沉積礦床課件

礦床學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源學(xué)院王峰第九章沉積礦床提綱沉積礦床概述機(jī)械沉積礦床蒸發(fā)沉積礦床膠體化學(xué)沉積礦床生物化學(xué)沉積礦床第九章沉積礦床第一節(jié)沉積礦床概述一、概念沉積礦床：指巖石及礦石的風(fēng)化產(chǎn)物、火山噴發(fā)產(chǎn)物、生物機(jī)體及殘骸經(jīng)介質(zhì)搬運(yùn)和沉積分異作用及成巖作用使有用組分富集而形成的礦床。沉積礦床的有用組分可有如下來源：a、陸源風(fēng)化碎屑產(chǎn)物（如重砂礦物）、溶解產(chǎn)物（如鐵錳膠體溶液、鉀鈉鹽類溶液）；b、大陸及盆內(nèi)的火山碎屑及氣液；c、盆內(nèi)可溶鹽類、生物機(jī)體及碎屑。二、特點(diǎn)1、產(chǎn)于沉積巖系或火山沉積巖系中，屬于同生礦床2、具有礦床分帶性如鐵礦床的礦物相分帶：從氧化到還原為赤鐵礦→菱鐵礦→黃鐵礦3、具有特定的地層層位4、礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，與地層整合產(chǎn)出，一般規(guī)模較大5、礦石具條帶狀、條紋狀、紋層狀、結(jié)核狀、鮞狀等沉積構(gòu)造6、礦石組分復(fù)雜程度取決于礦石的物質(zhì)來源和沉積環(huán)境7、一般無圍巖蝕變第九章沉積礦床三、成礦作用與礦床類型1、機(jī)械沉積分異作用 機(jī)械沉積礦床2、化學(xué)沉積分異作用 真溶液化學(xué)沉積分異作用 蒸發(fā)沉積礦床 膠體化學(xué)沉積分異作用 膠體化學(xué)沉積礦床3、生物化學(xué)沉積分異作用 生物化學(xué)沉積礦床第九章沉積礦床第二節(jié)機(jī)械沉積礦床一、概念機(jī)械沉積礦床：由被搬運(yùn)的風(fēng)化碎屑產(chǎn)物經(jīng)機(jī)械沉積分異（分選）作用使有用礦物富集而形成的礦床。因有用礦物為重砂礦物，因而又稱砂礦床。第九章沉積礦床二、特點(diǎn)1、主要分布于碎屑層或碎屑巖系中，一般埋藏不深；2、礦體多透鏡狀、似層狀，規(guī)模一般不大；3、礦石主要由化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨和比重大的礦物組成；4、礦種多，但以Au、Pt、Sn、金剛石等最重要。四、礦床分類按成因劃分 a)風(fēng)成砂礦床 b)冰積（冰川）砂礦床 c)水成砂礦床 洪積砂礦床；沖積砂礦床；海濱砂礦床；湖濱砂礦床1、沖積砂礦床 沖積砂礦床：含重礦物的巖石或礦床的風(fēng)化碎屑物經(jīng)河水搬運(yùn)到適合地方，通過機(jī)械沉積分異逐漸富集而形成的礦床。