沉积矿床3-胶体化学

1、v 机械沉积矿床机械沉积矿床v 胶体化学沉积矿床胶体化学沉积矿床v 蒸发沉积矿床蒸发沉积矿床v 生物化学沉积矿床生物化学沉积矿床v概述概述v 胶体化学沉积矿床形成条件胶体化学沉积矿床形成条件 v 胶体化学沉积矿床类型及特征胶体化学沉积矿床类型及特征 胶胶 体体 化化 学学 沉沉 积积 矿矿 床床概述概述 胶体溶液胶体溶液 一种颗粒直径介于一种颗粒直径介于11001100mm的分散体的分散体系，其性质介于粗分散系（浊液，颗粒直径系，其性质介于粗分散系（浊液，颗粒直径100100mm）与离子分散系（真溶液，颗粒直径与离子分散系（真溶液，颗粒直径10.2氧化物矿物相带氧化物矿物相带pH 7.07.0

2、Eh 0.2 -0.1pH 9.0Eh -3 .0 -0.5高价铁的氧化物高价铁的氧化物( (赤铁矿、褐铁矿赤铁矿、褐铁矿) ) 粗细碎屑岩沉积粗细碎屑岩沉积细粉砂质沉积细粉砂质沉积 铁的硅酸盐铁的硅酸盐( (鲕绿泥石鲕绿泥石 )pH 7.0 7.0 Eh -0.3 0.0粘土岩沉积粘土岩沉积铁的硫化物铁的硫化物( (黄黄铁矿、白铁矿铁矿、白铁矿) ) -pH Eh-铁的碳酸盐铁的碳酸盐（菱铁矿）（菱铁矿） 硅酸盐矿物相带硅酸盐矿物相带碳酸盐矿物相带碳酸盐矿物相带硫化物矿物相带硫化物矿物相带胶胶 体体 化化 学学 沉沉 积积 型型 铁铁 矿矿 床床分布于地台区和长期遭受剥蚀的造山区分布于地台区

3、和长期遭受剥蚀的造山区矿床产于海侵岩系的底部，含矿岩系主要为砂页岩系，矿床产于海侵岩系的底部，含矿岩系主要为砂页岩系，规模大，层位稳定，延长达几十至几百规模大，层位稳定，延长达几十至几百kmkm矿体呈层状赋存于含矿岩系中，厚几至几十米不等矿体呈层状赋存于含矿岩系中，厚几至几十米不等矿石主要由赤铁矿组成，伴生鲕绿泥石、菱铁矿、石矿石主要由赤铁矿组成，伴生鲕绿泥石、菱铁矿、石英、方解石、黄铁矿等，矿石品位高、英、方解石、黄铁矿等，矿石品位高、P P杂质含杂质含量低、质量好量低、质量好矿石呈鲕状、肾状和块状构造矿石呈鲕状、肾状和块状构造 北方的北方的“宣龙式宣龙式”（ChchChch）; ;南方南方

4、“宁乡式宁乡式”（D D）胶胶 体体 化化 学学 沉沉 积积 型型 铁铁 矿矿 床床黑色页岩含砾砂岩黑色页岩夹薄层砂岩鲕状赤铁矿顶部菱铁矿石英岩夹页岩鲕状赤铁矿砂岩夹页岩肾状赤铁矿白色石英岩页岩夹砂岩下部石英岩铁矿层矿下砂页岩矿上砂页岩含矿层上部石灰岩黑色页岩含矿层下部石灰岩砂页岩变质岩系 图 河北宣龙铁矿床地质剖面图 黄色钙质页岩贫矿55cm黄色页岩15m贫矿35cm黄绿色页岩夹条带砂岩及贫铁矿2.5m粗砂岩沿层面有铁染01020304050cm 图 我国南方宁乡式铁矿剖面图 海相沉积铁矿床的成矿机理成成因因假假说说化学沉积说化学沉积说机械悬浮物沉积说机械悬浮物沉积说陆缘汲取说陆缘汲取说生物

