矿床学第九章 沉积矿床

1第九章沉积矿床第一节沉积矿床概述

（一）沉积矿床的概念（二）沉积矿床的工业意义第二节沉积成矿作用

（一）沉积矿床的形成条件（二）成矿物质的搬运及沉淀（三）沉积成矿作用方式第三节沉积矿床的主要类型及特征

（一）机械沉积矿床（二）蒸发沉积矿床（三）胶体化学沉积矿床（四）生物化学沉积矿床2第一节沉积矿床概述（一）沉积矿床的概念（sedimentaryoredeposits）

地表岩石（矿石）的风化产物、有机物残骸、或火山喷发物质，被水、风、冰川、生物等外营力(介质)搬运到有利于沉积的环境中，经沉积分异作用而沉积下来，形成各类沉积物—沉积作用当沉积物中有用组份富集达到工业要求时－－沉积矿床。沉积矿床—特殊沉积岩—同生矿床3第一节沉积矿床概述（二）沉积矿床的研究意义蕴藏着十分丰富的矿产资源盐类矿产、黑色金属原料（铁、锰等）、化肥原料（磷、钾等）、大部分建筑材料、金和放射性矿产、有色金属（铜、铅、锌等）、稀有金属等开采的矿产有75-85％来源于沉积矿床，铁矿的90％（包括变质沉积铁矿床），铅锌矿的40-50％，铜矿的25-30％，锰和铝的绝大部分来自沉积矿床。近年来对沉积矿床的研究方面也有很大进展4第二节沉积成矿作用（一）沉积矿床的形成条件表层水体中形成，是地球表层水与大气圈、生物圈和地壳浅部圈层相互作用的产物物质来源

主要来源：大陆表层岩石、矿石的风化产物；次要来源：火山和热泉喷出物、生物残骸，甚至陨石等宇宙来源古气候与古纬度条件

（1）盐类矿床——干旱气候南北纬度10-40°（2）铝土矿——炎热潮湿气候准平原化地区的海洋盆地

（3）沉积型鲕状铁、锰矿床--潮湿和干旱季节性交替气候带5.岩性岩相古地理－沉积矿床与岩性岩相关系极为密切（1）海相沉积赤铁矿——在石英砂岩和页岩系中——潮下浅水相环境产物；（2）海相沉积锰矿层——硅质岩、碳酸盐岩、粉砂岩和粘土岩系；——潮下深水相环境产物；（3）海相沉积的含磷岩系——粉砂岩和碳酸盐岩；

——滨海潮下相环境产物。（4）对于盐类矿床的含盐岩系——有陆相碎屑岩系和海相碎屑岩系和碳酸盐岩。6地质构造条件

沉积矿床和沉积岩的形成都是地壳发展的产物，严格地受着大地构造背景控制。

（1）华北燕辽沉降带有中元古代海相沉积铁、锰矿床（2）华南下沉盆地则有泥盆纪海相沉积铁矿床（3）柴达木、塔里木等内陆盆地中则发育盐湖矿床等（4）松辽盆地、塔里木盆地等是重要成油区域；（5）断陷盆地中还有煤、铝、磷、石盐等。7(二)成矿物质的搬运形式及导致沉淀的因素

1、难溶的碎屑颗粒：运矿介质流速(搬运能力)碎屑颗粒比重体积变化

2、胶体溶液：带有相反电荷离子的两种胶体溶液的混合电解质的加入胶体溶液

浓度的变化溶液pH值的变化3、真溶液：温度、压力、pH值、Eh值的变化4、生物-化学物质：生物活动气候变化水体中含氧量变化、氧化还原条件的改变8(三)沉积成矿作用方式—沉积分异作用物质的沉淀是依一定的顺序依次先后沉淀（积）下来，物质的这种沉积作用，称为沉积分异作用据成矿物质搬运形式，沉积分异作用可分为：1、机械沉积分异作用2、化学沉积分异作用3、生物沉积分异作用91、机械沉积成矿作用101、机械沉积成矿作用与机械沉积矿床

介质流速逐渐降低↓携带物质的能力减小↓微粒按大小、形状、比重、耐磨性的不同依次沉积↓

富集成矿↓机械沉积矿床(砂矿床)机械沉积分异成矿作用介质：水、风、冰川等结果：比重大、体积小的碎屑物质（如自然金1mm）和比重小、体积大(砾石3-5cm)的岩石碎屑一起沉积流水搬运能力：E=MV2/2

M-流量；V-流速112、化学沉积分异作用与蒸发沉积矿床当物质以真溶液状态进行迁移时，通常按照沉积物的溶解度的大小依次沉淀。这种以溶解度大小不同而顺序沉淀的作用，称为真溶液化学沉积分异作用

