第9章沉积矿床(7)(修改)

第九章沉积矿床第一节概述第二节机械沉积矿床第三节蒸发沉积矿床第四节胶体化学沉积矿床第五节生物化学沉积矿床150本章介绍了沉积矿床的概念及特征，阐述了机械沉积矿床、蒸发沉积矿床（盐类矿床）、胶体化学沉积矿床等的概念、特征、形成条件，并对各类矿床的分类、地质特征、成因理论等做了较详细的介绍。250第一节概述一、沉积矿床的概念、特征及工业意义沉积矿床指地表岩石或矿石在风化作用下被破碎分解的产物、火山喷出物、宇宙物质以及生物有机体等，被水、风、冰川、生物等各种地表营力搬运到海洋、河流、沼泽、湖泊等适宜地质环境，经各种沉积分异作用，使有用物质聚集所形成的矿床。沉积矿床具有以下基本特征：（1）矿床常赋存于一定时期沉积岩系中，矿体和其顶、底板岩石同属沉积成因，具有沉积的同时性和连续性，属于同生矿床。350（2）矿体呈层状、似层状或凸镜状，具明显层理。（3）沉积成矿作用的多样性使沉积矿床的矿石物质组成复杂。矿石矿物主要有氧化物、含水氧化物、含氧盐类、卤化物、自然元素等。在还原环境和生物作用下，还可形成硫化物。矿物按成因可分为3种：①由物理风化作用形成的原岩或原矿床中的稳定碎屑物质。②由化学风化作用产生的胶体物质。③沉积过程中形成的新矿物。（4）矿石具有特殊组构。结构有碎屑结构、泥质结构、化学结构、生物结构等；构造有层状、条带状、块状及各种胶状构造（鲕状、肾状、皮壳状、结核状等）。第一节概述450（5）矿床规模大，特别是海相沉积矿床，矿层沿走向展布可达数千米，面积达几万甚至几十万平方千米，含矿层位的厚度在数米到数百米不等，最厚可达千余米。矿床分布广泛，矿产丰富，主要有：黑色冶金原料（铁、锰等）、化肥原料（磷、钾等）、建筑材料（砾石、砂、石灰岩等），有色金属（铜、铅、锌等）和金、铀、稀有分散金属等。矿床经济价值巨大。据统计，人类开采的矿产有75%～85%来源于沉积矿床。第一节概述550二、沉积矿床的成矿作用及成因分类（一）沉积矿床的成矿作用基本成矿作用为沉积分异作用，包括机械的、化学的、生物化学的等多种沉积作用方式。根据沉积物质的搬运形式及特点，沉积分异（成矿）作用可划分为机械沉积分异（成矿）作用、化学沉积分异（成矿）作用和生物化学沉积分异（成矿）作用。第一节概述6501.机械沉积分异（成矿）作用岩（矿）石由各种风化作用形成的大小不等、形状各异的碎屑物质，在被水、风、冰川等介质搬运过程中，按密度、形状、粒度和矿物成分的差异依次沉积下来，有用物质发生局部富集形成矿床的作用称为机械沉积分异（成矿）作用。碎屑物的机械沉积分异作用，主要取决于碎屑颗粒的大小、密度和形状。一般颗粒粗、密度大、等轴状碎屑物搬运距离短，沉积早；颗粒细、密度小、片状形态的碎屑物则搬运距离较远，沉积较晚。第一节概述750850沉积物按比重、粒度（体积）、颗粒形状等沉淀，形成砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩等。沉积分异作用进行得越完善，对有用矿物的聚集也越有利。密度大体积小的矿物往往与密度小、颗粒大的碎屑物同时沉积。如含金砾岩，金粒仅几毫米大小，砾石大小却可达3～5cm。