用可形成由鉀、鈉、鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、硝酸鹽等各種鹽類堆積物組成的蒸發(fā)沉積礦床。又稱鹽類礦床。溶解度小的碳酸鹽類礦物如碳酸鈣、白云石首先沉淀；其次是硫酸鹽和它們的復鹽，如石膏、硬石膏、芒硝、無水芒硝等沉淀，隨后為石鹽；最后是鉀鎂鹽類礦物及它們的復鹽，如鉀石鹽、光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)、水氯鎂石等。上述沉積順序反復進行，構成鹽礦床韻律層。鹽類物質的搬運和沉淀與溶液的溫度、壓力、pH值、Eh值等因素有關。1150第一節(jié)概述（2）膠體化學沉積分異（成礦）作用：表生條件下，許多難溶物質在水介質中呈膠體溶液形式被搬運，在適宜沉積環(huán)境，膠體物質由于環(huán)境物理化學條件的改變依次沉積下來----膠體化學沉積分異（成礦）作用。膠體粒子極小，表面帶有電荷。帶正電荷的稱正膠體，帶負電荷的稱負膠體。膠體物質在電解質作用下會發(fā)生電性中和而聚集、沉淀。因此，膠體的帶電性是影響它搬運和沉積的一個重要因素。12501350表生條件下，膠體物質形成有多種途徑：①巖（礦）石在化學風化過程中產(chǎn)生鐵、錳、鋁、二氧化硅等膠體----膠體物質最主要來源；②由生物的生命活動產(chǎn)生的膠體物質；③在風化搬運過程中，機械作用使物質在水中形成分散狀態(tài)的膠體溶液；④火山作用，尤其是海底火山作用，可產(chǎn)生大量的鐵、錳、二氧化硅等的膠體；⑤由水中溶解物質的化合和分解作用產(chǎn)生膠體。第一節(jié)概述1450膠體物質主要通過地表徑流方式進行搬運，膠體的帶電性不利于膠體物質進行長距離搬運。腐殖酸能夠保護膠體粒子被吸附在腐殖酸的大分子鏈上或網(wǎng)狀結構中，使膠體能夠長距離搬運。若膠體在搬運過程中環(huán)境發(fā)生變化，便發(fā)生膠體的聚沉作用和溶膠向凝膠的轉變，在重力作用下逐漸沉積下來，導致膠體物質沉積分異作用發(fā)生。膠體化學沉積分異作用主要原因有：（1）膠體溶液遇到大量電解質，膠粒所帶電荷部分或全部被電解質濃度的提高所中和而沉淀。第一節(jié)概述1550（2）具有相反電荷的兩種膠體溶液相遇而沉淀。（3）膠體溶液濃度增大，可以促使膠體凝聚。（4）膠體溶液pH值可以造成膠體的凝聚作用。3.生物化學沉積分異（成礦）作用由生物或生物化學作用促使有機、無機成礦物質在各種水盆地中發(fā)生沉積分異而形成礦床的作用稱為生物化學沉積分異（成礦）作用。（1）生物直接參與沉積成礦作用：指由生物有機體本身或其分泌物、分解產(chǎn)物直接沉積分異而形成礦床的作用。第一節(jié)概述1650（2）生物間接參與沉積成礦作用：指生物有機體的分解產(chǎn)物，通過化學作用促使成礦物質的搬運和沉積分異而形成礦床的作用。生物有機體分解的H2S、O2、NH3等氣體可以改變介質的物理化學條件而促使金屬元素分異沉積，特別是一些親硫元素的沉淀富集；生物有機體的分解產(chǎn)物對某些成礦元素還具有吸附作用，從而在特定的條件下也可促進成礦元素的沉淀富集。河水中腐殖酸的存在可以阻止膠體聚沉作用的發(fā)生，有利于鐵、錳、鋁等膠體的遷移富集。第一節(jié)概述1750第一節(jié)概述（二）沉積礦床的成因分類根據(jù)沉積成礦作用方式，可將沉積礦床分為以下4種成因類型：（1）機械沉積礦床；（2）蒸發(fā)沉積礦床（鹽類礦床）；（3）膠體化學沉積礦床；（4）生物化學沉積礦床。1850第二節(jié)機械沉積礦床一、機械沉積礦床的概念和特點機械沉積礦床，指以機械沉積分異作用為主形成的沉積礦床。