形成蒸发沉积矿床，又称盐类矿床溶解度小的盐类矿物如碳酸钙和白云石首先沉淀，其次是钙、钠的硫酸盐和它们的复盐如石膏、硬石膏、芒硝、无水芒硝等沉淀，最后以钾、镁盐类矿物及它们的复盐如钾石盐、光卤石、水氯镁石等的沉淀；盐类矿床的韵律层122、化学沉积分异作用与胶体化学沉积矿床在表生带中，除少数易溶盐类呈真溶液搬运外，其他许多难溶物质如铁、锰、铝等往往呈胶体形式被大量搬运胶体的带电性和吸附性胶体的带电性对胶体物质的长距离搬运是不利的。要使胶体物质能够被长距离稳定搬运，搬运介质中必须有能促使其稳定存在的护胶剂；自然界的腐殖酸被人们认为是最重要的护胶剂。在腐殖酸存在的情况下，胶体粒子被吸附在腐殖酸的大分子链上或网状结构中，从而增加了胶体物质的稳定性13海水具有大量的电解质，作为护胶剂的腐殖酸遇到海水中的Ca2+离子，便很快结合成为不稳定的腐殖酸钙沉淀，从而破坏护胶的作用（许多沉积粘土矿床、沉积铁矿床、沉积锰矿床在海滨地带形成）当相反电荷胶体溶液汇合，或在电解质作用下，发生胶体中和而聚沉及溶液变成凝胶，在重力作用下，逐渐沉积下来。胶体间的吸附作用是主要影响因素。铁、锰、铝等的胶体，往往会围绕石英等碎屑物质生成典型的鲕状、豆状等胶状构造的矿石

Fe、Mn、Al常以此方式沉积分异形成胶体化学沉积矿床143、生物沉积分异作用与生物化学沉积矿床生物直接参与成矿：生物有机体本身或其分泌物、分解产物直接沉积分异的作用生物间接参与成矿：生物有机体的分解产物，如H2S、O2、NH3、CH4等及腐殖酸等影响下，通过化学作用促使物质的搬运和沉积分异的作用生物分异常受气候和地理环境的控制

温湿气候带的沼泽盆地是成煤的有利环境；温暖气候带的浅海最适于珊瑚的生长；大洋寒流与热流的汇合处，常发生生物磷块岩的堆积形成生物化学沉积矿床、可燃有机矿床15（一）机械沉积（砂）矿床

(clasticsedimentarydeposits/placerdeposits)（二）蒸发沉积（盐类）矿床（evaporites）（三）胶体化学沉积矿床（colloidaldeposits））（四）生物化学沉积矿床（biochemicalsedimentarydeposits）第三节沉积矿床的主要类型及地质特征16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。若有用物质为岩屑或矿块者，称为岩屑矿床；若有用物质为稳定矿物者，称为砂矿床。机械沉积矿床一般指砂矿床。一、机械沉积矿床171.砂矿床的分类及主要矿床类型形成时间：现代砂矿(新近纪以来)

和古砂矿床成矿物质：原生矿石火成岩或变质岩中副矿物古砂矿再冲刷化学性质稳定比重大硬度高解理不发育风化和搬运过程中不易分解、磨损和破坏搬运介质：风成砂矿、冰川砂矿和水成砂矿水成砂矿：河流冲积砂矿、洪积砂矿、湖泊砂矿和海滨砂矿等

以河流冲积砂矿和海滨砂矿最重要，次为洪积砂矿和风成砂矿矿种：金、铂、钨、锡、钛、铬、铌、钽、铀、锆、稀土、金刚石、刚玉、水晶、石英砂及砾石等（一）机械沉积砂矿床18（1）河流冲积砂矿床(fluvialplacerdeposits)含矿岩石或矿石的风化碎屑物被溪流、河水搬运过程中，在非湍流的适宜地段，由于流速减慢，搬运能力降低，按机械沉积分异作用分选沉积，有用物质集中形成的矿床河流流速变化是造成有用矿物富集的重要原因一般有明显的层序，自上而下为：

①土壤层：富含腐殖质和生物残骸②泥碳层：砂、粘土和有机质的沉积物③小砾石层：有时有重砂矿物

④粗砾石层：主要含矿层⑤基岩：基底岩石19弯曲的河流中砂矿的分布和迁移

有利于砂矿沉积的地区①河流流速变化地段――河道拐弯处的内侧部位、河谷突然开阔部位、两条河流汇合处

支流和主流汇合处所形成的砂矿

1-汇合后流向；2-砂矿；3-最大流速量20

河流坡度由陡变缓处所形成的砂矿②河床底凹凸不同地段：如河流横切岩层走向、两种不同的岩层互层、碳酸盐岩石（易溶蚀）③河流切过古砂矿的部位21冲积砂矿的富集部位和沉积规律，有以下特点１．流速快的河流的急骤拐弯处的内侧２．河流支流汇入主流处３．河流由窄变宽处４．河流底板(基岩)起伏处５．河流突遇障碍处22（1）河流冲积砂矿床矿体呈似层状、透镜状、条带状，可有数个层位；矿体延伸范围大重矿物及碎屑磨园度较好、分选性好、富集程度高主要矿种：金、铂、锡石、白钨矿、黑钨矿、锆石、金刚石等23按在河谷中的分布情况和地貌类型，可分为：

