沉積礦床3-膠體化學(xué).

1、v 機(jī)械沉積礦床機(jī)械沉積礦床v 膠體化學(xué)沉積礦床膠體化學(xué)沉積礦床v 蒸發(fā)沉積礦床蒸發(fā)沉積礦床v 生物化學(xué)沉積礦床生物化學(xué)沉積礦床v概述概述v 膠體化學(xué)沉積礦床形成條件膠體化學(xué)沉積礦床形成條件 v 膠體化學(xué)沉積礦床類型及特征膠體化學(xué)沉積礦床類型及特征 膠膠 體體 化化 學(xué)學(xué) 沉沉 積積 礦礦 床床概述概述 膠體溶液膠體溶液 一種顆粒直徑介于一種顆粒直徑介于11001100mm的分散體的分散體系，其性質(zhì)介于粗分散系（濁液，顆粒直徑系，其性質(zhì)介于粗分散系（濁液，顆粒直徑100100mm）與離子分散系（真溶液，顆粒直徑與離子分散系（真溶液，顆粒直徑10.2氧化物礦物相帶氧化物礦物相帶pH 7.07.0

2、Eh 0.2 -0.1pH 9.0Eh -3 .0 -0.5高價(jià)鐵的氧化物高價(jià)鐵的氧化物( (赤鐵礦、褐鐵礦赤鐵礦、褐鐵礦) ) 粗細(xì)碎屑巖沉積粗細(xì)碎屑巖沉積細(xì)粉砂質(zhì)沉積細(xì)粉砂質(zhì)沉積 鐵的硅酸鹽鐵的硅酸鹽( (鮞綠泥石鮞綠泥石 )pH 7.0 7.0 Eh -0.3 0.0粘土巖沉積粘土巖沉積鐵的硫化物鐵的硫化物( (黃黃鐵礦、白鐵礦鐵礦、白鐵礦) ) -pH Eh-鐵的碳酸鹽鐵的碳酸鹽（菱鐵礦）（菱鐵礦） 硅酸鹽礦物相帶硅酸鹽礦物相帶碳酸鹽礦物相帶碳酸鹽礦物相帶硫化物礦物相帶硫化物礦物相帶膠膠 體體 化化 學(xué)學(xué) 沉沉 積積 型型 鐵鐵 礦礦 床床分布于地臺(tái)區(qū)和長(zhǎng)期遭受剝蝕的造山區(qū)分布于地臺(tái)區(qū)

3、和長(zhǎng)期遭受剝蝕的造山區(qū)礦床產(chǎn)于海侵巖系的底部，含礦巖系主要為砂頁巖系，礦床產(chǎn)于海侵巖系的底部，含礦巖系主要為砂頁巖系，規(guī)模大，層位穩(wěn)定，延長(zhǎng)達(dá)幾十至幾百規(guī)模大，層位穩(wěn)定，延長(zhǎng)達(dá)幾十至幾百kmkm礦體呈層狀賦存于含礦巖系中，厚幾至幾十米不等礦體呈層狀賦存于含礦巖系中，厚幾至幾十米不等礦石主要由赤鐵礦組成，伴生鮞綠泥石、菱鐵礦、石礦石主要由赤鐵礦組成，伴生鮞綠泥石、菱鐵礦、石英、方解石、黃鐵礦等，礦石品位高、英、方解石、黃鐵礦等，礦石品位高、P P雜質(zhì)含雜質(zhì)含量低、質(zhì)量好量低、質(zhì)量好礦石呈鮞狀、腎狀和塊狀構(gòu)造礦石呈鮞狀、腎狀和塊狀構(gòu)造 北方的北方的“宣龍式宣龍式”（ChchChch）; ;南方南方

