第10章1-2-沉积+机械

1、 一、沉积矿床概念 地表岩石或矿石在风化作用下被破碎、分解的产物，有机残骸和火山喷出物等，被水、风、冰川、生物等营力搬运到有利于沉积的地质环境中，经过沉积分异作用形成的各类沉积物，当其中的有用物质富集到质和量都达到工业开采要求时，便构成了沉积矿床。l 成矿物质的可能来源：成矿物质的可能来源： a a、陆源风化产物（碎屑、陆源风化产物（碎屑、溶液）；溶液）；b b、火山活动产物（火山碎屑及气液）；、火山活动产物（火山碎屑及气液）；c c、生物活动产物（生物机体及衍生物）；生物活动产物（生物机体及衍生物）；c c、盆内物、盆内物质（可溶盐类及碎屑）；质（可溶盐类及碎屑）；d d、天体物质、天体物质

2、l 搬运介质：搬运介质：水、风、冰川和生物水、风、冰川和生物l 成矿物质主要搬运形式：成矿物质主要搬运形式：碎屑、真溶液、胶体碎屑、真溶液、胶体l 沉积场所：沉积场所：河流、沼泽、湖盆、海盆和大洋盆地。河流、沼泽、湖盆、海盆和大洋盆地。l 成矿作用：成矿作用：沉积分异作用沉积分异作用主要沉积环境沉积成矿作用l 沉积分异作用：不管以何种方式进行搬运迁移，物质的沉淀并非同时，而是依一定的顺序依次先后沉淀（积）下来，物质的这种按序沉积的作用，称为沉积分异作用机械沉积分异作用 化学沉积分异作用 生物沉积分异作用1 1、机械沉积、机械沉积分异分异作用作用形成砂矿床形成砂矿床l 指碎屑物质在水、风、冰川等

3、营力搬运和沉积过程中，由于运动速度和搬运能力有规律的减弱，发生按颗粒大小、形状、比重和矿物成分的差异而依次沉积作用，称为机械沉积分异作用(分选）。砾砾砂砂 粘土粘土金金 黄铁矿黄铁矿 金刚石金刚石 石英石英 石墨石墨 琥珀琥珀影响分选影响分选主要因素：主要因素：水的流速：水的流速：流速越大，搬运能力越强，可以搬运较大、较重流速越大，搬运能力越强，可以搬运较大、较重的碎屑。流速小则只能搬运小的轻的碎屑；的碎屑。流速小则只能搬运小的轻的碎屑；碎屑颗粒大小、形状：碎屑颗粒大小、形状：大的碎屑相对小的碎屑容易沉淀，因大的碎屑相对小的碎屑容易沉淀，因此粗碎屑搬运距离相对较短（如河流上游沉积碎屑偏粗，而此

4、粗碎屑搬运距离相对较短（如河流上游沉积碎屑偏粗，而下游较细）；碎屑形状不同也会影响其水中的沉降速率下游较细）；碎屑形状不同也会影响其水中的沉降速率搬运介质的比重、粘度和流动状态搬运介质的比重、粘度和流动状态（层流、紊流）（层流、紊流）也会影响也会影响到分选到分选 综合作用的结果：综合作用的结果：2 2、化学沉积分异作用、化学沉积分异作用- -盐类矿床、胶体矿床盐类矿床、胶体矿床l 当成矿物质以胶体粒子和真溶液状态搬运时，沉积分异作用主要受到沉积物溶解度、介质酸碱度（pH值）、氧化一还原电位（Eh值）控制。l 当物质以真溶液状态进行迁移时，溶解度是主要的控制因素，通常按照溶解度由小到大依次沉淀。