①河床砂矿②河谷砂矿（河漫滩砂矿），一般比河床砂矿大得多③阶地砂矿――赋存于阶地中的砂矿

①②③24河流冲积砂矿主要矿产有：

①砂金矿床：如吉林省珲春、黑龙江桦南、团结沟等地砂金矿床

②金刚石砂矿床：如湖南沅水金刚石砂矿床

③砂铂矿床④砂锡矿床⑤刚玉砂矿床25冲积砂金矿床冲积砂金矿床在世界各地分布广泛，主要分布在前苏联的阿尔丹和勒拿河、美国阿拉斯加和加利福尼亚等地；如1849年美国加利福尼亚州就掀起了淘金热；在我国，砂金矿床重要分布区包括：黑龙江流域、金沙江流域、沅水流域以及吉林、内蒙、云南、四川等地的水系中，在南方以阶地砂矿床为主，在北方以河漫滩砂矿床为主，砂金主要赋存在粗砾石层底部；著名的砂金矿床有黑龙江桦南和呼玛、吉林珲春、湖南桃源、四川松潘漳腊等。26冲积金刚石砂矿床最重要的金刚石砂矿床类型，常位于冲积层底部的砂砾层中；主要产地：南非、纳米比亚、扎伊尔、安哥拉、加纳、塞拉利昂、坦桑尼亚、巴西、前苏联等；冲积砂锡矿床分布广、品位高、规模大，是重要的锡矿类型，世界上70%的锡来自砂矿床；主要分布在中国、马来西亚、泰国和印度尼西亚等地，其中以冲积、洪积及海滨砂矿床最为重要，有用矿物为锡石；世界上最重要的冲积砂锡矿床是马来西亚的Kinta锡矿田，大约占了全球10%的锡产量（1986年资料）。27（2）滨海砂矿分布在河口附近，拍岸浪将重矿物推移到海滩，回流和底流将比重小粒度细的矿物带走，留下比重大的矿物形成砂矿体主要矿种：磁铁矿、钛铁矿、锆英石、独居石、石英砂等28苏门答腊9.3级地震(2004)印度洋/澳洲板块欧亚板块欧亚板块印度洋/澳洲板块>500秒的高能释放过程>1200km的破裂长度>200km沿倾向破裂长度地球的自由震荡（FreeOscillation）横穿印度洋的巨型海啸死>20万人巨大经济损失29据《印度时报》报道，印度洋大海啸为印度海岸堆积了4000万吨钛矿砂，这类特殊的海滨砂矿帮助了当地人民脱贫解困。这可能是强烈的海流重力分异作用的结果。

这是重大构造事件导致灾害-资源双重效应的一个实例。

30（3）洪积砂矿床洪积砂矿床（pluvialplacerdeposits）是由间歇性急流沉积所形成。由于短时期和周期性暴雨急流、山洪暴发而携带大量松散碎屑物堆积在山麓、冲沟、盆地边缘等地堆积，形成勺形、扇形及锥形等冲积锥，有时有用物质可聚集成矿；快速堆积而分选性差，不具明显层理，有用物质在洪积物中多呈小凸镜体产出，工业意义较小；锡、钨、铂、水晶、金刚石、独居石等，数量较少。31（3）洪积砂矿床32（4）风成砂矿

少雨的沙漠地区，风化作用使岩石中的矿物脱落，在风的搬运过程中轻矿物被风吹走，重矿物留下来，经较长时间的富集，能形成风成砂矿33（5）冰碛砂矿

冰碛砂矿是由冰川携带的风化、剥蚀物质在冰川移动途中或终碛附近形成的砂矿。冰川鼻终碛34（6）石化砂矿(古砂矿)

松散的砂矿被掩埋后，经过成岩作用，则成为石化砂矿N以前形成的砂矿床，比现代砂矿床少得多主要是砂金矿床，但多已变质南非维特瓦特斯兰德式变质金－铀砾岩型（WitwaterslandGoldDeposit)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。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。35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。每年产量100-700t，品位可高达200g/t，金储量44040t。金矿床的形成分为四个阶段：(1)2848-2720Ma，湖相沉积形成含金沉积砾岩-砂矿阶段(2)2500Ma，热液作用形成黄铁矿和金矿化-热液阶段(3)2300Ma，与有机质活动有关的脉状铀矿化(4)2000Ma，与BushevldComplex侵入有关的金矿化澳大利亚东部石炭－二叠纪的含金砾岩原苏联西伯利亚地区的含金砾岩36南非Witwatersrand前寒武纪的石化砂金矿，含金砾岩层延长25公里，沿倾斜的开采深度已达3公里。其金产量占世界的四分之一。37（一）机械沉积矿床（二）蒸发沉积矿床（三）胶体化学沉积矿床（四）生物化学沉积矿床第三节沉积矿床的主要类型及地质特征38二、蒸发沉积矿床（一）蒸发矿床概述

1.蒸发沉积矿床概念

比较静止的水盆地中溶解度较大的无机盐类以真溶液形式搬运蒸发作用浓缩、沉淀、富集

蒸发沉积矿床盐类矿床真溶液化学沉积矿床

2.经济意义

石盐钾盐（硬）石膏（无水）芒硝苏打水碱天然碱硼砂（B）卤族元素（Br、I）稀有元素（Li、Rb、Cs）39常见盐类矿物氯化物：岩盐NaCl；钾盐KCl；光卤石KCl·MgCl2·6H2O。硫酸盐类：无水钾镁矾K2SO4·2MgSO4

钾芒硝K2SO4·Na2SO4

杂卤石K25O4·MgSO4·2CaSO4·2H2O

芒硝Na2SO4·10H2O

硬石膏CaSO4

石膏CaSO4·2H2O。碳酸盐：苏打Na2CO3·10H2O硼酸盐：硼钾镁石KMg2B11O19·9H2O403、盐类矿床的基本特点（1）多产于造山作用之后的山前凹地和山间凹地或陆台的内陆凹陷盆地干燥炎热的气候条件内陆湖或在海盆地环境（2）含矿岩系主要为红色碎屑岩系和蒸发碳酸盐相盐层与石灰岩、白云岩或盐层与粘土岩互层含盐岩系（3）常具明显的沉积韵律碳酸盐岩-石膏/硬石膏-石盐-钾盐-（石盐）-石膏/硬石膏（大多数情况下达不到钾、镁盐类沉淀所需的条件）41（4）矿体呈层状、凸镜状亦有呈液态存在的卤水层中在后期构造运动影响下产生复杂的变形盐丘构造4243443、盐类矿床的基本特点（5）矿物组成：已知盐类矿物达100余种

