矿床地质学各论篇-3

1、第七章 沉积矿床,一、 沉积矿床及其特点 二、 沉积矿床形成条件 三、沉积成矿作用 四、沉积矿床主要类型,1沉积矿床（sedimentary deposit）,一、沉积矿床及其特点,地表岩石和矿石在风化作用下形成破碎和分解产物、有机残骸和火山喷出物等 被地表营力（水、风、冰川、生物等）搬运到有利的沉积环境中 经沉积分异作用形成有用矿物富集达到工业要求，形成的矿床称为沉积矿床,2沉积矿床特点,沉积矿床产于沉积岩系或火山沉积岩系中，矿体和其顶底板岩石同属整合沉积成因，属同生矿床 沉积矿床与沉积岩一样，其形成演化经过了同生阶段、成岩阶段和后生阶段，大多数沉积矿床是在同生阶段形成的,2沉积矿床特点,沉

2、积矿床与一定的岩性岩相具有专属性关系，矿床常产于特定的地层层位中 矿体多呈层状、似层状、透镜状，具明显的层理，与围岩产状一致，呈整合接触 矿床规模大,成矿作用方式由机械沉积、化学沉积、生物化学沉积、火山沉积作用形成，显外生矿床的典型特征 沉积岩系中蕴藏丰富的沉积矿产：几乎所有盐类矿产，铁、锰黑色金属，磷、钾等化工原料，建筑材料，砂金与铀矿、稀有与分散元素等,沉积矿床特点,二、形成条件,1物质来源 形成沉积矿床需要充足或足够物质来源 大陆风化产物是沉积矿床的主要来源 火山喷发产物和生物残骸是重要来源,蒸发沉积的盐类矿床只有在干旱气候环境中形成；Cu、Pb、Zn有色金属硫化物矿床与盐类矿物或矿床共

3、生 一些Cu、U、Ag矿床产于红色岩系中 具有沉积成因的 Pb、Zn矿床与礁灰岩关系密切，同属干旱或季节干旱气候环境中的产物,2气候条件,气候条件,炎热潮湿气候，且为准平原化地区的海或湖盆地边缘地带，发育沉积型铝土矿 温暖潮湿气候环境则发育沼泽铁矿 潮湿和干旱季节性交替气候带，则发育沉积型鲕状铁、锰矿床,海相沉积赤铁矿矿层发育在石英砂岩和页岩系中，为潮下浅水相环境产物 海相沉积锰矿层发育在硅质岩、碳酸盐岩、粉砂岩和粘土岩系中，系潮下深水环境产物,3岩性岩相条件,3岩性岩相条件,对于盐类矿床的含盐岩系由陆相碎屑岩系控制和海相碎屑岩系和碳酸盐系控制 岩性岩相条件研究对于沉积矿床 形成机制和找矿预测

4、具较大意义,4地质构造条件,产于沉积盆地或低洼地区，受持续稳定的沉降构造作用控制，制约着沉积物不断的沉积、发生分选与沉积岩相分带 在很大程度上决定了所形成矿床矿物成分，元素分带、矿床规模，及其纯度与在地区和地层上的分布,需满足的条件： 有足够的成矿物质来源 通过溶解或其它作用把物质聚集起来 将成矿物质搬运到沉淀堆积的地点 物质在沉积盆地中的沉积,三、沉积成矿作用,三、沉积成矿作用,1溶解与搬运 2沉积作用 3同生、成岩与后生沉积成矿,1溶解与搬运,成矿物质搬运营力主要以流水为动力，流水中携带成矿物质的形式有： 碎屑颗粒形式搬运，搬运的能力主要与流速、碎屑颗粒大小、形状、比重，以及水介质的比重与