礦床礦物均為密度大、化學性質穩(wěn)定、堅硬、耐磨的礦物。主要以自然金、自然鉑、金剛石、錫石、鈦鐵礦、金剛石、寶石類等砂礦較為重要。砂礦床幾乎在所有地質時代都可形成，可分為近代砂礦床（第四紀以來形成的）和古代砂礦礦床，以近代砂礦床最為重要，多松散堆積，含礦層埋藏淺或直接出露地表，產(chǎn)狀平緩，易采、易選，還可作為尋找原生礦床的可靠標志。1950二、機械沉積礦床的形成條件1.原巖條件砂礦床礦物具有化學性質穩(wěn)定、密度大、硬度高、解理不發(fā)育以及在風化和搬運過程中不易分解、耐磨損等特征。2.搬運介質條件搬運介質主要有河流、湖水、海水、風、冰川等。地表水最有利于礦物的富集和砂礦床形成，是形成砂礦床最為重要的地質營力。3.氣候條件風化作用決定著能否對原巖（礦）石進行有效破壞，為砂礦床形成提供大量充足物質來源。第二節(jié)機械沉積礦床20504.地貌條件地貌特點直接影響物質風化、搬運和沉積，控制著砂礦床的形成和分布。最有利于形成砂礦的地貌條件是低山丘陵的河谷區(qū)和海濱湖濱區(qū)，這類地貌環(huán)境地區(qū)剝蝕較強，水流速度適中，有利于砂礦的分選和富集。河床、河谷是沖積砂礦床形成的有利部位；湖濱的河網(wǎng)地帶及河口三角洲是河湖混積相砂礦床形成的有利地帶；海濱區(qū)是形成海濱砂礦有利場所。第二節(jié)機械沉積礦床2150第二節(jié)機械沉積礦床三、砂礦床的分類及各類礦床特征機械沉積砂礦床通常分為水成砂礦、風成砂礦、冰川砂礦3種類型。水成砂礦又分為洪積砂礦、沖積砂礦、湖濱砂礦、濱海砂礦。其中以沖積砂礦床和濱海砂礦床最為重要。（一）沖積砂礦床地表含礦巖（礦）石的風化碎屑物在被水流搬運過程中，在適宜地段由于流速減慢，搬運能力降低，經(jīng)機械沉積分異作用使有用礦物聚集形成的砂礦床稱沖積砂礦床。礦床自下而上有分層：（5）基巖：砂礦的基底；（4）粗礫石層：主要含礦層；2250第二節(jié)機械沉積礦床（3）小礫石層：有時含有重礦物；（2）泥炭層：砂、粘土和有機質的沉積物；（1）土壤層：富含腐殖質和植物殘骸。沖積砂礦的分布總體上與河流一致，礦體呈層狀、凸鏡狀或條帶狀，可有數(shù)個含礦層，礦體長幾至幾十千米，寬幾至幾百米，厚幾至幾十米。沖積砂礦形成富礦體的部位有：（1）河流由窄變寬處；（2）河流的坡度由陡變緩的地帶；（3）支流和主流匯合處的近側下方；23502450（4）河底凹凸不平處，河流切割軟硬不同的巖層時，河谷底部成鋸齒狀，在硬巖層內側有利于重礦物聚集。2550（6）石灰?guī)r地區(qū)由于巖溶造成河底起伏不平，在凹坑中常聚集成礦。巖溶地形發(fā)育地區(qū)，地下盲谷和溶洞，也是砂礦堆積的良好場所。（5）河曲的內側aa/bcb/c/2650第二節(jié)機械沉積礦床（二）濱海砂礦床濱海砂礦床是指由海水的波浪及岸流作用，使一些不易風化的重砂礦物在海濱的浪擊帶或潮間帶中分選聚集而形成的砂礦床。濱海砂礦床的成礦物質主要來源于河流搬運來的陸源碎屑、近岸巖石或礦床經(jīng)海浪侵蝕沖刷而形成的有用礦物。在河流的入海處、海岸孤山處、砂堤發(fā)育處、是海濱砂礦富集的有利地段。2750第二節(jié)機械沉積礦床四、砂礦床的主要類型1.砂金礦床（自學）2.金剛石砂礦床（自學）3.砂錫礦床（自學）4.砂鉑礦床（自學）2850第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床一、蒸發(fā)沉積礦床的概念及特點蒸發(fā)沉積礦床指地表水以真溶液狀態(tài)攜帶的某些易溶無機鹽類，在相對靜止水盆地中，通過自然蒸發(fā)作用產(chǎn)生各種有用鹽類礦物沉淀、富集形成的礦床，又稱鹽類礦床。