5、 形成蒸发沉积矿床，又称盐类矿床l 当物质以胶体状态进行迁移时，由于胶体具带电性，胶体间的吸附作用是主要影响因素。 形成胶体化学沉积矿床以真溶液以真溶液形式形式搬运的元素：搬运的元素：K、Na、Ca、Mg、Cl、S等等 可溶物质的溶解和沉淀，受其溶解度控制。当温度一定时，溶液中离子浓度之乘积为一常数，此常数称为溶度积。当溶液中其物质的离子乘积达到该物质的溶度积时，则该物质将从溶液中析出。 例如：25时硬石膏（CaSO4）的溶度积为6.110-5，当溶液中Ca2+ SO42-的离子积等于或大于此值时，硬石膏即析出，小于此值时则硬石膏溶解。 当溶液为含有Ca2+和Sr2+两种以上的阳离子的混和溶液

6、，并且Ca2+=SO42-=0.1摩尔（浓度）时，SrSO4（天青石）的溶度积为2.810-7，比CaSO4(硬石膏)6.110-5的溶度积小，故SrSO4(天青石)早于CaSO4（硬石膏）达到饱和，而先从溶液中沉淀出来。 胶体化学沉积分异作用：在风化产物中一些元素不溶于水，但可以以胶体形式搬运。胶体粒径在1-100 nm之间，性质介于悬浮液（颗粒直径100 nm）和离子溶液（粒径1nm）之间，胶体粒子的特点是表面离子化，带正电荷或带负电荷。当胶体粒子互相排斥的电荷从其表面失去即粒子所带电荷中和时，溶胶开始聚沉。引起胶体引起胶体粒子粒子沉淀的原因如下：沉淀的原因如下： 两种胶体溶液混合：带有不

7、同电荷的胶体溶液汇合，如带正电荷的Al2O3胶体与带负电荷的SiO2胶体相遇，胶体中和凝聚成含水铝硅酸盐(粘土矿物)沉积：Al2O3nH2O + SiO2mH2O H2Al2Si2O8H2O 电解质作用：在胶体溶液中加入电解质（如NaCl、MgCl2、CaSO4等盐类），使胶粒所带电荷部分或全部被中和而聚沉 胶体溶液浓度增大：胶粒互相碰撞聚成较大粒子，在重力作用下迅速沉淀 溶液酸碱度（pH-Eh值变化)影响：海湾盆地物理化学条件变化示意图海平面pH 0.2强还原强还原(H2S)带带弱还原弱还原(CO2)带带氧化氧化(O2)带带pH 7.0Eh 0.2 -0.1pH 7.2 9.0Eh -3 .

8、0 -0.5高价铁的氧化物(赤铁矿、褐铁矿) 粗细碎屑岩沉积细粉砂质沉积 铁的硅酸盐(鲕绿泥石 )弱还原弱还原(CO2)带带pH =7.0-7.8Eh -0.3 0.0粘土岩沉积铁的碳酸盐(菱铁矿 )铁的硫化物(黄铁矿、白铁矿 胶黄铁矿) -pH Eh-指由生物有机体本身或其分泌物，死亡后的分解产物直接沉积成矿的作用；如是由生物体的堆积形成；由生物埋藏降解形成；一些生物机体能从周围水介质中不断地汲取相关的元素和物质，使它们高度集中生物体内。一些海洋生物中Ca、Fe、Zn、Mn、S、P、F、B等的含量比海水要高出几十到几十万倍，对成矿有重要意义指生物有机体分解产物，如腐殖酸、H2S、CH4、NH

9、3等的影响下，通过化学作用的方式（包括改变介质的物理化学条件）促使成矿元素分异的作用。v盆地的构造动力学背景不同，它的发展演化史及蕴含的沉积矿床也不同。v如，洋脊和深海平原地区有重要的锰结核沉积物和富金属的软泥。它们广泛分布在太平洋、印度洋和大西洋的部分地区，大多位于水深4000米以上。局部地点数量丰富的形成“锰结核滩”。v在红海中央裂谷、大西洋海隆和东太平洋海隆都发现富含金属的软泥，这种富金属卤水池和富含金属的软泥，出现在转换断层和深海洋脊的交会部位。v占世界磷酸盐总产量75%的海相磷块岩矿床，都位于古海洋的陆架区，磷矿层赋存在黑色页岩-硅质岩-碳酸盐岩相组合里，最有利的成磷环境是大陆架的较