5、粘度等有关,1溶解与搬运,胶体溶液形式搬运，对于大多数地表水中难溶和不溶的物质组分，并在水体中缺少使这些物质化学性质变化的溶剂时，一些元素和物质微粒以胶体形式搬运,真溶液形式搬运，可溶物质溶解后被搬运碳酸盐溶液是铁、锰的有效溶剂 生物分解形成腐殖酸和其它有机酸是极有效的溶剂 黄铁矿氧化后产生硫酸盐溶液是有效溶剂,溶解与搬运,2沉积作用,构成有经济意义的沉积矿床是以机械形式、化学形式和生物化学形式沉积成矿的沉积成矿方式取决于成矿物质和溶剂的性质、沉积的地点与场所，沉积环境的pH和Eh条件等,2沉积作用,成矿作用在上述沉积形式下，在搬运和沉积过程中通过沉积分异作用富集 沉积矿物相和变价成矿元素，直

6、接受大陆边缘海底地形和海水pH-Eh的控制,同生成矿作用 指沉积物被水流搬运到沉积场所，按各类沉积物的物理与化学性质先后沉积聚集的成矿雏型 许多砂矿是该作用阶段形成 铁、锰、铝等亦主要在同生阶段形成,3同生、成岩与后生沉积成矿,3同生、成岩与后生沉积成矿,成岩成矿作用 即松散沉积物深埋与水隔绝转为固结岩石的过程 使沉积物产生重结晶，还可使成矿元素价态改变进而发生迁移，或使成矿元素形成自生矿物而再分配 铁、锰、铝等矿床可在成岩过程中进一步近距离迁移富集,3同生、成岩与后生沉积成矿,后生成矿作用 沉积岩固结为岩石以后，在一定埋藏深度、一定温度和压力影响下，被挤压出来的含成矿元素的水溶液，在未发生任

7、何变质的条件下，经交代和充填作用方式再沉积下来的成矿作用,四、沉积矿床主要类型,1.机械沉积砂矿床 2.胶体化学沉积矿床 3.蒸发矿床 4.生物化学沉积矿床,1机械沉积砂矿床 指含矿岩石或矿床在地表遭受物理风化作用形成碎屑物质和稳定的重矿物，在其搬运过程中，因粒度、形状、比重不同而发生的机械分异所形成的矿床,四、沉积矿床主要类型,机械沉积砂矿床,（2）矿床特点 一般指现代砂矿床，含矿层埋藏不深，便于开采，不需破碎加工，具有较大或一定的经济意义 根据水体成因可分为冲积砂矿，海滨砂矿和古砂矿床 砂矿主要有金、铂、钨、锡、钛、铬、铌、钽、锆、金刚石等,（3）形成条件 重砂矿物的来源，主要来自原生矿床

8、，含矿岩石以及古砂矿，因此，砂矿往往是寻找原生矿床的重要标志。 气候条件，在温暖潮湿地区，风化作用强烈彻底，水系发育，为砂矿的形成提供了丰富的物质和流水介质条件,机械沉积砂矿床,机械沉积砂矿床,地貌条件控制着砂矿的形成和分布，不同地形条件发育不同类型的砂矿 山间盆地、河流是冲积砂矿形成场所 湖滨、河口三角洲是河湖混积相砂矿形成地带 河谷两侧缓坡、山麓或丘陵区是残、坡积砂矿发育区 一般低山丘陵的河谷和滨湖、滨海区是砂矿形成的有利区域,水流是形成砂矿最重要的营力和介质，其具有很强的搬运能力，分选性好，有利有用矿物的富集 砂矿形成的重要内因在于，一些耐磨损-硬度高、解理不发育、化学性质稳定、比重大的

9、有用矿物，容易在流水搬运过程中聚集,机械沉积砂矿床,（4）机械沉积砂矿床的主要类型,残积、坡积砂矿床 残积砂矿（eluvial placer） 暴露地表的含矿岩石或矿床，经受长期风化作用，使重矿物和含重矿物的岩石碎块在原地富集而成的砂矿床 坡积砂矿（deluvial placer） 地表条件下比较稳定的重矿物或含重矿物的岩石碎块，被流水冲刷或重力作用，向下运移至山坡地带停积富集形成的砂矿,它们的特征是距离原生矿体不远或在原地，分选性差，松散堆积，不具层理，重矿物富集程度不很高、分布很不均匀 既是寻找原生矿床的重要线索，同时也是冲积矿床的重要物质来源,（4）机械沉积砂矿床的主要类型,残积、坡积砂