4、“寧鄉(xiāng)式寧鄉(xiāng)式”（D D）膠膠 體體 化化 學(xué)學(xué) 沉沉 積積 型型 鐵鐵 礦礦 床床黑色頁巖含礫砂巖黑色頁巖夾薄層砂巖鮞狀赤鐵礦頂部菱鐵礦石英巖夾頁巖鮞狀赤鐵礦砂巖夾頁巖腎狀赤鐵礦白色石英巖頁巖夾砂巖下部石英巖鐵礦層礦下砂頁巖礦上砂頁巖含礦層上部石灰?guī)r黑色頁巖含礦層下部石灰?guī)r砂頁巖變質(zhì)巖系 圖 河北宣龍鐵礦床地質(zhì)剖面圖 黃色鈣質(zhì)頁巖貧礦55cm黃色頁巖15m貧礦35cm黃綠色頁巖夾條帶砂巖及貧鐵礦2.5m粗砂巖沿層面有鐵染01020304050cm 圖 我國南方寧鄉(xiāng)式鐵礦剖面圖 海相沉積鐵礦床的成礦機(jī)理成成因因假假說說化學(xué)沉積說化學(xué)沉積說機(jī)械懸浮物沉積說機(jī)械懸浮物沉積說陸緣汲取說陸緣汲取說生物

5、成礦說生物成礦說海相沉積鐵礦床的成礦機(jī)理v 沉積鐵礦床的化學(xué)沉積說沉積鐵礦床的化學(xué)沉積說（1 1）地殼表層，）地殼表層，F(xiàn)eFe2+2+化合物容易形成硫酸鹽或重碳酸鹽的真溶化合物容易形成硫酸鹽或重碳酸鹽的真溶 液被搬運(yùn)，液被搬運(yùn)， FeFe3+3+很難溶解，大部分呈膠體溶液被搬運(yùn)很難溶解，大部分呈膠體溶液被搬運(yùn)（2 2）由于地表水中含大量游離氧，鐵的各種溶解的鹽類大多被）由于地表水中含大量游離氧，鐵的各種溶解的鹽類大多被 氧化、水解成氧化、水解成Fe(OH)Fe(OH)3 3膠體被地表水搬運(yùn)膠體被地表水搬運(yùn)（3 3）一定數(shù)量的）一定數(shù)量的腐植酸腐植酸可起到護(hù)膠作用，使膠體在水中作長(zhǎng)距可起到護(hù)膠

6、作用，使膠體在水中作長(zhǎng)距 離的搬運(yùn)。腐植酸過量或過少可引起沉淀離的搬運(yùn)。腐植酸過量或過少可引起沉淀（4 4）鐵的膠體溶液被搬運(yùn)至湖、海盆地中時(shí)，）鐵的膠體溶液被搬運(yùn)至湖、海盆地中時(shí)，F(xiàn)eFe3+3+膠體溶液膠體溶液 由于海水中電解質(zhì)中和或湖水中腐植酸過量而沉淀由于海水中電解質(zhì)中和或湖水中腐植酸過量而沉淀v 鮞狀構(gòu)造成因鮞狀構(gòu)造成因（1 1）動(dòng)蕩環(huán)境成鮞說）動(dòng)蕩環(huán)境成鮞說 鮞粒粒徑大小不一，為水體動(dòng)蕩分選的結(jié)果 鮞狀鐵礦內(nèi)常有菱鐵礦和鮞狀赤鐵礦的角礫碎片 常見復(fù)鮞構(gòu)造 礦石中可見斜層理（2 2）成巖作用成鮞說）成巖作用成鮞說 鮞粒具明顯多殼層構(gòu)造，單層由赤鐵礦、菱鐵礦、綠泥石、玉髓等組成 鮞粒是

7、在成巖作用時(shí)，成礦物質(zhì)進(jìn)行劇烈再分配的結(jié)果 物質(zhì)再分配的原因是淤泥和孔隙水物理化學(xué)性質(zhì)的多階段變化 （3 3）細(xì)菌和生物成鮞說）細(xì)菌和生物成鮞說 海相沉積鐵礦床的成礦機(jī)理海相沉積鐵礦床的成礦機(jī)理海相沉積鐵礦床的成礦機(jī)理海相沉積鐵礦床的成礦機(jī)理膠膠 體體 化化 學(xué)學(xué) 沉沉 積積 型型 鐵鐵 礦礦 床床地表水搬運(yùn)的鐵膠體在湖沼盆地邊緣淺水地帶沉積地表水搬運(yùn)的鐵膠體在湖沼盆地邊緣淺水地帶沉積 常與煤系地層伴生常與煤系地層伴生礦體呈透鏡狀、薄層狀礦體呈透鏡狀、薄層狀 規(guī)模較小規(guī)模較小礦石常呈鮞狀、結(jié)核狀構(gòu)造礦石常呈鮞狀、結(jié)核狀構(gòu)造 礦石礦物主要為赤鐵礦、礦石礦物主要為赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦褐鐵礦、菱鐵

