第十二章 沉积矿床

第十一章沉积矿床

SedimentaryOreDeposits一、概述

1．概念：

地表的岩石、矿石和有机残骸等在风化作用下，经过水、风、冰川、生物等营力的破碎、分解和搬运，并在适当的环境中发生沉淀聚集，当有用组分在质和量上达到工业要求时，便形成沉积矿床。

2．工业意义：

沉积矿产是人类矿产资源的一种重要来源，沉积岩系中蕴藏着十分丰富的矿产资源；

燃料矿产（煤、石油、天然气、油页岩）全部来自沉积矿床；

盐类矿产（K盐、石盐）；

黑色金属（Fe、Mn等）、化肥原料（P、K等）建筑材料等大部分来自沉积矿床；

有色金属（Cu、Pb、Zn）贵金属（Au、Pt）稀有分散元素，放射性元素等大部分开较大部分来自沉积矿床。

3．沉积矿床的一般特点

（1）．矿床在沉积岩或沉积物中，具一定的层位，常受古地理、古气候、古岩相的控制。（2）．矿体形态多呈层状、似层状等，与围岩产状一致，为态合接触关系，属同生矿床。（3）．矿体稳定、延续性好、分布广、规律大。（4）．具沉积岩的结构特点：鲕状、豆状、肾状、结核状、胶状、层纹状、透镜状、叠层状、条带状、草莓状等。

4、沉积矿床的形成条件1）．成矿物质来源2）．气候条件3）．岩性岩相条件4）．地质构造条件5）．物质特性6）．保存条件

成矿物质来源：（1）岩石圈的表部及水围，为大陆风化产物—主要来源；（2）火山来源：火山喷气、喷出物等；（3）生物来源。气候条件：（1）干旱或季节性干旱气候：物理风化作用较强，化学风化作用相对较弱，有关矿产如Cu、Pb、Zn、Cl、Au及盐类矿床等。（2）炎热潮湿气候：有利于成矿，如Al土矿，沼泽Fe矿等；（3）潮湿和干旱季节性交替，形成鲕状Fe、Mn矿床。

岩性岩相条件：

海相沉积Hm层发育于浅水相环境的石英砂岩和页岩系中；海相沉积Mn矿床为潮下深水相产物，与硅质岩、碳酸盐粘土岩有关；盐类矿床的含矿岩系既有陆相，又有海相。

地质构造条件：地台区、地槽区的矿床不一。物质特性：保存条件：

5、成矿作用和矿床分类：

沉积矿床的成矿作用：成矿物质的搬运形式和沉淀方式；沉积分异作用；同生、成岩和后生作用。

成矿物质的搬运形式和沉淀方式：A碎屑颗粒；B胶体溶液或机械悬浮物；C真溶液物质；D生物化学物质。沉积分异作用：机械沉积分异作用；化学沉积分异作用；沉积矿物相的分带。机械沉积矿床（砂矿床）；蒸发沉积矿床（盐类矿床）；胶体化学沉积矿床；生物化学沉积矿床。二、机械沉积矿床（砂矿床）

（一）概念：地表的岩石、矿床因风化作用形成的碎屑物，在介质（水、风、冰等）的搬运过程中，由于机械沉积分异作用，使有用物质在适宜的环境下沉淀、富集而形成矿床，叫机械沉积矿床（或砂矿床）。

（二）意义：1．是某些矿产的重要来源：金刚石、W、Ti、Sn等占矿产的50%，Au、Pt占10-21%；2．由砂矿追索原生矿床；3．矿床形成于地表、疏散、易开采，品位要求较低。

（三）机械沉积砂矿床的形成条件1．重砂矿物的来源：（1）来源于岩石中的付矿物：独居石、金红石、钛铁矿、锆石等；（2）来源于原生矿床：原生Au矿、Pt矿、金刚石矿、W、Sn矿等；（3）来源于古砂矿。

2．重砂矿物的性质：化学性质：稳定；物理性质：坚硬、耐磨、比重大。

3．搬运介质条件：河流、湖水、海水、波浪、风冰川等，以水为主。

4．地貌条件：地势陡峻的高山区、地势平坦的平原区不利。低山丘陵的河谷区和海滨湖滨区—最有利。5．其它条件：如气候条件、保存条件和构造条件等。

（四）

机械沉积矿床的形成机理—-机械分异（选）作用

（五）砂矿床的成因分类：1．

风成砂矿床2．

冰川砂矿床：1）

河谷砂矿床；2）

河床砂矿床；3）

洪积砂矿床。

3．

水成砂矿床：1）

冲积砂矿床；2）

洪积砂矿床；3）

湖滨砂矿床；4）

海滨砂矿床；5）

残积砂矿床；风化矿床。6）坡积砂矿床。风化矿床。

1．冲积砂矿床

冲积砂矿床是由含重矿物的厚岩或矿床的风化碎屑物，被河流搬运到适宜的地方经机械沉积分异而形成的。这类矿床分布广、规模大、且具明显的层序。是Au、金刚石、锡石及稀有金属的重要矿床类型。

