沉積礦床生物化學(xué)課件

1、沉 積 礦 床第1頁(yè)，共28頁(yè)。 機(jī)械沉積礦床 膠體化學(xué)沉積礦床 蒸發(fā)沉積礦床 生物化學(xué)沉積礦床沉 積 礦 床 的 主 要 類 型第2頁(yè)，共28頁(yè)。生 物 化 學(xué) 沉 積 礦 床概述生物化學(xué)沉積礦床的特點(diǎn) 生物化學(xué)沉積礦床的類型及其特征第3頁(yè)，共28頁(yè)。生 物 化 學(xué) 沉 積 礦 床概念由沉積作用堆積的生物遺體 經(jīng)生物活動(dòng)而導(dǎo)致有用 礦物沉積富集 形成的沉積礦床 （1）直接沉積的生物遺跡、生物殘骸而成的礦床 （2）生物活動(dòng)促使成礦物質(zhì)沉淀富集形成的礦床工業(yè)意義磷塊巖 自然硫 生物灰?guī)r 金屬硫化物 硅藻土等礦床規(guī)模大 分布廣 具重要工業(yè)意義第4頁(yè)，共28頁(yè)。生物化學(xué)沉積礦床的地質(zhì)特征(1)陸棚海

2、環(huán)境 炎熱潮濕的氣候條件 生物繁盛 (2)常產(chǎn)于海相地層中 受一定時(shí)代的層位控制 (3) 比其他沉積礦床保存有更為豐富的化石 礦層多與富 含有機(jī)質(zhì)的碎屑巖 碳酸鹽巖層共生 (4)礦體呈層狀 似層狀 凸鏡狀和扁豆?fàn)?走向延伸大 傾向延伸小(5)礦石常呈條帶狀 致密塊狀 浸染狀礦石構(gòu)造 礦物組成簡(jiǎn)單 有機(jī)化合物 硫化物 磷酸鹽 碳酸鹽 自然元素分布廣泛 礦產(chǎn)豐富 規(guī)模大 具十分重要工業(yè)意義第5頁(yè)，共28頁(yè)。 沉積磷塊巖礦床 沉積硫礦床 沉積層狀硫化物礦床 沉積硅藻土礦床 生物化學(xué)沉積礦床的類型及其特征第6頁(yè)，共28頁(yè)。1、沉積磷塊巖礦床 磷在地殼中的含量為0.13%，被認(rèn)為是一種典型的生物元素。動(dòng)

3、物在其生命循環(huán)中都要吸取磷以組成其軀體，如骨骼、牙齒、甲殼等 例如脊椎動(dòng)物的骨骼含P2O5達(dá)53.31%，許多低等生物貝殼中含P2O5達(dá)36.5%，蝦類含Ca3(PO4)2達(dá)26%等等 生物化學(xué)沉積礦床的類型及其特征第7頁(yè)，共28頁(yè)。1、沉積磷塊巖礦床 沉積磷礦床中磷的來源，主要來自是來自大陸含磷巖石風(fēng)化后所產(chǎn)生的磷酸鹽溶液 例如，有人統(tǒng)計(jì)伏爾加河每年帶入黑海的呈溶解狀態(tài)的磷，多達(dá)6000多噸之巨，當(dāng)然，海底火山噴發(fā)帶出的磷也是重要的來源 生物化學(xué)沉積礦床的類型及其特征第8頁(yè)，共28頁(yè)。1、沉積磷塊巖礦床 對(duì)于磷是如何通過生物化學(xué)作用而富集起來構(gòu)成礦床的，目前對(duì)其機(jī)制認(rèn)識(shí)尚不一致，除了鳥糞磷礦

4、床和貝殼等生物遺體磷礦床與動(dòng)物有直接關(guān)系外，世界上磷礦床主要為海相沉積的層狀或結(jié)核狀磷塊巖礦床 生物化學(xué)沉積礦床的類型及其特征第9頁(yè)，共28頁(yè)。1、沉積磷塊巖礦床(1) 按礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造 進(jìn)一步劃分為 層狀磷塊巖礦床 結(jié)核狀磷塊巖礦床 鳥糞狀磷礦床生物化學(xué)沉積礦床的類型及其特征第10頁(yè)，共28頁(yè)。A、層狀磷塊巖礦床： 礦體呈層狀與硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖互層 礦石主要由細(xì)晶磷灰石、膠磷灰石組成 膠狀 隱晶質(zhì) 細(xì)粒狀 生物碎屑結(jié)構(gòu) 呈致密塊狀 鮞狀 條帶狀 結(jié)核狀 礫狀構(gòu)造 礦層多 厚度大 礦床規(guī)模大 礦石中 P2O5含量高（2534） 含有U、Th、V等元素 典型礦床：云南昆陽磷礦床 湖北襄陽磷礦