鹽類礦床具有如下共同特點：（1）鹽類礦物共有100余種，有工業(yè)意義30余種，多為化學性質活潑的K、Na、Ca、Mg等堿金屬、堿土金屬的氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、重碳酸鹽以及它們的復鹽、硼酸鹽、硝酸鹽等。2950（2）鹽層常常具明顯的沉積韻律結構。不同鹽類礦物溶解度不同，蒸發(fā)作用使鹽類礦物從溶液中有規(guī)律析出并發(fā)生沉淀：碳酸鹽類→硫酸鹽（復鹽）→鹵化物沉淀反復進行，就形成明顯的沉積韻律。（3）含鹽巖系的巖相巖性組合有兩種：由石灰?guī)r、白云巖組成的海相（瀉湖相）碳酸鹽巖和由紅色碎屑巖系組成的內陸鹽湖相巖石。第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床3050如果環(huán)境不斷保持蒸發(fā)狀態(tài)，則水體面積會縮小，水盆地會變淺，鹽類物質依次沉淀，最后盆地干涸，巖相巖性及鹽類沉積物在沉積上就有一定的規(guī)律：剖面上，自下而上表現(xiàn)為：粗至細粒碎屑沉積物→碳酸鹽巖→鈣的硫酸鹽→氯化物→鉀鎂鹽類在平面上，從盆地邊緣向中心：碳酸鹽巖→鈣的硫酸鹽→氯化物→鉀鎂鹽類。如果鹽類物質的補給在盆地的一側，則易溶鹽類將集中在盆地的另一側。第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床31503250第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床（4）礦體與上下沉積巖層產(chǎn)狀基本一致。鹽類礦層具有很大的可塑性，在強烈構造運動下，鹽層和圍巖之間會發(fā)生形變，可以沿著底辟構造轉移富集形成鹽丘構造。3350（5）鹽類礦物多呈青白色或無色透明，若含雜質而呈紅、灰、褐、黃等色，密度＜3g/cm3，硬度＜4，易溶于水，有明顯的咸（NaCl）、澀（Na2CO3?10H2O）、苦（MgCl2?6H2O）、辣（KCl）等各種口感。（6）礦石結構主要是粒狀、板狀。礦石構造呈塊狀、條帶狀、結核狀等。鹽類礦床含有豐富的礦產(chǎn)資源。鹽類礦床規(guī)模往往十分巨大，分布面積可達幾十平方千米，甚至幾百平方千米。第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床3450第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床二、蒸發(fā)沉積礦床的形成條件（1）充足的物質來源（2）氣候條件：持續(xù)炎熱，蒸發(fā)大于補給（3）地理條件：干旱地區(qū)封閉、半封閉盆地。（4）保存條件：礦床需要有不透水層覆蓋。3550第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床三、蒸發(fā)沉積礦床的類型及特征按沉積環(huán)境不同，可分為海相沉積鹽類礦床和陸相沉積鹽類礦床。（一）海相鹽類礦床海相沉積鹽類礦床是由于海水蒸發(fā)濃縮在封閉海灣、瀉湖及內陸海盆地中沉積形成的。常能形成大型的鉀鹽礦床。世界上絕大多數(shù)規(guī)模巨大的鹽類礦床為海相沉積形成的?，F(xiàn)代成鹽作用也可以看到。3650第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床海相鹽類礦床可分為三個亞類：含鉀建造鹽類礦床、不含鉀建造鹽類礦床、湖相沉積鹽類礦床1.