沉积矿床-生物化学

1、 v 机械沉积矿床机械沉积矿床 v 胶体化学沉积矿床胶体化学沉积矿床 v 蒸发沉积矿床蒸发沉积矿床 v 生物化学沉积矿床生物化学沉积矿床 v概述概述 v生物化学沉积矿床的特点生物化学沉积矿床的特点 v生物化学沉积矿床的类型及其特征生物化学沉积矿床的类型及其特征 概述概述 概念概念 由沉积作用堆积的生物遗体由沉积作用堆积的生物遗体 经生物活动而导致有经生物活动而导致有 用矿物沉积富集用矿物沉积富集 形成的沉积矿床形成的沉积矿床 （1）直接沉积的生物遗迹、生物残骸而成的矿床 （2）生物活动促使成矿物质沉淀富集形成的矿床 工业意义工业意义 v磷块岩磷块岩 自然硫自然硫 生物灰岩生物灰岩 金属硫化物金

2、属硫化物 硅藻土（硅藻土（单细胞水生植物单细胞水生植物 硅藻的遗骸沉积所形成）硅藻的遗骸沉积所形成）等等 v矿床规模大矿床规模大 分布广分布广 具重要工业意义具重要工业意义 主要地质特征主要地质特征 (1)(1)陆棚海环境陆棚海环境 炎热潮湿的气候条件炎热潮湿的气候条件 生物繁盛生物繁盛 (2)(2)常产于海相地层中常产于海相地层中 受一定时代的层位控制受一定时代的层位控制 (3)(3) 保存有更为丰富的化石保存有更为丰富的化石 矿层多与富矿层多与富 含有机质的碎屑岩含有机质的碎屑岩 碳酸盐岩层共生碳酸盐岩层共生 (4)(4)矿体呈层状矿体呈层状 似层状似层状 凸镜状和扁豆状凸镜状和扁豆状 走

3、向延伸大走向延伸大 倾向延伸小倾向延伸小 (5)(5)矿石常呈条带状矿石常呈条带状 致密块状致密块状 浸染状矿石构造浸染状矿石构造 矿物组成简单矿物组成简单 有机化合物有机化合物 硫化物硫化物 磷酸盐磷酸盐 碳酸盐碳酸盐 自然元素自然元素 v 沉积磷块岩矿床沉积磷块岩矿床 v 沉积硫矿床沉积硫矿床 v 沉积层状硫化物矿床沉积层状硫化物矿床 v 沉积硅藻土矿床沉积硅藻土矿床 生物化学沉积矿床的类型及其特征生物化学沉积矿床的类型及其特征 1、沉积磷块岩矿床 磷在地壳中的含量磷在地壳中的含量0.13%0.13%，典型的生物元素。动物，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

4、、在其生命循环中都要吸取磷以组成其躯体，如骨骼、 牙齿、甲壳等牙齿、甲壳等 脊椎动物的骨骼含脊椎动物的骨骼含P P2 2OO5 553.31%53.31%，低等生物贝壳中，低等生物贝壳中 含含P P2 2OO5 5达达36.5%36.5%，虾类含，虾类含CaCa3 3(PO(PO4 4) )2 226%26% 生物化学沉积矿床的类型及其特征生物化学沉积矿床的类型及其特征 沉积磷矿床中磷主要来自是来自大陆含磷岩石风沉积磷矿床中磷主要来自是来自大陆含磷岩石风 化后产生的磷酸盐溶液化后产生的磷酸盐溶液 伏尔加河每年带入黑海的呈溶解状态的磷，达伏尔加河每年带入黑海的呈溶解状态的磷，达 60006000

5、多吨之巨，海底火山喷发带出的磷也是重要的来多吨之巨，海底火山喷发带出的磷也是重要的来 源源 生物化学沉积矿床的类型及其特征生物化学沉积矿床的类型及其特征 磷矿床的形成，除了鸟粪磷矿床和贝壳等生物遗磷矿床的形成，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 海相沉积的层状或结核状磷块岩矿床海相沉积的层状或结核状磷块岩矿床 生物化学沉积矿床的类型及其特征生物化学沉积矿床的类型及其特征 (1) (1) 层状磷块岩矿床层状磷块岩矿床 结核状磷块岩矿床结核状磷块岩矿床 鸟粪状磷矿床鸟粪状磷矿床 生物化学沉积矿床的类型及其特征生

6、物化学沉积矿床的类型及其特征 A A、层状磷块岩矿床层状磷块岩矿床： 矿体呈层状与硅质岩、碳酸盐岩互层 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 矿层多 厚度大 矿床规模大 矿石中 P2O5含量高（2534） 含有U、Th、V等元素 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 沉积磷块岩矿床的主要类型 生物化学沉积矿床的类型及其特征生物化学沉积矿床的类型及其特征 云南昆阳磷矿床 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

7、第三系，矿层位于列有关，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，主要有下寒武统地层中，主要有磷块岩磷块岩两层，中间夹有白色含两层，中间夹有白色含 磷页岩，上矿层厚磷页岩，上矿层厚215215米，层位稳定，形态规则，下矿米，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 度可达度可达7 7米，矿石呈灰和黄褐色，致密坚硬，以氟磷灰石米，矿石呈灰和黄褐色，致密坚硬，以氟磷灰石 为主，约占为主，约占85%85%，其余为方解石、石英和白云石等。，其余为方解石、石英和白云石等。 P P2 2OO5 5品位较低，一