5、成矿说生物成矿说海相沉积铁矿床的成矿机理v 沉积铁矿床的化学沉积说沉积铁矿床的化学沉积说（1 1）地壳表层，）地壳表层，FeFe2+2+化合物容易形成硫酸盐或重碳酸盐的真溶化合物容易形成硫酸盐或重碳酸盐的真溶 液被搬运，液被搬运， FeFe3+3+很难溶解，大部分呈胶体溶液被搬运很难溶解，大部分呈胶体溶液被搬运（2 2）由于地表水中含大量游离氧，铁的各种溶解的盐类大多被）由于地表水中含大量游离氧，铁的各种溶解的盐类大多被 氧化、水解成氧化、水解成Fe(OH)Fe(OH)3 3胶体被地表水搬运胶体被地表水搬运（3 3）一定数量的）一定数量的腐植酸腐植酸可起到护胶作用，使胶体在水中作长距可起到护胶

6、作用，使胶体在水中作长距 离的搬运。腐植酸过量或过少可引起沉淀离的搬运。腐植酸过量或过少可引起沉淀（4 4）铁的胶体溶液被搬运至湖、海盆地中时，）铁的胶体溶液被搬运至湖、海盆地中时，FeFe3+3+胶体溶液胶体溶液 由于海水中电解质中和或湖水中腐植酸过量而沉淀由于海水中电解质中和或湖水中腐植酸过量而沉淀v 鲕状构造成因鲕状构造成因（1 1）动荡环境成鲕说）动荡环境成鲕说 鲕粒粒径大小不一，为水体动荡分选的结果 鲕状铁矿内常有菱铁矿和鲕状赤铁矿的角砾碎片 常见复鲕构造 矿石中可见斜层理（2 2）成岩作用成鲕说）成岩作用成鲕说 鲕粒具明显多壳层构造，单层由赤铁矿、菱铁矿、绿泥石、玉髓等组成 鲕粒是

7、在成岩作用时，成矿物质进行剧烈再分配的结果 物质再分配的原因是淤泥和孔隙水物理化学性质的多阶段变化 （3 3）细菌和生物成鲕说）细菌和生物成鲕说 海相沉积铁矿床的成矿机理海相沉积铁矿床的成矿机理海相沉积铁矿床的成矿机理海相沉积铁矿床的成矿机理胶胶 体体 化化 学学 沉沉 积积 型型 铁铁 矿矿 床床地表水搬运的铁胶体在湖沼盆地边缘浅水地带沉积地表水搬运的铁胶体在湖沼盆地边缘浅水地带沉积 常与煤系地层伴生常与煤系地层伴生矿体呈透镜状、薄层状矿体呈透镜状、薄层状 规模较小规模较小矿石常呈鲕状、结核状构造矿石常呈鲕状、结核状构造 矿石矿物主要为赤铁矿、矿石矿物主要为赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿褐铁矿、菱铁

8、矿品位不稳定品位不稳定 杂质含量高杂质含量高 矿石质量差矿石质量差 工业意义不大工业意义不大淮南淮南C CP P煤系地层中的菱铁矿矿床煤系地层中的菱铁矿矿床 辽宁抚顺地区第三纪煤系中的菱铁矿矿床辽宁抚顺地区第三纪煤系中的菱铁矿矿床胶胶 体体 化化 学学 沉沉 积积 型型 锰锰 矿矿 床床是世界上主要的锰资源是世界上主要的锰资源锰的化学性质与铁相似（锰矿石中常含铁）锰的化学性质与铁相似（锰矿石中常含铁）锰的克拉克值远较铁低（为铁的锰的克拉克值远较铁低（为铁的1/501/50），内），内生矿床的几率比铁小得多；表生条件下沉积锰生矿床的几率比铁小得多；表生条件下沉积锰矿分布十分广泛矿分布十分广泛锰在

9、海盆中的位置比铁距海岸更远些；锰比铁锰在海盆中的位置比铁距海岸更远些；锰比铁沉积更晚些沉积更晚些化学沉积型锰矿床的矿物相分带软锰矿软锰矿-硬锰矿矿石相带硬锰矿矿石相带（Mn4）,含锰高，杂质少含锰高，杂质少水锰矿矿石相带水锰矿矿石相带(Mn4 、Mn2)矿石质量较差矿石质量较差碳酸盐矿石相带碳酸盐矿石相带(Mn2)，含锰量低，含锰量低，杂质含量高杂质含量高v 沉积型锰矿床的主要类型沉积型锰矿床的主要类型 1、湖相沉积型锰矿床 产于内陆湖盆地沉积岩系中（砂岩、砂页岩、粘土岩）产于内陆湖盆地沉积岩系中（砂岩、砂页岩、粘土岩） 矿体呈透镜状、扁豆状，厚度变化大矿体呈透镜状、扁豆状，厚度变化大 矿石矿