10、矿床,（4）机械沉积砂矿床的主要类型,冲积砂矿床 ( alluvial placer ) 含矿岩石或矿床的风化碎屑物被河水搬运过程中，在非湍流适宜地段，因流速减慢，搬运能力降低，按粒度和比重不同分选沉积，形成有用矿物集中，称冲积砂矿,（4）机械沉积砂矿床的主要类型,其特征是重矿物富集程度较高，沉积物的分选性好，具一定的层理，矿体延伸范围较大，重矿物一般富集在基岩底板上面的砾石层下部 冲积层自上而下可分为上壤层、泥质层、小砾石层、砂层和基岩，矿体分布总体与河流相一致,冲积砂矿床,冲积砂矿形成的有利地段是河流的中游和中-上游地貌突变区域，具体分布于河流的内侧，主流与支流交汇近外侧的下方，河流由窄变

11、宽地段，河流坡度由陡变缓处,（4）机械沉积砂矿床的主要类型,冲积砂矿床,海滨砂矿床（sea-beach placer）,由于海水的拍浪和岸流作用，使不易风化的重砂矿物在海滨的浪击带或潮间带中分选聚积，形成海滨砂矿 海滨砂矿主要分布在大片基岩出露的上升海岸的海滨地带,海滨砂矿床,由河流带入的重矿物，岸流使其沿滨岸分布，拍岸浪作用使比重大的矿物集中在滨岸地带形成砂矿体 矿体呈狭长带状，沿海岸延伸数公里至数十公里，个别达数百公里，宽几十米；矿床规模较大，品位较高，易开采，具有工业价值 产有钛铁矿、锆石、金红石、独居石、金刚石等,2胶体化学沉积矿床（mineral deposit by colloid

12、al agglutination）,（1）胶体化学沉积矿床 地表岩石和矿石在化学风化和物理风化作用下，一些有用矿物的分解产物,以胶体粒子进入流体，经化学分异作用，使有用矿物或组分集中，其储量和质量达到工业要求形成的沉积矿床,四、沉积矿床类型,（2）胶体化学沉积矿床特点 矿床一般产于一定地质时代的沉积岩和火山沉积岩系内，矿层位于沉积间断面之上的海侵岩系底部或下部（Al、Fe）、中部（Fe、Mn）、上部（Mn）,沉积矿床主要类型,沉积矿床主要类型,该类矿床多分布于沉积岩系的浅海海湾 边缘、湖盆边缘，主要形成铝土矿、铁、 锰沉积矿床，铝土矿和粘土矿产于近岸， 铁矿在陆棚上部，锰矿位于陆棚下部环境,胶

13、体化学沉积矿床特点,矿体呈层状、扁豆状、透镜体状，产状与地层一致 矿石成分主要为金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐和硅酸盐等，常具鲕状、豆状、肾状构造，显示胶体结构特征,沉积矿床主要类型,（3）形成条件 除与正常沉积矿床形成条件一致之外，该类矿床形成条件应强调的是： 成矿物质来源是多方面的，主要以陆源物质铁、锰、铝和粘土为主要来源，表明矿床形成与近大陆一侧岩石成分与风化强度有密切关系,沉积矿床主要类型 胶体化学沉积矿床特点,胶体化学沉积矿床特点,矿层往往发育在有关沉积不整合面之上的海侵岩系底部或中上部。这与地壳升隆运动的地质构造条件有直接关系 热带温带的潮湿与干旱季节分明的亚热带有利红土风化作用，为

