沉积矿床胶体化学

沉积矿床胶体化学第1页，课件共40页，创作于2023年2月

机械沉积矿床胶体化学沉积矿床蒸发沉积矿床生物化学沉积矿床沉积矿床的主要类型第2页，课件共40页，创作于2023年2月概述胶体化学沉积矿床形成条件胶体化学沉积矿床类型及特征

胶体化学沉积矿床第3页，课件共40页，创作于2023年2月概述

胶体溶液

一种颗粒直径介于1~100μm的分散体系，其性质介于粗分散系（浊液，颗粒直径>100μm）与离子分散系（真溶液，颗粒直径<1μm）之间

胶体特性带电性吸附性胶体化学沉积矿床概述第4页，课件共40页，创作于2023年2月自然界中常见的正负胶体

胶体化学沉积矿床概述第5页，课件共40页，创作于2023年2月

搬运介质—地表径流胶体的带电性对胶体长距离搬运不利护胶剂

腐殖酸-胶体粒子被吸附在腐殖酸的大分子链上或网状结构中胶体化学沉积矿床概述第6页，课件共40页，创作于2023年2月胶体的沉淀

来自陆地的胶体溶液与富含电解质的海水混合。腐植酸遇到海水中的Ca2+离子，结合成不稳定腐植酸钙沉淀胶体化学沉积矿床概述第7页，课件共40页，创作于2023年2月2Fe(腐植酸盐)+3Ca2++6C1-→3Ca(腐植酸盐)↓+2FeCl3

进一步水解：

FeCl3+3H2O—Fe(OH)3↓+3HCI铁、锰、铝等围绕石英等生成鲕状、豆状等胶状构造矿石海侵阶段早期胶体化学沉积矿床概述第8页，课件共40页，创作于2023年2月自然界中胶体吸附现象（表面积很大、表面能较高）在成矿中具重要意义铁胶体带正电荷，优先吸附溶液中呈阴离子的As、Sb、P等；锰胶体带负电荷，优先吸附阳离子Li、K、Ba、Ni、Co、Cu、W等。胶体化学沉积矿床概述第9页，课件共40页，创作于2023年2月胶体化学沉积矿床

地表岩石（或矿石）风化形成难溶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的沉积矿床胶体化学沉积矿床概述第10页，课件共40页，创作于2023年2月

分布于大陆边缘浅海地带，分布与海岸线平行含矿建造稳定

矿体呈层状、似层状或透镜状产出，产状稳定，与围岩整合

矿物组成，铁、锰、铝的氧化物、碳酸盐、硅酸盐、硫化物，空间上具有分带性矿石具有鲕状、肾状、条带状、层状构造多数矿床规模大，矿体产状稳定，矿石质量好具较大工业意义，是铁、锰、铝的主要来源胶体化学沉积矿床概述—地质特征第11页，课件共40页，创作于2023年2月成矿物质来源地貌条件物理化学条件

胶体化学沉积矿床的形成条件第12页，课件共40页，创作于2023年2月成矿物质来源

主要来自陆源物质。陆壳岩石在风化后期铁、锰、铝等便被分解出来，形成高分散的胶体溶液海底火山喷发提供铁、锰等必要条件大陆长期而稳定的风化剥蚀，温热而潮湿的气候，准平原化的地貌等河流搬运成矿物质能力巨大，亚马逊河，约含0.003克/升铁，17.6万年可形成二十亿吨铁矿床胶体化学沉积矿床的形成条件第13页，课件共40页，创作于2023年2月地貌条件沉积环境-海盆地，构造稳定、海岸线曲折海湾浅海区。内陆湖泊或富含有机质沼泽盆地,湖沼含过多腐植酸和细菌过量腐植酸破坏胶体稳定性→成矿物质沉淀细菌和藻类等作用→成矿物质沉淀矿床工业意义较小

胶体化学沉积矿床的形成条件

第14页，课件共40页，创作于2023年2月物理化学条件98个港湾海水样、357个港湾泥样（波罗的海微咸水和其沉积物、加里福尼亚海湾外潮坪和深水斜坡沉积物，黑海静水盆地中水样）pH值为7~8±；Eh值循环水为正值（最高0.5eV）；盆地底部停滞水为负值，下限为-0.172eV；沉积物孔隙水中既可正值，亦可为负值胶体化学沉积矿床的形成条件