8、礦品位不穩(wěn)定品位不穩(wěn)定 雜質(zhì)含量高雜質(zhì)含量高 礦石質(zhì)量差礦石質(zhì)量差 工業(yè)意義不大工業(yè)意義不大淮南淮南C CP P煤系地層中的菱鐵礦礦床煤系地層中的菱鐵礦礦床 遼寧撫順地區(qū)第三紀(jì)煤系中的菱鐵礦礦床遼寧撫順地區(qū)第三紀(jì)煤系中的菱鐵礦礦床膠膠 體體 化化 學(xué)學(xué) 沉沉 積積 型型 錳錳 礦礦 床床是世界上主要的錳資源是世界上主要的錳資源錳的化學(xué)性質(zhì)與鐵相似（錳礦石中常含鐵）錳的化學(xué)性質(zhì)與鐵相似（錳礦石中常含鐵）錳的克拉克值遠(yuǎn)較鐵低（為鐵的錳的克拉克值遠(yuǎn)較鐵低（為鐵的1/501/50），內(nèi)），內(nèi)生礦床的幾率比鐵小得多；表生條件下沉積錳生礦床的幾率比鐵小得多；表生條件下沉積錳礦分布十分廣泛礦分布十分廣泛錳在

9、海盆中的位置比鐵距海岸更遠(yuǎn)些；錳比鐵錳在海盆中的位置比鐵距海岸更遠(yuǎn)些；錳比鐵沉積更晚些沉積更晚些化學(xué)沉積型錳礦床的礦物相分帶軟錳礦軟錳礦-硬錳礦礦石相帶硬錳礦礦石相帶（Mn4）,含錳高，雜質(zhì)少含錳高，雜質(zhì)少水錳礦礦石相帶水錳礦礦石相帶(Mn4 、Mn2)礦石質(zhì)量較差礦石質(zhì)量較差碳酸鹽礦石相帶碳酸鹽礦石相帶(Mn2)，含錳量低，含錳量低，雜質(zhì)含量高雜質(zhì)含量高v 沉積型錳礦床的主要類型沉積型錳礦床的主要類型 1、湖相沉積型錳礦床 產(chǎn)于內(nèi)陸湖盆地沉積巖系中（砂巖、砂頁巖、粘土巖）產(chǎn)于內(nèi)陸湖盆地沉積巖系中（砂巖、砂頁巖、粘土巖） 礦體呈透鏡狀、扁豆?fàn)?，厚度變化大礦體呈透鏡狀、扁豆?fàn)?，厚度變化?礦石礦

10、物主要是錳菱鐵礦礦石礦物主要是錳菱鐵礦 礦床規(guī)模小，礦石平均品位低且變化大，工業(yè)意義不大礦床規(guī)模小，礦石平均品位低且變化大，工業(yè)意義不大 主要成礦時(shí)代主要成礦時(shí)代 Z Z（PtPt）、）、P P、K K、E E、N N 山西省石盒子組（山西省石盒子組（P P2 2s s）中的錳礦床中的錳礦床膠膠 體體 化化 學(xué)學(xué) 沉沉 積積 型型 錳錳 礦礦 床床v 海相沉積型錳礦床（1）分布于淺海近岸地帶的古陸邊緣分布于淺海近岸地帶的古陸邊緣（2 2）位于沉積間斷之上的海進(jìn)層序的底部或上部，具固定層位）位于沉積間斷之上的海進(jìn)層序的底部或上部，具固定層位 瓦房子錳礦（瓦房子錳礦（PtPt3 3）、）、湘潭錳礦

11、（湘潭錳礦（Z Z）、）、遵義錳礦（遵義錳礦（P P2 2煤系地層）煤系地層）（3 3）礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀、餅狀，由單層或多層組成，）礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀、餅狀，由單層或多層組成， 空間延伸很遠(yuǎn)空間延伸很遠(yuǎn)（4 4）礦石類型有原生氧化物礦石、原生碳酸鹽礦石和次生氧化物）礦石類型有原生氧化物礦石、原生碳酸鹽礦石和次生氧化物 礦石。礦石礦物主要為硬錳礦、軟錳礦、水錳礦、菱錳礦等礦石。礦石礦物主要為硬錳礦、軟錳礦、水錳礦、菱錳礦等 礦石具鮞狀或塊狀構(gòu)造礦石具鮞狀或塊狀構(gòu)造（5 5）規(guī)模大）規(guī)模大 品位高品位高 錳資源的主要來源錳資源的主要來源膠膠 體體 化化 學(xué)學(xué) 沉沉 積積 型型 錳