含鉀建造鹽類礦床主要鹽礦物為石鹽、鉀石鹽、光鹵石、鉀鎂礬、硬石膏等。圍巖中分布有石油、天然氣、銅、磷等礦產(chǎn)。含鹽建造厚度從幾百米至數(shù)千米不等。世界上泥盆紀、二疊紀和古近紀是海相鉀鹽礦床的主要成礦時代。3750第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床2.不含鉀建造鹽類礦床鹽類礦床的分布，較含鉀建造鹽類礦床廣泛，其基本特征與含鉀建造類似。主要鹽類礦物有石鹽、石膏、硬石膏，伴生有益組分有天青石、螢石、重晶石，圍巖中分布有石油、天然氣、錳等礦產(chǎn)。含鹽建造厚度從幾十米至幾百米。3850第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床3.湖相沉積鹽類礦床湖相沉積鹽類礦床古代湖相沉積鹽類礦床（自學）現(xiàn)代湖相沉積鹽類礦床（自學）地下鹽鹵和鹽丘礦床（自學）3950第四節(jié)膠體化學沉積礦床一、膠體化學沉積礦床的概念與特點指成礦物質主要呈膠體溶液形式被搬運到湖、海盆地，由于環(huán)境改變而凝聚沉積形成的礦床。礦床主要特點：（1）礦床常產(chǎn)于一定地質時代的沉積巖系中，具固定層位。（2）礦體呈層狀或透鏡狀，層位穩(wěn)定，產(chǎn)狀與沉積巖層一致。礦體賦存位置主要是沉積間斷面之上的海侵巖系的底部。（3）礦床多分布在大陸邊緣的淺海地帶，分布和延長方向大致與海岸線平行。4050第四節(jié)膠體化學沉積礦床鋁土礦和粘土礦在最靠近岸邊地方沉積；鐵在陸棚的上部沉積；錳在距海岸更遠一些的陸棚下部沉積，引起錳和鐵分離，形成單獨錳礦床（錳化合物溶解度比鐵化合物的溶解度大）。（4）礦石成分主要為鐵、錳、鋁的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和硅酸鹽等。常具鮞狀、腎狀、豆狀和結核狀等構造，顯示膠體結構特征。（5）膠體化學沉積礦床以鐵、錳、鋁和粘土最重要，礦床規(guī)模大，分布普遍，具有較大的經(jīng)濟意義。4150第四節(jié)膠體化學沉積礦床二、膠體化學沉積礦床的形成條件1.成礦物質來源膠體化學沉積礦床成礦物質來源很多，但陸源物質是大多數(shù)礦床的最主要來源。礦床常常分布在古陸邊緣的淺海、濱海地帶，在剖面上總是位于侵蝕間斷面之上的海侵層序的中下部。海底火山噴發(fā)、海底熱液活動等也提供相當數(shù)量的鐵、錳等成礦物質。4250第四節(jié)膠體化學沉積礦床2.古地理條件膠體成礦物質的沉積環(huán)境主要是海盆地，尤其是構造較穩(wěn)定、海岸線較曲折的海灣淺海區(qū)。內陸湖泊或富含有機質的沼澤盆地，也是成礦物質聚集的有利場所。3.地質構造條件穩(wěn)定的海岸線對礦質平穩(wěn)持續(xù)沉積有利，可形成規(guī)模巨大的礦床。巨厚礦層的形成與地殼長期緩慢下降密切相關。膠體化學沉積礦床就產(chǎn)出的地質構造位置來說，一般是在地臺邊緣或陸緣海盆地中。4350第四節(jié)膠體化學沉積礦床4.沉積環(huán)境的物理化學條件沉積環(huán)境物理化學條件（pH、Eh）改變，膠體物質就會沉淀，產(chǎn)生不同的礦物組合。介質Eh、pH變化主要與海水的深淺和距海岸的遠近有關。海灣盆地從邊緣向中心，隨著海水深度的加大，物理化學性質以及細菌的繁殖情況均表現(xiàn)出規(guī)律性變化，這種規(guī)律性變化對于成礦物質的聚沉，對不同礦物相的形成，起著十分重要的控制作用。如鐵的沉積隨海水由淺變深依