14、铁、锰矿床形成准备了物质条件。持续的潮湿气候带则有利于铝土矿的形成,沉积矿床主要类型,沉积铁矿床 按沉积环境可划分为：湖相沉积铁矿 和浅海相沉积铁矿 铁的矿物相在海、湖盆地不同深度或离岸远近程度出现不同分带，研究铁的矿物相带的变化，对于确定海岸线的位置，海盆地的深浅和古地理特征有重要意义,沉积矿床主要类型,（4）矿床类型,沉积矿床主要类型,规模较大的沉积铁矿主要为海相铁矿，在我国北方发育宣龙式铁矿床，南方发育宁乡式铁矿 宣龙式铁矿床分布于河北宣化、龙关一带，赋存于长城系串岭沟组底部的海相胶体化学沉积铁矿，共有3-7层矿与砂页岩互层，构成厚几十米的含矿带,矿层底板和砂岩夹层都有交错层及波痕，铁矿

15、体呈层状及扁豆状，单层0.7-2m厚 矿石矿物主要为赤铁矿，最上一层顶部矿有菱铁矿，具鲕状、豆状及肾状构造,沉积矿床主要类型,沉积矿床主要类型,宁乡式铁矿床-赋存于中上泥盆统砂页岩中，发现湖南宁乡县而得名 矿体呈层状，主要矿层有1-4层，层间夹绿泥石页岩或细砂岩，矿层厚0.5-2米 矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿，具鲕状构造并向白云石、方解石、菱铁矿所胶结 矿石含铁25-50%,沉积锰矿床 与铁出现类似的环境，两者经常出现伴生 现代大洋底部发育锰结核 浅海沉积锰矿床我国辽宁瓦房子锰矿床具有代表性,沉积矿床主要类型,沉积矿床主要类型,矿床位于辽宁西部 含锰岩系为震旦系，自下而上为： 含燧石灰岩及白云质

16、灰岩，黑色薄层粉砂质粘土岩，灰白色白云岩，间夹薄层粘土岩 含锰岩系通常呈黑色，暗褐色，紫红色及红色。以粘土岩为主，锰矿层为断续、重叠的透镜体群称“铁饼群” ，单个铁矿饼厚0.5m，长5m。共有3个锰矿层,沉积矿床主要类型,矿石类型有氧化锰和碳酸锰矿石两种前 者以水锰矿为主，呈块状，具鲕状构后者 为菱锰矿和锰方解石为主，具竹叶状构造 矿床为大型,沉积铝土矿床和粘土矿床 分为陆相沉积铝土矿和海相沉积铝土矿床 我国铝土矿主要形成于石炭纪和二叠纪，产于古陆边缘的灰岩风化侵蚀面上的海进层序底部 铝土矿是由于长期风化和红土化作用，以及植物、腐殖质的作用使粘土彻底分解而成,沉积矿床主要类型,沉积矿床主要类型

17、,在陆壳铝硅酸盐的风化产物中Al2O3nH2O（正胶体）和SiO2nH2O（负胶体）结合成稳定的粘土矿物沉积，只有经过红土化过程，在水的作用下持续稳定的去硅作用，才能形成良好的铝土矿物质 否则仅形成经济意义较小的粘土矿床,根据与风化原岩的关系，还可划分为： 与碳酸盐岩有关的铝土矿床 与火成岩及变质岩有关的铝土矿床 与泥质岩有关的铝土矿床 铝土矿矿石简单，水铝石、三水铝石组成 伴有针铁矿、鳞绿泥石 矿石发育有鲕状、豆状、块状、土状构造产状稳定，厚度大，规模大,沉积矿床主要类型,（1）生物-化学沉积矿床 指由生物有机体的分解而导致有用矿物沉淀，或由沉积作用堆积起来的生物遗体形成的矿床,沉积矿床主要

18、类型,3.生物化学沉积矿床 （mineral deposit by biogenic and biochemical sedimentation）,沉积矿床主要类型,（2）矿床特点 矿床产于陆棚浅海盆地边缘，炎热气候条件提供生物生长繁殖的环境，有一定的成矿时代和含矿层位 有利的含矿岩系为富含有机质的页岩、砂岩、碳酸盐岩。矿层内含较丰富的化石或有机质,沉积矿床主要类型,矿体形态呈层状、扁豆状、走向延伸较远矿石为致密块状，条带状、浸染状构造 矿床主要有磷灰（块）岩矿床、硫化铁矿床、硅藻土矿床、沉积自然硫矿床、生物灰岩矿床等 规模大、分布广、具很大的经济意义,（3）生物化学成矿作用 生物化学沉积矿床

