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第 九 章 沉 积 矿 床
第 一 节 沉 积 作 用 及 沉 积 矿 床 的 类 型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
二 、 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
第 二 节 机 械 沉 积 矿 床
一 、 机 械 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第 三 节 蒸 发 沉 积 矿 床
一 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 特 点
二 、 蒸 发 沉 积 矿 床 形 成 和 保 存 条 件
三 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
第 四 节 胶 体 化 学 沉 积 矿 床
一 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
第 五 节 生 物 化 学 沉 积 矿 床
一 、 生 物 化 学 沉 积 矿 床 的 特 点
二 、 生 物 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
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第 九 章 沉 积 矿 床
• 地 表 岩 石 和 矿 石 的 风 化 产 物 、 火 山 喷 发 物 、 生 物
残 骸 以 及 宇 宙 尘 等 , 经 地 表 各 种 地 表 营 力 , 水 、
风 、 冰 川 和 生 物 等 搬 运 到 河 流 、 沼 泽 、 湖 泊 、 海
洋 中 合 适 的 地 质 环 境 中 沉 积 下 来 , 形 成 各 类 沉 积
物 , 称 之 为 沉 积 作 用 。 当 沉 积 物 中 的 有 用 物 质 富
集 达 到 工 业 要 求 时 , 便 成 为 沉 积 矿 床
(sedimentary
ore deposits)。
• 沉 积 矿 床 就 其 形 成 特 征 而 言 , 人 们 往 往 把 它 视 为
一 种 特 殊 的 沉 积 岩 , 属 于 同 生 矿 床 。 矿 床 常 具 有
特 定 的 地 层 层 位 , 矿 体 呈 层 状 、 似 层 状 和 透 镜
状 , 具 明 显 的 层 理 。
• 一 般 沉 积 矿 床 规 模 大 , 特 别 是 海 相 沉 积 矿 床 , 矿
层 沿 走 向 展 布 很 广 , 可 达 数 千 公 里 , 面 积 达 几 万
甚 至 几 十 万 平 方 公 里 , 含 矿 层 位 的 厚 度 数 米 到 数
百 米 不 等 , 最 厚 可 达 千 余 米 。
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第 九 章 沉 积 矿 床
• 沉 积 矿 床 经 济 价 值 很 大 ,
– 盐 类 矿 产 都 是 沉 积 成 因 的 ,
– 黑 色 金 属 原 料 ( 铁 、 锰 等 ),
– 化 肥 原 料 ( 磷 、 钾 等 )
– 建 筑 材 料 等 大 部 分 都 来 自 沉 积 矿 床 ;
– 另 外 , 金 和 放 射 性 矿 产 、 有 色 金 属 ( 铜 、 铅 、
锌 等 )、 稀 有 金 属 等 , 由 沉 积 矿 床 所 提 供 的 储
量 也 占 有 很 大 比 例 。
• 在 近 代 对 矿 产 资 源 需 求 急 剧 增 长 的 情 况 下 ,
沉 积 矿 床 的 重 要 性 愈 益 明 显 。
• 据 统 计 , 人 类 开 采 的 矿 产 有 75%-85%
来 源
于 沉 积 矿 床 。
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第 一 节 沉 积 作 用 及 沉 积 矿 床 的 类 型
• 沉 积 矿 床 的 基 本 成 矿 作 用 为 沉 积 分 异 作
用 , 而 物 质 的 搬 运 形 式 与 沉 积 分 异 作 用 是
密 切 相 关 的 。
• 沉 积 物 的 搬 运 形 式 有 包 括 : 以 难 溶 的 岩 屑
或 矿 物 碎 屑 进 行 搬 运 、 以 胶 体 溶 液 方 式 进
行 搬 运 和 以 真 溶 液 方 式 进 行 搬 运 。
• 与 其 相 应 的 沉 积 分 异 作 用 包 括 : 机 械 沉 积
分 异 作 用 、 化 学 沉 积 分 异 作 用 和 生 物 化 学
沉 积 分 异 作 用 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• 1. 机 械 沉 积 分 异 作 用
– 碎 屑 物 质 在 水 、 风 、 冰 川 等 营 力 搬 运 过 程 中 , 在 重
力 分 选 作 用 影 响 下 , 可 按 颗 粒 大 小 、 形 状 、 比 重 的
差 异 , 在 不 同 部 位 依 次 沉 积 , 这 种 作 用 称 为 机 械 沉
积 分 异 作 用 。
– 机 械 沉 积 分 异 作 用 的 结 果 使 比 重 大 、 体 积 小 的 碎 屑
物 质 ( 如 自 然 金 ) 和 比 重 小 、 体 积 大 的 岩 石 碎 屑 一
起 沉 积 。 分 异 作 用 进 行 得 越 完 善 , 则 碎 屑 物 质 的 分
选 程 度 就 越 高 , 如 含 金 砾 岩 , 砾 石 大 小 可 达
3~5cm, , 而 金 粒 却 不 过 几 毫 米 大 小 。
– 这 样 , 有 用 矿 物 如 金 、 铂 、 锡 石 、 黑 钨 矿 、 金 刚 石 、
金 红 石 、 刚 玉 、 独 居 石 等 便 可 在 河 床 、 海 滩 中 及 其
他 有 利 地 段 富 集 形 成 各 种 重 要 的 砂 矿 床 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• 2. 化 学 沉 积 分 异 作 用
– 当 成 矿 物 质 以 胶 体 溶 液 或 真 溶 液 形 式 进 行 迁
移 时 , 由 于 不 同 元 素 在 同 一 搬 运 介 质 中 溶 解
度 各 不 相 同 , 从 而 在 沉 淀 过 程 中 产 生 成 矿 物
质 的 分 异 作 用 , 主 要 包 括 真 溶 液 化 学 沉 积 分
异 作 用 和 胶 体 化 学 沉 积 分 异 作 用 2 种 。
– (1)) 真 溶 液 化 学 沉 积 分 异 作 用 。
– (2)) 胶 体 化 学 沉 积 分 异 作 用 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• (1)) 真 溶 液 化 学 沉 积 分 异 作 用 。
– 易 溶 解 盐 类 常 以 真 溶 液 状 态 被 带 入 干 燥 地 带
的 水 盆 地 中 , 由 于 水 体 的 蒸 发 浓 缩 和 碱 化 达
到 一 定 阶 段 时 , 便 逐 步 从 溶 液 中 析 出 并 发 生
沉 淀 , 最 终 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 有 用 的 盐 类 ( 包 括 单 盐 和 复 盐 ) 堆 积 物 组
成 蒸 发 沉 积 矿 床 。
– 由 于 其 有 用 物 质 组 分 为 各 种 盐 类 , 故 又 叫 盐
类 矿 床 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• (1)) 真 溶 液 化 学 沉 积 分 异 作 用 。
– 通 常 盐 类 矿 物 在 溶 液 中 析 出 与 沉 淀 顺 序 与 其 溶 解 度
大 小 相 反 , 而 溶 解 度 的 大 小 和 该 物 质 的 浓 度 积 有 关
( 当 温 度 一 定 时 , 电 解 质 溶 液 中 离 子 浓 度 之 积 为 一
常 数 , 此 常 数 称 为 浓 度 积 ), 当 某 溶 液 中 某 物 质 的
离 子 积 达 到 该 物 质 的 浓 度 积 时 , 该 物 质 即 可 析 出 。
– 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 , 继 之 为 石 盐 , 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 而 告 终 。
– 上 述 沉 淀 顺 序 的 反 复 进 行 导 致 韵 律 反 复 出 现 , 便 构
成 了 盐 类 矿 床 的 韵 律 层 。 另 外 , 溶 液 的 pH 值 、Eh、
值 、
温 度 、 压 力 等 一 系 列 因 素 也 都 与 可 溶 物 质 的 搬 运 和
沉 淀 有 关 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• (2)) 胶 体 化 学 沉 积 分 异 作 用 。
– 在 表 生 带 中 , 除 少 数 易 溶 盐 类 成 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 , 在 适 宜
的 条 件 下 , 可 在 有 利 的 沉 积 环 境 中 聚 沉 形 成 巨 大 的 胶 体 沉 积
矿 床 。
– 胶 体 溶 液 是 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

第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• (2)) 胶 体 化 学 沉 积 分 异 作 用 。
– 胶 体 物 质 的 搬 运 介 质 是 地 表 径 流 , 但 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
存 在 腐 殖 酸 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 。
– 在 搬 运 过 程 中 , 当 胶 体 溶 液 被 破 坏 时 , 便 发 生 胶 体
的 聚 沉 作 用 和 溶 胶 向 凝 胶 的 转 变 作 用 , 并 在 重 力 作
用 下 , 逐 渐 沉 积 下 来 , 导 致 胶 体 物 质 沉 积 分 异 作 用
的 发 生 。
– 发 生 胶 体 沉 积 分 异 作 用 的 主 要 因 素 包 括 体 系 电 解 质
浓 度 的 提 高 和 具 有 相 反 电 荷 的 两 种 胶 体 溶 液 相 遇 等 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• (2)) 胶 体 化 学 沉 积 分 异 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
– 常 与 来 自 陆 地 的 胶 体 溶 液 ( 搬 运 介 质 为 电 解 质 含 量
较 低 的 淡 水 ) 与 富 含 电 解 质 的 海 水 相 混 而 引 起 的 胶
体 聚 沉 作 用 有 关 。
– 因 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 Ca 2+ 离 子 , 便 很 快 结 合 成 为 不 稳 定 的 腐
殖 酸 钙 沉 淀 , 从 而 破 坏 了 护 胶 的 作 用 , 例 如 :
2Fe( 腐 殖 酸 盐 )+3Ca 2+ +6C1→3Ca( 腐 殖 酸 盐 )↓+2FeCl 3
进 一 步 水 解 :FeCl 3 +3H 2 O→Fe(OH) 3 ↓+3HCl
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• (2)) 胶 体 化 学 沉 积 分 异 作 用
– 胶 体 物 质 在 电 解 质 作 用 下 , 发 生 电 性 中 和 而 聚 沉 。 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 。
– 自 然 界 中 胶 体 吸 附 现 象 是 普 遍 存 在 的 , 这 在 成 矿 作 用
中 同 样 具 有 重 要 意 义 。 例 如 :
• 铁 胶 体 带 正 电 荷 , 它 优 先 吸 附 溶 液 中 的 呈 阴 离 子
形 式 的 As、Sb
Sb、P 等 ;
• 锰 胶 体 带 负 电 荷 , 优 先 吸 附 溶 液 中 的 阳 离 子 Li、K、
Ba、Ni
Ni、Co、Cu、W 等 。
这 些 被 吸 附 的 元 素 , 随 着 胶 体 的 凝 聚 作 用 被 一 起 沉
淀 下 来 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• 3. 生 物 化 学 沉 积 分 异 作 用
– 由 生 物 或 生 物 化 学 作 用 促 使 有 机 的 或 / 和 无 机 的 成 矿
物 质 沉 积 分 异 的 过 程 统 称 生 物 化 学 沉 积 分 异 作 用 。
– 简 言 之 , 就 是 有 生 物 参 与 的 沉 积 分 异 作 用 。
– 生 物 参 与 沉 积 成 矿 作 用 可 以 是 直 接 的 , 也 可 以 是 间
接 的 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• 3. 生 物 化 学 沉 积 分 异 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 的 作 用 。
• 许 多 沉 积 矿 床 的 成 矿 物 质 直 接 来 自 生 物 有 机 体 本
身 或 其 分 泌 物 、 分 解 产 物 , 如 煤 中 碳 的 集 中 , 石
油 、 天 然 气 、 油 页 岩 中 碳 、 氢 的 集 中 , 硅 藻 土 中
硅 的 集 中 , 磷 块 岩 中 磷 的 集 中 以 及 生 物 灰 岩 中 碳
和 钙 的 集 中 等 。
• 生 物 对 某 些 成 矿 元 素 的 集 中 具 有 特 别 大 的 意 义 。
由 于 生 物 机 体 的 需 要 , 能 从 介 质 中 不 断 吸 取 有 关
的 元 素 或 物 质 , 使 它 们 高 度 集 中 和 分 选 , 例 如 :
一 些 海 洋 生 物 中 某 些 元 素 的 含 量 比 海 水 高 出 几 十
倍 至 几 十 万 倍 ;F、B、K、S、Si;
Si、P 一 般 高 出 几 十
倍 ,Br,
Br、Sr、Fe、As、AgAg 高 出 几 百 倍 ,Cu,
Cu、I 高
出 几 万 倍 ;Zn;
Zn、Mn
高 出 几 十 万 倍 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
一 、 沉 积 分 异 作 用 的 类 型
• 3. 生 物 化 学 沉 积 分 异 作 用
– (2)) 生 物 间 接 参 与 沉 积 成 矿 作 用 , 指 由 生 物 有 机 体
的 分 解 产 物 , 如 H 2 S、O 2 、NH
3 、CH
4 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 。
• 上 述 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 ,
• 腐 殖 酸 是 重 要 的 护 胶 剂 , 对 铁 、 锰 等 胶 体 的 搬 运
具 有 保 护 作 用 。
• 近 年 来 的 研 究 表 明 , 藻 类 和 细 菌 对 于 沉 积 分 异 作
用 具 有 十 分 重 要 的 意 义 , 主 要 表 现 在
– 聚 集 某 些 特 定 的 成 矿 元 素
– 改 变 介 质 的 物 理 化 学 条 件 促 使 成 矿 元 素 沉 淀
– 产 生 有 机 质 , 通 过 生 物 代 谢 作 用 改 变 元 素 的 状 态 等 。
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第
一
节
沉
积
作
用
及
沉
积
矿
床
的
类
型
二 、 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
• 根 据 沉 积 成 矿 作 用 方 式 , 可 将 沉 积 矿 床 它
分 为 如 下 3 种 成 因 类 型 :
– (1)) 以 机 械 沉 积 分 异 作 用 为 主 形 成 的 沉 积 矿
床 称 为 机 械 沉 积 矿 床 (clastic
sedimentary
deposits 或 placer deposits)。
– (2)) 以 化 学 沉 积 分 异 作 用 为 主 形 成 的 沉 积 矿
床 称 为 化 学 沉 积 矿 床 (chemical sedimentary
deposits), 它 可 进 一 步 分 为 胶 体 沉 积 矿 床
(colloidal deposits) ) 和 蒸 发 沉 积 矿 床
(evaporites)。
– (3)) 以 生 物 化 学 沉 积 分 异 作 用 为 主 形 成 的 沉
积 矿 床 称 为 生 物 化 学 沉 积 矿 床 (biochemical
sedimentary deposits)。
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第 二 节 机 械 沉 积 矿 床
• 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 。
• 砂 矿 床 按 成 因 和 沉 积 环 境 可 分 为 残 积 砂 矿
床 、 坡 积 砂 矿 床 、 洪 积 砂 矿 床 、 冲 积 砂 矿
床 、 海 滨 砂 矿 床 、 冰 积 砂 矿 床 、 风 积 砂 矿
床 等 , 其 中 以 残 积 、 坡 积 、 冲 积 和 海 滨 砂
矿 床 最 为 重 要 。 需 要 说 明 的 是 , 残 积 、 坡
积 砂 矿 床 本 书 归 为 风 化 矿 床
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第 二 节 机 械 沉 积 矿 床