12、錳 礦礦 床床瓦瓦房房子子錳錳礦礦地地層層柱柱狀狀圖圖膠膠 體體 化化 學(xué)學(xué) 沉沉 積積 型型 錳錳 礦礦 床床v 現(xiàn)代深海沉積的錳質(zhì)結(jié)核礦床（1870年首次發(fā)現(xiàn)）18701870年年ChellengenChellengen挑戰(zhàn)者挑戰(zhàn)者號(hào)探險(xiǎn)隊(duì)首次在太平洋底號(hào)探險(xiǎn)隊(duì)首次在太平洋底發(fā)現(xiàn)含發(fā)現(xiàn)含F(xiàn)eFe、MnMn氧化物，并氧化物，并定為錳結(jié)核?，F(xiàn)已證實(shí)，定為錳結(jié)核?，F(xiàn)已證實(shí)，大洋底部有著儲(chǔ)量巨大的大洋底部有著儲(chǔ)量巨大的錳結(jié)核，是極為重要的有錳結(jié)核，是極為重要的有待開發(fā)的海洋礦產(chǎn)資源待開發(fā)的海洋礦產(chǎn)資源。其特點(diǎn)是其特點(diǎn)是:世界洋底錳結(jié)核分布圖黑十字為巖芯取樣位置，黑園點(diǎn)為挖泥船取樣位置1 1）主要分

13、布于深度為）主要分布于深度為3600-6000m3600-6000m的海域（個(gè)別的海域（個(gè)別海區(qū)可達(dá)海區(qū)可達(dá)10000m10000m的深海區(qū)）中，主要分布于只的深海區(qū)）中，主要分布于只有陸源碎屑沉積物的海區(qū)（如北冰洋、波羅的有陸源碎屑沉積物的海區(qū)（如北冰洋、波羅的海）、既有陸源物質(zhì)又有火山物質(zhì)的大型海盆海）、既有陸源物質(zhì)又有火山物質(zhì)的大型海盆（大西洋、印度洋和太平洋）和具有海底熱液（大西洋、印度洋和太平洋）和具有海底熱液活動(dòng)的局限海或開闊海（如東太平洋山脈附近活動(dòng)的局限?；蜷_闊海（如東太平洋山脈附近的海底）；的海底）； 2 2）礦體呈不規(guī)則球形或餅狀，儲(chǔ)量巨大約）礦體呈不規(guī)則球形或餅狀，儲(chǔ)量巨

14、大約1700017000億噸億噸，其中含，其中含MnMn40004000億噸，億噸，NiNi164164億噸，億噸，CuCu為為8888億噸、億噸、CoCo為為5858億噸。億噸。 3 3）礦石具土狀、結(jié)核狀、同心狀構(gòu)造，內(nèi)）礦石具土狀、結(jié)核狀、同心狀構(gòu)造，內(nèi)部為凝膠狀結(jié)構(gòu)部為凝膠狀結(jié)構(gòu) 大洋錳結(jié)核大洋錳結(jié)核4 4）主要礦物為錳的氧化物、氫氧化物（托錳礦、）主要礦物為錳的氧化物、氫氧化物（托錳礦、水鈉錳礦、硬錳礦、軟錳礦和針鐵礦等），富含多水鈉錳礦、硬錳礦、軟錳礦和針鐵礦等），富含多種有益元素如種有益元素如MnMn、FeFe、NiNi、CoCo、CuCu、PbPb、ZnZn、BaBa、MoMo

15、、V V、CrCr、TiTi等等2020多種，且平均品位高。多種，且平均品位高。成成因因假假說說膠體化學(xué)沉積說膠體化學(xué)沉積說機(jī)械懸浮物沉積說機(jī)械懸浮物沉積說火山噴流沉積說火山噴流沉積說生物成礦說生物成礦說1）膠體化學(xué)沉積說）膠體化學(xué)沉積說 表生條件下表生條件下MnMn的地球化學(xué)比的地球化學(xué)比FeFe活潑一些，以離子活潑一些，以離子或膠體形式遷移更遠(yuǎn)，形成或膠體形式遷移更遠(yuǎn)，形成FeFe、MnMn分異；分異； 2）機(jī)械懸浮沉積說）機(jī)械懸浮沉積說： 黑海盆地從河流帶出的黑海盆地從河流帶出的MnMn多半（多半（72.7-72.7-99.0%99.0%）呈懸浮物被搬運(yùn)的。）呈懸浮物被搬運(yùn)的。3）火山噴