沉积分异作用长期多次进行，有用矿物可在河床、海滩中以及其他有利地段富集形成各种砂矿床。如金、铂、锡石、黑钨矿、独居石、金刚石、金红石、刚玉等砂矿床。第一节概述950第一节概述2.化学沉积分异（成矿）作用当成矿物质以真溶液或胶体溶液形式进行迁移时，不同元素溶解度不同，在沉淀过程中产生成矿物质的分异作用，包括真溶液化学沉积分异（成矿）作用和胶体化学沉积分异（成矿）作用。（1）真溶液化学沉积分异（成矿）作用：呈真溶液状态被搬运的易溶解各种盐类物质进入湖、海盆地中，在干燥气候条件下，由于水的蒸发浓缩和碱化达到一定阶段时，逐渐从溶液中析出并发生沉淀，导致盐类物质聚集形成矿床的作用称为真溶液化学沉积分异（成矿）作用。1050第一节概述此作用可形成由钾、钠、钙、镁的氯化物、硫酸盐、碳酸盐、硼酸盐、硝酸盐等各种盐类堆积物组成的蒸发沉积矿床。又称盐类矿床。溶解度小的碳酸盐类矿物如碳酸钙、白云石首先沉淀；其次是硫酸盐和它们的复盐，如石膏、硬石膏、芒硝、无水芒硝等沉淀，随后为石盐；最后是钾镁盐类矿物及它们的复盐，如钾石盐、光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)、水氯镁石等。上述沉积顺序反复进行，构成盐矿床韵律层。盐类物质的搬运和沉淀与溶液的温度、压力、pH值、Eh值等因素有关。1150第一节概述（2）胶体化学沉积分异（成矿）作用：表生条件下，许多难溶物质在水介质中呈胶体溶液形式被搬运，在适宜沉积环境，胶体物质由于环境物理化学条件的改变依次沉积下来----胶体化学沉积分异（成矿）作用。胶体粒子极小，表面带有电荷。带正电荷的称正胶体，带负电荷的称负胶体。胶体物质在电解质作用下会发生电性中和而聚集、沉淀。因此，胶体的带电性是影响它搬运和沉积的一个重要因素。12501350表生条件下，胶体物质形成有多种途径：①岩（矿）石在化学风化过程中产生铁、锰、铝、二氧化硅等胶体----胶体物质最主要来源；②由生物的生命活动产生的胶体物质；③在风化搬运过程中，机械作用使物质在水中形成分散状态的胶体溶液；④火山作用，尤其是海底火山作用，可产生大量的铁、锰、二氧化硅等的胶体；⑤由水中溶解物质的化合和分解作用产生胶体。第一节概述1450胶体物质主要通过地表径流方式进行搬运，胶体的带电性不利于胶体物质进行长距离搬运。腐殖酸能够保护胶体粒子被吸附在腐殖酸的大分子链上或网状结构中，使胶体能够长距离搬运。若胶体在搬运过程中环境发生变化，便发生胶体的聚沉作用和溶胶向凝胶的转变，在重力作用下逐渐沉积下来，导致胶体物质沉积分异作用发生。胶体化学沉积分异作用主要原因有：（1）胶体溶液遇到大量电解质，胶粒所带电荷部分或全部被电解质浓度的提高所中和而沉淀。第一节概述1550（2）具有相反电荷的两种胶体溶液相遇而沉淀。（3）胶体溶液浓度增大，可以促使胶体凝聚。（4）胶体溶液pH值可以造成胶体的凝聚作用。3.生物化学沉积分异（成矿）作用由生物或生物化学作用促使有机、无机成矿物质在各种水盆地中发生沉积分异而形成矿床的作用称为生物化学沉积分异（成矿）作用。（1）生物直接参与沉积成矿作用：指由生物有机体本身或其分泌物、分解产物直接沉积分异而形成矿床的作用。