主要是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，有时也有硼酸盐、硝酸盐等；

呈结晶粒状或板状集合体（结构构造）一般为无色或白色结晶粒状、杂质染色（灰、红、褐）比重小于3硬度小于4易溶于水有味感：咸（NaCl）、微甜（CaSO4·2H2O）苦(MgCl2）、辣（KCl）、涩（Na2CO3）45盐类矿床提供了工农业生产和人类日常生活所必不可少的一类矿物资源。如现代工业和尖端科学技术部门大量需要的硼、锂、铷、铯、溴、碘等元素，大部分是从盐类矿床中获得的。46（二）蒸发沉积矿床的形成与保存条件1.盐的来源

大陆风化剥蚀火山喷发物古盐层溶解温泉或地下水热液海水2.形成时代及气候条件

持续的干燥气候蒸发量大于降水量（泻湖、海湾、内陆盆地、内陆海）现代地球上干旱成盐的气候带主要分布在南纬和北纬15°~35°之间。各地质时代的干旱带的分布，经地磁校正表明与近代基本一致。在每一次地壳运动的末期都有一个干旱时期；世界范围内钾盐和石盐成矿时代D、P、E、N47（二）蒸发沉积矿床的形成与保存条件3.地质构造和地貌条件

长期构造凹陷地区海湾或内陆海内陆不泄湖泊

它们的共同点是封闭或半封闭的条件4、岩相条件

咸化泻湖相的白云岩-石灰岩-泥灰岩系（碳酸盐相）、海相或内陆盐湖相的红色碎屑岩系485.保存条件（形成盐类矿床的关键）卤水淡化形成的盐层之上沉积的硬石膏层、碳酸盐岩和泥质物可作为较好盖层如果盐沉积以后就干涸了，则盐层之上将有风成砂覆盖，也可以起保护作用页岩也是最好的覆盖层构造、地形、气侯、水文等急剧变化，对保存不利（二）蒸发沉积矿床的形成条件491、海相盐类矿床的“沙洲说”（沙坝说）：海相盐矿床的形成作用（1877，德国奥克谢尼乌斯）海水为盐类矿床的物质来源成盐盆地原系一个海湾，出口处有沙洲或沙坝与大洋隔开，大洋的水通过狭窄的海峡经常地或周期性地流入海湾气候干旱而蒸发强烈海湾水的盐份不断增高，成为卤水（三）蒸发沉积矿床的成因假说50蒸发作用：海湾中卤水的浓度增加到海水的平均浓度的五倍时（15-17％），开始沉淀出石膏。如沉积条件变化，沉淀中止—石膏矿床石膏沉淀后，沉积条件不变，卤水浓度进一步提高到海水的平均浓度的11倍时（36％），开始沉淀出石盐和少量石膏、碳酸钙。在剩下的母液中，钾和镁的含量已大为提高。若成矿至此—石膏一石盐矿床51海湾底部被逐步填高，母液水面相应地上升，大洋水与母液相混合，降低了母液的含盐度。但由于饱和硫酸镁的溶液中硫酸钙不溶解，大洋水带入的硫酸钙便沉淀形成石膏(硬石膏)堆积在底部石盐层之上；若这种作用周期性地发生，便可产生石膏和石盐的互层。形成石膏－硬石膏－石盐建造矿床。如果沙洲继续升高并露出水面，使海湾与大洋完全隔绝，这时母液中的钾、镁盐类将达到过饱和而沉淀出钾石盐、光卤石、杂卤石、硫酸镁石等，最终形成—钾盐矿床52

※“沙洲说”不能解释巨厚盐层的形成，许多矿床不是海湾泻湖环境形成，且沙洲说的成盐条件与现在不同多级分离海盆地说“沙漠说”（大陆说）

1871年奥地利瓦尔特内陆盐湖成盐作用地表岩石风化产生可溶盐类蒸发作用－卤水饱和－蒸干－盐类沉淀较好解释了产于干旱气候条件下的古代盐类矿床

湖北应城膏盐矿床、西藏硼砂湖、内蒙和青海盐湖“干化深盆说”－1975年，许靖华53钾盐矿床的“干盐湖”假说自然界中许多规模巨大的盐类矿床中，并无钾盐层的分布。有足够钾质来源、持续干旱的气候、局部坳陷的构造条件下，成盐盆地逐渐缩小面积，使富钾的残余卤水汇集于“成钾盆地”中，再经强烈蒸发而沉淀海水蒸发到钾盐沉积阶段，残余卤水体积与固相盐（石盐、石膏）大体相当，卤水全部转入晶间而成干盐湖，形成浸染状钾盐矿物钾盐开始沉积时，由于地壳运动使盐类堆积的某些局部地区产生不均衡坳陷，形成钾盐盆地，固体盐晶粒间饱和富钾的卤水流入新盆地，进一步蒸发形成钾盐矿床54现代盐类矿床（Q）和古代盐类矿床（Q以前形成）海相沉积盐类矿床（1）含钾建造盐类矿床