第九章沉積礦床第九章沉積礦床1、沖積砂礦床a、特點(diǎn)1）礦床產(chǎn)于河流相碎屑巖系中，其分布與河流相一致；2）具有一定層位和明顯的層序自下而上為 ①基巖層（砂礦床之底巖） ②粗礫石層（主要含礦層） ③小礫石層（有時(shí)含有重礦物，砂泥質(zhì)混合物作為粘結(jié)物質(zhì)） ④泥炭層（砂泥質(zhì)及有機(jī)質(zhì)沉積物） ⑤土壤層（富含腐殖層、植物殘余物、淤泥粘土）3）砂礦體呈透鏡狀，但橫向延伸較短；4）礫石磨圓度較好，分選性亦好；5）重要礦種為砂金、砂錫、金剛石、稀有金屬第九章沉積礦床b、有利于沖積砂礦床富集部位1）流速變緩處①河流由窄變寬處，②坡度由陡變緩處，③河流內(nèi)彎地段，④支流與主流匯合處，⑤流經(jīng)障礙處2）河底底巖變化c、分類1）河床砂礦床（現(xiàn)代河流的河道中正在形成的砂礦）2）河谷砂礦床（河漫灘砂礦）分布于河谷底部或谷道附近的砂礦，由河流側(cè)向侵蝕堆積而成。北方以河谷型砂礦為主3）階地砂礦床由新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的地殼上升，使早期形成的沖積砂礦礦層高出河床之上而形成河床兩岸的階地砂礦。南方以階地型砂礦為主第九章沉積礦床2、海濱砂礦床 海濱砂礦床：指拍岸浪和岸流作用使不易風(fēng)化的重砂礦物在海濱的浪擊帶或潮間帶中分選聚集而成的砂礦床。海濱砂礦按礦體所在部位可分為海濱砂礦、海成階地砂礦和海濱埋藏砂礦。海成階地砂礦和海濱埋藏砂礦分別由海濱砂礦因海平面下降和上升演變而成的。有利成礦區(qū)域是河口附近、陸源碎屑發(fā)育地區(qū)的濱海帶。礦體成條帶狀沿濱線分布，厚僅數(shù)米、寬可達(dá)數(shù)百米，長(zhǎng)可達(dá)數(shù)千米。第三節(jié)蒸發(fā)沉積礦床一、概念蒸發(fā)沉積礦床：指在封閉、半封閉水盆地中，某些易溶的無機(jī)鹽類，通過長(zhǎng)期蒸發(fā)作用使各種有用鹽類物質(zhì)分別沉淀富集而形成的礦床。第九章沉積礦床第九章沉積礦床二、特點(diǎn)1、產(chǎn)于紅色碎屑—碳酸鹽巖的含鹽巖系2、具有一定的層位3、具明顯的沉積韻律，按溶解度由小到大沉淀：碳酸鹽相（石灰?guī)r、白云巖）→硫酸鹽相（石膏、硬石膏、芒硝）→氯化物相（石鹽、鉀鹽）→鉀鎂鹽相（光鹵石、鉀石鹽、鉀鎂礬）4、礦體呈層狀、似層狀、扁豆?fàn)?，后期?gòu)造影響形成不規(guī)則狀、鹽丘狀底劈構(gòu)造；礦床規(guī)模一般較大。5、礦石具塊狀、條帶狀、板狀構(gòu)造，結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu)，顏色多變，礦物有味6、礦石類型多，主要為K、Na、Ca、Mg的硫酸鹽、氯化物如石膏、芒硝、瀉利鹽、石鹽、鉀鹽、光鹵石等。第九章沉積礦床三、形成和保存條件1、物源：a、陸源，巖石風(fēng)化，將易溶鹽類物質(zhì)帶入海湖盆地——最重要來源b、海源c、深源1）如熱鹵水或地下熱水（柴達(dá)木的硼來自溫泉水）、2）下部含巖鹽系、3）火山噴發(fā)物（或火山活動(dòng)產(chǎn)物）2、氣候：干旱氣候條件是形成鹽類礦床的重要條件干旱區(qū)蒸發(fā)量往往超過降水量和流入地表水之總和（補(bǔ)給量）。由于強(qiáng)烈蒸發(fā)，溶液中鹽類物質(zhì)濃度提高，逐漸沉淀出各種鹽類。由于干旱，鹽類物質(zhì)才容易保存，若為潮濕地區(qū)，則鹽類物質(zhì)因易溶而難以保存。