5、床 貴州開陽磷礦床沉積磷塊巖礦床的主要類型生物化學(xué)沉積礦床的類型及其特征第11頁(yè)，共28頁(yè)。云南昆陽磷礦床 該礦床是著名的大型磷礦床，該礦區(qū)位于康滇古陸東南緣的斜坡上，與淺海相海侵序列有關(guān)，礦區(qū)出露地層由前震旦系到第三系，礦層位于下寒武統(tǒng)地層中，主要有磷灰?guī)r兩層，中間夾有白色含磷頁(yè)巖，上礦層厚215米，層位穩(wěn)定，形態(tài)規(guī)則，下礦層形態(tài)復(fù)雜，主要受底板古侵蝕面起伏的影響，最大厚度可達(dá)7米，礦石呈灰和黃褐色，致密堅(jiān)硬，以氟磷灰石為主，約占85%，其余為方解石、石英和白云石等。P2O5品位較低，一般為20%左右 沉積磷塊巖礦床的主要類型生物化學(xué)沉積礦床的類型及其特征第12頁(yè)，共28頁(yè)。第13頁(yè)，共28

6、頁(yè)。B、結(jié)核狀磷塊巖礦床： 礦體呈層狀產(chǎn)于粘土巖、碳酸鹽巖、海綠石 砂巖中；礦層由球狀、腎狀、不規(guī)則狀磷酸 鹽結(jié)核組成；礦層薄 不穩(wěn)定 工業(yè)價(jià)值較低 礦石呈大小不同腎狀、球狀、不規(guī)則結(jié)核狀 富含化石；由含水的氟磷灰石組成，P2O5含量 低(12-28）， 典型礦床：我國(guó)南方泥盆系、二疊系、寒武 系中的磷礦床屬此類型C、鳥糞狀磷礦床： 我國(guó)南方島嶼，含P2O527.6% K2O 2-3% NO210.4%第14頁(yè)，共28頁(yè)。(2)沉積磷礦床的成因 生物成因說： 磷是典型的生物元素 生物大量死亡后堆積成礦 海水溫度、鹽度和流速變化起主要作用 南非好旺角-極地冷流與赤地暖流匯合生物-化學(xué)成因說： 在

7、炎熱淺海，生物吸收磷，死亡后下沉到海底淤泥中，通過細(xì)菌化學(xué)分解生成磷，形成富含磷的淤泥水，擠壓導(dǎo)致淤泥水?dāng)U散作用，圍繞碎屑形成磷核化學(xué)成因說（洋流上升成礦說）（卡查科夫，1937）第15頁(yè)，共28頁(yè)。 2000100050040030020050100米陸緣泥質(zhì)和灰質(zhì)沉積物相磷灰?guī)r相海濱砂和礫石相殘余P2O5100毫克/米3殘余P2O510-50毫克/米3浮游植物光合帶CO2310-4大氣壓海平面P2O5300毫克/米3CO21210-4大氣壓300-800m，溶液中CO2和P2O5量最高浮游生物遺骸下沉方向上升海流方向當(dāng)深處寒流向上回流時(shí)磷灰?guī)r在陸緣帶生成簡(jiǎn)圖（據(jù)卡查科夫）第16頁(yè)，共28頁(yè)

8、。 化學(xué)成因說（A.B卡查柯夫，1937）：P2O5溶解度與水中CO2含量呈正相關(guān)（1）海水表層（60m以上）大量浮游生物吸收 磷 海水中幾乎不含磷 (2)水深60至300-400m地帶，為死亡生物通過帶，當(dāng)生物死亡后向海底下沉，也將表層水中磷帶到較深水層，由于有機(jī)質(zhì)分解出CO2，因而隨著深度增加，CO2含量不斷增高，分壓力提高了，海水溶解磷的能力增大第17頁(yè)，共28頁(yè)。 化學(xué)成因說（A.B卡查柯夫，1937）：P2O5溶解度與水中CO2含量呈正相關(guān)（3）浮游生物死亡后帶P到深水中（300/400-1000m）腐爛分解 產(chǎn)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)由于大洋