10、物主要是锰菱铁矿矿石矿物主要是锰菱铁矿 矿床规模小，矿石平均品位低且变化大，工业意义不大矿床规模小，矿石平均品位低且变化大，工业意义不大 主要成矿时代主要成矿时代 Z Z（PtPt）、）、P P、K K、E E、N N 山西省石盒子组（山西省石盒子组（P P2 2s s）中的锰矿床中的锰矿床胶胶 体体 化化 学学 沉沉 积积 型型 锰锰 矿矿 床床v 海相沉积型锰矿床（1）分布于浅海近岸地带的古陆边缘分布于浅海近岸地带的古陆边缘（2 2）位于沉积间断之上的海进层序的底部或上部，具固定层位）位于沉积间断之上的海进层序的底部或上部，具固定层位 瓦房子锰矿（瓦房子锰矿（PtPt3 3）、）、湘潭锰矿

11、（湘潭锰矿（Z Z）、）、遵义锰矿（遵义锰矿（P P2 2煤系地层）煤系地层）（3 3）矿体呈层状、似层状、透镜状、饼状，由单层或多层组成，）矿体呈层状、似层状、透镜状、饼状，由单层或多层组成， 空间延伸很远空间延伸很远（4 4）矿石类型有原生氧化物矿石、原生碳酸盐矿石和次生氧化物）矿石类型有原生氧化物矿石、原生碳酸盐矿石和次生氧化物 矿石。矿石矿物主要为硬锰矿、软锰矿、水锰矿、菱锰矿等矿石。矿石矿物主要为硬锰矿、软锰矿、水锰矿、菱锰矿等 矿石具鲕状或块状构造矿石具鲕状或块状构造（5 5）规模大）规模大 品位高品位高 锰资源的主要来源锰资源的主要来源胶胶 体体 化化 学学 沉沉 积积 型型 锰

12、锰 矿矿 床床瓦瓦房房子子锰锰矿矿地地层层柱柱状状图图胶胶 体体 化化 学学 沉沉 积积 型型 锰锰 矿矿 床床v 现代深海沉积的锰质结核矿床（1870年首次发现）18701870年年ChellengenChellengen挑战者挑战者号探险队首次在太平洋底号探险队首次在太平洋底发现含发现含FeFe、MnMn氧化物，并氧化物，并定为锰结核。现已证实，定为锰结核。现已证实，大洋底部有着储量巨大的大洋底部有着储量巨大的锰结核，是极为重要的有锰结核，是极为重要的有待开发的海洋矿产资源待开发的海洋矿产资源。其特点是其特点是:世界洋底锰结核分布图黑十字为岩芯取样位置，黑园点为挖泥船取样位置1 1）主要分

13、布于深度为）主要分布于深度为3600-6000m3600-6000m的海域（个别的海域（个别海区可达海区可达10000m10000m的深海区）中，主要分布于只的深海区）中，主要分布于只有陆源碎屑沉积物的海区（如北冰洋、波罗的有陆源碎屑沉积物的海区（如北冰洋、波罗的海）、既有陆源物质又有火山物质的大型海盆海）、既有陆源物质又有火山物质的大型海盆（大西洋、印度洋和太平洋）和具有海底热液（大西洋、印度洋和太平洋）和具有海底热液活动的局限海或开阔海（如东太平洋山脉附近活动的局限海或开阔海（如东太平洋山脉附近的海底）；的海底）； 2 2）矿体呈不规则球形或饼状，储量巨大约）矿体呈不规则球形或饼状，储量巨