第九章沉積礦床三、形成和保存條件3、地質(zhì)構(gòu)造和地貌：成鹽盆地的形成是必備條件從現(xiàn)代和古代鹽類礦床的分布看，并非所有干旱地區(qū)就一定有鹽類礦床的形成。鹽類沉積只發(fā)生在鹽類物質(zhì)突變的內(nèi)陸閉流盆地和與海洋有水力聯(lián)系的海岸及其附近海水循環(huán)受限制的封閉、半封閉盆地，前者為內(nèi)陸湖盆，后者為沿海盆地——成鹽盆地4、保存條件：由于鹽類礦床是由易溶物質(zhì)組成，因此鹽層沉積后必須有不透水層覆蓋保護(hù)才能保存下來。否則，若有淡水加入，則強(qiáng)烈遷移元素首先溶解。綜上所述，最基本成鹽條件是：1）干旱的氣候，即水的蒸發(fā)量>>水的補(bǔ)給量；2）封閉、半封閉的水盆地第九章沉積礦床四、礦床類型1、現(xiàn)代沉積鹽礦床1）大陸鹽湖 硼礦床大柴旦湖 鉀鹽礦床察爾汗鹽湖 天然堿礦床；石膏、石鹽、芒硝2）濱海鹽湖石鹽；石膏2、古代沉積鹽礦床1）陸相鹽類礦床(白堊紀(jì)以來)：石膏-石鹽；石膏-天然堿；天然鹵水礦床；天然堿2）海相鹽類礦床(侏羅紀(jì)以前)：石膏-石鹽礦床；鉀鹽礦床；第九章沉積礦床第四節(jié)膠體化學(xué)沉積礦床一、概念膠體化學(xué)沉積礦床：指地表巖礦石經(jīng)風(fēng)化作用形成的部分成礦物質(zhì)以膠體溶液的形式遷移到有利于膠體凝集的環(huán)境中，通過膠體化學(xué)分異而使有用物質(zhì)富集所形成的礦床。第九章沉積礦床二、特點(diǎn)1、礦床產(chǎn)于沉積巖或火山沉積巖系沉積間斷面上的海侵巖系中2、具有特定層位，如沉積鐵礦主要形成于中元古代（Pt2）和泥盆紀(jì)（D）3、具明顯的分帶性： 平面上，自岸向海為Al——Fe——Mn 剖面上，自下而上為Al——Fe——Mn4、礦體呈層狀、似層狀，與圍巖產(chǎn)狀一致5、礦石具鮞狀、豆?fàn)睢⒛I狀、條帶狀構(gòu)造，結(jié)核狀、膠體結(jié)構(gòu)6、礦石成分主要為Fe、Mn、Al的金屬氧化物、氫氧化物、硫酸鹽和硅酸鹽等7、主要礦種為鐵、錳、鋁及粘土礦第九章沉積礦床三、形成條件1、物源：①陸源風(fēng)化產(chǎn)物——最重要；②火山物質(zhì)；③陸源海解2、氣候與地貌①溫帶—熱帶氣候和水盆地匯水范圍內(nèi)的成年期地貌發(fā)展階段，對(duì)成礦特別有利②準(zhǔn)平原地形有利于較徹底的風(fēng)化作用3、地質(zhì)構(gòu)造①穩(wěn)定的海岸線對(duì)礦質(zhì)的平穩(wěn)持續(xù)沉積有利②地臺(tái)邊緣或陸緣海盆地有利于成礦第九章沉積礦床四、礦床類型1、礦床分類①沉積鐵礦床；②沉積錳礦床；③沉積鋁土礦；④沉積粘土礦2、沉積鐵礦床特點(diǎn)：1）產(chǎn)于海侵巖系中下部第九章沉積礦床2、沉積鐵礦床特點(diǎn)：2）具有明顯的鐵礦物分帶性（由岸邊到大洋）第九章沉積礦床2、沉積鐵礦床特點(diǎn)：3）礦體呈層狀、似層狀，與圍巖產(chǎn)狀一致4）礦石具鮞狀、豆?fàn)睢⒛I狀、條帶狀構(gòu)造，膠體結(jié)構(gòu)5）礦石成分主要為鐵的氧化物、碳酸鹽礦物，次為鐵的硅酸鹽、硫化物礦床實(shí)例：宣龍式鐵礦：產(chǎn)于中元古界長(zhǎng)城系串嶺溝組底部的沉積鐵礦床，以宣龍龐家堡為代表；寧鄉(xiāng)式鐵礦：產(chǎn)于泥盆系中上統(tǒng)砂頁巖中的沉積鐵礦床，以鄂西寧鄉(xiāng)鐵礦床為代表。