9、環(huán)流垂直循環(huán)，深部富磷和CO2海水上升壓力降低（CO2逸出）及光合作用（吸收CO2） 導(dǎo)致CO2分壓下降 磷的溶解度降低 導(dǎo)致磷灰?guī)r形成（深度為50200m的陸棚區(qū)）第18頁(yè)，共28頁(yè)。2、硅藻土礦床硅藻蟲和微小生物吸收二氧化硅后死亡，遺體的硅質(zhì)部分堆積形成硅藻淤泥 經(jīng)成巖作用 硅藻土礦床產(chǎn)出圍巖主要為砂巖、頁(yè)巖、泥巖、含磷沉積巖及火山巖類；二氧化硅主要由火山活動(dòng)提供化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于一般酸類，生物體細(xì)小，疏松多孔，具吸附性、過濾性、漂白性，不吸熱、隔音、熔點(diǎn)高等特點(diǎn)分布廣泛 主要成礦時(shí)代第三紀(jì)和第四紀(jì) 次為中生代第19頁(yè)，共28頁(yè)。硅藻土礦床的主要類型： A、海相硅藻土礦床 質(zhì)量好 規(guī)模大

10、 經(jīng)濟(jì)意義大 B、湖相硅藻土礦床我國(guó)的主要類型 分布于浙江、吉林、河北、山東 常產(chǎn)于火山沉積盆地，第三紀(jì)產(chǎn)物第20頁(yè)，共28頁(yè)。3、層狀硫化物礦床同生富集形成的或同生有機(jī)硫與后生金屬元素相互作用形成的沉積金屬硫化物礦床形成于還原環(huán)境，產(chǎn)于富含有機(jī)質(zhì)的碳質(zhì)頁(yè)巖、砂巖、碳酸鹽巖中，與生物作用密切相關(guān)： a、黑海底部的腐泥中Zn、Cu、Mn含量高， 現(xiàn)代含Cu沼澤中有機(jī)質(zhì)含量可達(dá)60%， Cu3-4% b、在層狀硫化物礦床中含硫化物顯微球粒 （草莓結(jié)構(gòu)） c、礦石的34S 顯示生物硫特點(diǎn)第21頁(yè)，共28頁(yè)。黃銅礦草莓狀構(gòu)造第22頁(yè)，共28頁(yè)。礦體呈層狀，與圍巖整合，厚度小，但礦床分布面積大，規(guī)模較大

11、主要礦產(chǎn)有Cu（與砂頁(yè)巖有關(guān)）、Pb和Zn（與碳酸鹽巖有關(guān)）、Ni和Mo（與含磷黑色頁(yè)巖有關(guān)）3、層狀硫化物礦床第23頁(yè)，共28頁(yè)。黑色巖系中的鎳、鉬多金屬礦床 產(chǎn)于碳質(zhì)頁(yè)巖或含磷酸鹽頁(yè)巖中，礦體呈層狀 礦石呈極細(xì)層紋狀、浸染狀，礦物顆粒極細(xì)極小 成分復(fù)雜，含多種元素的硫化物。除鎳和鉬外，U、V、 Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sb等的含量也相當(dāng)高 我國(guó)中南、西南、華東等地廣泛分布有下寒武統(tǒng)黑色 巖系中發(fā)現(xiàn)了一批重要礦床 礦床形成于還原靜水環(huán)境，成礦物質(zhì)主要來自粘土質(zhì)， 被有機(jī)質(zhì)吸附于黑色頁(yè)巖中第24頁(yè)，共28頁(yè)。砂頁(yè)巖系及碳酸鹽巖中的銅礦床 表生條件下，當(dāng)呈CuSO4溶液的銅匯聚到封閉盆地的

12、還原環(huán)境中時(shí)，在細(xì)菌活動(dòng)的參與下，形成銅的硫化物沉淀下來。由這種方式沉淀的礦質(zhì)多與砂、泥質(zhì)物伴生，成巖后即成為含銅砂(頁(yè))巖礦床 這類礦床的含礦巖系的顏色很雜，一般由紫紅層和灰色層組成，故常稱其為雜色巖系。雜色巖系中又以紅色層占主導(dǎo)，因而俗稱“紅層”。但是，銅礦床均產(chǎn)在灰色層中 著名的礦床有德國(guó)的曼斯費(fèi)爾德（含銅砂頁(yè)型），贊比亞銅礦帶（含銅砂巖型）、云南東川（含銅白云巖型）等第25頁(yè)，共28頁(yè)。層狀硫化物礦床的研究與找礦鑒于這類礦床的產(chǎn)出與黑色巖系關(guān)系密切，研究黑色 巖系的前身黑泥的形成環(huán)境，是了解這類礦床成 因的關(guān)鍵現(xiàn)代黑泥大多在沼澤、瀉湖、三角洲頂部及封閉深海 盆地等多種環(huán)境形成水流循環(huán)不良 底層水停滯 氧氣不足的