• 砂 矿 床 按 矿 种 可 分 为 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 ;
• 按 成 矿 时 代 可 分 为 近 代 砂 矿 床 和 古 代 砂 矿
床 两 种
– 近 代 砂 矿 床 多 以 松 散 沉 积 物 产 出 , 含 矿 层 埋 藏
浅 或 直 接 暴 露 地 表 , 不 仅 便 于 勘 探 和 开 采 , 而
且 是 寻 找 原 生 矿 床 的 重 要 标 志
– 很 多 古 代 砂 矿 床 常 由 于 在 漫 长 历 史 中 受 破 坏 而
难 以 保 存 , 一 般 工 业 意 义 不 大 , 但 也 有 一 些 古
砂 矿 床 经 济 价 值 极 大 , 如 南 非 金 铀 砾 岩 矿 床 。
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一 、 机 械 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 1. 原 岩 条 件
– 砂 矿 床 的 成 矿 物 质 主 要 来 自 原 生 矿 石 , 其 次
是 各 种 火 成 岩 和 变 质 岩 中 的 副 矿 物 或 造 岩 矿
物 。
– 古 砂 矿 的 再 冲 刷 也 是 砂 矿 床 的 重 要 物 质 来 源 。
– 组 成 砂 矿 床 的 矿 物 一 般 都 是 具 有 化 学 性 质 稳
定 、 比 重 大 、 硬 度 高 、 解 理 不 发 育 以 及 在 风
化 和 搬 运 过 程 中 不 易 分 解 、 磨 损 和 破 坏 等 特
征 。
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一 、 机 械 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 2. 气 候 条 件
– 在 温 暖 潮 湿 地 区 , 由 于 化 学 风 化 作 用 强 烈 , 水
系 发 育 , 因 而 为 砂 矿 床 的 形 成 提 供 了 必 要 的 物
质 和 介 质 条 件 。
– 在 大 陆 性 气 候 地 区 , 昼 夜 气 温 变 化 大 , 夏 季 多
暴 雨 , 风 化 侵 蚀 强 烈 , 季 节 性 水 流 和 冰 流 作
用 , 可 使 有 用 矿 物 集 中 。
– 在 寒 冷 或 干 燥 地 区 , 尽 管 物 理 风 化 强 烈 ( 风 大 、
昼 夜 温 差 大 ), 碎 屑 来 源 充 足 , 但 因 雨 量 少 和
地 表 水 缺 乏 , 除 个 别 形 成 风 成 砂 矿 外 , 不 易 形
成 有 价 值 的 砂 矿 床 。
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一 、 机 械 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 3. 地 貌 条 件
– 地 貌 条 件 控 制 着 砂 矿 床 的 形 成 和 分 布 , 不 同 的
地 形 条 件 发 育 着 不 同 类 型 的 砂 矿 床
• 如 河 谷 两 侧 的 缓 坡 、 山 麓 或 丘 陵 是 残 积 、 坡 积 砂 矿
床 发 育 的 有 利 地 方 ;
• 山 间 盆 地 、 河 谷 平 原 或 堆 积 阶 地 以 下 及 地 下 盲 谷 、
暗 河 是 冲 积 砂 矿 床 形 成 的 场 所 ;
• 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 地 带 ;
• 冰 川 古 道 及 各 种 冰 蚀 、 冰 碛 地 形 区 是 冰 川 砂 矿 床 堆
积 的 部 位 ;
• 海 滩 、 海 成 砂 堤 、 海 积 阶 地 海 滨 区 则 是 海 滨 砂 矿 床
形 成 的 有 利 沉 积 场 所 。
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一 、 机 械 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 3. 地 貌 条 件
– 高 山 区 虽 剥 蚀 强 烈 , 物 质 也 充 足 , 但 因 流
速 过 大 而 无 法 分 选 , 不 易 形 成 砂 矿 床 ;
– 平 原 区 , 物 质 来 源 相 对 不 足 , 被 运 移 的 只
是 一 些 细 粒 物 和 粉 状 物 , 因 而 也 不 利 于 形
成 砂 矿 床 。
– 只 有 那 些 低 山 丘 陵 的 河 谷 地 区 和 滨 湖 区 、
滨 海 区 等 , 才 有 利 于 碎 屑 物 质 发 生 机 械 沉
积 分 异 作 用 形 成 砂 矿 床 。
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 机 械 沉 积 矿 床 ( 砂 矿 床 ) 按 其 成 因 , 可
分 为 洪 积 砂 矿 床 、 河 流 冲 积 砂 矿 床 、 海
滨 砂 矿 床 、 湖 泊 砂 矿 床 、 风 成 砂 矿 床 、
冰 碛 砂 矿 床 等 。
• 其 中 以 近 代 河 流 冲 积 砂 矿 床 和 海 滨 砂 矿
床 的 意 义 最 大 , 其 次 为 洪 积 砂 矿 床 和 风
成 砂 矿 床 。
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 1. . 洪 积 砂 矿 床
– 洪 积 砂 矿 床 (pluvial(
placer deposits) ) 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 。
– 但 是 , 由 于 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 。
– 洪 积 砂 矿 床 的 种 类 有 锡 、 钨 、 铂 、 水 晶 、 金
刚 石 、 独 居 石 等 , 数 量 较 少 。
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 2. 冲 积 砂 矿 床
– 含 矿 岩 石 或 矿 石 的 风 化 碎 屑 物 在 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 , 形 成 有 用 物 质 的 集 中 , 称 为 冲 积 砂 矿
床 (fluvial placer deposits)。
– 此 类 砂 矿 床 的 形 成 与 河 流 的 水 流 速 度 关 系 密 切 。
一 般 认 为 , 流 速 变 化 是 造 成 有 用 矿 物 富 集 的 重
要 原 因 。
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 2. 冲 积 砂 矿 床
– 特 点 是 重 矿 物 富 集 程 度 较 高 , 沉 积 物 的 分 选 性 好 , 并
具 有 一 定 的 层 理 , 一 般 自 上 而 下 分 为 :
• 土 壤 层
• 泥 炭 层
• 小 砾 石 层
• 粗 砾 石 层
• 基 岩
– 矿 体 延 伸 范 围 较 大 , 常 呈 似 层 状 、 透 镜 状 或 条 带 状 ,
可 有 数 个 层 位 。
– 重 矿 物 及 碎 屑 磨 圆 度 较 好 , 常 富 集 在 基 岩 上 面 的 粗 砾
石 层 下 部 或 小 砾 石 层 内 ;
– 主 要 矿 种 有 金 、 铂 、 锡 石 、 钨 锰 铁 矿 、 钙 钨 矿 、 锆 英
石 、 金 刚 石 和 其 他 各 类 宝 石 等 。
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 2. 冲 积 砂 矿 床
– 最 有 利 于 冲 积 砂 矿 床
形 成 的 有 利 地 段 是 河
流 的 中 游 和 中 上 游 微
地 貌 突 变 的 部 位 , 如
• 河 曲 的 内 侧 ( 图 9-
1);
1
2
3
a
a'
b'
b
图 9-1 弯 曲 河 流 中 冲 积 砂 矿 床 的 分 布 和 迁 移
( 转 引 自 袁 见 齐 等 ,1985)
1- 原 来 位 置 ;2- 中 间 位 置 ;3.- 现 在 河 流 位 置 ; 矿 床 在 形
成 于 原 始 河 流 的 河 曲 内 侧 a、b、c 位 置 并 逐 渐 向 现 今 河
流 的 河 曲 内 侧 a′、b′、c′ 处 扩 展 。
1
2
3
c
a'
1
2
3
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 2. 冲 积 砂 矿 床
– 最 有 利 于 冲 积
砂 矿 床 形 成 的
有 利 地 段 是 河
流 的 中 游 和 中
上 游 微 地 貌 突
变 的 部 位 , 如
• 主 流 和 支 流 交
汇 处 近 外 侧 的
下 方 ( 图 9-
2);
1
2
3
图 9-2 支 流 和 主 流 汇 合 处 的 冲 积 砂 矿 床
( 箭 头 表 示 水 流 方 向 )( 转 引 自 袁 见 齐 等 ,1985)
1- 汇 合 后 流 向 ;2- 砂 矿 床 ;3- 最 大 流 速 带
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 2. 冲 积 砂 矿 床
– 最 有 利 于 冲 积 砂 矿
床 形 成 的 有 利 地 段
是 河 流 的 中 游 和 中
上 游 微 地 貌 突 变 的
部 位 , 如
• 河 流 由 窄 变 宽 的
地 方 、 河 流 坡 度
由 大 变 小 即 由 陡
变 缓 处 、 河 底 地
形 起 伏 不 平 处
( 图 9-3) ) 以 及
其 他 能 产 生 涡 流 、
影 响 流 速 的 部 位
等 , 均 有 利 于 重
砂 矿 物 的 聚 集 。
A
板 岩
石 英 岩
B
图 9-3 河 底 地 形 起 伏 不 平 处 砂 矿 床
( 据 袁 见 齐 等 ,1985 和 詹 森 等 ,1979 修 编 )
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第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
• 2. 冲 积 砂 矿 床 —— 类 型
– 冲 积 砂 矿 床 , 按 其 在 河 谷 中 的 分 布 位 置 和 地 貌 类
型 , 主 要 可 分 为 河 床 砂 矿 床 、 河 漫 滩 砂 矿 床 和 阶
地 砂 矿 床 3 类 ( 图 9-4)。 此 外 , 还 有 小 河 砂 矿 床
和 细 谷 砂 矿 床 等 。
河 床 砂 矿 床
河 谷 砂 矿 床
阶 地 砂 矿 床
洪 积 砂 矿 床
坡 积 砂 矿 床
残 积 砂 矿 床
原 生 矿 脉
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图 9-4 各 类 砂 矿 床 在 河 谷 横 剖 面 中 的 分 布 示 意 图
( 转 引 自 袁 见 齐 等 ,1985)

第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
• 2. 冲 积 砂 矿 床 —— 类 型
– (1)) 河 床 砂 矿 床
• 指 产 在 现 代 河 床 底 部 的 砂 矿 床 , 其 主 要 特 征 是
沉 积 物 厚 度 不 大 , 具 有 粗 粒 物 质 , 细 砂 粘 土 较
少 。
• 它 受 河 谷 改 造 时 期 所 限 , 一 般 存 在 的 时 间 相 当
短 暂 , 随 着 河 流 侧 蚀 改 造 , 河 床 砂 矿 床 将 逐 步
发 展 成 为 河 漫 滩 砂 矿 床 或 阶 地 砂 矿 床 。
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第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
• 2. 冲 积 砂 矿 床 —— 类 型
– (2)) 河 漫 滩 砂 矿 床 ( 或 称 河 谷 砂 矿 床 ):
• 指 分 布 在 河 谷 底 部 和 谷 道 附 近 由 冲 积 层 构 成 的
河 漫 滩 中 的 砂 矿 床 , 受 河 流 侧 蚀 作 用 堆 积 而 成 。
• 砂 矿 床 沿 河 流 方 向 呈 狭 长 条 带 状 、 扁 豆 状 展
布 , 延 伸 可 达 几 百 米 至 几 十 公 里 , 宽 几 十 米 至
几 百 米 。
• 含 矿 层 较 稳 定 , 厚 度 亦 较 河 床 砂 矿 床 大 , 在 小
河 谷 中 , 一 般 不 超 过 5~10m, , 在 大 河 谷 中 可 达
20~30m。
• 河 漫 滩 砂 矿 床 是 冲 积 砂 矿 床 中 最 具 价 值 者 。
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第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
• 2. 冲 积 砂 矿 床 —— 类 型
– (2)) 河 漫 滩 砂 矿 床 —— 河 漫 滩 冲 积 层 具 有 明 显 层
理 , 自 上 而 下 可 划 分 出 以 下 层 序 :
• 土 壤 层 —— 由 淤 泥 和 粘 土 组 成 , 含 有 机 质 和 植 物 残 骸 ;
• 泥 炭 层 —— 为 砂 、 粘 土 、 有 机 质 组 成 ;
• 小 砾 石 层 —— 可 含 重 矿 物 和 少 数 粗 砾 ;
• 粗 砾 石 层 —— 主 要 的 含 矿 层 ;
• 基 岩 —— 为 砂 矿 的 基 底
– (3)) 阶 地 砂 矿 床 : 随 着 地 壳 抬 升 , 河 流 侵 蚀 , 河
床 加 深 , 在 河 谷 两 旁 形 成 阶 地 , 使 早 期 形 成 的 河
漫 滩 砂 矿 床 高 出 河 床 , 形 成 阶 地 砂 矿 床 , 其 主 要
特 征 与 河 漫 滩 砂 矿 床 颇 为 相 似 , 但 常 因 遭 受 风 化
侵 蚀 而 保 留 不 全 。
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 2. 冲 积 砂 矿 床 —— 矿 种 , 冲 积 砂 矿 床 是 金 、
金 刚 石 、 锡 石 、 铂 、 水 晶 等 的 重 要 矿 床 类 型 。
– 冲 积 砂 金 矿 床 砂 金 床 以 冲 积 砂 矿 床 价 值 最
大 , 金 的 来 源 为 原 生 含 金 矿 脉 和 岩 体 , 或 来 自
古 砂 金 矿 床 。
• 金 一 般 呈 细 粒 状 或 片 状 分 散 在 砂 砾 层 中
• 河 流 上 游 粗 、 粒 金 多 , 下 游 细 、 片 金 多
• 也 有 少 量 砂 金 是 大 的 金 块 , 称 作 “ 狗 头 金 ”
– 如 1981 年 在 我 国 黑 龙 江 流 域 发 现 一 块 长 11cm、 、 宽
5.5cm、 、 厚 2.4cm、 、 重 465g 的 金 块
– 另 外 , 在 澳 大 利 亚 曾 发 现 一 巨 大 金 块 重 90.6kg。
• 含 金 砂 砾 通 常 大 部 分 由 坚 实 的 石 英 小 砾 构 成 , 因 此
冲 积 砂 金 矿 床 一 般 是 白 色 砂 金 矿 床 。
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第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
• 2. 冲 积 砂 矿 床 —— 矿 种
– 冲 积 砂 金 矿 床
在 世 界 各 地 分 布 广 泛 , 主
要 分 布 区 包 括 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 。
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 2. 冲 积 砂 矿 床 —— 矿 种
– 冲 积 金 刚 石 砂 矿 床
• 冲 积 金 刚 石 砂 矿 床 是 最 重 要 的 金 刚 石 砂 矿 床 类 型 ,
矿 体 常 位 于 冲 积 层 底 部 的 砂 砾 层 中 。
• 该 类 矿 床 主 要 产 地 包 括 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
• 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 , 它 们 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 )。
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第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
• 3. . 海 滨 砂 矿 床
– 海 滨 砂 矿 床 (beach placer deposits) 指 由 拍 岸 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 集
而 成 的 砂 矿 床 。 高 潮 和 碎 波 把 重 砂 矿 物 冲 上 海 岸 , 而 回 流 把
比 重 小 、 粒 度 细 的 物 质 带 回 大 海 , 成 矿 物 质 主 要 由 河 流 挟 带
入 海 , 以 及 近 岸 岩 石 或 矿 床 经 风 化 冲 刷 而 来 。
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FIGURE 14.4 As a deep-water wave approaches shore, it begins to "feel" the sea bottom
and slow down. Circular water orbits flatten and the wave peaks and breaks, in the foamy
surf zone, water moves back and forth rather than in orbits.