綦江式鐵礦：產(chǎn)于侏羅紀(jì)煤系砂頁巖中的鐵礦床，以重慶綦江鐵礦床為代表。第九章沉積礦床2、沉積錳礦床特點(diǎn)：1）產(chǎn)于沉積間斷面之上海侵巖系中上部2）具有明顯的礦石相分帶第九章沉積礦床2、沉積錳礦床特點(diǎn)：3）礦體呈層狀、透鏡狀及典型的“礦餅群”4）礦石具鮞狀、結(jié)核狀、條帶狀構(gòu)造5）礦石主要為錳的氧化物（以軟錳礦最重要）及碳酸錳礦物（菱鎂礦和錳方解石）礦床實(shí)例：遼寧瓦房子錳礦床（產(chǎn)于中元古界薊縣系）湖南湘潭錳礦床（震旦系）貴州遵義錳礦床（二疊紀(jì)樂平煤系底部）云南斗南錳礦床（三疊系中統(tǒng)）第九章沉積礦床3、現(xiàn)代沉積錳結(jié)核1870年挑戰(zhàn)者號(hào)探險(xiǎn)隊(duì)首次在太平洋底發(fā)現(xiàn)含F(xiàn)e、Mn氧化物，并定為錳結(jié)核?，F(xiàn)已證實(shí)，大洋底部有著儲(chǔ)量巨大的錳結(jié)核，是極為重要的有待開發(fā)的海洋礦產(chǎn)資源。特點(diǎn)：1）主要分布于深度為3600-6000m的海域（個(gè)別海區(qū)可達(dá)10000m的深海區(qū)）中，主要分布于只有陸源碎屑沉積物的海區(qū)（如北冰洋、波羅的海）、既有陸源物質(zhì)又有火山物質(zhì)的大型海盆（大西洋、印度洋和太平洋）和具有海底熱液活動(dòng)的局限?；蜷_闊海（如東太平洋山脈附近的海底）；2）礦體呈不規(guī)則球形或餅狀，儲(chǔ)量巨大約17000億噸，其中含Mn4000億噸，Ni164億噸，Cu88億噸、Co58億噸。

第九章沉積礦床3、現(xiàn)代沉積錳結(jié)核特點(diǎn)：3）礦石具土狀、結(jié)核狀、同心狀構(gòu)造，內(nèi)部為凝膠狀結(jié)構(gòu)4）主要礦物為錳的氧化物、氫氧化物（托錳礦、水鈉錳礦、硬錳礦、軟錳礦和針鐵礦等），富含多種有益元素如Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Pb、Zn、Ba、Mo、V、Cr、Ti等20多種，且平均品位高。4、沉積鋁土礦床我國(guó)鋁土礦主要形成于石炭紀(jì)和二疊紀(jì)；陸相產(chǎn)于內(nèi)陸湖盆地中，常與陸相砂頁巖互層；海相鋁土礦床產(chǎn)海盆地邊緣地帶，即濱海沼澤相下部，具海陸交互相沉積特點(diǎn)。第九章沉積礦床第五節(jié)生物化學(xué)沉積礦床一、概念生物化學(xué)沉積礦床：指在水盆地中由沉積作用堆積起來的生物遺體，或經(jīng)過生物有機(jī)體的分解或細(xì)菌生命活動(dòng)過程中通過（直接或間接的）生物化學(xué)沉積作用使有用物質(zhì)聚集而形成的礦床。