第一节概述1650（2）生物间接参与沉积成矿作用：指生物有机体的分解产物，通过化学作用促使成矿物质的搬运和沉积分异而形成矿床的作用。生物有机体分解的H2S、O2、NH3等气体可以改变介质的物理化学条件而促使金属元素分异沉积，特别是一些亲硫元素的沉淀富集；生物有机体的分解产物对某些成矿元素还具有吸附作用，从而在特定的条件下也可促进成矿元素的沉淀富集。河水中腐殖酸的存在可以阻止胶体聚沉作用的发生，有利于铁、锰、铝等胶体的迁移富集。第一节概述1750第一节概述（二）沉积矿床的成因分类根据沉积成矿作用方式，可将沉积矿床分为以下4种成因类型：（1）机械沉积矿床；（2）蒸发沉积矿床（盐类矿床）；（3）胶体化学沉积矿床；（4）生物化学沉积矿床。1850第二节机械沉积矿床一、机械沉积矿床的概念和特点机械沉积矿床，指以机械沉积分异作用为主形成的沉积矿床。矿床矿物均为密度大、化学性质稳定、坚硬、耐磨的矿物。主要以自然金、自然铂、金刚石、锡石、钛铁矿、金刚石、宝石类等砂矿较为重要。砂矿床几乎在所有地质时代都可形成，可分为近代砂矿床（第四纪以来形成的）和古代砂矿矿床，以近代砂矿床最为重要，多松散堆积，含矿层埋藏浅或直接出露地表，产状平缓，易采、易选，还可作为寻找原生矿床的可靠标志。1950二、机械沉积矿床的形成条件1.原岩条件砂矿床矿物具有化学性质稳定、密度大、硬度高、解理不发育以及在风化和搬运过程中不易分解、耐磨损等特征。2.搬运介质条件搬运介质主要有河流、湖水、海水、风、冰川等。地表水最有利于矿物的富集和砂矿床形成，是形成砂矿床最为重要的地质营力。3.气候条件风化作用决定着能否对原岩（矿）石进行有效破坏，为砂矿床形成提供大量充足物质来源。第二节机械沉积矿床20504.地貌条件地貌特点直接影响物质风化、搬运和沉积，控制着砂矿床的形成和分布。最有利于形成砂矿的地貌条件是低山丘陵的河谷区和海滨湖滨区，这类地貌环境地区剥蚀较强，水流速度适中，有利于砂矿的分选和富集。河床、河谷是冲积砂矿床形成的有利部位；湖滨的河网地带及河口三角洲是河湖混积相砂矿床形成的有利地带；海滨区是形成海滨砂矿有利场所。第二节机械沉积矿床2150第二节机械沉积矿床三、砂矿床的分类及各类矿床特征机械沉积砂矿床通常分为水成砂矿、风成砂矿、冰川砂矿3种类型。水成砂矿又分为洪积砂矿、冲积砂矿、湖滨砂矿、滨海砂矿。其中以冲积砂矿床和滨海砂矿床最为重要。（一）冲积砂矿床地表含矿岩（矿）石的风化碎屑物在被水流搬运过程中，在适宜地段由于流速减慢，搬运能力降低，经机械沉积分异作用使有用矿物聚集形成的砂矿床称冲积砂矿床。矿床自下而上有分层：（5）基岩：砂矿的基底；（4）粗砾石层：主要含矿层；2250第二节机械沉积矿床（3）小砾石层：有时含有重矿物；（2）泥炭层：砂、粘土和有机质的沉积物；（1）土壤层：富含腐殖质和植物残骸。冲积砂矿的分布总体上与河流一致，矿体呈层状、凸镜状或条带状，可有数个含矿层，矿体长几至几十千米，宽几至几百米，厚几至几十米。冲积砂矿形成富矿体的部位有：（1）河流由窄变宽处；（2）河流的坡度由陡变缓的地带；（3）支流和主流汇合处的近侧下方；23502450（4）河底凹凸不平处，河流切割软硬不同的岩层时，河谷底部成锯齿状，在硬岩层内侧有利于重矿物聚集。