A．冲积矿床形成的有利地段：1）河流流速发生陡变的地方（陡变缓）；河流面积加宽处；河流拐弯处；矿床一般形成于河流的中下游；2）河谷本身发生变化—底面凹凸不平处；3）河流发育的不同阶段：a.河流初期：下蚀为主，呈“V”字型河谷，不利于成矿；b.河流成长期（中期）：侧蚀作用加强，破坏原岩、原矿床，不形成砂床；c.河流后期：以沉积作用为主，形成大量砂矿床。矿床主要形成于河漫滩上和河成阶地上。

B．冲积砂矿的分类：a.河床砂矿床；b.河谷砂矿（或河漫滩砂矿）；c.阶地砂矿。

C．各类砂矿床在河谷剖面上的分布：

2．海滨砂矿床

海水的波浪和岸浪作用，使重砂矿物在海滨的浪击地带富集形成矿床。其成矿物质可以由河流带来，也可由近岸岩石的海蚀作用冲刷得来。矿种：Mt、Ti、锆英石、独居石、石英。3．古砂床是新第三纪以前形成的矿床，称为古砂矿床。不属单独成因类型，经多期次构造运动，常变质变形。

机械沉积矿床（砂矿床）；蒸发沉积矿床（盐类矿床）；胶体化学沉积矿床；生物化学沉积矿床。三、蒸发沉积矿床（盐类矿床）

（一）概念是指水盆地中某些溶解度较大的无机盐类，通过蒸发作用产生各种有用盐类矿物的沉淀、富集而形成的矿床。主要是指K、Na、Mg、Ca的氯化物、碳酸盐、硫酸盐、重碳酸盐以及它们的复盐，有时有硼酸盐、硝酸盐等。

1．常见的盐类矿物：（1）氯化物类—石盐、钾盐、水氯镁石、光卤石等；（2）硫酸盐类—石膏、硬石膏、芒硝、无水芒硝、浮利盐；（3）碳酸盐类—水碱、天然碱；（4）硝酸盐类—智利硝石、钾硝石；（5）硼酸盐类—硼砂、钠硼解石等；（6）复盐类：氯化物和硫酸盐的复盐类—钾盐镁矾、钙芒硝等。

2．用途：（1）日常生活（2）工农业用

ChemicalSedimentaryRockslimestonehalitegypsumchert（二）蒸发矿床的一般特点：

1．多产于红色碎屑岩系和蒸发碳酸盐中，盐层和岩层互层，构成一套含盐岩系；2．矿体形态多呈层状、似层状、透镜状等，由于可塑性受构造作用可变形；3．具明显的沉积韵律，受制于溶解度：每一沉积韵律次序如下：碳酸盐—石膏或硬石膏—-石盐—钾盐。4．矿物成分—盐类，矿石呈淡红色，无色等，结晶粒状或板状；有时呈液态—卤水。5．多形成于造山作用之后的山前凹地和山间凹地或内陆凹陷盆地中。6．成矿方式：真溶液的化学沉积为主。

（三）蒸发沉积矿床的形成条件

主要条件：干旱气候条件，封闭和半封闭和水盆地环境。1．成矿物质的来源1）火山喷气或火山热液将地球内部的盐类带出，或地下水通过深大断裂将地球内部的盐类带出来。2）来自结晶岩（主要是变质岩和火成岩）的K、Na、Ca溶解带出。3）沉积岩—尤其是海相沉积岩的溶解。

2．气候条件：盐类矿床主要形成于干旱的气候条件下。3．地质构造和地貌条件：成盐构造常为处于内陆和滨海的盆地，其共同特点是：封闭、半封闭条件。a.内陆盆地；b.泻湖；c.海湾；d.广海边缘；e.内陆海。

4．岩性和岩相条件

含盐岩系的岩性：（1）咸化泻湖相的白云岩—石灰岩—泥灰岩系，简称碳酸盐岩相；（主要）（2）海相或内陆盐湖相的红色碎屑岩系

含盐岩系的岩相—具分带性:牛眼式

泪滴式

5．盐类矿床的保存和破坏条件a.需要一封闭不透水的盖层；b.缺乏构造、地形、气候、水文条件的急剧变化。

6．成矿时代

成矿时间范围广，世界上主要成盐期：泥盆纪、二叠纪和第三纪。

S2007,4,14报道：

地中海底惊现巨大盐水湖

盐分浓度为海水10倍

东京大学海洋研究所和希腊中央海洋研究所在联合对地中海进行科学考察中，通过使用船上装载的特殊机器人等设备开始对地中海希腊海域的海水以及海底沉积物进行详细考察发现，地中海海底有个巨大的盐水湖。