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 3. . 海 滨 砂 矿 床
– 海 滨 砂 矿 常 呈 狭 长 条 带 状 沿 海 岸 分 布 , 延 伸 达 数 公 里 至
数 十 公 里 , 有 时 可 达 百 余 公 里 , 宽 度 一 般 几 十 米 , 有 的
达 千 米 以 上 。
– 近 代 海 滨 砂 矿 床 大 致 位 于 海 附 近 的 滨 海 带 , 较 老 的 砂 矿
则 因 海 岸 上 升 而 成 为 海 滨 阶 地 砂 矿 床 ( 图 9-5)。
海 成 阶 地 砂 矿 床
海 滨 砂 矿 床
海 平 面
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图 9-5 海 滨 砂 矿 床 及 海 滨 阶 地 砂 矿 床 分 布 示 意 图
( 转 引 自 袁 见 齐 等 ,1985)

第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
• 3. . 海 滨 砂 矿 床
– 此 类 矿 床 中 重 砂 矿 物 以 高 潮 线 附 近 和 沿 岸 沙 堤 最 为 富
集 , 矿 床 规 模 达 、 品 位 高 、 易 开 采 。
– 矿 体 呈 层 状 和 透 镜 状 , 层 理 清 晰 。
– 重 矿 物 分 选 性 好 , 主 要 与 砂 和 粉 砂 (1~0.05mm(
1~0.05mm) ) 相
伴 , 有 的 可 占 砂 矿 总 量 的 80%。
– 主 要 矿 产 有 金 、 钛 铁 矿 、 磁 铁 矿 、 锆 石 、 金 红 石 、 独
居 石 、 金 刚 石 、 石 英 砂 等 。
– 印 度 、 斯 里 兰 卡 、 马 达 加 斯 加 、 南 非 、 澳 大 利 亚 、 美
国 、 巴 西 、 印 度 尼 西 亚 、 马 来 西 亚 、 泰 国 等 海 岸 线 长
的 国 家 均 有 大 量 海 滨 砂 矿 床 发 育 , 美 国 佛 罗 里 达 州 海
滨 砂 钛 矿 床 是 一 个 典 型 实 例 , 一 些 砂 矿 是 沿 着 现 代
海 滨 沉 积 , 沉 积 物 构 成 带 状 或 色 带 平 行 海 岸 线 。
– 我 国 山 东 、 广 东 海 南 岛 、 台 湾 、 辽 东 半 岛 滨 海 均 有 此
类 矿 床 分 布 。
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二 、 机 械 沉 积 矿 床 的 主 要 类 型 及 其 特 征
第
二
节
机
械
沉
积
矿
床
• 4. . 湖 泊 砂 矿 床
– 湖 泊 砂 矿 (lacustrine
placer deposits) 系 河 流 注 入 湖
泊 时 , 挟 带 的 碎 屑 物 质 沉 积 在 河 口 , 形 成 三 角 洲 ,
随 后 逐 渐 向 湖 心 推 进 。 三 角 洲 表 面 几 乎 是 水 平 的 ,
向 湖 心 方 向 则 有 显 著 的 斜 坡 , 重 矿 物 通 常 即 堆 积 在
沉 积 斜 坡 的 底 层 , 有 时 可 形 成 较 大 规 模 的 矿 床 。
• 除 以 上 4 种 类 型 矿 床 外 , 还 可 由 冰 川 运 动 挟 带
岩 屑 和 矿 物 碎 屑 , 在 冰 川 融 化 时 发 生 堆 积 , 形
成 冰 碛 砂 矿 , 还 有 借 助 风 力 作 用 而 形 成 的 风 成
砂 矿 床 。 但 这 两 类 一 般 成 分 复 杂 、 规 模 小 , 价
值 不 大 。
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一 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 特 点
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• 蒸 发 沉 积 矿 床 是 指 地 面 水 以 真 溶 液 状 态 携
带 某 些 溶 解 度 较 大 的 无 机 盐 类 , 在 比 较 静
止 的 水 盆 地 中 , 通 过 蒸 发 作 用 发 生 各 种 有
用 盐 类 矿 物 沉 淀 而 形 成 的 矿 床 。
• 由 于 矿 床 中 的 有 用 组 分 是 各 种 盐 类 , 因 而
也 称 为 盐 类 矿 床 。
• 盐 类 矿 床 种 类 繁 多 , 形 成 条 件 也 各 不 相
同 , 但 却 具 有 共 同 的 一 些 基 本 特 点
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一 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 特 点
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• (1)) 盐 类 的 矿 物 成 分 是 钾 、 钠 、 钙 、 镁 的 氯 化 物 、
硫 酸 盐 、 碳 酸 盐 、 硼 酸 盐 、 硝 酸 盐 以 及 其 复 盐 。 当
前 已 知 盐 类 矿 物 多 达 100 余 种 , 最 主 要 的 有 :
– 氯 化 物 类 —— 石 盐 (NaCl(
NaCl)、 钾 盐 (KCl(
KCl)、 水 氯 镁 石 、
光 卤 石 (KMgCl(
3·6H
2 0) ) 等 ;
– 硫 酸 盐 类 —— 石 膏 (CaSO(
4·2H 2 O) 、 硬 石 膏 、 芒 硝
(Na
2 SO 4·10H
2 O)、 无 水 芒 硝 等 ;
– 碳 酸 盐 类 —— 天 然 碱 (Na 2 CO 3·NaHCO
3·2H
2 O)、 、 水 碱
(CaCO 3 ) 等 ;
– 硼 酸 盐 类 —— 硼 砂 (Na 2 (H 2 O) 8 [B 4 O 5 (OH) 4 ])、 、 硼 钾 镁 石 、
硬 硼 钙 石 等 ;
– 硝 酸 盐 类 —— 钠 硝 石 (Na[NO 3 ])、 、 钾 硝 石 等 ;
– 复 盐 类 : 钾 盐 镁 矾 、 杂 卤 石 等 。
盐 类 矿 物 均 易 溶 于 水 。 一 般 呈 无 色 透 明 的 结 晶 粒
状 体 或 板 状 集 合 体 , 但 因 不 同 程 度 地 混 入 杂 质 而 呈
现 红 、 灰 、 褐 、 黄 等 色 。
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一 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 特 点
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• (2)) 盐 层 具 明 显 的 沉 积 韵 律 结 构
– 盐 类 矿 物 虽 然 均 系 易 溶 物 , 但 不 同 矿 物 的 溶
解 度 是 不 同 的 , 由 于 沉 淀 顺 序 的 反 复 进 行 ,
因 而 在 盐 类 矿 层 中 常 有 普 遍 的 韵 律 结 构 , 一
般 表 现 为 从 碳 酸 盐 、 石 膏 或 硬 石 膏 、 石 盐 到
钾 盐 的 沉 积 韵 律 。 完 整 无 缺 的 韵 律 一 般 较 少
见 , 因 为 大 多 数 情 况 下 达 不 到 钾 、 镁 盐 类 沉
淀 所 需 的 条 件 。
– 在 许 多 矿 床 中 还 可 以 清 楚 地 看 到 更 小 的 沉 积
韵 律 , 表 现 为 粘 土 层 和 各 种 盐 层 的 互 层 , 钾
盐 层 中 常 可 见 到 石 盐 和 钾 盐 的 互 层 。 这 些 大
的 韵 律 中 发 育 的 小 的 韵 律 , 构 成 精 美 的 条
纹 , 通 常 认 为 它 们 是 季 节 性 变 化 造 成 的 。
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一 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 特 点
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• (3)) 含 盐 岩 系 岩 相
– 岩 相 岩 性 组 合 基 本 上 有 2 种 , 即 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 。
– 世 界 上 已 知 的 巨 大 盐 类 矿 床 大 多 与 碳 酸 盐 岩 有
关 。 但 在 我 国 , 内 陆 湖 泊 相 红 色 碎 屑 岩 系 中 的
盐 类 矿 床 也 很 重 要 。
– 由 于 成 盐 盆 地 的 演 化 大 体 是 蒸 发 的 结 果 , 水 体
面 积 缩 小 , 水 盆 地 变 浅 , 盐 类 物 质 依 次 沉 淀 ,
最 后 盆 地 干 涸 , 因 而 岩 相 岩 性 及 盐 类 沉 积 物 在
沉 积 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 。
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一 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 特 点
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• (3)) 含 盐 岩 系 岩 相 分 布 模 式
– 在 平 面 上 , 按 照 沉 积 的 先 后 次 序 , 从 盆 地 边 缘 向 中 心 大 体 上 作 同
心 圆 状 排 列 : 最 外 围 为 碳 酸 盐 岩 , 其 次 为 钙 的 硫 酸 盐 , 再 次 为 氯
化 物 , 中 心 为 钾 镁 盐 类 , 形 成 所 谓 “ 牛 眼 式 ” 岩 相 分 布 模 式 。
– 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 , 形 成 所 谓 “ 泪 滴 式 ” 岩 相 分 布 模 式 ( 图 9-6)。
a
b
a'
b'
A
1 2 3
图 9-6 假 设 的 蒸 发 岩 分 布 类 型 ( 据 施 马 尔 兹 ,1970)
1. 碳 酸 盐 ;2. 石 膏 ;3. 石 盐 ;a. 剖 面 图 ;b. 平 面 图 A. 牛 眼 式 岩 相 分 布 模 式 ;B. 泪 滴 式 岩 相 分 布 模 式
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B

一 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 特 点
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• (4)) 盐 类 矿 体 常 呈 层 状 、 扁 豆 状 产 出 , 亦
有 呈 液 态 存 在 的 卤 水 层 者 。 盐 层 具 有 很 大 的
可 塑 性 , 在 受 到 构 造 挤 压 时 易 于 发 生 软 流 ,
结 果 和 围 岩 之 间 发 生 极 不 协 调 的 形 变 , 甚 至
形 成 盐 丘 构 造 。
• (5)) 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 。
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第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
二 、 蒸 发 沉 积 矿 床 形 成 和 保 存 条 件
• (1)) 充 足 的 物 质 来 源 : 盐 类 物 质 的 来 源 是 多 方 面
的 , 如 大 陆 岩 石 的 风 化 剥 蚀 、 古 盐 层 的 溶 解 、 来 自
地 球 深 部 火 山 喷 气 热 液 等 等 。 上 述 来 源 的 盐 类 物 质
经 地 面 水 或 地 下 水 的 搬 运 , 最 后 汇 聚 在 海 洋 及 内 陆
湖 泊 中 。
– 由 于 海 洋 面 积 占 地 球 面 积 的 72%, 因 此 海 洋 被 认 为 是 盐
类 物 质 的 无 穷 无 尽 的 宝 库 。 据 计 算 , 如 果 海 水 中 全 部 盐
类 都 使 其 沉 淀 下 来 , 可 以 把 海 底 铺 上 一 层 厚 达 60m 的 盐
层 。 海 水 中 还 溶 有 70 余 种 元 素 。 因 此 , 人 们 往 往 把 海 水
看 成 是 成 盐 盆 地 盐 类 物 质 的 直 接 来 源 。
– 至 于 内 陆 湖 泊 , 亦 是 盐 类 物 质 的 重 要 汇 聚 场 所 , 它 汇 集
着 受 水 范 围 内 岩 石 或 含 盐 岩 系 风 化 溶 解 的 盐 类 物 质 , 如
处 于 干 旱 沙 漠 地 区 , 亦 可 形 成 重 要 的 盐 类 堆 集 。
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二 、 蒸 发 沉 积 矿 床 形 成 和 保 存 条 件
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• (2)) 气 候 条 件 :
– 成 盐 的 必 要 气 候 条 件 是 干 旱 或 极 端 干 旱 , 水 的
蒸 发 量 必 须 远 远 超 过 补 给 量 。 只 有 在 此 条 件
下 , 水 体 才 能 浓 缩 , 使 盐 分 达 到 过 饱 和 而 发 生
沉 淀 。
– 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
~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 。
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第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
二 、 蒸 发 沉 积 矿 床 形 成 和 保 存 条 件
• (3)) 地 理 条 件 :
– 盐 类 的 沉 积 一 般 仅 发 生 在 干 旱 地 区 盐 源 丰 富 且
较 闭 塞 的 盆 地 中 , 如 内 陆 不 泄 湖 泊 、 与 大 洋 联
系 受 到 限 制 的 内 陆 海 、 海 湾 、 泻 湖 等 。
– 盆 地 的 封 闭 情 况 , 是 保 证 盐 类 物 质 持 续 积 聚 得
以 形 成 大 规 模 盐 矿 床 的 重 要 条 件 。 与 大 洋 有 联
系 的 成 盐 盆 地 , 在 大 洋 与 盆 地 之 间 通 常 有 一 个
狭 窄 而 类 似 “ 门 槛 ” 的 屏 障 , 这 种 屏 障 可 允 许 海 水
源 源 不 断 地 流 入 盆 地 , 又 能 阻 止 浓 卤 水 的 流 出 。
它 们 一 般 由 沙 洲 、 环 海 珊 瑚 礁 、 海 底 山 脊 等 构
成 。
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第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
二 、 蒸 发 沉 积 矿 床 形 成 和 保 存 条 件
• (4)) 保 存 条 件 :
– 盐 类 矿 床 形 成 以 后 , 由 于 构 造 、 地 形 、 气 候 、
水 文 条 件 等 的 急 剧 变 化 , 可 能 盐 层 要 遭 受 破
坏 , 盐 类 矿 床 的 后 期 破 坏 主 要 是 淡 水 的 溶 解 作
用 , 特 别 是 地 表 水 的 渗 入 造 成 的 溶 解 作 用 。 因
此 , 盐 类 矿 床 形 成 后 需 要 有 不 透 水 层 ( 如 粘 土
层 ) 加 以 覆 盖 , 才 能 保 存 下 来 。
– 页 岩 是 最 有 利 于 保 存 盐 类 的 覆 盖 层 。
– 如 果 成 盐 盆 地 干 涸 了 , 则 盐 层 之 上 一 般 有 风 成
砂 覆 盖 , 也 可 以 起 到 保 护 作 用 。
– 石 灰 岩 是 易 于 破 碎 和 溶 解 的 , 所 以 盐 层 近 地 表
常 发 育 盐 溶 角 砾 岩 。
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三 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
按 沉 积 环 境 , 可 分 为 海 相 沉 积 和 陆 相 沉 积 盐 类 矿 床 两 类
• 1. 海 相 盐 类 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
– 海 相 盐 类 矿 床 主 要 形 成 于 海 湾 、 泻 湖 及 内 陆 海
盆 地 中 。
– 盐 层 与 碳 酸 盐 岩 系 ( 石 灰 岩 、 白 云 岩 等 ) 共 生
– 海 相 盐 类 矿 床 的 盐 类 矿 物 成 分 复 杂 , 常 由 多 种
盐 类 矿 物 共 生 产 出 , 主 要 包 括 石 膏 - 硬 石 膏 、 石
膏 - 硬 石 膏 - 石 盐 、 石 膏 - 硬 石 膏 - 石 盐 - 钾 盐 等 。
– 这 类 矿 床 产 出 钾 盐 的 几 率 , 较 陆 相 盐 类 矿 床 为
大 , 如 加 拿 大 萨 斯 卡 切 温 钾 盐 矿 床 已 探 明 储 量
达 几 百 亿 吨 之 巨 , 是 世 界 上 最 大 的 钾 盐 矿 床 。
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第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
海 相 盐 矿 床 的
形 成 作 用
关 于 海 相 盐 矿 床 的 形 成
作 用 , 早 在 1877 年 德 国
学 者 奥 克 谢 尼 乌 斯
(Ochsenius)) 就 提 出
“ 沙 洲 说 ” 加 以 解 释 。 在
以 后 的 数 十 年 中 , 沙 洲
说 成 为 成 盐 的 经 典 理 论 。
– 沙 洲 说
–“ 浅 水 浅 盆 地 沉 降 ” 理 论
– “ 深 大 断 裂 成 盐 说 ”
–“ 萨 布 哈 成 盐 说 ”
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图 9-7 沙 洲 说 的 成 盐 过 程 图 解 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,1983)
1- 海 水 蒸 发 , 在 盐 湾 中 沉 淀 石 膏 ;2- 蒸 发 更 强 烈 , 沉 淀 石 盐 , 其 上 位