第15页，课件共40页，创作于2023年2月

物理化学条件胶体化学沉积矿床的形成条件

海湾盆地物理化学条件变化示意图第16页，课件共40页，创作于2023年2月

沉积铁矿床沉积锰矿床沉积铝矿床

胶体化学沉积矿床的类型及特征

第17页，课件共40页，创作于2023年2月胶体化学沉积型铁矿床铁的克拉克值为4.2%，在氧、硅、铝之后居第四位沉积铁矿床的物质来源①陆地的风化壳②海底火山作用③海底含铁物质的分解铁质的搬运方式呈Fe(OH)3胶体溶液被地表水带出风化壳，在适量腐植酸的保护下，或者Fe3+离子与腐植酸结合形成稳定的腐植酸络合物，被河流搬运到汇水盆地第18页，课件共40页，创作于2023年2月胶体化学沉积型铁矿床非洲的乍得湖湖面积约24000km2，平均水深约3.5m，水83%由南部沙里河供给。在湖南部与沙里河三角洲连结地带，在水深1~3米的局部地区，正在形成现代鲕状褐铁矿岩在320年里，沉积了面积为2,700km2、厚达40cm的鲕状铁质岩。鲕粒直径平均0.25mm，最大达1.2mm，成分蒙脱石、针铁矿以及少量高岭石、石英、方解石等乍得湖现代鲕状褐铁矿岩沉积示意图

第19页，课件共40页，创作于2023年2月海相沉积铁矿床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胶体化学沉积型铁矿床第20页，课件共40页，创作于2023年2月海相沉积铁矿床主要特征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、石英、方解石、黄铁矿等，矿石品位高、Ｓ、P杂质含量低、质量好矿石呈鲕状、肾状和块状构造北方的“宣龙式”（Chch）;南方“宁乡式”（D）胶体化学沉积型铁矿床第21页，课件共40页，创作于2023年2月图河北宣龙铁矿床地质剖面图

第22页，课件共40页，创作于2023年2月图我国南方宁乡式铁矿剖面图

第23页，课件共40页，创作于2023年2月海相沉积铁矿床的成矿机理沉积铁矿床的化学沉积说（1）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）铁的胶体溶液被搬运至湖、海盆地中时，Fe3+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第24页，课件共40页，创作于2023年2月

鲕状构造成因（1）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）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）细菌和生物成鲕说海相沉积铁矿床的成矿机理第25页，课件共40页，创作于2023年2月胶体化学沉积型铁矿床湖沼相沉积铁矿床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第26页，课件共40页，创作于2023年2月胶体化学沉积型锰矿床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）锰的克拉克值远较铁低（为铁的1/50），内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锰在海盆中的位置比铁距海岸更远些；锰比铁沉积更晚些第27页，课件共40页，创作于2023年2月化学沉积型锰矿床的矿物相分带软锰矿-硬锰矿矿石相带（Mn4＋）,含锰高，杂质少水锰矿矿石相带(Mn4＋、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第28页，课件共40页，创作于2023年2月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）中的锰矿床胶体化学沉积型锰矿床第29页，课件共40页，创作于2023年2月海相沉积型锰矿床（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胶体化学沉积型锰矿床第30页，课件共40页，创作于2023年2月瓦房子锰矿地层柱状图第31页，课件共40页，创作于2023年2月

第32页，课件共40页，创作于2023年2月现代深海沉积的锰质结核矿床（1870年首次发现）（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Mn4×1011t，Ni1.64×1010t，Cu88×108t，Co58×108t，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1×108t的锰结核在继续堆积胶体化学沉积型锰矿床第33页，课件共40页，创作于2023年2月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

第34页，课件共40页，创作于2023年2月（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、粘土矿物等胶体化学沉积型锰矿床第35页，课件共40页，创作于2023年2月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第36页，课件共40页，创作于2023年2月胶体化学沉积型铝土矿矿床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