16、流沉積說）火山噴流沉積說 含錳巖系中發(fā)現(xiàn)有火山物質(zhì)，其中大多是蛋白含錳巖系中發(fā)現(xiàn)有火山物質(zhì)，其中大多是蛋白質(zhì)、碧玉、燧石等硅質(zhì)巖（火山噴發(fā)的來源）。質(zhì)、碧玉、燧石等硅質(zhì)巖（火山噴發(fā)的來源）。 4）生物成礦說：）生物成礦說： 錳結(jié)核與疊層石相似，同心紋為藻疊層石、錳細(xì)菌錳結(jié)核與疊層石相似，同心紋為藻疊層石、錳細(xì)菌。 錳結(jié)核的成因有三種假說：錳結(jié)核的成因有三種假說： （1 1）同生說）同生說：Mn轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸n，在氧化鐵催化劑作，在氧化鐵催化劑作用下促進(jìn)了用下促進(jìn)了Fe-Mn礦物的形成；礦物的形成； （2 2）成巖說）成巖說：來自陸源的錳濃度很低，沉積物中來自陸源的錳濃度很低，沉積物中很分散，只

17、有當(dāng)沉積物中有機(jī)質(zhì)含量較高時(shí)才能使很分散，只有當(dāng)沉積物中有機(jī)質(zhì)含量較高時(shí)才能使高價(jià)錳還原，發(fā)生遷移、富集，并與鐵分開；高價(jià)錳還原，發(fā)生遷移、富集，并與鐵分開； （3 3）細(xì)菌成因說）細(xì)菌成因說：錳結(jié)核與疊層石成因相似，錳錳結(jié)核與疊層石成因相似，錳結(jié)核內(nèi)部不規(guī)則的同心層殼構(gòu)造是藻疊層石。結(jié)核內(nèi)部不規(guī)則的同心層殼構(gòu)造是藻疊層石。 我國鋁土礦主要形成于我國鋁土礦主要形成于石炭紀(jì)石炭紀(jì)和和二疊紀(jì)二疊紀(jì)；陸；陸相產(chǎn)于內(nèi)陸湖盆地中，常與陸相砂頁巖互層；相產(chǎn)于內(nèi)陸湖盆地中，常與陸相砂頁巖互層；海相鋁土礦床產(chǎn)海盆地邊緣地帶，即濱海沼海相鋁土礦床產(chǎn)海盆地邊緣地帶，即濱海沼澤相下部，具澤相下部，具海陸交互相海陸交

18、互相沉積特點(diǎn)。沉積特點(diǎn)。 在內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用中在內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用中，AlAl2 2OO3 3和和SiOSiO2 2易于結(jié)合成鋁易于結(jié)合成鋁硅酸鹽礦物；硅酸鹽礦物；在外動(dòng)力地質(zhì)作用下在外動(dòng)力地質(zhì)作用下，則二者易分離，則二者易分離，形成鋁的氧化物和氫氧化物形成鋁的氧化物和氫氧化物 富含鋁的氫氧化物的紅土型風(fēng)化殼受剝蝕時(shí)，鋁的富含鋁的氫氧化物的紅土型風(fēng)化殼受剝蝕時(shí)，鋁的氫氧化物便成為機(jī)械懸浮物或在腐植酸保護(hù)下呈膠氫氧化物便成為機(jī)械懸浮物或在腐植酸保護(hù)下呈膠體狀態(tài)被搬運(yùn)至湖海盆地中體狀態(tài)被搬運(yùn)至湖海盆地中 pHpH值為值為4.174.17，EhEh較低以及有大量電解質(zhì)存在的較低以及有大量電解質(zhì)存在的地質(zhì)環(huán)境中，呈氫氧化鋁（水鋁石、一水軟鋁石、地質(zhì)環(huán)境中，呈氫氧化鋁（水鋁石、一水軟鋁石、一水硬鋁