母 液 ;3- 母 液 外 溢 , 海 水 流 入 , 上 层 母 液 淡 化 , 沉 淀 硬 石 膏 ;4- 沙 洲
上 升 露 出 水 面 , 盐 湾 与 大 洋 隔 绝 ; 从 母 液 中 相 继 沉 淀 钾 石 盐 、 光 卤 石
等 钾 盐 矿 物 , 其 上 为 盐 泥 层 覆 盖 。G- 石 膏 ;S- 石 盐 ;M- 母 液 ;A- 硬 石
膏 ;VM- 淡 化 母 液 ;C- 光 卤 石 ;T- 盐 泥 盖 层
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第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
“ 沙 洲 说 ” 成 盐 理 论
• 成 盐 盆 地 原 系 一 个 海 湾 ,
海 湾 的 出 口 处 有 沙 洲 的 形
成 , 它 把 海 湾 与 大 洋 在 很
大 程 度 上 加 以 隔 开 。
• 由 于 蒸 发 作 用 很 强 , 海 湾
中 水 面 低 于 大 洋 海 面 , 大
洋 的 水 通 过 很 狭 窄 的 海 峡
经 常 地 或 周 期 性 地 流 入 海
湾 以 供 给 盐 分 , 由 于 气 候
干 旱 而 蒸 发 强 烈 , 以 促 使
海 湾 水 的 盐 分 不 断 增 高 ,
最 后 成 为 卤 水 , 卤 水 继 续
蒸 发 , 盐 类 矿 物 依 次 沉
淀 , 就 形 成 了 海 相 盐 类 矿
床 ( 图 9-7)。
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图 9-7 沙 洲 说 的 成 盐 过 程 图 解 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,1983)
1- 海 水 蒸 发 , 在 盐 湾 中 沉 淀 石 膏 ;2- 蒸 发 更 强 烈 , 沉 淀 石 盐 , 其 上 位
母 液 ;3- 母 液 外 溢 , 海 水 流 入 , 上 层 母 液 淡 化 , 沉 淀 硬 石 膏 ;4- 沙 洲
上 升 露 出 水 面 , 盐 湾 与 大 洋 隔 绝 ; 从 母 液 中 相 继 沉 淀 钾 石 盐 、 光 卤 石
等 钾 盐 矿 物 , 其 上 为 盐 泥 层 覆 盖 。G- 石 膏 ;S- 石 盐 ;M- 母 液 ;A- 硬 石
膏 ;VM- 淡 化 母 液 ;C- 光 卤 石 ;T- 盐 泥 盖 层
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第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
“ 沙 洲 说 ” 成 盐 理 论
• 另 外 , 许 多 海 相 盐 类
矿 床 的 成 盐 盆 地 并 不
是 海 湾 , 而 是 面 积 几
十 万 平 方 公 里 的 内 陆
海 , 其 盆 地 和 大 洋 之
间 存 在 一 个 构 造 隆 起
带 , 盆 地 内 部 常 由 于
礁 体 的 发 育 而 起 了 分
隔 作 用 , 盆 地 的 持 续
沉 降 , 有 利 于 礁 体 的
继 续 发 展 , 也 有 利 于
巨 厚 盐 层 的 形 成 。
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图 9-7 沙 洲 说 的 成 盐 过 程 图 解 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,1983)
1- 海 水 蒸 发 , 在 盐 湾 中 沉 淀 石 膏 ;2- 蒸 发 更 强 烈 , 沉 淀 石 盐 , 其 上 位
母 液 ;3- 母 液 外 溢 , 海 水 流 入 , 上 层 母 液 淡 化 , 沉 淀 硬 石 膏 ;4- 沙 洲
上 升 露 出 水 面 , 盐 湾 与 大 洋 隔 绝 ; 从 母 液 中 相 继 沉 淀 钾 石 盐 、 光 卤 石
等 钾 盐 矿 物 , 其 上 为 盐 泥 层 覆 盖 。G- 石 膏 ;S- 石 盐 ;M- 母 液 ;A- 硬 石
膏 ;VM- 淡 化 母 液 ;C- 光 卤 石 ;T- 盐 泥 盖 层
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三 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• “ 浅 水 浅 盆 地 沉 降 ” 理 论
– 沙 洲 说 极 其 生 动 地 解 释 了 海 水 的 成 盐 过 程 , 为 盐 类 矿
床 的 成 因 研 究 奠 定 了 基 础 。 但 是 , 沙 洲 说 的 不 足 之 处
在 于 不 能 很 好 地 解 释 那 些 巨 厚 盐 层 的 成 因 。
– 有 人 提 出 “ 浅 水 浅 盆 地 沉 降 ” 理 论 加 以 补 充 和 修 正 。 成
盐 是 在 浅 水 盆 地 中 进 行 的 , 随 着 盐 类 的 不 断 沉 淀 , 盆
底 相 应 地 也 发 生 连 续 沉 降 , 这 样 就 可 解 释 巨 大 厚 度
( 数 千 米 ) 盐 层 形 成 的 盆 深 问 题 。
– 许 靖 华 根 据 1972 年 在 地 中 海 进 行 的 深 海 钻 探 的 资 料 ,
提 出 “ 浅 水 深 盆 地 干 涸 说 ”,, 用 以 解 释 巨 厚 盐 层 的 形 成 。
他 认 为 成 盐 盆 地 底 部 应 低 于 海 平 面 几 千 米 , 在 与 大 洋
隔 绝 以 后 , 因 蒸 发 而 干 涸 , 以 后 海 水 通 过 周 期 性 的 溢
流 或 渗 漏 以 供 给 盐 类 物 质 , 并 在 浅 水 条 件 下 发 生 沉 淀 。
由 于 盆 地 很 深 , 因 而 可 以 容 纳 巨 厚 盐 层 的 沉 积 。
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三 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• “ 深 大 断 裂 成 盐 说 ”——
认 为 成 盐 物 质 是 由 深 大 断
裂 或 裂 谷 带 上 升 的 地 壳 较 深 部 物 质 所 提 供 , 如
东 非 大 裂 谷 带 的 某 些 盐 度 高 达 260‰~310
~310‰,
在 裂 谷 过 渡 到 非 洲 大 陆 地 段 的 丹 钠 基 尔 盐 谷
内 , 发 现 了 厚 达 1000m 的 地 球 上 最 年 轻 的 钾 盐
层 。
• “ 萨 布 哈 成 盐 说 ”——
而 波 斯 湾 海 边 的 潮 线 上 海 滨
地 区 ( 萨 布 哈 ), 石 膏 和 硬 石 膏 在 沉 积 物 中 形
成 , 于 是 另 一 种 盐 类 沉 积 模 式 被 提 出 , 即 “ 萨 布
哈 成 盐 说 ”。。 该 假 说 认 为 海 水 和 陆 源 地 下 水 补 给
萨 布 哈 地 下 水 , 蒸 发 作 用 使 地 下 水 盐 度 增 加 ,
其 中 镁 离 子 交 代 石 灰 岩 中 的 钙 , 形 成 白 云 岩 ,
而 被 置 换 出 来 的 一 部 分 钙 和 SO 2- 4 离 子 结 合 形 成
石 膏 和 硬 石 膏 。
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第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
典 型 海 相 盐 矿 床
• 加 拿 大 萨 斯 卡 切 温 钾 盐 矿 床 已 探 明 储 量 达 数 百
亿 吨 , 是 世 界 上 最 大 的 钾 盐 矿 床 。 盐 盆 地 长
1500km, , 宽 300km, , 蒸 发 岩 厚 0~230m, , 主 要 由
钾 盐 、 石 盐 、 硬 石 膏 和 少 量 白 云 岩 组 成 , 钾 盐 位
于 盐 层 上 部 , 一 般 厚 0.8~4.6m。
• 德 国 斯 塔 斯 孚 特 钾 盐 矿 床 可 以 见 到 完 整 的 海 相
盐 类 沉 积 , 沉 积 从 石 膏 和 硬 石 膏 开 始 , 接 着 是 石
盐 , 然 后 是 钾 盐 。 全 部 盐 层 的 总 厚 度 大 约 为
340m, , 在 钾 盐 沉 积 的 过 程 中 , 钠 盐 和 钾 盐 也 同
时 沉 积 , 所 以 纯 的 钾 盐 层 不 多 。
• 山 西 石 膏 - 硬 石 膏 矿 床 在 山 西 汾 河 地 堑 以 西 山
区 , 中 奥 陶 统 地 层 出 露 地 区 , 广 泛 分 布 有 石 膏 矿
床 。 据 目 前 资 料 已 知 有 4 个 含 矿 段 , 矿 石 质 量 甚
佳 , 储 量 丰 富 , 矿 层 直 接 出 露 地 表 , 开 采 方 便 。
太 原 西 山 和 灵 石 等 地 开 采 历 史 悠 久 , 为 我 国 最 重
要 的 石 膏 产 地 。
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第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
三 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
• 2. 湖 相 盐 类 矿 床
– 地 球 上 的 干 旱 和 沙 漠 地 区 是 形 成 内 陆 闭 流 盆 地 和 各
种 盐 湖 、 盐 滩 的 最 有 利 环 境 。
– 1871 年 瓦 尔 特 提 出 了 盐 类 矿 床 形 成 的 “ 沙 漠 说 ”,, 认
为 分 布 于 沙 漠 地 区 的 闭 流 盆 地 接 受 了 来 自 地 表 水 和
地 下 水 带 入 的 各 种 盐 类 物 质 , 湖 中 的 含 盐 量 随 着 蒸
发 作 用 的 进 行 而 不 断 增 高 , 原 先 的 淡 水 湖 逐 渐 发 展
成 为 咸 水 湖 。
– 湖 水 因 干 旱 而 继 续 浓 缩 , 至 盐 类 矿 物 沉 淀 , 就 进 入
了 所 谓 自 析 盐 湖 阶 段 ; 最 后 盐 类 矿 物 填 满 盐 湖 , 就
成 为 干 盐 湖 。
– 现 代 地 球 表 面 干 旱 和 沙 漠 地 区 约 占 1/5, , 在 各 地 质 历
史 时 期 中 同 样 存 在 着 大 面 积 的 干 旱 和 沙 漠 区 , 因 此
内 陆 湖 泊 成 盐 也 是 一 种 重 要 的 方 式 。 特 别 是 第 四 纪
的 成 盐 作 用 正 在 各 洲 大 陆 内 部 盆 地 及 其 边 缘 进 行 。
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三 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
• 湖 相 沉 积 盐 类 矿 床 ——3 类 :
– (1)) 现 代 湖 相 盐 类 矿 床 :
• 矿 床 的 盐 类 物 质 固 相 和 液 相 并 存 , 两 者 均 可 开 采 利
用 。
• 这 类 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 。
• 这 类 矿 床 在 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 平 方 公 里
至 几 千 平 方 公 里 不 等 , 盐 湖 卤 水 一 般 只 有 几 十 厘 米
至 几 米 深 , 有 的 已 成 为 干 盐 湖 。
• 著 名 的 柴 达 木 察 尔 汗 盐 湖
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三 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
第
三
节
蒸
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沉
积
矿
床
• 湖 相 沉 积 盐 类 矿 床 主 要 可 分 为 3 类 :
– (2)) 古 代 湖 相 盐 类 矿 床 :
• 此 类 盐 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 其 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 。
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三 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
第
三
节
蒸
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矿
床
• 湖 相 沉 积 盐 类 矿 床 主 要 可 分 为 3 类 :
– (3)) 地 下 盐 卤 和 盐 丘 矿 床 :
• 地 下 盐 卤 多 分 布 于 陆 台 边 缘 凹 陷 - 褶 皱 区 的 前 缘
凹 陷 和 山 间 盆 地 中 , 地 下 卤 水 中 含 有 多 种 有 用 元
素 , 如 钾 、 硼 、 锂 、 碘 、 铷 、 铯 、 锶 等 , 这 些 有
用 元 素 或 是 被 保 存 在 地 层 之 下 的 曾 被 蒸 发 浓 缩 了
的 卤 水 中 , 或 是 被 保 存 在 由 古 盐 层 再 溶 解 的 卤 水
中 , 如 美 国 安 纳 达 科 盆 地 的 下 石 炭 统 宾 夕 法 尼 亚
组 中 发 现 的 地 下 盐 卤 , 其 卤 水 中 以 碘 的 高 含 量 闻
名 于 世 。
• 由 于 盐 类 物 质 具 有 溶 解 性 和 塑 性 流 变 性 , 因 此 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 。
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三 、 蒸 发 沉 积 矿 床 的 类 型 及 特 征
第
三
节
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沉
积
矿
床
• 湖 相 沉 积 盐 类 矿 床 主 要 可 分 为 3 类 :
– (3)) 地 下 盐 卤 和 盐 丘 矿 床 :
• 在 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 。
– 海 相 沉 积 形 成 的 卤 水 , 其 成 分 与 海 水 近
似 , 如 四 川 自 贡 自 流 井 的 黑 卤 。
– 陆 相 含 盐 层 中 的 卤 水 , 含 杂 质 较 多 , 成 分
复 杂 , 其 中 常 含 多 量 的 硫 酸 盐 , 如 四 川 自
贡 的 黄 卤 和 云 南 中 西 部 的 卤 水 都 属 这 类 卤
水 矿 床 。
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第
三
节
蒸
发
沉
积
矿
床
柴 达 木 察 尔 汗 盐 湖
• 该 盐 湖 是 一 个 典 型 的 内 陆 盐 湖 钾 矿 床 。 有 用 元 素 以 钾 为 主 , 镁 、 硼 和 锂
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 。
• 察 尔 汗 盐 湖 位 于 柴 达 木 盆 地 的 南 东 部 , 是 柴 达 木 盆 地 一 百 多 个 盐 湖 中 最
大 的 一 个 面 积 5856km 2 , 除 边 部 还 残 存 湖 水 ( 达 布 逊 湖 就 是 其 中 之 一 )
外 , 基 本 上 已 成 干 湖 , 湖 面 被 黄 沙 和 石 盐 胶 结 层 覆 盖 , 盖 层 下 30~50m
处 , 即 为 晶 间 卤 水 盐 层 , 平 均 厚 30m, , 最 大 厚 度 可 达 70m, , 是 最 重 要 的
钾 盐 资 源 ( 占 总 储 量 2/3), 是 主 要 开 采 对 象 , 固 体 钾 盐 矿 层 仅 占 总 储
量 的 1/3。
S
达 布 逊 盐 湖
察 尔 汗 干 盐 湖 N
1 2 3 4 5 6 7
图 9-8 察 尔 汗 干 盐 湖 、 达 布 逊 盐 湖 中 现 代 钾 盐 ( 光 卤 石 ) 沉 积 示 意 图
( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,1983)
1- 基 岩 ;2- 第 四 系 沉 积 物 ;3- 石 盐 沉 积 ;4- 新 盐 沉 积 ;5- 光 卤 石 沉 积 ;6- 地 表 水 补 给 方
向 ;7- 旱 季 晶 间 卤 水 补 给 湖 中
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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 240km 2 , 除 其 北 部 及 东 部
40 km 2 仍 为 湖 水 覆 盖 外 。 其 余 均 为 干 盐 滩 。
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一 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• (1)) 成 矿 物 质 来 源 :
– 这 类 矿 床 的 成 矿 物 质 来 源 , 一 般 认 为 主 要 是 来
自 于 陆 源 物 质 。
• 陆 壳 岩 石 受 到 各 种 风 化 作 用 而 发 生 崩 解 和
分 解 , 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 。
• 现 在 大 量 的 资 料 表 明 , 海 底 火 山 喷 发 亦 可
提 供 相 当 数 量 的 铁 、 锰 等 物 质 。
• 有 的 研 究 者 还 提 出 , 陆 源 岩 屑 在 海 底 经 海
解 作 用 和 由 于 海 侵 使 海 水 淹 没 大 陆 风 化 壳
经 海 洋 底 水 的 分 解 作 用 , 可 以 汲 取 出 相 当
数 量 的 铁 、 锰 等 物 质 。
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一 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• (1)) 成 矿 物 质 来 源 :
– 尽 管 来 源 可 以 是 多 方 面 的 , 但 主 要 还 是 陆 源 的
成 矿 物 质 。——
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 是 提 供