目前钾的主要来源泻湖相和封闭海湾沉积矿石矿物：硬石膏石盐钾石盐光卤石杂卤石伴生矿物：白云石菱镁矿萤石天青石成盐时代：DPE－N

加拿大的萨斯卡彻温钾盐矿床--已探明储量达几百亿吨，是世界上最大的钾盐矿床（四）蒸发沉积矿床的成因类型55海相沉积盐类矿床（2）不含钾的盐类矿床

石盐、石膏的主要来源我国山西的石膏－硬石膏矿床湖相沉积盐类矿床

分布于内陆湖盆中主要矿物：石盐和石膏、钙芒硝、无水芒硝、天然碱除个别达到工业价值的钾盐矿床外，产钾盐较少（四）蒸发沉积矿床的成因类型56湖相沉积盐类矿床的类型

（1）现代湖相盐类矿床盐类物质固相和液相并存，两者均可开采利用；矿床有单一的天然碱、芒硝、石盐、硼酸盐等盐类矿床，也有复合型盐类矿床；我国主要分布在柴达木、塔里木、准噶尔等盆地以及河西走廊低地中，面积从几km2至几千km2不等，盐湖卤水一般只有几十cm至几m深，有的已成为干盐湖；著名的柴达木察尔汗盐湖：有用元素以K为主，Mg、B和Li等都有工业价值，除固体钾盐外，还有大量卤水，其南部的达布逊湖现在还在沉积光卤石（四）蒸发沉积矿床的成因类型57青海察尔汗盐湖钾盐矿床：察尔汗盐湖面积5856km2，固体钾盐矿层占总储量的1/3,晶间卤水矿床占2/3。正在沉积的光卤石层的沉积速度20－30cm/a

58青海大柴旦盐湖硼矿床：是一个大型的内陆盐湖硼矿床。它位干柴达木盆地北缘山间盆地内。盐湖面积约240km2，除其北部及东部40km2仍为湖水覆盖外。其余均为干盐滩。

59我国盐类矿床主要特点成盐时代：寒武纪O2T1＋2J2EQ

成矿环境：印支运动之前－海相

（面积广、含矿层稳定、旋回少、剖面结构简单）

印支运动之后－陆相

（盐层面积小、厚度巨大、旋回多、剖面结构和组成复杂）划分为四大成矿区（1）西北现代盐湖及第三纪成盐区（藏、青、新、宁、甘、蒙）（2）北部的中奥陶统盐类矿床为主成盐区（晋、陕）（3）西南部中生代盐类矿床成盐区（川、黔、滇、藏东）（4）东南部第三纪成盐区（湘、鄂）60湖相沉积盐类矿床的类型

（2）古代湖相盐类矿床多分布在中、新生代的陆相红色盆地中，矿床与陆相红色碎屑岩系共生；按组成特征和形成条件的不同，可以分为：石膏-硬石膏矿床；石膏-芒硝矿床；石盐矿床；硼酸盐矿床；石盐-钾盐矿床等湖北应城膏盐矿床（四）蒸发沉积矿床的成因类型61湖相沉积盐类矿床的类型（3）地下盐卤和盐丘矿床盐类物质具有溶解性和塑性流变性，地层深部的盐层往往像侵入岩体那样具有“侵入”能力，特别是当地层受到构造挤压或发生断层作用时，深部盐层往往向减压方向流动，形成盐丘、盐穹或底劈构造我国还有天然卤水和盐泉矿床，这是一种赋存于地下的盐类溶液及其露头。其中一部分是原生的，称为原生卤水或封存卤水，是保存在地层中的古代残余海水和盐湖水；有些是次生的，即古代盐矿或含盐岩石经地下水溶解而成（四）蒸发沉积矿床的成因类型62蒸发沉积矿床的概念、特点蒸发沉积矿床的形成条件（气候条件、保存条件）成因假说（沙洲说、沙漠说、钾盐矿床的干化深盆说）蒸发沉积矿床的主要类型蒸发沉积矿床主要内容63一、机械沉积矿床二、蒸发沉积矿床三、胶体化学沉积矿床四、生物化学沉积矿床第三节沉积矿床的主要类型与地质特征64（一）胶体化学沉积矿床概念地表岩石（或矿石）风化或火山喷发形成的成矿物质呈胶体状态被流水搬运到湖、海盆地中，通过胶体凝聚作用使成矿物质沉淀富集，形成胶体化学沉积矿床。层位稳定品位较高规模大铁、锰、铝矿产的主要来源三、胶体化学沉积矿床65（二）胶体化学沉积型铁矿床根据沉积环境，沉积铁矿床可以分为海相沉积铁矿床和湖沼相沉积铁矿床两类湖沼相沉积铁矿床：分布于湖沼盆地边缘的浅水地带常与煤系地层伴生矿体呈透镜状、薄层状规模较小矿石常呈鲕状、结核状构造矿石矿物主要为赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿66（二）胶体化学沉积型铁矿床相沉积铁矿床：品位不稳定杂质含量高矿石质量差工业意义不大淮南C－P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67（二）胶体化学沉积型铁矿床2、海相沉积铁矿床分布于地台区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，规模大，层位稳定，延长达几十至几百km具层控型“宣龙式”（Chch）“宁乡式”（D）矿体呈层状，厚几至几十米不等，与围岩整合接触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，矿物在空间上具明显分带性矿石呈鲕状、肾状和块状构造矿石品位高、杂质含量低、质量好68含矿层前寒武纪69海相沉积铁矿床的成矿机理沉积铁矿床的化学沉积说（1）在地壳表层，Fe2+化合物容易形成硫酸盐或重碳酸盐的真溶液被搬运，Fe3+很难溶解，大部分呈胶体溶液被搬运。（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氧化、水解成Fe(OH)3胶体被地表水搬运（3）一定数量的腐植酸可起到护胶作用，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（4）当铁的胶体溶液被搬运至湖、海盆地中时，由于海水中电解质的中和湖水中腐植酸过量沉淀成矿70海相沉积铁矿床的成矿机理鲕状构造的成因-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在沉积环境动荡的浅海盆地中，成矿的胶体物质围绕砂粒、矿物颗粒或生物碎片呈同心环状沉淀，从而形成浑圆状的鲕粒，鲕粒直径1～2mm。粒径2～5mm则称为豆状构造。常成鲕状的矿物：菱铁矿、赤铁矿、铝土矿、鲕绿泥石、褐铁矿等，鲕间胶结物也主要是上述矿物。当鲕粒达到一定大小时便沉淀下来，鲕粒密集地固结在一起即构成鲕状构造。一般认为是在胶体溶液中，于浅水条件下形成，是沉积矿床的典型矿石构造。

