矿床学第十二章胶体化学沉积

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1、矿床学,第十二章 胶体化学沉积矿床,第十二章 胶体化学沉积矿床,1 概念与特点 2 形成条件 3 矿床分类及主要矿床特征,第十二章 胶体化学沉积矿床,1 概念与特点 一、概念 胶体化学沉积矿床（Mineral Deposit by Colloidal Agglutination）：胶体化学沉积矿床（Mineral Deposit by Colloidal Agglutination）指地表岩矿石经风化作用形成的部分成矿物质以胶体溶液的形式迁移到有利于胶体凝集的环境中，通过胶体化学分异（聚沉）而使有用物质富集所形成的矿床,第十二章 胶体化学沉积矿床1 概念与特点,二、特点 1、矿床产于沉积岩或火

2、山沉积岩系沉积间断面上的海侵岩系中; 2、具有特定层位，如沉积铁矿主要形成于中元古代（Pt2）和泥盆纪（D）; 3、具明显的分带性： 平面上，自岸向海为 AlFeMn 剖面上，自下而上为 AlFeMn,第十二章 胶体化学沉积矿床1 概念与特点,二、特点 4、矿体呈层状、似层状，与围岩产状一致 5、矿石具鲕状、豆状、肾状、条带状构造，结核状、胶体结构 6、矿石成分主要为Fe、Mn、Al的金属氧化物、氢氧化物、硫酸盐和硅酸盐等 7、主要矿种为铁、锰、铝及粘土矿,第十二章 胶体化学沉积矿床2 形成条件,一、物源 二、气候与地貌 三、地质构造,第十二章 胶体化学沉积矿床2 形成条件,一、物源： 1、陆

3、源风化产物最重要； 2、火山物质； 3、陆源海解 二、气候与地貌 1、温带-热带气候和水盆地汇水范围内的成年期地貌发展阶段，对成矿特别有利 2、准平原地形有利于较彻底的风化作用 三、地质构造 1、稳定的海岸线对矿质的平稳持续沉积有利 2、地台边缘或陆缘海盆地有利于成矿,3矿床分类及主要矿床特征,一、矿床分类（按工业类型） 1、沉积铁矿床 2、沉积锰矿床 3、沉积铝土矿 4、沉积粘土矿,第十二章 胶体化学沉积矿床3矿床分类及主要矿床特征,二、沉积铁矿床 1、特点 2、成因假说,第十二章 胶体化学沉积矿床3矿床分类及主要矿床特征,二、沉积铁矿床 （Sedimentary Iron Deposit）

4、 1、特点（除具胶体化学沉积矿床特征外） 1）产于海侵岩系中下部,2）具有明显的铁矿物分带性（由岸边到大洋） （1）铁的氧化物矿物相带，属氧化环境，形成铁的高价氧化物和氢氧化物，典型矿物为赤铁矿、针铁矿、褐铁矿等；,（2）硅酸盐矿物相带，在弱氧化条件下，形成铁的硅酸盐等矿物，如鲕绿泥石，故又称为鲕绿泥石相带；,（3）碳酸盐矿物相带，在还原条件下形成铁的碳酸盐和碳酸钙的混合物，主要为菱铁矿，故又称为菱铁矿相带；,（4）硫化物矿物相带，在强还原条件下，经细菌分解有机质产生大量硫化氢，形成硫化物如黄铁矿、白铁矿、胶黄铁矿等。,2.特点 3）矿体呈层状、似层状，与围岩产状一致 4）矿石具鲕状、豆状、肾

5、状、条带状构造，胶体结构 5）矿石成分主要为铁的氧化物、碳酸盐矿物，次为铁的硅酸盐、硫化物,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积铁矿床,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积铁矿床,矿床实例： 宣龙式铁矿：产于中元古界长城系串岭沟组底部的沉积铁矿床，以宣龙庞家堡为代表； 宁乡式铁矿：产于泥盆系中上统砂页岩中的沉积铁矿床，以鄂西宁乡铁矿床为代表。 綦江式铁矿：产于侏罗纪煤系砂页岩中的铁矿床，以重庆綦江铁矿床为代表。,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积铁矿床,2、成因假说 1）化学沉积说 2）机械悬浮物沉积说 3）陆缘汲取说 4）生物成矿说,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积铁矿床,1）化学沉积说 要点

6、： （1）含铁硅酸盐类矿物经强烈的风化作用，一部分形成铁的胶体溶液，一部分形成各种易溶的含铁重碳酸盐、硫酸盐或氧化物，但在富含氧的地表中最终氧化、水解成氢氧化铁胶体。 （2）这些胶体在适量腐殖酸保护下被流水带到沉积盆地。 （3）当遇到盐类矿物质或腐殖酸过量与太少，或由于细菌作用而发生胶体聚沉使成矿物质富集。因盆地中pH、Eh不同而形成不同的铁矿物相分带。,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积铁矿床,2）机械悬浮物沉积说 考虑（1）地表富氧环境中铁的胶体不能长距离迁移；（2）腐殖酸易氧化；（3）库斑河调查90%以上是悬浮物；（4）乍得湖中发现铁以粉铁的形式搬运越细铁越高，且多位于粉砂岩向泥灰岩的过