大 量 这 类 成 矿 物 质 的 必 要 条 件 。
– 胶 体 物 质 的 搬 运 介 质 是 地 表 径 流 。 众 所 周 知 ,
河 流 搬 运 成 矿 物 质 的 能 力 是 巨 大 的
• 如 南 美 洲 的 亚 马 逊 河 , 每 升 河 水 中 约 含 0.003g 的
铁 , 若 据 此 计 算 , 仅 仅 在 17.6 万 年 内 便 可 形 成 20 亿
吨 的 铁 矿 床 。
• 实 际 上 还 有 许 多 河 流 的 搬 运 能 力 , 远 比 亚 马 逊 河 强
大 得 多 。
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一 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• (2)) 地 貌 条 件 :
– 大 多 数 胶 体 物 质 的 沉 积 环 境 是 海 盆 地 , 对 于
那 些 构 造 较 稳 定 、 海 岸 线 较 为 曲 折 的 海 湾 浅
海 区 尤 为 有 利 。
– 内 陆 湖 泊 或 富 含 有 机 质 的 沼 泽 盆 地
• 亦 是 成 矿 物 质 聚 集 的 有 利 场 所 。
• 由 于 湖 沼 中 往 往 含 有 过 多 的 腐 殖 酸 和 细
菌 , 可 形 成 内 陆 湖 泊 沼 泽 相 胶 体 沉 积 矿 床 。
但 此 类 矿 床 工 业 意 义 较 小 。
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一 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
第
四
节
胶
体
化
学
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积
矿
床
• (3)) 物 理 化 学 条 件 :
– 根 据 98 个 港 湾 海 水 样 和 357 个 港 湾 泥 样 ( 海
湾 沉 积 物 )、 波 罗 的 海 微 咸 水 和 其 沉 积 物 、
加 利 福 尼 亚 海 湾 外 的 潮 坪 、 碱 水 沼 泽 和 深 水
斜 坡 沉 积 物 , 以 及 黑 海 静 水 盆 地 中 水 样 的 Eh
值 和 pH 值 的 实 测 结 果 报 道 :
• 海 水 和 沉 积 物 孔 隙 水 的 pH 值 为 7~8±
• Eh 值 在 循 环 水 中 常 保 持 较 高 的 正 值 ( 最 高 达
0.5V); 而 盆 地 底 部 停 滞 水 中 均 为 负 值 , 下 限 为 -
0.172V, , 在 沉 积 物 孔 隙 水 中 既 可 正 值 , 亦 可 为 负
值 , 它 取 决 于 沉 积 物 的 性 质 、 有 机 质 的 多 少 以 及
细 菌 的 作 用 ( 最 低 达 -0.5V)。
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第
四
节
胶
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学
沉
积
矿
床
一 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 形 成 条 件
• (3)) 物 理 化 学 条 件 : 物 理 化 学 性 质 以 及 细 菌 的 繁 殖 情
况 均 表 现 出 规 律 性 的 变 化 ( 图 9-9), 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 。
pH: 7.2~8.5
Eh: +0.05~+0.5
砂 和 粉 砂 质 岩
pH: 6~7.5
Eh: -0.172~+0.05
粉 砂 和 泥 质 岩
泥 质 和 钙 质 岩
海 水 面
pH: 7.2~9
Eh: -
氧 化 带 (O2)
2-
重 要 组 分 : O2 CO3 SO4
弱 还 原 带 (CO2)
- 2- 2- - -
重 要 组 分 : HCO3 SO4 PO4 Cl NO3
强 还 原 带 (H2S)
重 要 组 分 : H2S
0.172 ~-0.5
黑 色 页 岩
有 机 岩
2-
图 9-9 海 湾 盆 地 物 理 化 学 条 件 变 化 示 意 图 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,1983)
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二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
最 重 要 的 有 铁 、 锰 、 铝 矿 床 。
• 1. 沉 积 铁 矿 床
– 铁 的 克 拉 克 值 为 4.2%, , 在 氧 、 硅 、 铝 之 后 居
第 四 位 。 一 般 认 为 , 沉 积 铁 矿 床 的 物 质 来 源
有 三 :
• 1 陆 地 的 风 化 壳 ;
• 2 海 底 火 山 作 用 ;
• 3 海 底 含 铁 物 质 的 分 解 。
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
• 1. 沉 积 铁 矿 床
– 铁 质 的 搬 运 方 式 至 今 认 识 尚 不 一 致 。
• 多 数 人 认 为 , 铁 是 呈 Fe (OH) 3 胶 体 溶 液 被
地 表 水 带 出 风 化 壳 , 在 适 量 腐 殖 酸 的 保 护
下 , 或 者 Fe 3+ 离 子 与 腐 殖 酸 结 合 形 成 稳 定
的 腐 殖 酸 络 合 物 , 被 河 流 搬 运 到 汇 水 盆 地
中 去 。
• 传 统 认 为 , 在 有 氧 存 在 的 条 件 下 , 铁 总 是
呈 三 价 的 Fe(OH) 3 胶 体 存 在 。 至 于 二 价
铁 , 在 有 游 离 氧 存 在 的 情 况 下 , 会 很 快 地
被 氧 化 成 Fe(OH) 3 胶 体 。 所 以 自 然 界 中 铁
胶 体 是 普 遍 的 。
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
1. 沉 积 铁 矿 床
– 在 前 寒 武 纪 早 期 和 中 期 铁 质 的 搬 运 方 式
• 大 气 中 缺 氧 或 少 氧 , 二 氧 化 碳 含 量 却 相 当
高 , 地 面 水 呈 酸 性 。 对 于 在 此 时 期 形 成 的
许 多 规 模 巨 大 的 沉 积 铁 矿 床 , 用 胶 体 搬 运
铁 质 成 矿 是 不 易 解 释 的 。
• 因 此 有 人 提 出 , 当 时 铁 质 应 呈 二 价 离 子 ,
以 Fe(HCO 3 ) 2 的 真 溶 液 形 式 进 行 搬 运 , 或
呈 陆 源 碎 屑 搬 运 , 碎 屑 中 的 铁 质 被 海 洋 碳
酸 水 溶 解 成 可 溶 的 Fe(HCO 3 ) 2 , 然 后 沉 淀
下 来 形 成 矿 床 。
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
• 1. 沉 积 铁 矿 床
– 从 前 寒 武 纪 晚 期 以 来 铁 质 的 搬 运 方 式
• 大 气 中 的 氧 已 大 大 增 加 了 , 铁 主 要 呈 胶 体
或 悬 浮 形 式 迁 移 , 现 有 的 资 料 表 明 , 不 同
的 河 流 中 铁 的 运 移 可 有 很 大 不 同 ,
– 如 在 前 苏 联 普 里 皮 亚 特 河 中 ,25%,
的
铁 呈 悬 浮 形 式 运 移 ,75%,
的 铁 呈 胶 体
形 式 运 移 。
– 一 般 来 说 , 山 区 河 流 落 差 大 , 水 流 急 ,
铁 主 要 以 悬 浮 形 式 迁 移
– 平 原 地 区 的 河 流 则 相 反 , 铁 常 以 胶 体 形
式 运 移 为 主 。
– 有 机 质 含 量 高 的 河 流 往 往 呈 胶 体 形 式 运
移 的 铁 所 占 的 比 例 要 高 一 些 。
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
• 1. 沉 积 铁 矿 床
– 从 前 寒 武 纪 晚 期 以 来 铁 质 的 搬 运 方 式
• 对 自 然 界 许 多 大 型 沉 积 铁 矿 床 而 言 , 其 内
广 泛 发 育 有 鲕 状 、 肾 状 等 胶 体 沉 积 结 构 特
征 , 由 此 可 以 断 定 , 在 其 形 成 过 程 中 , 铁
的 迁 移 应 以 胶 体 形 式 为 主 。
• 因 为 胶 体 溶 液 聚 沉 常 常 以 某 种 悬 浮 体 为 中
心 发 生 , 如 石 英 、 化 石 碎 屑 和 微 生 物 遗 体
等 微 粒 , 鲕 粒 是 一 层 层 的 , 因 为 聚 沉 的 物
质 成 分 不 断 的 变 化 , 有 时 SiO 2 或 Al 2 O 3 会 多
一 些 , 鲕 粒 增 大 , 不 能 悬 浮 , 最 终 下 沉 ,
与 鲕 粒 一 起 沉 积 的 还 有 钙 质 、 粘 土 质 沉 积
物 等 。
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
• 1. 沉 积 铁 矿 床
– 铁 的 胶 体 沉 积 成
矿 作 用 已 为 现 代
沉 积 形 成 的 鲕 状
铁 质 岩 所 证 实 。
– 非 洲 的 乍 得 湖 ,
湖 面 积 约
24000km 2 , 平
均 水 深 约 3.5m,
湖 中 之 水 有 83%
是 由 南 部 沙 里 河
供 给 的 。 在 湖 的
南 部 与 沙 里 河 三
角 洲 联 结 的 地
带 , 在 水 深
1~3m 的 局 部 地
区 , 正 在 形 成 现
代 鲕 状 褐 铁 矿
岩 , 其 分 布 情 况
如 图 9-10
所 示 。
沙
鲕 铁 岩
粘 土
泥
沙
泥 和 沙
里
泥 和 鲕 铁 岩
泥 和 粘 土
河
50km
图 9-10 乍 得 湖 现 代 鲕 状 褐 铁 矿 岩 沉 积 示 意 图
( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,1983)
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
• 1. 沉 积 铁 矿 床 —— 矿 物 相
– 当 铁 胶 体 进 入 海 洋 和 湖 泊 的 滨 岸 地 带 , 由 于 电
解 质 的 作 用 , 便 可 发 生 胶 体 的 聚 沉 作 用 , 其 沉
淀 产 物 随 着 介 质 的 物 理 化 学 的 条 件 而 呈 现 有 规
律 的 变 化 , 按 照 环 境 的 pH、Eh
值 的 变 化 铁 矿 物
可 相 应 地 出 现 不 同 的 矿 物 相 。
– 例 如 : 在 海 相 沉 积 铁 矿 床 中 , 从 海 盆 地 边 缘 向
深 处
• 依 次 沉 积 碎 屑 岩 、 粘 土 岩 、 碳 酸 盐 岩 和 有 机 岩
• 铁 矿 物 也 相 应 地 出 现 不 同 的 相 —— 氧 化 物 相 、 硅 酸 盐
相 、 碳 酸 盐 相 和 硫 化 物 相
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
• 1. 沉 积 铁 矿 床 —— 矿 物 相
– (1) 氧 化 物 相 : 分 布 于 海 湾 盆 地 边 缘 的 浅 水 富
氧 地 带 。 由 于 Eh 值 较 高 ( 多 >0.2), 在 此 地 带
形 成 由 高 价 铁 组 成 的 氧 化 物 和 氢 氧 化 物 , 如 褐 铁
矿 、 赤 铁 矿 等 。 伴 生 的 沉 积 岩 为 从 粗 砂 岩 到 粉 砂
岩 的 各 种 碎 屑 沉 积 岩 类 。
高 价 铁
氧 化 物
赤 铁 矿
褐 铁 矿
铁 的 硅
酸 盐 鲕
绿 泥 石
Eh
铁 的 碳 酸 盐
菱 铁 矿
pH
铁 的 硫 化 物
黄 铁 矿
白 铁 矿
海 水 面
氧 化 带 (O2)
弱 还 原 带 (CO2)
强 还 原 带 (H2S)
图 9-11 海 相 沉 积 铁 矿 床 铁 矿 物 相 示 意 图 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,
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1983)

第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
• 1. 沉 积 铁 矿 床 —— 矿 物 相
– (2) 硅 酸 盐 相 : 分 布 于 远 离 海 岸 地 带 , 海 水 变 深 ,
海 水 中 氧 的 含 量 逐 渐 减 少 ,Eh,
值 较 低 ( 多 为
0.2~0.1), 处 于 氧 化 还 原 界 面 附 近 的 过 渡 带 , 形 成
铁 的 硅 酸 盐 矿 物 , 如 海 绿 石 、 鲕 绿 泥 石 等 矿 物 。 伴
生 的 沉 积 岩 主 要 为 细 砂 岩 、 粉 砂 岩 等 细 粒 碎 屑 沉 积
岩 类 。
高 价 铁
氧 化 物
赤 铁 矿
褐 铁 矿
铁 的 硅
酸 盐 鲕
绿 泥 石
Eh
铁 的 碳 酸 盐
菱 铁 矿
pH
铁 的 硫 化 物
黄 铁 矿
白 铁 矿
海 水 面
氧 化 带 (O2)
弱 还 原 带 (CO2)
强 还 原 带 (H2S)
图 9-11 海 相 沉 积 铁 矿 床 铁 矿 物 相 示 意 图 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,
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1983)

第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
• 1. 沉 积 铁 矿 床 —— 矿 物 相
– (3) 碳 酸 盐 相 : 分 布 于 离 海 岸 更 远 的 部 位 , 处 于 弱 还 原
带 ,Eh,
值 为 0.0~-0.3
0.3 左 右 ,pH,
值 为 7.0~7.8 之 间 。 在 此
地 带 , 由 于 有 机 质 分 解 产 生 大 量 的 CO 2 气 体 , 使 环 境 富 含
HCO 3- , 铁 则 以 低 价 铁 的 形 式 与 CO 2- 3 ( 由 HCO 3- 分 解 ) 相
结 合 , 形 成 为 低 铁 盐 , 如 菱 铁 矿 等 矿 物 。 伴 生 的 沉 积 岩
以 粘 土 岩 类 和 碳 酸 盐 岩 类 为 主 。
高 价 铁
氧 化 物
赤 铁 矿
褐 铁 矿
铁 的 硅
酸 盐 鲕
绿 泥 石
Eh
铁 的 碳 酸 盐
菱 铁 矿
pH
铁 的 硫 化 物
黄 铁 矿
白 铁 矿
海 水 面
氧 化 带 (O2)
弱 还 原 带 (CO2)
强 还 原 带 (H2S)
图 9-11 海 相 沉 积 铁 矿 床 铁 矿 物 相 示 意 图 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,
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1983)

第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
• 1. 沉 积 铁 矿 床 —— 矿 物 相
– (4) 硫 化 物 相 : 位 于 海 湾 盆 地 的 更 深 地 带 , 海 水 是 停 滞
的 , 处 于 强 还 原 环 境 ,Eh,
在 -0.3~ 0.3~-0.50.5 之 间 ,pH,
值 在
7.2~9.0 之 间 。 由 于 缺 氧 和 细 菌 分 解 有 机 质 产 生 大 量 的
H 2 S 等 , 从 而 使 铁 以 硫 化 铁 形 式 , 如 黄 铁 矿 、 白 铁 矿 等 沉
淀 下 来 。 伴 生 的 沉 积 岩 为 碳 酸 盐 岩 、 燧 石 岩 及 黑 色 页 岩
等 富 有 机 质 的 岩 石 。
• 业 已 证 明 , 研
究 铁 矿 物 相 的
变 化 规 律 , 对
于 寻 找 和 勘 探
沉 积 型 铁 矿
床 , 以 及 进 行
成 矿 预 测 , 具
有 重 要 意 义 。
高 价 铁
氧 化 物
赤 铁 矿
褐 铁 矿
铁 的 硅
酸 盐 鲕
绿 泥 石
Eh
铁 的 碳 酸 盐
菱 铁 矿
pH
铁 的 硫 化 物
黄 铁 矿
白 铁 矿
海 水 面
氧 化 带 (O2)
弱 还 原 带 (CO2)
强 还 原 带 (H2S)
图 9-11 海 相 沉 积 铁 矿 床 铁 矿 物 相 示 意 图 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,
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1983)

二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
根 据 沉 积 环 境 的 不 同 , 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 。
• (1)) 海 相 沉 积 铁 矿 床
• 海 相 沉 积 赤 铁 矿 ( 含 少 量 菱 铁 矿 ) 矿 床
• 海 相 沉 积 菱 铁 矿 矿 床
• (2)) 湖 沼 相 沉 积 铁 矿 床
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二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 海 相 沉 积 赤 铁 矿 矿 床
– 形 成 于 浅 海 边 缘 , 尤 其 海 岸 线 曲 折 、 构 造 较
为 稳 定 的 海 湾 浅 海 区 。
– 含 矿 岩 系 常 为 砂 岩 和 页 岩 , 延 展 可 达 几 十 至
几 百 公 里 以 上
– 矿 体 呈 层 状 , 层 位 稳 定 , 常 位 于 海 侵 层 序 的
底 部 , 矿 层 厚 由 几 十 厘 米 至 几 十 米 不 等
– 矿 石 主 要 由 赤 铁 矿 组 成 , 伴 有 鲕 绿 泥 石 、 菱
铁 矿 、 石 英 、 方 解 石 及 少 量 黄 铁 矿 等
– 常 呈 鲕 状 、 肾 状 、 块 状 构 造
– 硫 、 磷 杂 质 元 素 含 量 低 , 矿 石 质 量 好 。
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二 、 胶 体 化 学 沉 积 矿 床 的 类 型 及 其 特 征
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 海 相 沉 积 赤 铁 矿 矿 床