10、深部位和被动大陆边缘的半局限海湾。三、沉积矿床成因分类v 按照沉积成矿物质来源搬运方式和沉积成矿作用特点，沉积矿床可分为四类：v指风化的岩屑或矿物颗粒经流水（河水、湖水、海水为主，部分冰川和风力）搬运富集于沉积物中的矿床。砂矿形成实际是在沉积过程中，碎屑物质按照比重、大小等分选过程，使其中的某些有用矿物得到聚集当其质和量达到工业要求时即成为砂矿床。构成砂矿主要是性质稳定的重矿物：金、沥青铀矿、金刚石、锡石、钛铁矿、金红石、锆石漩涡冲洗重矿物通过支流供给o is the boundary shear stress imposed by the fluid on its bed and is a

11、function of J (the flow depth) and S (the bed slope), as well as fluid density雷诺数-定量评价流体流动条件Re = ULf/ U-流速L-流体正在流动长度f-流体密度-流体粘度Re为无量纲的雷诺数，确定稳定、平流，或者不稳定、涡流层流紊流河流中流体流动形式碎屑的搬运方式 砂矿床按其搬运介质分为： 风成砂矿：搬运介质是风 冰川砂矿：搬运介质是冰川 水成砂矿：搬运介质是水 水成砂矿床是最重要的类型，按形成环境进一步分为： （1）洪积砂矿 （3）湖滨砂矿 其中以冲积砂矿床和海滨砂矿床工业意义较大，其次是洪积砂矿床和风成砂矿

12、床 n砂矿床主要类型及特征流速快的河流的急骤拐弯处的内侧为冲积砂矿的富集部位冲积砂矿有利富集部位冲积砂矿有利富集部位：河床坡度由陡变缓的部位河床坡度由陡变缓的部位；河底地形河底地形起伏不平的部位起伏不平的部位；弯曲河流的凸岸（内侧）弯曲河流的凸岸（内侧）；主流与支流交主流与支流交汇处及其近下方的河床两侧汇处及其近下方的河床两侧；河床由窄变宽的部位河床由窄变宽的部位支流和主流汇合处所形成的砂矿实例： the alluvial diamond deposits of the Orange River, southern Africav 由海水的波浪及岸流的作用，使重砂矿物在海滨的浪击带或潮间带分选

13、聚集形成的砂矿床。v 主要特征：矿体分布在有大片基岩出露的上升海岸的海滨地带，一般大的而富的矿体分布在河口附近或离河口不远的地带；矿体成狭长带状沿滨岸分布，延伸数公里数十公里，有的达数百公里，厚仅数米，宽度一般几十米，有的达千米以上；重砂矿物磨圆度好，分选好，粒径均匀；矿床规模大，品位高，易开采，重矿物很集中，具有重要的工业价值；v 主要矿产有等。 l 海滨砂矿的形成作用过程 显微镜下的锆石矿砂显微镜下的钛铁矿砂桃园海滨砂矿床地质剖面图1-含矿砂层；2-砂矿体；3-正长岩；4-淤泥层4、湖泊砂矿床冰川鼻终碛7、石化砂矿(古砂矿)主要是砂金矿床，但多已变质，如：南非维特瓦特斯兰德式变质金铀砾岩型（Witwatersland Gold Deposit) 在2500km2兰德盆地内分布有7个金矿田、100多个金矿床，其中已累计生产黄金900t以上的矿山有10个。占世界金产量的四分之一，每年产量100-700t 品位可高达200g/t，金储量44040t。属元古代湖相沉积砂矿床，金来自含金铀盆地边缘富金绿岩带中，富含U、Cr、Cu、Mo、Ni等。金矿床的