2550（6）石灰岩地区由于岩溶造成河底起伏不平，在凹坑中常聚集成矿。岩溶地形发育地区，地下盲谷和溶洞，也是砂矿堆积的良好场所。（5）河曲的内侧aa/bcb/c/2650第二节机械沉积矿床（二）滨海砂矿床滨海砂矿床是指由海水的波浪及岸流作用，使一些不易风化的重砂矿物在海滨的浪击带或潮间带中分选聚集而形成的砂矿床。滨海砂矿床的成矿物质主要来源于河流搬运来的陆源碎屑、近岸岩石或矿床经海浪侵蚀冲刷而形成的有用矿物。在河流的入海处、海岸孤山处、砂堤发育处、是海滨砂矿富集的有利地段。2750第二节机械沉积矿床四、砂矿床的主要类型1.砂金矿床（自学）2.金刚石砂矿床（自学）3.砂锡矿床（自学）4.砂铂矿床（自学）2850第三节蒸发沉积矿床一、蒸发沉积矿床的概念及特点蒸发沉积矿床指地表水以真溶液状态携带的某些易溶无机盐类，在相对静止水盆地中，通过自然蒸发作用产生各种有用盐类矿物沉淀、富集形成的矿床，又称盐类矿床。盐类矿床具有如下共同特点：（1）盐类矿物共有100余种，有工业意义30余种，多为化学性质活泼的K、Na、Ca、Mg等碱金属、碱土金属的氯化物、硫酸盐、碳酸盐、重碳酸盐以及它们的复盐、硼酸盐、硝酸盐等。2950（2）盐层常常具明显的沉积韵律结构。不同盐类矿物溶解度不同，蒸发作用使盐类矿物从溶液中有规律析出并发生沉淀：碳酸盐类→硫酸盐（复盐）→卤化物沉淀反复进行，就形成明显的沉积韵律。（3）含盐岩系的岩相岩性组合有两种：由石灰岩、白云岩组成的海相（泻湖相）碳酸盐岩和由红色碎屑岩系组成的内陆盐湖相岩石。第三节蒸发沉积矿床3050如果环境不断保持蒸发状态，则水体面积会缩小，水盆地会变浅，盐类物质依次沉淀，最后盆地干涸，岩相岩性及盐类沉积物在沉积上就有一定的规律：剖面上，自下而上表现为：粗至细粒碎屑沉积物→碳酸盐岩→钙的硫酸盐→氯化物→钾镁盐类在平面上，从盆地边缘向中心：碳酸盐岩→钙的硫酸盐→氯化物→钾镁盐类。如果盐类物质的补给在盆地的一侧，则易溶盐类将集中在盆地的另一侧。第三节蒸发沉积矿床31503250第三节蒸发沉积矿床（4）矿体与上下沉积岩层产状基本一致。盐类矿层具有很大的可塑性，在强烈构造运动下，盐层和围岩之间会发生形变，可以沿着底辟构造转移富集形成盐丘构造。3350（5）盐类矿物多呈青白色或无色透明，若含杂质而呈红、灰、褐、黄等色，密度＜3g/cm3，硬度＜4，易溶于水，有明显的咸（NaCl）、涩（Na2CO3•10H2O）、苦（MgCl2•6H2O）、辣（KCl）等各种口感。（6）矿石结构主要是粒状、板状。矿石构造呈块状、条带状、结核状等。盐类矿床含有丰富的矿产资源。盐类矿床规模往往十分巨大，分布面积可达几十平方千米，甚至几百平方千米。第三节蒸发沉积矿床3450第三节蒸发沉积矿床二、蒸发沉积矿床的形成条件（1）充足的物质来源（2）气候条件：持续炎热，蒸发大于补给（3）地理条件：干旱地区封闭、半封闭盆地。（4）保存条件：矿床需要有不透水层覆盖。3550第三节蒸发沉积矿床三、蒸发沉积矿床的类型及特征按沉积环境不同，可分为海相沉积盐类矿床和陆相沉积盐类矿床。（一）海相盐类矿床海相沉积盐类矿床是由于海水蒸发浓缩在封闭海湾、泻湖及内陆海盆地中沉积形成的。