– 海 相 沉 积 赤 铁 矿 矿 床 一 般 规 模 巨 大 , 世 界 上 近 年 来
发 现 的 百 亿 吨 以 上 的 特 大 型 矿 床 , 均 属 此 类 型 。
– 典 型 矿 床 如 美 国 亚 拉 巴 马 州 伯 明 翰 克 林 顿 ( 上 志 留
统 ) 铁 矿 床 , 其 矿 层 最 厚 可 达 10m, , 平 均 厚 3m 以
上 , 其 露 头 连 续 分 布 几 乎 达 1100km, , 其 沉 积 盆 地 宽
达 80km, , 连 续 沉 积 了 50 亿 吨 赤 铁 矿 。
– 前 苏 联 刻 赤 塔 曼 半 岛 ( 第 三 纪 ) 铁 矿 床 也 属 此 类 矿
床 。
– 海 相 沉 积 赤 铁 矿 矿 床 在 我 国 有 2 个 重 要 层 位 :
• 华 北 地 区 中 元 古 界 长 城 群 中 部 , 称 为 “ 宣 龙 式 ” 铁 矿 床
• 华 南 地 区 泥 盆 系 上 部 , 称 为 “ 宁 乡 式 ” 铁 矿 床 。
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宣 龙 式 铁 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
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
群 串 岭 沟 组
页 岩 中 , 走
向 近 东 西 ,
单 斜 南 倾 ,
含 矿 岩 系 上
下 岩 性 的 变
化 特 点 , 见
图 9-12
所 示 。
上 部 石 灰 岩
黑 色 页 岩
含 矿 层
下 部 石 英 岩
砂 页 岩
变 质 岩 系
含
矿
层
矿
上
砂
页
岩
铁
矿
层
矿
下
砂
页
岩
黑 色 页 岩
含 砾 砂 岩
黑 色 页 岩 夹 薄 层 砂 岩
鲕 状 赤 铁 矿 顶 部 菱 铁 矿
石 英 岩 夹 页 岩
鲕 状 赤 铁 矿
砂 岩 夹 页 岩
肾 状 赤 铁 矿
白 色 石 英 岩
页 岩 夹 砂 岩
下 部 石 英 岩
图 9-12 河 北 宣 龙 铁 矿 床 地 质 剖 面 图 ( 转 引 自 袁 见 齐 等 ,1983)
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宣 龙 式 铁 矿 古 地 理 条 件 示 意 图
1— 古 陆 ;2— 碎 屑 沉 积 区 ;3— 泥 质 沉 积 区 ;4— 碳
酸 盐 沉 积 区 ;5— 铁 矿 位 置
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宁 乡 式 铁 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 此 类 矿 产 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 。
黄 色 钙 质 页 岩
贫 矿 55cm
黄 色 页 岩 15m
贫 矿 35cm
黄 绿 色 页 岩 夹 条 带 砂 岩
及 贫 铁 矿 2.5m
粗 砂 岩 沿 层 面 有 铁 染
0 10 20 30 40 50cm
图 9-13 我 国 南 方 宁 乡 式 铁 矿 剖 面 图 ( 转 引 自 胡 受 奚 等 ,1983)
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湖 南 宁 乡 铁 矿 岩 相 古 地 理 示 意 图

第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
海 相 沉 积 菱 铁 矿 矿 床
• 海 相 沉 积 菱 铁 矿 矿 床 在 世 界 各 地 均 有 分 布 , 但
由 于 矿 石 品 位 低 , 有 些 规 模 大 , 一 般 只 在 德 国 、
加 拿 大 和 英 国 等 少 数 国 家 开 采 利 用 。
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
(2)) 湖 沼 相 沉 积 铁 矿 床
• 主 要 是 由 河 流 搬 运 的 铁 胶 体 进 入 湖 泊 和 沼 泽
盆 地 边 缘 沉 淀 而 成 的 。
• 常 与 煤 系 地 层 紧 密 伴 生 , 矿 体 多 呈 透 镜 状 、
薄 层 状 产 出 , 甚 不 稳 定 。
• 矿 石 矿 物 主 要 为 赤 铁 矿 、 褐 铁 矿 、 菱 铁 矿 等 。
• 矿 石 具 鲕 状 、 结 核 状 、 疏 松 状 构 造 , 因 含 较
多 的 有 机 质 使 矿 石 呈 现 黑 色 、 褐 黑 色 。
• 因 矿 石 品 位 变 化 大 , 含 硫 、 磷 等 杂 质 较 高 ,
一 般 工 业 意 义 较 小 。
• 典 型 矿 床 如 我 国 淮 南 石 炭 - 二 叠 纪 煤 系 中 的
菱 铁 矿 矿 床 , 威 远 侏 罗 纪 煤 系 中 的 菱 铁 矿 矿
床 等 。
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2. 沉 积 锰 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 沉 积 锰 矿 床 是 实 际 上 锰 资 源 的 主 要 寻 找 、 勘
探 和 开 发 对 象 。 锰 与 铁 的 地 球 化 学 习 性 颇 为
相 似 , 沉 积 锰 矿 床 的 生 成 条 件 和 沉 积 铁 矿 床
有 很 多 相 似 之 处 , 两 者 经 常 共 生 。
• 但 锰 和 铁 在 地 壳 中 的 平 均 含 量 却 相 差 悬 殊 ,
两 者 在 岩 石 中 的 比 值 约 为 1:40~1:70, , 因
此 , 尽 管 锰 在 地 壳 中 普 遍 分 布 , 但 只 有 在 特
定 的 地 质 条 件 下 , 才 能 聚 集 成 为 矿 床 。
• 在 地 表 的 风 化 产 物 中 , 锰 亦 形 成 为 真 溶 液 或
胶 体 溶 液 , 由 腐 殖 酸 的 护 胶 或 络 合 作 用 , 经
地 表 水 流 搬 运 到 低 凹 盆 地 中 沉 积 下 来 。
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2. 沉 积 锰 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 锰 在 表 生 条 件 下 的 地 球 化 学 活 动 性 比 铁 强 。
锰 的 化 合 物 的 溶 解 度 比 铁 的 化 合 物 的 溶 解 度
高 。 已 有 实 验 证 明 。
• 由 于 锰 的 活 动 性 较 大 , 锰 的 胶 体 或 离 子 在 河
流 搬 运 过 程 中 就 很 少 发 生 沉 淀 , 这 样 就 确 尽
可 能 多 的 锰 质 被 搬 运 到 沉 积 盆 地 中 去 。
• 因 为 锰 比 铁 更 易 于 迁 移 , 沉 积 过 程 中 它 们 将
发 生 相 对 的 分 离 , 通 常 情 况 下 , 在 海 洋 盆 地
中 , 锰 的 沉 积 部 位 离 开 海 岸 线 比 铁 要 远 一
些 , 也 就 是 说 , 锰 在 水 盆 地 中 的 沉 积 深 度 要
比 铁 深 一 些 。
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
2. 沉 积 锰 矿 床
• 锰 亦 是 一 种 变 价 元 素 , 在 氧 化 条 件 下 呈 四 价
态 , 在 还 原 条 件 下 呈 二 价 态 。 因 此 在 不 同 条
件 下 ,
– 锰 可 呈 高 价 的 氧 化 物 沉 积 ( 如 软 锰 矿 ),
– 也 可 成 高 低 (Mn(
4+ 、Mn
2+ ) 价 态 混 合 的 氧 化 物
存 在 ( 如 水 猛 矿 ),
– 在 还 原 条 件 下 还 可 呈 低 价 的 锰 碳 酸 盐 存 在 ( 如
菱 锰 矿 、 锰 方 解 石 、 含 锰 菱 铁 矿 等 )。
• 与 沉 积 猛 矿 伴 生 的 沉 积 物 主 要 为 硅 铝 质 、 粘
土 质 、 硅 酸 质 和 铁 的 氧 化 物 、 氢 氧 化 物 等 ,
机 械 沉 积 物 极 少 , 在 巨 大 的 沉 积 锰 矿 床 中 ,
通 常 不 存 在 机 械 碎 屑 物 质 。
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
2. 沉 积 锰 矿 床
(1) 软 锰 矿 - 硬 锰 矿 相 : 由 四 价 锰 的 化 合
物 , 如 软 锰 矿 和 硬 锰 矿 组 成 , 分 布 在 Eh 值 较
高 的 近 岸 地 带 。 此 矿 物 相 的 矿 石 品 位 高 、 质
优 , 含 硫 、 磷 杂 质 少 。
高 价 锰 氧 化 物
软 锰 矿
硬 锰 矿
Eh
高 低 价 锰
氧 化 物
水 锰 矿
pH
低 价 锰 化 合 物
菱 锰 矿
锰 方 解 石
海 水 面
氧 化 带 (O2)
还 原 带 (H2S)
pH>8.5~8.9
图 9-14 沉 积 锰 矿 床 的 相 变 示 意 图 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,1983)
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2. 沉 积 锰 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• (2) 水 锰 矿 相 : 由 二 价 锰 和 四 价 锰 的 化 合 物 , 如
水 锰 矿 [MnO 2 •Mn(OH)
2 ] 等 组 成 , 常 与 蛋 白 石 共 生 ,
分 布 在 氧 化 带 之 下 , 离 海 岸 较 远 处 的 海 水 较 深 部 位 。
此 矿 物 相 的 矿 石 质 量 较 软 锰 矿 - 硬 锰 矿 相 的 矿 石 差 。
高 价 锰 氧 化 物
软 锰 矿
硬 锰 矿
Eh
高 低 价 锰
氧 化 物
水 锰 矿
pH
低 价 锰 化 合 物
菱 锰 矿
锰 方 解 石
海 水 面
氧 化 带 (O2)
还 原 带 (H2S)
pH>8.5~8.9
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
2. 沉 积 锰 矿 床
• (3) 碳 酸 锰 矿 相 : 由 两 价 锰 的 化 合 物 , 如 菱 锰 矿 、
锰 方 解 石 等 组 成 。 共 生 矿 物 有 蛋 白 石 、 黄 铁 矿 、 白
铁 矿 等 。 此 矿 物 相 分 布 在 离 海 盆 地 边 缘 更 远 的 深 水
部 位 , 盆 地 底 部 一 般 处 于 强 还 原 环 境 ,pH,
值 一 般 大
于 8.5。 。 此 矿 物 相 矿 石 含 锰 量 低 , 含 硫 、 磷 等 杂 质
高 , 因 此 质 量 较 差 。
高 价 锰 氧 化 物
软 锰 矿
硬 锰 矿
Eh
高 低 价 锰
氧 化 物
水 锰 矿
pH
低 价 锰 化 合 物
菱 锰 矿
锰 方 解 石
海 水 面
氧 化 带 (O2)
还 原 带 (H2S)
pH>8.5~8.9
图 9-14 沉 积 锰 矿 床 的 相 变 示 意 图 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,1983)
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
2. 沉 积 锰 矿 床
根 据 锰 矿 床 形 成 的 环 境 不 同 , 可 将 沉 积 锰 矿 床 分
为 两 种 : 海 相 沉 积 锰 矿 床 和 湖 相 沉 积 锰 矿 床
•(1)) 海 相 沉 积 锰 矿 床
– 形 成 于 海 湾 浅 海 陆 棚 地 带 。
– 含 矿 岩 系 常 由 粉 砂 岩 、 粘 土 岩 、 硅 质 岩 或 硅 质
灰 岩 组 成 , 沿 古 陆 边 缘 呈 带 状 分 布 。 从 剖 面 上
看 , 一 般 位 于 沉 积 间 断 面 之 上 的 海 侵 层 序 下 部
或 底 部 , 层 位 稳 定 。
– 矿 体 呈 层 状 或 透 镜 状
– 矿 石 具 有 鲕 状 、 饼 状 、 块 状 构 造 等 。
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2. 沉 积 锰 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
•(1)) 海 相 沉 积 锰 矿 床
– 按 照 其 基 本 矿 物 组 成 可 将 矿 石 分 为 3 种
• 原 生 碳 酸 锰 矿 ( 以 菱 锰 矿 和 锰 方 解 石 为 主 )
• 原 生 氧 化 锰 矿 ( 以 软 锰 矿 、 硬 锰 矿 为 主 )
• 过 渡 型 锰 矿 ( 水 锰 矿 、 硬 锰 矿 、 锰 方 解 石 及 菱 锰 矿 )
– 其 中 以 氧 化 锰 矿 石 质 量 最 佳 , 碳 酸 盐 矿 石 含 硫 、
磷 、 硅 等 杂 质 较 多 , 但 经 氧 化 后 可 变 为 质 量 较
好 的 次 生 氧 化 矿 石 。
– 上 述 3 种 矿 石 可 在 同 一 个 矿 床 出 现 , 体 现 有 明 显
的 上 述 矿 物 相 分 带 。
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2. 沉 积 锰 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• (1)) 海 相 沉 积 锰 矿 床
– 海 相 沉 积 锰 矿 床 的 规 模 一 般 为 中 型 - 超 大 型 , 是
当 前 锰 矿 中 已 知 的 最 重 要 成 因 类 型 ,
当 前 锰 矿 中 已 知 的 最 重 要 成 因 类 型 , 如 前 苏 联
尼 科 波 尔 (Nikopol(
Nikopol) ) 锰 矿 床 、 奇 阿 图 拉
(Chiaturi)) 及 墨 西 哥 Molango 等 地 的 锰 矿
床 等 均 属 于 此 类 。
– 海 相 沉 积 锰 矿 床 在 我 国 也 很 重 要 , 成 矿 时
代 有 震 旦 纪 、 泥 盆 纪 和 三 叠 纪 等 , 著 名 的
有 辽 宁 瓦 房 子 ( 震 旦 系 ), 湖 南 湘 潭 ( 震
旦 系 )、 广 西 木 圭 ( 上 泥 盆 统 )、 贵 州 遵
义 ( 二 叠 系 ) 等 矿 床 。
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前 苏 联 尼 科 波 尔 锰 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 矿 床 是 第 三 纪 的 , 矿 体 形 态 简 单 , 是 与 围 岩 整 合
的 很 薄 的 透 镜 体 , 与 矿 床 伴 生 的 沉 积 岩 有 砂 岩 、
粉 砂 岩 、 粘 土 岩 、 海 绿 石 层 、 泥 灰 岩 和 灰 岩 。
• 虽 然 氧 化 锰 矿 石 是 最 主 要 的 , 但 也 有 碳 酸 锰 矿 石
和 氧 化 锰 - 碳 酸 锰 混 合 矿 石 , 不 同 矿 石 反 映 了 不 同
的 化 学 沉 积 相 , 见 图 9-15。
1 2 3 4
5 6 7 8 9
图 9-15 尼 科 波 尔 锰 矿 床 剖 面 示 意 图 ( 据 Stanton et al,1972)
1- 氧 化 锰 矿 石 ;2- 氧 化 锰 、 碳 酸 锰 混 合 矿 石 ;3- 碳 酸 锰 矿 石 ;4- 沙 ;5- 粉 砂 ;6- 粘 土 ;7- 泥 灰 岩 ;8- 煤 ;9- 结 晶 基 底
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辽 宁 瓦 房 子 锰 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 矿 区 位 于 阴 山 古 陆 南 缘 、 燕 辽 沉 降 带 的 中 段 。
• 含 锰 岩 系 属 于 震 旦 系 , 层 位 相 当 稳 定 , 其 中 含 有 3 层 锰 矿
层 , 锰 矿 层 实 际 上 是 由 众 多 的 大 小 不 等 、 断 断 续 续 和 重 叠
分 布 的 透 镜 体 , 俗 称 为 “ 矿 饼 群 “ 组 成 , 如 图 9-16
所 示 。
• 单 个 矿 饼 长 度 一 般 在 5m 以 内 , 厚 度 在 半 米 以 内 。
5
钙 质 泥 质 页 岩
3 4
含 锰 铁 页 岩
2
原 生 碳 酸 盐
1
原 生 氧 化 锰
图 9-16 辽 宁 瓦 房 子 锰 矿 床 剖 面 示 意 图 ( 转 引 自 姚 凤 良 等 ,1983)
1- 震 旦 纪 石 灰 岩 、 页 岩 、 白 云 岩 ;2- 震 旦 纪 含 锰 岩 系 ;3- 下 寒 武 统 页 岩 ;4-
中 寒 武 统 灰 岩 、 页 岩 ;5- 上 寒 武 统 石 灰 岩
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大 新 下 雷 锰 矿
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2. 沉 积 锰 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• (2)) 湖 相 沉 积 锰 矿 床
– 此 类 矿 床 形 成 于 内 陆 湖 泊 和 沼 泽 中 。
– 含 矿 岩 系 多 由 砂 岩 、 砂 质 页 岩 和 粘 土 质 页 岩 组 成 。
矿 体 呈 透 镜 状 , 厚 度 和 品 位 变 化 都 很 大 。
– 矿 石 的 主 要 矿 物 成 分 是 锰 菱 铁 矿 , 含 锰 量 较 低 , 铁
和 其 他 杂 质 含 量 较 高 。
– 一 般 矿 床 规 模 小
– 我 国 山 西 太 行 山 一 带 二 叠 系 石 盒 子 群 中 的 铁 锰 矿 床
属 此 类 。
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第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
3. 沉 积 铝 矿 床
• 铝 的 克 拉 克 值 仅 次 于 氧 和 硅 , 居 第 三 位 。 形 成 铝
土 矿 床 的 成 矿 物 质 主 要 来 自 大 陆 风 化 的 铝 硅 酸 盐
岩 石 。 游 离 氧 化 铝 活 动 性 很 弱 , 通 常 是 红 土 风 化
作 用 最 后 分 解 的 产 物 ( 氢 氧 化 物 )(( 三 水 铝 土 矿