第九章沉積礦床二、特點(diǎn)1、產(chǎn)于富含有機(jī)質(zhì)的沉積巖系2、具有特定層位，如我國(guó)磷塊巖主要賦存于震旦系、寒武系，硅藻土主要為白堊系、第三系和第四系3、礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，與地層產(chǎn)狀基本一致4、礦石具塊狀、條帶狀、條紋狀、紋層狀、草莓狀構(gòu)造，生物結(jié)構(gòu)、莓粒結(jié)構(gòu)5、主要礦種為磷塊巖、硅藻土、黃鐵礦、自然硫、生物灰?guī)r及可燃有機(jī)巖第九章沉積礦床三、研究意義1、具有重要的工業(yè)意義，如磷塊巖和硅藻土2、理論上正在形成的新興邊緣學(xué)科如生物礦床學(xué)、生物礦物學(xué)等，拓寬了礦床成因研究領(lǐng)域即生物成礦研究，開拓了生物尤其是微生物在采選礦中的新方法和找礦的新思路。第九章沉積礦床四、成礦作用（微生物成礦作用）1、直接促使成礦元素的濃集2、可改變環(huán)境的物理化學(xué)條件3、轉(zhuǎn)變?cè)氐膬r(jià)態(tài)4、有機(jī)質(zhì)作用第九章沉積礦床五、礦床類型及特征1、礦床分類1）磷塊巖礦床：云南昆明2）硅藻土礦床：吉林琿春3）沉積自然硫礦床：4）沉積黃鐵礦礦床：湖南城步5）沉積砂巖型銅礦床6）黑色頁巖型鎳鉬礦床7）沉積鉛鋅礦床：廣東樂梅第九章沉積礦床五、礦床類型及特征2、磷塊巖礦床磷礦床按成因分為三類：即海相沉積的磷塊巖（以含膠磷礦為主）、巖漿及變質(zhì)作用形成的磷灰?guī)r（以晶質(zhì)磷灰石為主）和鳥糞層等。特點(diǎn)：1）產(chǎn)于沉積碳酸鹽巖與硅酸鹽巖中2）礦體呈層狀、似層狀、扁豆?fàn)?，與圍巖產(chǎn)狀基本一致3）礦石具塊狀、條帶狀、結(jié)核狀構(gòu)造，膠體、生物結(jié)構(gòu)4）礦石礦物主要為磷灰石第九章沉積礦床五、礦床類型及特征3、硅藻土礦床指由海洋或湖泊中的硅藻及其它微小生物如放射蟲、海綿骨針吸收水中的SO組成軟體，當(dāng)其死亡之后有機(jī)部分腐爛，硅質(zhì)介殼則保留下來形成硅質(zhì)軟泥再經(jīng)成巖作用富集所形成的礦床。a、特點(diǎn)1）常產(chǎn)于海相或湖相的砂、粘土、泥灰質(zhì)、磷質(zhì)沉積物中2）產(chǎn)于特定層位，如白堊紀(jì)、第三紀(jì)和第四紀(jì)地層，成礦時(shí)代新3）礦體呈凸鏡狀、似層狀，層理不明顯4）礦石具多孔狀土狀構(gòu)造，特殊的孔結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)、微細(xì)粒結(jié)構(gòu)5）主要礦物成分為蛋白石，化學(xué)成分主要由SO2、H2O組成。五、礦床類型及特征3、硅藻土礦床b、形成條件1）物源：鑒于硅藻土礦床與火山巖共生，故認(rèn)為火山物質(zhì)提供了大量溶解或懸浮狀SO2。2）環(huán)境：淺水盆地，陽光充足有利于硅藻生長(zhǎng)與繁殖3）生物：硅質(zhì)生物發(fā)育c、成因1）生物沉積：硅藻蟲吸取了溶于海水和粘土中的構(gòu)成軀殼，當(dāng)其死亡后有機(jī)質(zhì)部分腐爛硅質(zhì)保存堆積而形成硅藻土。2）生物-化學(xué)沉積：原有硅藻等生物吸收了水中SO2組成軀殼沉積，有機(jī)體腐爛，硅質(zhì)殼保存在淤泥中