19、及其生物直接或间接参予成矿作用，主要有四种作用方式： 通过生物生命活动的吸食和吸附作用促使成矿元素与物质的聚集,沉积矿床主要类型,沉积矿床主要类型,生物的活动改变成矿物理化学环境，起间接成矿的作用 生物产生有机酸直接参予成矿作用 多种形式的有机官能团：-COOH、-OH、 -CH-S-H等，有较强的螯合能力 通过新陈代谢作用把元素从一种状态转变为另一种状态,（4）生物化学沉积矿床主要类型 沉积磷灰（块）岩矿床 除鸟类磷矿床和贝壳等生物遗体矿床与动物界有明显关系外 海底深部循环水喷流浅海也带来大量磷 地壳中沉积磷矿床的来源是岩浆岩中的磷灰石和火山喷发物,沉积矿床主要类型,沉积矿床主要类型,含磷沉

20、积岩的风化分解，磷易被CO2和 有机酸的地表水所溶解，并被搬运到水盆 中，在水盆中通过生物作用富集起来，沉 积成磷矿床,沉积矿床主要类型,沉积磷灰岩矿床的成因假说有三种： 生物成因说:认为沉积磷灰岩矿床是由于海水中生物大量死亡之后聚集而成的。生物贝壳含P2O5达36.5%,虾类含Ca3(PO4)2达26%,脊椎动物骨骼中含P2O5达53.31%,化学成因说: 认为上部海水（60m深范围内）是浮游生物活动地带，海水中磷已被生物大量吸收海水中几乎不含磷 当生物大量死亡向海底沉降，同时将表层水中磷带到深水层，有机物分解出CO2，CO2随水深增加而增高，而使海水溶解磷的能力增大,沉积矿床主要类型,沉积

21、矿床主要类型,化学成因说: 由于海水的垂直循环，当富含磷和CO2的深部海水上升到陆缘地带时，CO2向浮游植物光合带扩散，使其分压减小，碳酸盐达到饱和首先沉淀，其后磷酸钙亦达到饱和而沉淀在陆缘带的上部和中部（海水50-150m），生成鲕状构造的胶状磷灰岩,生物化学成因说 认为磷的富集与海洋中的浮游生物有关，吸收海水中磷质的大量浮游生物死亡后分解 在淤泥中富集大量的磷，并向浓度低的水底底层扩散 扩散过程中，磷酸盐围绕小的质点进行聚集，形成磷酸盐的结核。富有质淤泥的长期沉积，使可形成较厚的磷灰岩矿床,沉积矿床主要类型,上述三种理论，都肯定了生物在成矿作用中的重要意义 沉积磷矿床矿石矿物由细晶磷灰石、

22、胶状磷灰石或含水氟碳磷灰石组成，并常与方解石、白云石、石英、云母、粘土矿物等伴生 矿石多具致密块状构造、鲕状构造和结核构造,硅薄土矿床 由生活在海水及湖水中的硅藻虫和放射虫及其它海相微生物，吸收水中SiO2组成驱体，死之后有机部分腐烂，硅质介壳保留形成硅藻淤泥，再经成岩作用形成的 硅藻土化学成分主要是SiO2nH2O，细粒多孔，密度较小，熔点高达1610,沉积矿床主要类型,沉积矿床主要类型,具有隔音、绝缘、高吸附性，高过滤性 和高漂白性能 在建筑业用作隔音、绝热板、轻质水泥及瓷面砖 化工业用作油漆、涂料、填加剂 制糖业用作漂白材料,沉积矿床主要类型,硅藻土矿床分布较广，在地质时代上则很局限，主要形成于白垩纪、第三纪和第四纪。矿体呈层状、常与泥灰岩、白垩或砂岩、粘土岩互层。海相沉积硅藻土矿床规模大、矿石质量较好，是矿床的