71沉积铁矿石中的鲕状构造72肾状构造的成因弯曲面凸向上层面，平面上呈不规则椭圆行，肾粒间胶结物与肾粒成分相同，此外还可有鲕粒、化石及化学沉积的围岩成分，粒径常为1～2cm与鲕状构造相似，同属浅海环境胶体沉积的产物。在海水相对加深和相对稳定的环境中，胶体物质直接或以一些砂粒为底，呈半球状依次成层沉淀，并逐渐生长增大形似肾状者称为肾状构造。这种构造常见于胶体沉积形成的铁、锰、铝矿床的矿石中。肾状构造的成因，目前尚未得到完全统一的认识，有些学者曾提出肾状构造是赤铁矿交代藻类生物形成的。73河北庞龙堡宣龙式铁矿床的鲕状和肾状矿石构造74海相沉积铁矿床的成矿机理Eh、pH对成矿的控制（矿物相带变化规律）海平面pH2-3Eh>0.2氧化物矿物相带pH>7.0Eh0.2～-0.1pH9.0Eh-3.0～-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

)pH>>7.0Eh-0.3～0.0粘土岩沉积铁的硫化物(黄铁矿、白铁矿)

←------------------------pHEh------------------------→铁的碳酸盐（菱铁矿）

硅酸盐矿物相带碳酸盐矿物相带硫化物矿物相带富含有机质沉积75宣龙式铁矿床宣龙式铁矿床位于华北古陆北部，含矿岩系位于海侵层序底部的长城系串岭沟组页岩中，走向近东西，单斜南倾。76宁乡式铁矿床是产于我国华南中晚泥盆世古陆边缘浅海带中的沉积赤铁矿矿床，在南方分布面积很广，湖南、江西、广西、四川、贵州和河南等地均有分布。晚泥盆世，我国华南地区受到了自南而北的广泛海侵，由于不同地区海侵到达的时间不同，其成矿时期也有先后。77（三）胶体化学沉积型锰矿床是世界上锰资源的主要寻找、勘探和开采对象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1/50），因此形成典型内生矿床的几率比铁小得多；在表生条件下锰的化学活动性较强，因此沉积型锰矿分布十分广泛一般而言，锰在海盆中的位置比铁距海岸更远些；锰比铁沉积更晚些78化学沉积型锰矿床的矿物相分带软锰矿矿石相带（Mn4＋）,含锰高，杂质少水锰矿矿石相带(Mn4＋、Mn3＋、Mn2＋)矿石质量较差碳酸盐矿石相带(Mn2＋)，含锰量低，杂质含量高沉积锰矿床的相变示意图79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）矿体呈透镜状、扁豆状，厚度变化大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，工业意义不大主要成矿时代Z（Pt）、P、K、E、N

山西省石盒子组（P2s）中的锰矿床（三）胶体化学沉积型锰矿床80沉积型锰矿床的主要类型

2、海相沉积型锰矿床（1）分布于浅海近岸地带的古陆边缘（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