8、般为品位较低，一般为20%20%左右左右 沉积磷块岩矿床的主要类型 生物化学沉积矿床的类型及其特征生物化学沉积矿床的类型及其特征 B B、结核状磷块岩矿床结核状磷块岩矿床： 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 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）， 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 C、鸟粪状磷矿床鸟粪状磷矿床： 我国南方岛屿，含我国南方岛屿，含P P2 2O O5 527.6%27.6% K K2 2O 2-3

9、% NOO 2-3% NO2 210.4%10.4% (2)(2)沉积沉积磷矿床的成因磷矿床的成因 生物成因说：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 生物生物- -化学成因说化学成因说： 在炎热浅海，生物吸收磷，死亡后下沉到海底淤泥 中，通过细菌化学分解生成磷，形成富含磷的淤泥水， 挤压导致淤泥水扩散作用，围绕碎屑形成磷核 化学成因说（洋流上升成矿说）（卡查科夫，化学成因说（洋流上升成矿说）（卡查科夫，19371937） P P2 2O O5 5溶解度与水中溶解度与水中COCO2 2含量呈正相关含量呈正

10、相关 （1）海水表层（60m以上）大量浮游生物吸收磷 (2)水深60至300-400m地带，为死亡生物通过带，生物死亡后 向海底下沉，将表层水中磷带到较深水层，有机质分解出CO2， 随深度增加，CO2含量不断增高，分压力提高了，海水溶解磷的 能力增大 （3）浮游生物死亡后带P到深水中（300/400-1000m）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 (4) 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50200m的陆棚区） 2000 1000 500

11、400 300 200 50 100 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 CO2310-4大气压 海平面 P2O5300毫克/米3 CO21210-4大气压 300-800300-800m m，溶液中溶液中 COCO2 2和和P P2 2O O5 5量最高量最高 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）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） 2 2、硅藻土矿床硅藻土矿床 硅藻虫和微小生物吸收二氧化硅后死亡，遗体的硅 质

12、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 硅藻土矿床的主要类型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 3 3、层状硫化物矿床层状硫化物矿床 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

13、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34S 显示生物硫特点 黄铜矿草莓状构造黄铜矿草莓状构造 矿体呈层状，与围岩整合，厚度小，但矿体呈层状，与围岩整合，厚度小，但 矿床分布面积大，规模较大矿床分布面积大，规模较大 主要矿产有主要矿产有CuCu（与砂页岩有关）、与砂页岩有关）、PbPb和和 ZnZn（与碳酸盐岩有关）、与碳酸盐岩有关）、NiNi和和MoMo（与含与含 磷黑色页岩有关磷黑色页岩有关

14、） 3 3、层状硫化物矿床层状硫化物矿床 产于碳质页岩或含磷酸盐页岩中，矿体呈层状产于碳质页岩或含磷酸盐页岩中，矿体呈层状 矿石呈极细层纹状、浸染状，矿物颗粒极细极小矿石呈极细层纹状、浸染状，矿物颗粒极细极小 成分复杂，含多种元素的硫化物。除镍和钼外，成分复杂，含多种元素的硫化物。除镍和钼外，U U、V V、 CuCu、PbPb、ZnZn、AuAu、AgAg、SbSb等的含量也相当高等的含量也相当高 我国中南、西南、华东等地广泛分布有下寒武统黑色我国中南、西南、华东等地广泛分布有下寒武统黑色 岩系中发现了一批重要矿床岩系中发现了一批重要矿床 矿床形成于还原静水环境，成矿物质主要来自粘土质，矿床

15、形成于还原静水环境，成矿物质主要来自粘土质， 被有机质吸附于黑色页岩中被有机质吸附于黑色页岩中 v砂页岩系及碳酸盐岩中的铜矿床砂页岩系及碳酸盐岩中的铜矿床 表生条件下，当呈CuSO4溶液的铜汇聚到封闭盆地 的还原环境中时，在细菌活动的参与下在细菌活动的参与下，形成铜的硫化 物沉淀下来。由这种方式沉淀的矿质多与砂、泥质物伴 生，成岩后即成为含铜砂含铜砂( (页页) )岩矿床岩矿床 这类矿床的含矿岩系的颜色很杂，一般由紫红层和灰色 层组成，故常称其为杂色岩系。杂色岩系中又以红色层占 主导，因而俗称“红层”。但是，铜矿床均产在灰色层中 著名的矿床有德国的曼斯费尔德（含铜砂页型），著名的矿床有德国的曼斯费尔德（含铜砂页型）， 赞比亚铜矿带（含铜砂岩型）、云南东川（含铜白云赞比亚铜矿带（含铜砂岩型）、云南东川（含铜白云 岩型）等岩型）等 层状硫化物矿床的研究与找矿 鉴于这类矿床的产出与黑色岩系关系密切，研究黑色鉴于这类矿床的产出与黑色岩系关系密切，研究黑色 岩系的前身黑泥的形成环境，是了解这类矿床岩系的前身黑泥的形成环境，是了解