Al 2 O 3·H 2 O 和 一 水 铝 土 矿 A1 2 O 3·H 2 O)。
• 在 湿 润 温 暖 的 气 候 下 , 铝 硅 酸 盐 分 解 可 产 生 三 氧
化 二 铝 和 二 氧 化 硅 的 溶 胶 , 因 这 两 者 具 有 特 殊 的
亲 和 力 , 故 常 结 合 成 为 稳 定 的 高 岭 石 族 矿 物 。
• 然 而 在 pH 值 低 于 4 的 溶 液 中 , 特 别 是 在 硫 化 物 分
解 产 生 的 硫 酸 溶 液 作 用 下 , 可 使 高 岭 石 分 解 形 成
可 溶 性 的 硫 酸 铝 带 出 风 化 壳 , 河 水 的 pH 值 一 般
大 于 5, , 硫 酸 铝 溶 液 在 河 流 中 是 不 稳 定 的 , 而 且
会 发 生 水 解 , 形 成 为 Al(OH) 3 的 溶 胶 , 铝 的 胶 体
溶 液 如 在 腐 殖 酸 的 保 护 下 , 可 在 河 流 中 稳 定 搬
运 ,Al,
3+ 离 子 亦 可 与 腐 殖 酸 结 合 , 形 成 稳 定 的 腐
殖 酸 络 合 物 在 河 水 中 迁 移 。
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3. 沉 积 铝 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 最 适 于 氢 氧 化 铝 胶 体 沉 淀 的 环 境 是 海 滨 近 岸 地 带 。
因 为 海 水 中 大 量 电 解 质 可 破 坏 腐 殖 酸 的 护 胶 作
用 , 水 中 钙 离 子 与 腐 殖 酸 结 合 可 形 成 腐 殖 酸 钙 的
沉 淀 , 均 可 促 使 Al(OH) 3 胶 体 的 聚 沉 。
• 世 界 上 所 有 质 优 、 规 模 大 的 铝 土 矿 床 , 都 毫 无 例
外 地 产 于 碳 酸 盐 岩 的 古 侵 蚀 面 上 , 这 表 明 石 灰 岩
的 古 风 化 壳 不 仅 为 沉 积 铝 土 矿 的 形 成 提 供 了 物
质 , 而 且 为 氢 氧 化 铝 胶 体 的 沉 淀 , 提 供 了 适 量 的
钙 离 子 和 碱 性 介 质 条 件 。
• 沉 积 铝 土 矿 仅 占 世 界 铝 土 矿 资 源 总 量 的 1% 作
用 , 根 据 沉 积 环 境 的 不 同 , 可 把 沉 积 铝 土 矿 床 分
为 海 相 沉 积 铝 土 矿 和 湖 相 沉 积 铝 土 矿 2 种 类 型 。
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3. 沉 积 铝 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• (1)) 海 相 沉 积 铝 土 矿 床
– 这 类 矿 床 形 成 于 海 侵 初 期 海 盆 地 的 边 缘 地 带 ,
– 矿 体 平 行 于 古 海 岸 线 方 向 , 厚 度 大 , 产 状 稳 定 。
矿 石 成 分 简 单 , 由 一 水 铝 石 组 成 , 伴 生 有 针 铁
矿 、 鳞 绿 泥 石 等 矿 物 。
– 矿 石 构 造 有 鲕 状 、 豆 状 、 土 状 、 块 状 等 。
– 海 相 沉 积 铝 土 矿 床 一 般 规 模 大 , 易 开 采 , 常 可
综 合 利 用 伴 生 的 一 些 分 散 元 素 , 如 镓 、 锗 、 钴 、
铍 、 铀 等 , 因 此 具 有 很 大 的 工 业 价 值 。
– 我 国 铝 土 矿 分 布 广 泛 。 著 名 的 矿 床 有 山 东 淄 博 、
河 南 巩 县 、 贵 州 修 文 等 。
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苏 平 南 提 曼 矿 床 组 的 铝 土 矿 矿 床 剖 面 ( 据 Demina,1971)
1— 第 四 系 ;2— 早 石 炭 世 杂 色 砂 - 粘 土 质 岩 层 ;3— 含 有 煤
透 镜 体 的 炭 质 粘 土 ;4— 铝 土 矿 矿 床 的 矿 体 部 分 ;5— 铝 土
矿 矿 床 矿 体 底 板 ;6— 碳 酸 盐 岩

3. 沉 积 铝 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• (2)) 湖 相 沉 积 铝 土 矿 床
– 这 类 矿 床 形 成 于 内 陆 湖 泊 中 。
– 矿 床 常 与 陆 相 沉 积 砂 岩 、 页 岩 互 层 , 或 产 于 煤
系 中 。
– 矿 体 的 延 伸 一 般 不 稳 定 , 在 短 距 离 内 即 相 变 为
其 他 的 沉 积 层 。
– 矿 石 由 三 水 铝 石 和 一 水 铝 石 组 成 。
– 矿 床 规 模 小 , 工 业 意 义 较 差 。
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4. 现 代 深 海 沉 积 锰 结 核 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 1870 年 挑 战 者 探 险 队 首 次 于 海 底 发 现 锰 质 结 核 。
业 已 证 实 , 这 些 锰 结 核 广 泛 分 布 于 海 洋 底 部 的 某
些 海 区 ( 图 9-17), 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 ;
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图 9-17 世 界 洋 底 锰 结 核 分 布 示 意 图 ( 据 Glasby et al,1976 简 化 )
黑 十 字 为 岩 芯 取 样 位 置 , 黑 圆 点 为 挖 泥 船 取 样 位 置

4. 现 代 深 海 沉 积 锰 结 核 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 这 些 锰 结 核 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 。
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图 9-17 世 界 洋 底 锰 结 核 分 布 示 意 图 ( 据 Glasby et al,1976 简 化 )
黑 十 字 为 岩 芯 取 样 位 置 , 黑 圆 点 为 挖 泥 船 取 样 位 置

4. 现 代 深 海 沉 积 锰 结 核 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
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 。
• 锰 结 核 大 小 不
一 , 一 般 直 径 在
0.5~0.25cm 左 右
者 为 多 , 个 别 大
者 可 达 1m 以 上 。
• 其 外 形 呈 球 状 、
浑 圆 状 , 半 球 状 、
板 状 、 皮 壳 状 、
饼 状 及 不 规 则 状
• 表 面 呈 黑 色 至 黄
褐 色 , 含 铁 高 者
呈 红 褐 色 , 孔 隙
度 很 高 ,
• 比 重 只 有 2~3。
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4. 现 代 深 海 沉 积 锰 结 核 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
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 。
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4. 现 代 深 海 沉 积 锰 结 核 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
矿
床
• 大 洋 锰 结 核 的 物 质 组 成 特 点 是 化 学 成 分 和 矿 物 复
杂 , 结 核 中 含 有 70 多 种 元 素 ,40,
多 种 矿 物 。 锰 结
核 的 化 学 成 分 见 表 9-1。
表 9-1 锰 结 核 的 主 要 组 成 (wt%)
氧 化 物 最 大 最 小 平 均 氧 化 物 最 大 最 小 平 均
MnO 2 63.2 11.4 31.7 CaSO 4 1.3 0.3 0.8
Fe 2 O 3 42.0 6.5 24.3 Ca 3 PO 4 1.4 痕 迹 0.3
SiO 2 29.1 6.0 19.2 MgCO 3 5.1 0.1 2.7
Al 2 O 3 14.2 0.6 3.8 H 2 O 24.8 8.7 13.0
CaCO 3 7.0 2.2 4.1 酸 不 溶 组 分 38.9 16.l 26.8
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4. 现 代 深 海 沉 积 锰 结 核 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
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
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 。
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4. 现 代 深 海 沉 积 锰 结 核 矿 床
第
四
节
胶
体
化
学
沉
积
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 。
• 至 于 搬 运 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(
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(
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 。
– 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 。
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一 、 生 物 化 学 沉 积 矿 床 的 特 点
第
五
节
生
物
化
学
沉
积
矿
床
• 由 生 物 或 生 物 化 学 作 用 促 使 有 机 的 或 / 和
无 机 的 成 矿 物 质 沉 积 分 异 而 成 的 矿 床 统
称 生 物 化 学 沉 积 矿 床 。
– 通 常 把 由 生 物 有 机 体 本 身 直 接 沉 积 而 成 的
矿 床 , 称 为 生 物 沉 积 矿 床 ,
– 由 有 机 体 分 解 产 生 的 气 体 和 有 机 酸 参 与 化
学 作 用 , 并 促 使 成 矿 物 质 聚 集 而 成 的 矿
床 , 称 为 生 物 化 学 矿 床
– 显 然 , 在 这 二 者 之 间 要 绝 对 区 分 其 界 线 是
很 困 难 的 , 因 此 , 一 般 统 称 为 生 物 化 学 沉
积 矿 床 。
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一 、 生 物 化 学 沉 积 矿 床 的 特 点
第
五
节
生
物
化
学
沉
积
矿
床
• 这 一 大 类 矿 床 常 表 现 出 一 些 重 要 特 点 :
– 比 其 他 沉 积 矿 床 保 存 更 为 丰 富 的 化 石 ;
– 矿 层 多 与 富 含 有 机 质 的 碎 屑 岩 、 碳 酸 盐 岩
层 共 生 ;
– 组 成 矿 床 的 物 质 主 要 是 各 种 有 机 化 合 物 、
硫 化 物 和 磷 酸 盐 等 。
– 这 类 矿 床 规 模 很 大 , 分 布 广 , 具 有 很 大 的
经 济 意 义 。
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1. 沉 积 磷 块 岩 矿 床
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• 磷 在 地 壳 中 的 含 量 为 0.13%, , 被 认 为 是 一 种 典
型 的 生 物 元 素 。 动 物 在 其 生 命 循 环 中 都 要 吸 取
磷 以 组 成 其 躯 体 , 如 骨 骼 、 牙 齿 、 甲 壳 等 。
– 例 如 : 脊 椎 动 物 的 骨 骼 含 P 2 O 5 达 53.31%, , 许 多 低 等
生 物 贝 壳 中 含 P 2 O 5 达 36.5%, , 虾 类 含 Ca 3 (PO 4 ) 2 达
26%, , 等 等 。
• 沉 积 磷 矿 床 中 磷 的 来 源
– 主 要 来 自 是 来 自 大 陆 含 磷 岩 石 风 化 后 所 产 生 的 磷 酸
盐 溶 液 , 例 如 : 有 人 统 计 伏 尔 加 河 每 年 带 入 黑 海 的
呈 溶 解 状 态 的 磷 多 达 6000 多 吨 之 巨 。
– 当 然 , 海 底 火 山 喷 发 带 出 的 磷 也 是 重 要 的 来 源 。
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1. 沉 积 磷 块 岩 矿 床
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• 对 于 磷 是 如 何 通 过 生 物 化 学 作 用 而 富 集
起 来 构 造 矿 床 的 , 目 前 对 其 机 制 认 识 尚
不 一 致 , 除 了 鸟 粪 磷 矿 床 和 贝 壳 等 生 物
遗 体 磷 矿 床 与 动 物 有 直 接 关 系 外
• 世 界 上 磷 矿 床 主 要 为
– 海 相 沉 积 的 层 状
– 结 核 状 磷 块 岩 矿 床
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
生 物 成 因 说
• 最 早 提 出 的 “ 生 物 成 因 说 ” 认 为 , 沉 积 磷 块 岩 矿
床 是 由 于 海 水 中 大 量 生 物 死 亡 后 聚 集 而 成 的 。
– 如 南 非 好 望 角 以 南 , 赤 道 暖 流 和 南 极 寒 流 相
遇 之 处 生 物 大 量 死 亡 , 它 们 的 遗 体 在 海 底 堆
积 下 来 形 成 磷 酸 盐 结 核 ;
– 在 爱 沙 尼 亚 早 志 留 世 的 磷 块 岩 矿 床 中 , 有 三
层 磷 块 岩 几 乎 全 由 矿 化 的 圆 货 贝 的 贝 壳 组
成 ;
– 我 国 昆 南 磷 块 岩 矿 床 中 则 有 矿 化 软 舌 螺 层 。
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
生 物 化 学 成 因 说
• 卡 查 科 夫 (1937(
1937) ) 提 出 的 “ 生 物 化 学 成 因 说 ” 被 视
为 解 释 磷 矿 床 形 成 的 经 典 理 论 。
• 他 根 据 海 洋 学 和 水 化 学 的 资 料 , 研 究 了 近 代 海 水
中 磷 的 分 布 情 况 和 P 2 O 5 -CaO-HF-H 2 O 相 平 衡 关 系
之 后 , 将 海 水 划 分 成 4 层 , 并 系 统 地 阐 明 了 磷 的
生 物 化 学 沉 积 过 程 ( 图 9-18)。
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生 物 化 学 成 因 说
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• (1)) 第 一 层 , 从 水 面 至 60m 深 的 上 部 海 水 层 , 是 浮 游 生
物 的 活 动 地 带 , 称 为 光 合 作 用 带 。 在 大 约 60m 深 度 的 范 围
内 几 乎 不 含 磷 , 因 海 水 中 的 磷 已 被 生 物 大 量 吸 取 , 其 间
P 2 O 5 的 最 大 含 量 只 有 50mg/m 3 , 一 般 常 低 于 2~5 mg/m 3 。
该 带 CO 2 的 分 压 力 不 超 过 3×10
-4 大 气 压 。
m
50
100
200
300
400
500
1000
2000
浮 游 植 物 光 合 带
海 平 面
-4
CO2≤3×10 大 气 压
P2O5 10~50mg/m 3
3
残 余 P2O5100mg/m
溶 液 中 含 CO2 和 P2O5 量 最
3
高 地 带 P2O5≥300mg/m
-4
CO212× 10 大 气 压
陆 缘
1 2 3 4 5
图 9-18 磷 块 岩 矿 床 形 成 示 意 图 ( 据 卡 查 科 夫 ,1937)
1- 海 滨 砂 和 砾 石 相 ;2- 磷 灰 岩 相 ;3- 灰 岩 相 ;4- 浮 游 生 物 遗 体 下 沉 方 向 ;
5- 上 升 洋 流 方 向
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生 物 化 学 成 因 说
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• (2)) 第 二 层 , 水 深 60m 至 300~400m 地 带 , 为 死 亡 生 物
通 过 带 , 当 生 物 死 亡 后 向 海 底 下 沉 , 也 将 表 层 水 中 磷 带 到
较 深 水 层 。 由 于 有 机 质 分 解 出 CO 2 , 因 而 随 着 深 度 增 加 ,
CO 2 含 量 不 断 增 高 , 分 压 力 提 高 了 , 海 水 溶 解 磷 的 能 力 增
大 。
m
50
100
200
300
400
500
1000
2000
浮 游 植 物 光 合 带
海 平 面
-4
CO2≤3×10 大 气 压
P2O5 10~50mg/m 3
3
残 余 P2O5100mg/m
溶 液 中 含 CO2 和 P2O5 量 最
3
高 地 带 P2O5≥300mg/m
-4
CO212× 10 大 气 压
陆 缘
1 2 3 4 5
图 9-18 磷 块 岩 矿 床 形 成 示 意 图 ( 据 卡 查 科 夫 ,1937)
1- 海 滨 砂 和 砾 石 相 ;2- 磷 灰 岩 相 ;3- 灰 岩 相 ;4- 浮 游 生 物 遗 体 下 沉 方 向 ;
5- 上 升 洋 流 方 向
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生 物 化 学 成 因 说
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• (3)) 第 三 层 , 水 深 300~1000m, , 为 死 亡 生 物 大 量 分 解 带 。