7、渡部位。 因此，斯特拉霍夫等认为，铁主要被粘土矿物或粉砂表面吸附呈悬浮物态由地表水搬运到掺合作用较弱的海湖盆地边缘沉积，使氢氧化铁和其它含铁物质富集，并在成岩中形成含铁矿物相的分带。,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积铁矿床,3）陆缘汲取说 我国叶连俊先生（1959）通过研究后提出了铁、锰、铝、磷的“陆缘汲取说”。其要点是：海侵之前，陆源区已被侵蚀夷平成准平原状态，地面上广泛分布着风化壳及沉积层。因海水侵漫陆地而大使海解，并从中溶蚀、汲取出各种元素及化合物的补给，使泻湖、沼泽区的海水富含成矿物质。当这些物质、沉积下来时便形成工业矿床。,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积铁矿床,4）生物成矿说

8、近年来，加强了有关生物成矿的研究。长春地院对河北庞家堡铁矿的室内外研究认为，河北庞家堡铁矿中的肾状赤铁矿经研究发现其肾状为叠层藻；国外铁矿研究中亦发现静磁细菌，故认为这类铁矿可能是由菌藻活动形成的。,第十二章 胶体化学沉积矿床3矿床分类及主要矿床特征,三、沉积锰矿床 （Sedimentary Manganese Deposit） 1、特点 除具沉积矿床共性外 1）产于沉积间断面之上海侵岩系中上部,（1）软锰矿矿石相带：常见在沿岸附近的氧化环境中形成四价锰的氧化物如软锰矿、硬锰矿等；,2）具有明显的矿石相分带（.别杰赫琴）：从海岸向大洋,（2）水锰矿矿石相带：在离岸稍远、海水较深的弱氧化-较还原

9、的条件下，主要形成三价锰和四价锰的氧化物，如水锰矿等，常与蛋白石共生；,（3）碳酸盐矿石相带：在离岸较远、海水较深的还原环境中，主要形成二价锰的化合物，如菱锰矿、锰黄铁矿和锰方解石等，常与蛋白石、黄铁矿、白铁矿等共生。,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积锰矿床,3）矿体呈层状、透镜状及典型的“矿饼群” 4）矿石具鲕状、结核状、条带状构造 5）矿石主要为锰的氧化物（以软锰矿最重要）及碳酸锰矿物（菱镁矿和锰方解石）,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积锰矿床,矿床实例 辽宁瓦房子锰矿床（产于中元古界蓟县系） 湖南湘潭锰矿床（震旦系） 贵州遵义锰矿床（二叠纪乐平煤系底部） 云南斗南锰矿床（三叠系中统）

10、,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积锰矿床,2、现代沉积锰结核 1870年Chellengen挑战者号探险队首次在太平洋底发现含Fe、Mn氧化物，并定为锰结核。现已证实，大洋底部有着储量巨大的锰结核，是极为重要的有待开发的海洋矿产资源。其特点是:,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积锰矿床,1）主要分布于深度为3600-6000m的海域（个别海区可达10000m的深海区）中，主要分布于只有陆源碎屑沉积物的海区（如北冰洋、波罗的海）、既有陆源物质又有火山物质的大型海盆（大西洋、印度洋和太平洋）和具有海底热液活动的局限海或开阔海（如东太平洋山脉附近的海底）； 2）矿体呈不规则球形或饼状，储量巨大约1

11、7000亿吨，其中含Mn4000亿吨，Ni164亿吨，Cu为88亿吨、Co为58亿吨。,3）矿石具土状、结核状、同心状构造，内部为凝胶状结构 4）主要矿物为锰的氧化物、氢氧化物（托锰矿、水钠锰矿、硬锰矿、软锰矿和针铁矿等），富含多种有益元素如Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Pb、Zn、Ba、Mo、V、Cr、Ti等20多种，且平均品位高。,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积锰矿床,3、成因假说 1）胶体化学沉积说 2）机械悬浮沉积说 3）火山喷流沉积说 4）生物成矿说,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积锰矿床,2）机械悬浮沉积说： 黑海盆地从河流带出的Mn多半（72.7-99.0%）呈悬浮物被搬运

12、的,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积锰矿床,3）火山喷流沉积说 含锰岩系中发现有火山物质，其中大多是蛋白质、碧玉、燧石等硅质岩（火山喷发的来源）,3 矿床分类及主要矿床特征二、沉积锰矿床,4）生物成矿说： 锰结核与叠层石相似，同心纹为藻叠层石、锰细菌。 锰结核的成因有三种假说： （1）同生说：Mn转变为Mn，在氧化铁催化剂作用下促进了Fe-Mn矿物的形成； （2）成岩说：来自陆源的锰浓度很低，沉积物中很分散，只有当沉积物中有机质含量较高时才能使高价锰还原，发生迁移、富集，并与铁分开； （3）细菌成因说：锰结核与叠层石成因相似，锰结核内部不规则的同心层壳构造是藻叠层石。,第十二章 胶体化学沉积矿床3 矿床分类及主要矿床特征,四、沉积铝土矿床 我国铝土矿主要形成于石炭纪和二叠纪；陆相产于内陆湖盆地中，常与陆相砂页岩互层；海相铝土矿床产海盆地边缘地带，即滨海沼泽相下部，具海陆交互相沉积特点。,