14、大约1700017000亿吨亿吨，其中含，其中含MnMn40004000亿吨，亿吨，NiNi164164亿吨，亿吨，CuCu为为8888亿吨、亿吨、CoCo为为5858亿吨。亿吨。 3 3）矿石具土状、结核状、同心状构造，内）矿石具土状、结核状、同心状构造，内部为凝胶状结构部为凝胶状结构 大洋锰结核大洋锰结核4 4）主要矿物为锰的氧化物、氢氧化物（托锰矿、）主要矿物为锰的氧化物、氢氧化物（托锰矿、水钠锰矿、硬锰矿、软锰矿和针铁矿等），富含多水钠锰矿、硬锰矿、软锰矿和针铁矿等），富含多种有益元素如种有益元素如MnMn、FeFe、NiNi、CoCo、CuCu、PbPb、ZnZn、BaBa、MoMo

15、、V V、CrCr、TiTi等等2020多种，且平均品位高。多种，且平均品位高。成成因因假假说说胶体化学沉积说胶体化学沉积说机械悬浮物沉积说机械悬浮物沉积说火山喷流沉积说火山喷流沉积说生物成矿说生物成矿说1）胶体化学沉积说）胶体化学沉积说 表生条件下表生条件下MnMn的地球化学比的地球化学比FeFe活泼一些，以离子活泼一些，以离子或胶体形式迁移更远，形成或胶体形式迁移更远，形成FeFe、MnMn分异；分异； 2）机械悬浮沉积说）机械悬浮沉积说： 黑海盆地从河流带出的黑海盆地从河流带出的MnMn多半（多半（72.7-72.7-99.0%99.0%）呈悬浮物被搬运的。）呈悬浮物被搬运的。3）火山喷

16、流沉积说）火山喷流沉积说 含锰岩系中发现有火山物质，其中大多是蛋白含锰岩系中发现有火山物质，其中大多是蛋白质、碧玉、燧石等硅质岩（火山喷发的来源）。质、碧玉、燧石等硅质岩（火山喷发的来源）。 4）生物成矿说：）生物成矿说： 锰结核与叠层石相似，同心纹为藻叠层石、锰细菌锰结核与叠层石相似，同心纹为藻叠层石、锰细菌。 锰结核的成因有三种假说：锰结核的成因有三种假说： （1 1）同生说）同生说：Mn转变为转变为Mn，在氧化铁催化剂作，在氧化铁催化剂作用下促进了用下促进了Fe-Mn矿物的形成；矿物的形成； （2 2）成岩说）成岩说：来自陆源的锰浓度很低，沉积物中来自陆源的锰浓度很低，沉积物中很分散，只

17、有当沉积物中有机质含量较高时才能使很分散，只有当沉积物中有机质含量较高时才能使高价锰还原，发生迁移、富集，并与铁分开；高价锰还原，发生迁移、富集，并与铁分开； （3 3）细菌成因说）细菌成因说：锰结核与叠层石成因相似，锰锰结核与叠层石成因相似，锰结核内部不规则的同心层壳构造是藻叠层石。结核内部不规则的同心层壳构造是藻叠层石。 我国铝土矿主要形成于我国铝土矿主要形成于石炭纪石炭纪和和二叠纪二叠纪；陆；陆相产于内陆湖盆地中，常与陆相砂页岩互层；相产于内陆湖盆地中，常与陆相砂页岩互层；海相铝土矿床产海盆地边缘地带，即滨海沼海相铝土矿床产海盆地边缘地带，即滨海沼泽相下部，具泽相下部，具海陆交互相海陆交

18、互相沉积特点。沉积特点。 在内动力地质作用中在内动力地质作用中，AlAl2 2OO3 3和和SiOSiO2 2易于结合成铝易于结合成铝硅酸盐矿物；硅酸盐矿物；在外动力地质作用下在外动力地质作用下，则二者易分离，则二者易分离，形成铝的氧化物和氢氧化物形成铝的氧化物和氢氧化物 富含铝的氢氧化物的红土型风化壳受剥蚀时，铝的富含铝的氢氧化物的红土型风化壳受剥蚀时，铝的氢氧化物便成为机械悬浮物或在腐植酸保护下呈胶氢氧化物便成为机械悬浮物或在腐植酸保护下呈胶体状态被搬运至湖海盆地中体状态被搬运至湖海盆地中 pHpH值为值为4.174.17，EhEh较低以及有大量电解质存在的较低以及有大量电解质存在的地质环境中，呈氢氧化铝（水铝石、一水软铝石、地质环境中，呈氢氧化铝（水铝石、一水软铝石、一水硬铝