9.4沉积矿床-四 生物化学

第九章沉积矿床一机械沉积矿床二胶体化学沉积矿床三蒸发沉积矿床四生物化学沉积矿床第三节沉积矿床的主要类型四生物化学沉积矿床（一）概述（二）生物化学沉积矿床的特点（三）生物化学沉积矿床的类型及其特征生物化学沉积矿床（一）概述概念由沉积作用堆积的生物遗体经生物活动而导致有用矿物沉积富集形成的沉积矿床（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磷块岩自然硫生物灰岩金属硫化物硅藻土（单细胞水生植物硅藻的遗骸沉积所形成）等矿床规模大分布广具重要工业意义（二）主要地质特征(1)陆棚海环境炎热潮湿的气候条件生物繁盛(2)常产于海相地层中受一定时代的层位控制(3)保存有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(4)矿体呈层状似层状凸镜状和扁豆状走向延伸大倾向延伸小(5)矿石常呈条带状致密块状浸染状矿石构造矿物组成简单有机化合物硫化物磷酸盐碳酸盐自然元素1沉积磷块岩矿床2沉积硫矿床3沉积层状硫化物矿床4沉积硅藻土矿床（三）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0.13%，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、甲壳等脊椎动物的骨骼含P2O5：53.31%，低等生物贝壳中含P2O5：36.5%，虾类含Ca3(PO4)2：26%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6000多吨，海底火山喷发带出的磷也是重要的来源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生物化学沉积矿床的类型及其特征(1)按矿物成分和结构构造进一步划分为层状磷块岩矿床结核状磷块岩矿床鸟粪状磷矿床生物化学沉积矿床的类型及其特征A、层状磷块岩矿床：①矿体呈层状与硅质岩、碳酸盐岩互层②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③矿层多厚度大矿床规模大矿石中P2O5含量高（25－34％）含有U、Th、V等元素④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，主要有磷块岩两层，中间夹有白色含磷页岩，上矿层厚2~15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，最大厚度可达7米，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。P2O5品位较低，一般为20%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B、结核状磷块岩矿床：①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②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％），③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、鸟粪状磷矿床：我国南方岛屿，含P2O527.6%K2O2-3%NO210.4%(2)沉积磷矿床的成因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-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，1937）P2O5溶解度与水中CO2含量呈正相关（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50－200m的陆棚区）浮游植物光合带海平面残余P2O5100mg/m溶液中含CO2和P2O5量最高地带P2O5≥300mg/mCO212×10大气压陆缘3P2O510~50mg/m3CO2≤3×10大气压-4-431234550m100200300400500100020002000100050040030020050100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CO2≤3×10-4大气压海平面P2O5≥300毫克/米3CO212×10-4大气压300-800m，溶液中CO2和P2O5量最高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、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：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、层状硫化物矿床（1）概述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δ34S显示生物硫特点黄铜矿草莓状构造d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e主要矿产有Cu（与砂页岩有关）、Pb和Zn（与碳酸盐岩有关）、Ni和Mo（与含磷黑色页岩有关）(2)分类①黑色岩系中的镍、钼多金属矿床•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•成分复杂，含多种元素的硫化物。除镍和钼外，U、V、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sb、铂族等的含量也相当高•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，被有机质吸附于黑色页岩中②砂页岩系及碳酸盐岩中的铜矿床在表生条件下，铜一般呈CuSO4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H2S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），赞比亚铜矿带（含铜砂岩型）、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（3）层状硫化物矿床生物在成矿中的作用•提供成矿物质促使成矿元素聚集（P、Ca）•改变环境物理化学条件pHEhCO2浓度•分解和合成有机化合物•吸附某些成矿元素CuPbZnMnMoNi生物化学沉积矿床的主要内容•生物化学沉积矿床的涵义及主要特征•生物化学沉积矿床的主要类型•磷块岩矿床的特征及化学成因说•层状硫化物矿床特征及成因