常能形成大型的钾盐矿床。世界上绝大多数规模巨大的盐类矿床为海相沉积形成的。现代成盐作用也可以看到。3650第三节蒸发沉积矿床海相盐类矿床可分为三个亚类：含钾建造盐类矿床、不含钾建造盐类矿床、湖相沉积盐类矿床1.含钾建造盐类矿床主要盐矿物为石盐、钾石盐、光卤石、钾镁矾、硬石膏等。围岩中分布有石油、天然气、铜、磷等矿产。含盐建造厚度从几百米至数千米不等。世界上泥盆纪、二叠纪和古近纪是海相钾盐矿床的主要成矿时代。3750第三节蒸发沉积矿床2.不含钾建造盐类矿床盐类矿床的分布，较含钾建造盐类矿床广泛，其基本特征与含钾建造类似。主要盐类矿物有石盐、石膏、硬石膏，伴生有益组分有天青石、萤石、重晶石，围岩中分布有石油、天然气、锰等矿产。含盐建造厚度从几十米至几百米。3850第三节蒸发沉积矿床3.湖相沉积盐类矿床湖相沉积盐类矿床古代湖相沉积盐类矿床（自学）现代湖相沉积盐类矿床（自学）地下盐卤和盐丘矿床（自学）3950第四节胶体化学沉积矿床一、胶体化学沉积矿床的概念与特点指成矿物质主要呈胶体溶液形式被搬运到湖、海盆地，由于环境改变而凝聚沉积形成的矿床。矿床主要特点：（1）矿床常产于一定地质时代的沉积岩系中，具固定层位。（2）矿体呈层状或透镜状，层位稳定，产状与沉积岩层一致。矿体赋存位置主要是沉积间断面之上的海侵岩系的底部。（3）矿床多分布在大陆边缘的浅海地带，分布和延长方向大致与海岸线平行。4050第四节胶体化学沉积矿床铝土矿和粘土矿在最靠近岸边地方沉积；铁在陆棚的上部沉积；锰在距海岸更远一些的陆棚下部沉积，引起锰和铁分离，形成单独锰矿床（锰化合物溶解度比铁化合物的溶解度大）。（4）矿石成分主要为铁、锰、铝的氧化物、氢氧化物、碳酸盐和硅酸盐等。常具鲕状、肾状、豆状和结核状等构造，显示胶体结构特征。（5）胶体化学沉积矿床以铁、锰、铝和粘土最重要，矿床规模大，分布普遍，具有较大的经济意义。4150第四节胶体化学沉积矿床二、胶体化学沉积矿床的形成条件1.成矿物质来源胶体化学沉积矿床成矿物质来源很多，但陆源物质是大多数矿床的最主要来源。矿床常常分布在古陆边缘的浅海、滨海地带，在剖面上总是位于侵蚀间断面之上的海侵层序的中下部。海底火山喷发、海底热液活动等也提供相当数量的铁、锰等成矿物质。4250第四节胶体化学沉积矿床2.古地理条件胶体成矿物质的沉积环境主要是海盆地，尤其是构造较稳定、海岸线较曲折的海湾浅海区。内陆湖泊或富含有机质的沼泽盆地，也是成矿物质聚集的有利场所。3.地质构造条件稳定的海岸线对矿质平稳持续沉积有利，可形成规模巨大的矿床。巨厚矿层的形成与地壳长期缓慢下降密切相关。胶体化学沉积矿床就产出的地质构造位置来说，一般是在地台边缘或陆缘海盆地中。4350第四节胶体化学沉积矿床4.沉积环境的物理化学条件沉积环境物理化学条件（pH、Eh）改变，胶体物质就会沉淀，产生不同的矿物组合。介质Eh、pH变化主要与海水的深浅和距海岸的远近有关。海湾盆地从边缘向中心，随着海水深度的加大，物理化学性质以及细菌的繁殖情况均表现出规律性变化，这种规律性变化对于成矿物质的聚沉，对不同矿物相的形成，起着十分重要的控制作用。如铁的沉积随海水由浅变深依