瓦房子锰矿（Pt3）、湘潭锰矿（Z）、遵义锰矿（P2煤系地层）（3）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（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。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（5）规模大品位高锰资源的主要来源（三）胶体化学沉积型锰矿床81瓦房子锰矿地层柱状图82833.现代深海沉积锰结核矿床1870年挑战者探险队首次于海底发现锰质结核。已证实，这些锰结核广泛分布于海洋底部的某些海区，可有3种情况：①分布于只有陆源碎屑沉积物的海区，如北冰洋、波罗的海、白海、巴伦支海、卡拉海；843.现代深海沉积锰结核矿床广泛分布于海洋底部的某些海区②分布于即有陆源碎屑物质，又有火山物质的大型海盆，如大西洋、印度洋和太平洋；③分布于具有海底热液活动的局限海或开阔海，东太平洋山脉附近的海底，锰结核的分布明显地与海底热梯度较大的地带有关。853.现代深海沉积锰结核矿床锰结核中除了铜、钴、镍、锰可供利用外，还含有铁、钡、锌和钼等20余种有用金属，同时还浓集了10余种稀有元素及放射性元素，如铀、铈、铌等。因此，研究这些洋底锰结核具有重要的实际意义。863.现代深海沉积锰结核矿床锰结核主要由核心碎屑物和含矿外壳组成。核心碎屑物主要为熔岩及火山碎屑岩的碎屑，尤其以晶屑、玻屑和玄武质凝灰岩的岩屑占优势有时还见有浮岩、火山弹，以及各种生物残骸，如鱼类牙齿、小骨、有孔虫、贝壳等含矿外壳成分很不均匀，不同成分的层围绕碎屑核心组成薄薄的同心圆或同心圆球状构造，个别的含矿外壳发育有复杂的胶状、树枝状和溶蚀状结构。873.现代深海沉积锰结核矿床据估计锰资源量超过3万亿吨。仅太平洋的锰结核储量根据Mero（1965）估计就有16000多亿吨，约含有Mn2000亿吨、Co30亿吨、Ni90亿吨、Cu50亿吨，它相当于陆地矿山中储有Mn的200倍、Co的3000倍、Ni的600倍、Cu的50倍。最具有开采价值的富矿区为太平洋的克拉里昂和克里伯顿断裂带之间的区域，锰结核远景储量达150亿吨，而且仍以每年1000多万吨的速度增长。大洋锰结核是世界上潜在的巨大金属宝库。883.现代深海沉积锰结核矿床关于锰结核的物质来源，目前还没有取得一致的意见。一般认为，主要来自洋底火山喷发物。搬运形式则有呈真溶液、胶体溶液和机械悬浮等方式。关于锰结核的形成1974年，格拉斯拜（Glasby）曾提出深海锰结核开始以某物为核心，然后继续生长；1977年，德更斯（Degens）提出沉积物的孔隙水可能是锰结核的铁锰及次要金属最重要的物质来源。893.现代深海沉积锰结核矿床关于锰结核的形成还有人认为，锰结核是细菌活动生成的，因为锰结核和叠层石成因相似，锰结核内部不规则的同心层壳构造是藻叠层石。低温的渗流作用则可能形成了广泛分布的硫酸盐、铁的氧化物-硅酸盐-锰的氧化物，以及可能的含钴的锰氧化物结壳。低温渗流作用虽然温度较低，但由于发育广泛，估计这种流体活动占洋壳总对流热流的90%，且把大量的物质从洋壳带到海底。903、现代深海沉积的锰质结核矿床（1）广泛分布于海洋底部的某些海区，以太平洋最有工业意义（2）大洋中约有锰结核1.7×1012t，其中含Mn、Ni、Cu、

Co以及Fe、Ba、Zn、Mo等20余种有用金属及10余种稀有分散金属及放射性金属

每年约有1×107t的锰结核在继续堆积（三）胶体化学沉积型锰矿床913、现代深海沉积的锰质结核矿床（3）结核大小0.1-30cm不等，最大850kg；呈不规则球状或饼状；棕-黑色，土状多孔，比重2-3（4）结核具凝胶状结构，同心构造，核为火山熔岩、碎屑及生物残骸，外壳主要为锰、铁矿物、有机质、粘土矿物等（三）胶体化学沉积型锰矿床92（四）胶体化学沉积型铝土矿矿床在内动力地质作用中，Al2O3和SiO2易于结合成铝硅酸盐矿物；在外动力地质作用下，则二者易分离，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pH值为4.1~7,Eh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、一水硬铝石）沉淀出来，形成沉积铝土矿海滨地区为最有利的成矿环境（大量电解质pH接近于7）93（四）胶体化学沉积型铝土矿矿床沉积型铝土矿矿床的主要类型（1）陆相沉积型铝土矿矿床产于内陆湖盆地中与陆相沉积的砂岩、页岩互层，或产于煤系中规模小工业意义不大山东、宁夏、甘肃等省区有分布

（2）海相沉积型铝土矿矿床比沉积铁矿床更靠岸，产于海盆地边缘，滨海沼泽相下部，下伏岩层常为灰岩，矿体呈厚层状、似层状、透镜状，规模大94（四）胶体化学沉积型铝土矿矿床沉积型铝土矿矿床的主要类型

（2）海相沉积型铝土矿矿床矿石矿物主要为一水铝石，具鲕状、豆状、块状构造；我国铝土矿主要形成于C、P，共分七层（A、B、C、D、E、F、G层），以G层工业意义最大。山东淄博、山西太原地区、广西平果、贵州、河南等地95（五）胶体化学沉积矿床的地质特征（1）分布于大陆边缘浅海地带，分布与海岸线平行（2）产于一定时代沉积岩系或火山岩系中，含矿建造是固定的（3）矿体呈层状、似层状或透镜状产出，产状稳定，与围岩整合（4）矿石的矿物组成，铁、锰、铝的氧化物、碳酸盐、硅酸盐、硫化物，空间上具有分带性（5）矿石具有鲕状、肾状构造，条带状、层状构造

（6）多数矿床规模大，矿体产状稳定，矿石质量好，具较大的工业意义，是铁、锰、铝的主要来源96胶体化学沉积矿床

主要内容1、胶体化学沉积矿床的概念2、胶体化学沉积矿床的成矿物质的搬运、沉淀富集机制3、胶体化学沉积矿床的矿床类型4、胶体化学沉积矿床的基本特征5、沉积型铁矿床、锰矿床的矿物相分带及其影响因素97一、机械沉积矿床二、蒸发沉积矿床三、胶体化学沉积矿床四、生物化学沉积矿床第三节沉积矿床的主要类型及地质特征98四、生物化学沉积矿床(一)概念和工业意义生物或生物化学作用促使有机和（或）无机的成矿物质发生沉积分异作用而形成的矿床－生物化学沉积矿床