在2900米深的海底存在着一个1000米宽，80000米长，100米深的湖泊，其中湖泊的盐分浓度极其之高。如此巨大的盐水湖其盐分浓度将近是正常海水浓度的10倍，盐分含量达到了32.8%比著名的“死海”海水的盐份比例还高出7%。

据分析这个盐水湖形成于距今500万年前到600万年前间，那个时期地中海的海水开始干涸，浓厚的盐层融入到海水当中便形成了盐水湖。

（四）盐类矿床的成因（形成过程）

1．沙洲说

由德国学者奥克生尼乌斯（Ochsenius）提出：成盐盆地是一海湾，它的出口处由沙洲和大海隔开。

2．沙漠说由瓦尔特（G.Walter）1817年提出：认为古代的盐类矿床都是沙漠盐湖中沉积形成的。

3．“萨布哈”式成盐说

“萨布哈”是潮线上海滨地区的潜水沉积。

4．“干化深盆”成盐说1975年由许靖华提出，认为洋内深盆地某时期与其它水域隔开，由于蒸发作用过饱和而沉淀盐类矿床。

5．关于钾盐的形成机械沉积矿床（砂矿床）；蒸发沉积矿床（盐类矿床）；胶体化学沉积矿床；生物化学沉积矿床。四、胶体化学沉积矿床

（一）

概念及矿床特点

1．概念：

指以胶体状态进行搬运的物质在适当的地质环境中发生沉积，以有用组分富集成矿，这种方式形成的矿床称为胶体化学沉积矿床。2．矿床特点：1）这类矿床以Fe、Mn、Al及粘土最重要，其成矿物质来源于比较稳定的，经长期风化的准平原地区，矿体赋存于沉积间断面之上的海侵岩系的底部（铝土矿床），或下部（Al和Fe矿），中部Fe和Mn矿），上部（Mn矿床）。2）矿床产于沉积岩系中或火山沉积岩系内，层位稳定，产状与沉积岩层一致。3）矿体呈层状或凸镜状，沿海湾边缘或湖盆边缘分布，分布大致与海岸或湖岸成平行。4）矿石成分主要为金属氧化物，氢氧化物，碳酸盐和硅酸盐等。5）矿石结构、鲕状、豆状和肾状构造、显示胶体结构特征。6）矿床规模大、分布普遍、工业意义大。（二）胶体化学沉积矿床的形成条件

1．成矿物质来源（1）陆源物质是Fe、Mn、Al和粘土矿床的主要来源；（2）海底火山喷发物和海底岩石的分解物亦可提供成矿物质。2．气候和地貌条件气候：热带—温带气候对成矿有利。地貌：水盆地汇水范围内的成年期地貌发育阶段对成矿有利。如平坦的准平原地形。3．地质构造条件

稳定的海岸线对矿质的平稳持续沉积有利，可以形成巨大的矿床。胶体化学沉积矿床的地质构造位置一般是在地台边缘或陆缘海盆地中。

4.物理化学条件（三）胶体化学沉积矿床的主要类型及成矿机理

1．

胶体化学沉积铁矿床

（1）Fe元素的地球化学特点Fe是变价元素：Fe2+、Fe3+；地表条件：Fe2+化合物易溶于水，Fe3+的化合物难溶于水；Eh:氧化条件Fe发生沉淀，还原条件使Fe溶解；pH：