此 层 海 水 CO 2 的 分 压 力 增 加 到 12×10
10 -4 大 气 压 左 右 , 生 物
遗 体 至 此 处 完 全 分 解 , 使 磷 大 量 溶 解 在 海 水 中 。 在
300~800m 深 处 的 海 水 含 磷 量 达 300~600 mg/m 3 , 甚 至
高 至 1000 mg/m 3 。
m
50
100
200
300
400
500
1000
2000
浮 游 植 物 光 合 带
海 平 面
-4
CO2≤3×10 大 气 压
P2O5 10~50mg/m 3
3
残 余 P2O5100mg/m
溶 液 中 含 CO2 和 P2O5 量 最
3
高 地 带 P2O5≥300mg/m
-4
CO212× 10 大 气 压
陆 缘
1 2 3 4 5
图 9-18 磷 块 岩 矿 床 形 成 示 意 图 ( 据 卡 查 科 夫 ,1937)
1- 海 滨 砂 和 砾 石 相 ;2- 磷 灰 岩 相 ;3- 灰 岩 相 ;4- 浮 游 生 物 遗 体 下 沉 方 向 ;
5- 上 升 洋 流 方 向
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生 物 化 学 成 因 说
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• (4)) 第 四 层 , 水 深 1000~1500m 以 下 的 地 带 , 磷
的 含 量 重 新 降 低 。
m
50
100
200
300
400
500
1000
2000
浮 游 植 物 光 合 带
海 平 面
-4
CO2≤3×10 大 气 压
P2O5 10~50mg/m 3
3
残 余 P2O5100mg/m
溶 液 中 含 CO2 和 P2O5 量 最
3
高 地 带 P2O5≥300mg/m
-4
CO212× 10 大 气 压
陆 缘
1 2 3 4 5
图 9-18 磷 块 岩 矿 床 形 成 示 意 图 ( 据 卡 查 科 夫 ,1937)
1- 海 滨 砂 和 砾 石 相 ;2- 磷 灰 岩 相 ;3- 灰 岩 相 ;4- 浮 游 生 物 遗 体 下 沉 方 向 ;
5- 上 升 洋 流 方 向
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生 物 化 学 成 因 说
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• 卡 查 科 夫 (1937(
1937) ) 认 为 , 当 上 升 洋 流 把 富 含 磷 和 CO 2
的 深 部 寒 冷 海 水 带 至 近 岸 陆 缘 地 带 时 , 由 于 水 温 越 来
越 高 、 深 度 越 来 越 小 ,CO,
2 不 断 向 浮 游 植 物 光 合 作 带
扩 散 , 或 形 成 碳 酸 钙 的 沉 积 。
• 在 此 情 况 下 , 水 中 CO 2 分 压 力 减 少 , 磷 酸 盐 在 水 中 的
溶 解 度 也 随 之 下 降 , 所 以 磷 酸 钙 就 以 磷 灰 石 的 一 种 变
种 ( 氟 磷 灰 石 , 即 Ca 5 [PO 4 ] 3 (F,OH), 即 一 般 所 指
的 磷 灰 石 ) 沉 淀 下 来 , 在 陆 缘 带 的 上 部 和 中 部 ( 海 水
深 50~150m), 生 成 具 鲕 状 构 造 的 层 状 磷 块 岩 。
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1. 沉 积 磷 块 岩 矿 床
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• 这 一 假 说 的 核 心 在 于 必 须 有 洋 流 的 上 升 作
用 。20
世 纪 60 年 代 , 谢 尔 盖 等 人 认 为 ,
洋 流 上 升 作 用 引 起 的 磷 块 岩 矿 床 成 矿 作 用
主 要 发 生 在 低 纬 度 地 区 。
• 洋 流 上 升 成 矿 理 论 用 于 指 导 海 相 沉 积 磷 矿
床 的 普 查 和 预 测 , 受 到 了 显 著 的 效 果 。
– 例 如 , 澳 大 利 亚 在 1966 年 以 前 还 是 一 个 缺 磷
国 家 , 自 利 用 这 一 理 论 找 磷 矿 取 得 空 前 成 功
以 来 , 一 跃 成 为 磷 矿 产 的 出 口 国 。 此 外 , 秘
鲁 、 智 利 、 印 度 等 国 也 应 用 这 一 理 论 进 行 磷
矿 的 普 查 , 相 继 找 到 了 大 型 磷 块 岩 矿 床 。
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1. 沉 积 磷 块 岩 矿 床
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• 磷 块 岩 矿 床 , 按 其 矿 石 成 分 、 结 构 和 构 造 上 的
差 别 , 可 分 为 层 状 磷 块 岩 矿 床 和 结 核 状 磷 块 岩
矿 床 。
• (1)) 层 状 磷 灰 岩 矿 床
– 这 类 矿 床 中 磷 块 岩 呈 层 状 产 出 ,
– 矿 石 矿 物 主 要 由 细 晶 磷 灰 石 或 胶 状 磷 灰 石 组 成 , 并
有 方 解 石 、 白 云 石 、 石 英 、 云 母 、 粘 土 等 矿 物 伴 生 。
– 矿 石 多 具 致 密 块 状 或 鲕 状 构 造 , 鲕 粒 外 形 为 圆 形 或
椭 圆 形 , 内 部 具 有 同 心 层 构 造 , 胶 结 物 有 碳 酸 盐 、
二 氧 化 硅 和 磷 酸 盐 等 。
– 矿 石 一 般 含 P 2 O 5 较 富 , 规 模 一 般 较 大 , 并 常 含 有 钒 、
铀 、 稀 土 元 素 等 , 可 供 综 合 利 用 。
– 此 类 矿 床 是 世 界 上 最 重 要 的 磷 块 岩 矿 床 类 型 。 如 前
苏 联 卡 拉 套 、 美 国 落 基 山 、 阿 尔 及 利 亚 、 突 尼 斯 、
摩 洛 哥 和 埃 及 的 磷 块 岩 矿 床 以 及 我 国 昆 阳 、 开 阳 、
荆 襄 等 磷 矿 床 均 属 此 类 型 。
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云 南 昆 阳 磷 块 岩 矿 床
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• 该 矿 床 是 著 名 的 大 型 磷 矿 床 , 该 矿 区 位 于 康 滇
古 陆 东 南 缘 的 斜 坡 上 , 与 浅 海 相 海 侵 序 列 有
关 ,
• 矿 区 出 露 地 层 由 前 震 旦 系 到 第 三 系 , 矿 层 位 于
下 寒 武 统 地 层 中 , 主 要 有 磷 灰 岩 2 层 , 中 间 夹
有 白 色 含 磷 页 岩 。 上 矿 层 厚 2~15m, , 层 位 稳
定 , 形 态 规 则 ; 下 矿 层 形 态 复 杂 , 主 要 受 底 板
古 侵 蚀 面 起 伏 的 影 响 , 最 大 厚 度 可 达 7m,
• 矿 石 呈 灰 和 黄 褐 色 , 致 密 坚 硬 , 以 氟 磷 灰 石 为
主 , 约 占 85%, , 其 余 为 方 解 石 、 石 英 和 白 云 石
等 。
• P 2 O 5 品 位 较 低 , 一 般 为 20% 左 右 。
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1. 沉 积 磷 块 岩 矿 床
二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
• (2)) 结 核 状 磷 块 岩 矿 床
– 该 类 矿 床 多 产 于 粘 土 层 、 碳 酸 盐 岩 和 海 绿 石 砂 岩
中 ,
– 矿 体 为 层 状 , 矿 层 由 球 状 、 肾 状 、 不 规 则 状 的 磷
酸 盐 结 核 组 成 , 大 小 不 等 。
– 矿 石 矿 物 为 含 水 氟 碳 磷 灰 石 , 并 常 与 石 英 砂 粒 、
海 绿 石 、 粘 土 矿 物 伴 生 。
– 矿 石 品 位 一 般 较 低 。 矿 石 中 常 有 丰 富 的 已 磷 酸 盐
化 的 化 石 , 如 海 藻 、 头 足 类 和 鱼 类 等 。
– 此 类 矿 床 规 模 小 , 含 矿 率 变 化 大 , 我 国 江 苏 、 浙
江 一 带 二 叠 系 地 层 中 的 磷 结 核 矿 床 属 于 此 类 。
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
2. 沉 积 硫 矿 床
• 除 黄 铁 矿 中 提 取 硫 外 , 生 物 化 学 成 因 的 沉 积 自
然 硫 矿 床 也 具 有 很 大 的 工 业 价 值 。
• 硫 主 要 来 自 风 化 壳 中 的 硫 酸 盐 , 当 海 盆 地 中 氧
化 还 原 界 面 离 海 底 很 高 时 , 海 底 繁 殖 有 大 量 的
厌 氧 细 菌 ( 还 原 硫 酸 盐 细 菌 ), 它 们 不 仅 能 分
解 海 底 的 有 机 物 质 , 而 且 可 以 分 解 海 水 和 泻 湖
中 的 各 种 硫 酸 盐 ( 主 要 是 石 膏 ), 将 它 们 还 原
为 硫 化 氢 , 硫 化 氢 进 而 氧 化 为 硫 和 水 , 把 硫 沉
积 下 来 , 形 成 自 然 硫 矿 床 。
• 由 生 物 化 学 作 用 沉 积 的 自 然 硫 矿 床 主 要 产 在 白
云 岩 、 泥 灰 岩 、 石 膏 、 硬 石 膏 、 石 盐 、 钾 盐 、
沥 青 质 页 岩 等 岩 层 内 , 矿 体 具 有 一 定 层 位 。 硫
在 矿 层 中 呈 致 密 块 状 , 浸 染 状 以 及 薄 层 状 、 条
带 状 等 。 这 类 矿 床 规 模 很 大 , 世 界 最 著 名 的 有
前 苏 联 的 加 乌 尔 达 克 、 意 大 利 的 西 西 里 、 伊 拉
克 的 米 什 拉 克 等 。
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
3. 沉 积 金 属 硫 化 物 矿 床
• 近 年 来 沉 积 岩 层 中 的 层 状 镍 、 钼 、 铀 、 铜 、 铅 、 锌 、
铁 等 , 引 起 了 人 们 的 极 大 注 意 , 因 为 这 类 矿 床 分 布 面
积 广 、 规 模 大 、 因 此 具 有 重 要 的 工 业 意 义 。
• 这 类 矿 床 往 往 赋 存 于 黑 色 页 岩 、 炭 质 粉 砂 岩 、 沥 青 质
泥 灰 岩 中 , 矿 体 呈 层 状 或 似 层 状 , 与 围 岩 整 合 接 触 ,
常 具 有 一 定 的 层 位 , 矿 层 中 的 硫 化 物 多 呈 微 粒 状 散 布 。
• 根 据 大 量 的 观 察 和 研 究 表 明 , 在 现 代 滞 流 盆 地 底 部 的
细 粒 沉 积 物 中 , 含 有 大 量 的 细 菌 、 有 机 质 、 金 属 元 素
和 硫 化 氢 气 体 。 例 如 , 在 黑 海 盆 地 底 部 氧 化 还 原 环 境
的 过 渡 带 , 淤 泥 中 重 金 属 含 量 分 别 为 : 铜 250×10
- 6 ,
锌 250×10
-6 , 铀 32×10
-6 , 钼 80×10
-6 , 银 16×10
10 -6 。
在 还 原 带 中 则 富 含 腐 殖 质 、 硫 和 黄 铁 矿 等 , 这 些 金 属
元 素 富 集 的 事 实 是 这 类 金 属 硫 化 物 矿 床 沉 积 成 因 的 有
力 佐 证 。
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
3. 沉 积 金 属 硫 化 物 矿 床
• 沉 积 成 因 的 硫 化 物 常 具 有 显 微 球 粒 结 构 , 显 微
球 粒 的 粒 径 在 4~15μm 不 等 , 球 粒 集 合 体 外 形
似 草 莓 状 , 每 个 球 粒 由 中 心 体 和 囊 体 组 成 。 中
心 体 的 每 个 细 胞 中 均 有 一 粒 硫 化 物 ( 黄 铁 矿 或
辉 铜 矿 )
勒 夫 曾 从 苏 格 兰 下 石 炭
统 油 页 岩 中 的 黄 铁 矿 球
粒 里 成 功 地 分 离 出 了 微
生 物 化 石 , 从 而 证 明 了
这 些 黄 铁 矿 显 微 球 粒 是
微 生 物 形 成 的 。 沉 积 物
中 硫 同 位 素 值 以 及 生 物
合 成 成 矿 实 验 的 成 功 都
证 明 了 此 类 矿 床 的 生 物
成 因 。
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
3. 沉 积 金 属 硫 化 物 矿 床
• 一 般 认 为 , 各 种 金 属 成 矿 物 质 是 通 过 各
种 来 源 的 含 矿 介 质 水 和 H 2 S 发 生 化 学 反 应
而 沉 淀 富 集 成 矿 。 在 海 盆 地 中 氧 化 还 原
界 面 下 ,H,
2 S 由 海 底 厌 氧 细 菌 还 原 硫 酸 盐
产 生 , 当 含 金 属 离 子 的 溶 液 进 入 这 种 沉
积 环 境 后 , 受 到 H 2 S 的 影 响 , 形 成 金 属 硫
化 物 , 如 有 足 够 的 金 属 离 子 供 给 , 就 能
形 成 沉 积 的 金 属 硫 化 物 矿 床 。
• 由 生 物 化 学 沉 积 作 用 形 成 的 金 属 硫 化 物
矿 床 种 类 很 多 。 由 于 大 部 分 沉 积 金 属 硫
化 物 矿 床 均 遭 受 了 后 生 成 矿 作 用 的 改
造 , 在 此 仅 做 简 单 介 绍 。
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
3. 沉 积 金 属 硫 化 物 矿 床
• 黑 色 页 岩 系 中 的 镍 钼 等 多 金 属 矿 床
– 常 与 磷 块 岩 矿 层 共 生 , 矿 体 呈 层 状 、 透 镜 状 、
延 伸 稳 定 , 厚 度 一 般 不 大 ,
– 矿 石 多 呈 极 细 的 条 带 状 和 浸 染 状 ,
– 矿 物 成 分 复 杂 , 颗 粒 细 小 , 显 微 球 粒 构 造 普
遍 。
– 矿 石 中 除 镍 、 钼 外 , 常 伴 生 有 多 种 金 属 如 钒 、
铀 、 铜 、 银 、 稀 土 等 , 一 般 可 综 合 利 用 。
– 目 前 发 现 的 一 些 重 要 矿 床 有 我 国 湘 西 一 带 、
云 南 的 德 译 、 宜 良 、 嵩 明 、 禄 劝 一 带 的 该 类
矿 床 。
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
3. 沉 积 金 属 硫 化 物 矿 床
• 沉 积 黄 铁 矿 矿 床
– 常 在 古 代 煤 系 地 层 中 形 成 , 矿 层 常 发 育 在 煤
系 底 部 , 呈 层 状 或 透 镜 状 , 矿 层 可 以 有 2~4
层 不 等 ,
– 矿 体 一 般 不 大 , 长 从 几 厘 米 至 百 余 米 , 厚 几
厘 米 至 一 米 , 断 续 分 布 , 分 布 面 积 较 广 ,
– 矿 石 主 要 由 黄 铁 矿 与 白 铁 矿 组 成 , 成 结 核 状 、
团 块 状 以 及 浸 染 状 构 造 。
– 这 类 矿 床 是 中 小 型 矿 床 , 我 国 石 炭 - 二 叠 纪
煤 系 中 这 类 矿 床 分 布 很 广 。
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
3. 沉 积 金 属 硫 化 物 矿 床
• 砂 页 岩 型 铜 矿 床 —— 在 表 生 条 件 下 , 铜 一 般 呈 CuSO 4
溶 液 从 风 化 壳 中 被 搬 运 出 去 , 当 其 汇 聚 到 盆 地 中 的 还
原 环 境 中 时 , 由 于 H 2 S 的 存 在 , 铜 易 发 生 沉 淀 和 集 中 ,
由 这 种 方 式 沉 淀 的 矿 质 多 与 砂 、 泥 质 物 伴 生 , 成 岩 后
为 含 铜 砂 页 岩 矿 床 或 砂 页 岩 型 铜 矿 床 。
• 这 类 矿 床 的 含 矿 岩 系 的 颜 色 很 杂 , 一 般 产 在 灰 色 层 和
紫 色 层 中 , 灰 色 层 中 一 般 含 有 较 多 的 有 机 质 和 植 物 残
骸 以 及 黄 铁 矿 微 粒 , 无 疑 是 还 原 环 境 的 产 物 。
• 矿 体 呈 层 状 、 透 镜 状 , 厚 度 不 大 , 但 层 位 稳 定 , 矿 石
矿 物 主 要 有 辉 铜 矿 、 斑 铜 矿 、 黄 铜 矿 、 黄 铁 矿 等 , 矿
物 颗 粒 细 小 , 显 微 球 粒 结 构 普 遍
• 这 类 矿 床 一 般 规 模 大 , 是 主 要 的 铜 矿 床 类 型 之 一 , 最
著 名 的 是 德 国 的 曼 斯 费 尔 德 、 赞 比 亚 铜 矿 带 等 。 我 国
云 南 东 川 、 鄂 西 三 叠 系 巴 东 组 的 粉 砂 质 灰 岩 、 泥 灰 岩
中 的 铜 矿 床 等 也 属 此 类 。
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二
、
生
物
化
学
沉
积
矿
床
的
类
型
及
其
特
征
4. 硅 藻 土 矿 床
• 生 活 在 海 洋 和 湖 泊 中 的 硅 藻 虫 和 放 射 虫 等 生 物 , 吸 收
水 中 的 SiO 2 组 成 躯 体 , 它 们 的 体 形 虽 小 , 但 数 量 极 多 。
当 有 机 部 分 腐 烂 , 硅 质 介 壳 则 保 留 下 来 形 成 硅 藻 淤
泥 , 在 经 成 岩 作 用 形 成 了 硅 藻 土 矿 床 。
• 硅 藻 土 矿 床 常 产 于 白 垩 系 及 第 三 系 和 第 四 系 的 海 相 或
湖 相 地 层 中 , 主 要 赋 存 于 砂 、 粘 土 、 泥 灰 质 和 磷 质 沉
积 物 中 , 矿 体 呈 透 镜 状 , 最 厚 可 达 数 十 米 , 甚 至 数 百
米 。
• 硅 藻 土 矿 床 分 布 很 广 , 但 在 地 质 时 代 上 则 是 很 有 限 ,
中 生 代 以 前 的 矿 床 尚 未 发 现 。 在 美 国 加 利 福 尼 亚 、 前
苏 联 伏 尔 加 河 流 域 的 矿 床 均 属 第 三 纪 , 我 国 硅 藻 土 矿
床 主 要 分 布 于 吉 林 、 黑 龙 江 、 山 东 和 湖 南 等 省 的 第 三
纪 湖 相 沉 积 物 中 。
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