（1）生物有机体直接沉积而成的矿床

－生物沉积矿床

（2）生物有机体分解产生的气体和有机酸参与化学作用，促使成矿物质沉淀富集形成的矿床－生物化学矿床矿床规模大分布广具重要工业意义99

沉积磷块岩矿床沉积硅藻土矿床沉积层状硫化物矿床碳酸盐岩矿床沉积自然硫矿床可燃有机矿床（煤、石油、天然气、油砂、油页岩等(二)主要矿床类型及其成矿机制1001、沉积磷块岩矿床按矿物成分和结构构造

进一步划分为

层状磷块岩矿床结核状磷块岩矿床鸟粪状磷矿床(二)主要矿床类型及其成矿机制101A、层状磷块岩矿床：

①矿体呈层状与硅质岩、碳酸盐岩互层②矿石主要由细晶磷灰石、胶磷灰石组成；胶状隐晶质细粒状生物碎屑结构呈致密块状鲕状条带状结核状砾状构造③矿层多厚度大矿床规模大矿石中P2O5含量高（25－34％）含有U、Th、V等元素④典型矿床：云南昆阳磷矿床湖北襄阳磷矿床贵州开阳磷矿床102103昆阳磷块岩矿床中的层状矿体104结核碎屑磷块岩105结核106砾状白云质磷块岩107砾状白云质磷块岩(*8)108砾状致密磷块岩109鲕状结核状磷块岩110B、结核状磷块岩矿床：

①矿体呈层状产于粘土岩、碳酸盐岩、海绿石砂岩中；矿层由球状、肾状、不规则状磷酸盐结核组成；矿层薄不稳定工业价值较低②矿石呈大小不同肾状、球状、不规则结核状富含化石；由含水的氟磷灰石组成，P2O5含量低(12-28％），③典型矿床：我国南方泥盆系、二叠系、寒武系中的磷矿床属此类型C、鸟粪状磷矿床：

我国南方岛屿，含P2O527.6%

K2O2-3%NO210.4%111(2)沉积磷矿床的成因

磷的来源

生物源－动物躯体大陆含磷岩石风化－磷酸盐溶液海底火山喷发生物成因说：

磷是典型的生物元素生物大量死亡后堆积成矿海水温度、盐度和流速变化起主要作用南非好旺角--极地冷流与赤地暖流汇合生物-化学成因说（洋流上升成矿说）（卡查科夫，1937）112化学成因说（A.B卡查科夫，1937）：P2O5溶解度与水中CO2含量呈正相关（1）海水表层（60m以上）光合作用带，大量浮游生物吸收磷海水中几乎不含磷（2）水深60m至300－400m带，死亡生物通过带。有机质分解出CO2，随着深度增加，CO2含量增加，海水磷含量增加

(3)死亡生物大量分解带（300/400-1000m）。携带P浮游生物死亡后，腐烂分解，产生大量CO2，磷在水中的溶解度增大，海水中富磷和二氧化碳113化学成因说（A.B卡查科夫，1937）：P2O5溶解度与水中CO2含量呈正相关（4）水深1000－1500m以下，生物稀少，磷含量重新降低洋流上升理论（主要发生在低纬度地区）由于大洋环流垂直循环，深部富磷和CO2海水上升,压力降低（CO2逸出）及光合作用（吸收CO2）导致CO2分压下降磷的溶解度降低导致磷灰岩形成（深度为50－200m的陆棚区）114

2000100050040030020050100米陆缘泥质和灰质沉积物相磷灰岩相海滨砂和砾石相残余P2O5100毫克/米3残余P2O510-50毫克/米3浮游植物光合带CO2≤3×10-4大气压海平面P2O5≥300毫克/米3CO212×10-4大气压300-800m，溶液中CO2和P2O5量最高浮游生物遗骸下沉方向上升海流方向当深处寒流向上回流时磷灰岩在陆缘带生成简图（据卡查科夫）1152、硅藻土矿床硅藻虫和微小生物吸收二氧化硅后死亡，遗体的硅质部分堆积形成硅藻淤泥经成岩作用硅藻土矿床产出围岩主要为砂岩、页岩、泥岩、含磷沉积岩及火山岩类；二氧化硅主要由火山活动提供；化学性质稳定，不溶于一般酸类，生物体细小，疏松多孔，具吸附性、过滤性、漂白性，不吸热、隔音、熔点高等特点分布广泛主要成矿时代第三纪和第四纪次为中生代116硅藻土矿床的主要类型：

A、海相硅藻土矿床质量好规模大经济意义大B、湖相硅藻土矿床－我国的主要类型分布于浙江、吉林、河北、山东常产于火山沉积盆地，第三纪产物1173、层状金属硫化物矿床同生富集形成的或同生有机硫与后生金属元素相互作用形成的沉积金属硫化物矿床形成于还原环境，产于富含有机质的碳质页岩、砂岩、碳酸盐岩中，与生物作用密切相关：a、黑海底部的腐泥中Zn、Cu、Mn含量高，现代含Cu沼泽中有机质含量可达60%，Cu3-4%；b、在层状硫化物矿床中含硫化物显微球粒（草莓结构）；c、矿石的δ34S