酸性条件Fe溶解，碱性条件Fe沉淀；

（2）沉积Fe矿床成因：

i）化学沉积说：

ii）机械悬浮物沉积说。

（3）沉积铁矿矿物相带a.氧化矿物相带：b.硅酸盐矿物相（鲕绿泥石相）：c.碳酸盐矿物相（菱铁矿相）带：d.硫化物相（硫化氢相）带。a.氧化矿物相带：

fO2高、Eh高、氧化环境Ph=2-3、形成Fe的氧化物+氢氧化物：Hm、褐铁矿、赤铁矿；

b.硅酸盐矿物相（鲕绿泥石相）：较氧化环境，ph=2-7,形成铁的硅酸盐（鲕绿泥石）等.c.碳酸盐矿物相（菱铁矿相）带：

还原条件，PH.>7，形成菱铁矿。

d.硫化物相（硫化氢相）带：

还原环境，PH>>7，形成Py、白铁矿、胶黄铁矿等。

（4）沉积铁矿床的矿床类型：世界上元古代以来形成的末变质的沉积Fe矿称“米奈特型”，我国此类型有“宁乡式”和“宣龙式”。湖相沉积Fe矿床；浅海相沉积Fe矿床；

（火山喷发沉积Fe矿床）。

2．胶体沉积锰矿床Mn和Fe沉积在类似的环境和条件下，常伴生。Mn：变价元素Mn2+、Mn4+、3+，Mn比Fe性质活泼，易搬运。

1）沉积Mn矿床的分带性：

a.软锰矿矿物相带：Mn4+的氧化物：软锰矿、硬锰矿。b.水锰矿矿物相带：Mn3+、Mn4+氢氧化物：水镁矿c.碳酸盐矿物相带：Mn2+化合物：菱Mn矿、Mn-Py、Mn-Cc2）沉积Mn矿床类型：①湖相沉积Mn矿床；②海相沉积Mn矿床；③现代海洋中沉积的Mn(Fe)结核矿床；④海底火山喷发沉积Mn矿床。

3．铝土矿矿床

1）铝硅酸盐矿物在风化作用过程中，碱质和SiO2被逐渐带走：原矿物→伊利石→蒙托石→高岑石→三水铝矿，即Al2O3被最后迁移到水盆地中沉积和富集，形成铝土矿矿床。

2）主要矿物成分：单水铝土矿：硬水铝矿Al2O3·H2O（勃姆石）多水铝土矿：三水铝矿Al2O3·H2O形态：鲕状、豆状、隐晶质、少量呈碎屑。

形成（搬运和成矿）条件：a.气候条件：湿热。以Al2(SO4)3胶体形式进行搬运。b.物质来源：地壳表部的岩石：霞石正长岩，粘土岩和花岗质岩石。

3）铝土矿成矿物质的搬运方式：a.最初有人提出Al是以悬浮状态进行搬运的（C.马利亚夫金）；b.20世纪初有人提出：Al是呈真溶液状态进行搬运（戈列茨基等）；c.20世纪六十年代又有人提出：以悬浮状态进行搬运（斯特拉霍夫等）；d.多数人认为：Al的主要搬运形式是胶体。

4）铝土矿矿床类型a.陆相沉积铝土矿矿床；b.海相沉积铝土矿矿床。

5）Fe、Mn、Al离海岸的沉积分异作用

4．沉积粘土矿床

机械沉积矿床（砂矿床）；蒸发沉积矿床（盐类矿床）；胶体化学沉积矿床；生物化学沉积矿床。五、生物—化学沉积矿床1．

概念：由沉积作用堆积起来的生物遗体，或经过生物有机体的分解而导致有用矿物沉淀所形成的矿床，也包括在沉积过程中，由细菌的生命活动而使某些元素聚集而形成的矿床。

矿种：沉积磷灰（块）岩矿床，沉积自然硫矿床，硅藻土矿床，生物灰岩矿床等。2．生物在成矿过程中的作用

3．生物—化学矿床的主要类型：1）沉积磷灰（块）岩矿床；2）硅藻土矿床；3）沉积自然硫矿床；4）沉积菱铁矿矿床。

（1）沉积磷灰（块）矿床1）常见磷矿物种类：各种磷灰石：细晶质砱灰石胶砱灰石碳砱石羟砱灰石氟砱灰石2）矿床的主要类型及特点：

a.层状磷块岩矿床常与硅质岩和碳酸岩互层；矿体呈层状、似层状、品位高、规模大；

主要矿物：细晶磷灰石、胶磷灰石；脉石：方介石、Q、云母等。

组构：致密块状、鲕状、条带状。

b.结核状磷灰岩矿床产于粘土层、RCO3或砂砾岩中；矿体呈层状、矿石由球状、肾状、不规则结核状组成；由氟磷灰石、碳砱灰石组成；脉石：海绿石等；品位低、规模小。

3）沉积磷灰岩矿床的成因

观点一：生物成因说：海水中生物大量死亡后聚集而成。

观点二：化学成因说（又称“洋流成因说”）：由A.B.卡查科夫提出。

要点：海洋深部寒流向上回流时，将海洋深部富含P质的冷水带到大陆架，由于水温pH、PCO2的改变，使磷酸盐的溶解度降低，而呈无机盐或有机盐发生沉淀沉积，形成砱块岩。观点三：生物—化学成因说。磷的富集与海洋中的浮游生物有关。浮游生物繁殖→吸附海水中P→死亡沉淀被细菌分解→P释放进入淤泥是富集。（2）硅藻土矿床

硅藻土质白、似白、比重小、成分SiO2。

用途：i）工业制糖和炼油、起过滤和漂白作用；ii）军事上作防毒面具、制炸药；iii）建筑：绝缘和隔音材料；iv）橡胶业、油漆业、造纸业。

时代：第三纪、第四纪的海相或湖相砂岩、粘土岩、泥质灰岩及磷灰岩中，矿层极薄，有称“万卷书”构造。形成过程：海、湖中硅藻虫或放射虫吸收了大