5生物化学沉积矿床

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沉积磷矿床中磷的来源， 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 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。 多吨之巨。当然，海底火山喷发带出的磷也是重要的来源。 对于磷是如何通过生物化学作用而富集起来形成矿床的 对于磷是如何通过生物化学作用而富集起来形成矿床的，目前对其机制认识 生物化学作用而富集起来形成矿床的， 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， 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， 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 海相沉积的层状或结核状磷块岩矿床。 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。
间接参与 成矿作用
有机酸、腐殖质等组分的影响下， 物、酶、有机酸、腐殖质等组分的影响下， 改变了成矿的物理- 化学环境、 改变了成矿的物理 - 化学环境 、 促使金属元 素聚集成矿，如Fe，Mn，Al，U，V，Cu，Zn， 素聚集成矿， Fe，Mn，Al， Cu，Zn， Co，Ni，Ge，黄铁矿等矿床的形成。 Co，Ni，Ge，黄铁矿等矿床的形成。
直接参与 成矿作用
是指成矿物质直接来自生物有机体本身， 是指成矿物质直接来自生物有机体本身， 例如磷块岩矿床、硅藻土矿床、沉积硫矿床、 例如磷块岩矿床、硅藻土矿床、沉积硫矿床、 生物灰岩以及煤、石油、天然气等。 生物灰岩以及煤、石油、天然气等。
是指生物遗体经过腐烂、 分解、 是指生物遗体经过腐烂 、 分解 、 或者 生物在其生命的延续活动过程中所形成的产
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三、生物化学沉积矿床的类型
生物直接形成矿床的典型例子是可燃有机矿产： 生物直接形成矿床的典型例子是可燃有机矿产： 石油、油页岩和天然气。 煤、石油、油页岩和天然气。 至于生物到底形成那些矿产， 至于生物到底形成那些矿产，所起的作用究竟 有多大。生物成矿作用经历过什么样的过程等问题， 有多大。生物成矿作用经历过什么样的过程等问题， 目前研究不甚深入。 目前研究不甚深入。与生物成矿作用直接或间接有 关的矿床有：磷块岩矿床、硅藻土矿床、 关的矿床有：磷块岩矿床、硅藻土矿床、沉积自然 硫矿床、金属硫化物矿床、金矿床、铀矿床。 硫矿床、金属硫化物矿床、金矿床、铀矿床。下面 我们仅仅择其中的几种矿床简单地介绍。 我们仅仅择其中的几种矿床简单其生命的活动过程中， 各种生物在其生命的活动过程中 ， 可以不断 地从周围的介质中（ 水体、 空气、 岩石土壤） 地从周围的介质中 （ 水体 、 空气 、 岩石土壤 ） 有 选择性地获取某些元素， 选择性地获取某些元素 ， 然后在其生理的新陈代 谢过程中被固定下来。 谢过程中被固定下来。
②氧化
许多有机物具有氧化的机能，即所谓的喜氧细菌， 许多有机物具有氧化的机能，即所谓的喜氧细菌 ， 在 这样的沉积环境中，由于喜氧细菌的参与， 这样的沉积环境中，由于喜氧细菌的参与，使得成矿环境 具有较强的氧化性质。例如，丝状铁菌能使Fe(HCO 具有较强的氧化性质。例如，丝状铁菌能使Fe(HCO3)2氧化 成为Fe(OH) 当条件有利于铁菌繁殖时， 成为 Fe(OH)3 。 当条件有利于铁菌繁殖时 ， 在静止的水体 低部可形成铁矿。 低部可形成铁矿。在有硫菌参与的情况下可以使硫化氢氧 化成分子硫，这亦是生物成因的硫矿床形成的重要阶段。 化成分子硫，这亦是生物成因的硫矿床形成的重要阶段。
2、生物化学沉积矿床的特征
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1）地理和气候：主要产于陆棚浅海盆地的边缘地带，炎热气候条件提供 地理和气候：主要产于陆棚浅海盆地的边缘地带，炎热气候条件提供 了生物生长繁殖的环境； 了生物生长繁殖的环境； 2）环境：它们多赋存于海相地层中； 环境：它们多赋存于海相地层中； 3）含矿岩系：为富含有机质的页岩、砂岩－碳酸盐岩。矿层内常含有化 含矿岩系： 富含有机质的页岩、砂岩－碳酸盐岩。矿层内常含有化 石或有机质；常具旋回性，出现几个矿层； 石或有机质；常具旋回性，出现几个矿层； 4）矿体形状：主要为层状、透镜状、扁豆状；沿走向可以延长很远、但 矿体形状：主要为层状、透镜状、扁豆状；沿走向可以延长很远、 沿倾向延长比较小。受海水进退的影响，在倾向上常呈雁行式分布； 呈雁行式分布 沿倾向延长比较小。受海水进退的影响，在倾向上常呈雁行式分布； 5）矿石组构：胶状、隐晶质、细粒状以及生物碎屑结构；以致密块状、 矿石组构：胶状、隐晶质、细粒状以及生物碎屑结构；以致密块状、 条带状和浸染状构造为主；矿石有用矿物多为磷酸盐、硫化物、碳酸盐、 条带状和浸染状构造为主；矿石有用矿物多为磷酸盐、硫化物、碳酸盐、 氧化物 等。 6）矿床规模很大，分布广； 矿床规模很大，分布广； 很大 有重要工业意义的生物-化学沉积矿床有磷块岩矿床、硫铁矿矿床、 有重要工业意义的生物-化学沉积矿床有磷块岩矿床、硫铁矿矿床、 自然硫矿床、硅藻土矿床、石灰石矿床、与黑色页岩有关的沉积型Mo Mo、 自然硫矿床、硅藻土矿床、石灰石矿床、与黑色页岩有关的沉积型Mo、Ni Cu、 等矿床。 、Cu、 V、U、等矿床。
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②磷块岩矿床的成因
关于磷块岩的成因， 关于磷块岩的成因，比较一致地认为是海 洋沉积的，但有三种成因观点： 洋沉积的，但有三种成因观点： 生物成因说 化学成因说 生物生物-化学成因说
A、生物成因说
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认为磷块岩是在海洋中生物大量死亡后直接堆积形成的。 认为磷块岩是在海洋中生物大量死亡后直接堆积形成的。 直接堆积形成的 主要依据：矿床中有大量生物化石， 主要依据：矿床中有大量生物化石，现代海底生物遗体可转 化为胶状物质。 化为胶状物质。 主要成矿因素：海水温度、盐度和流速变化。 主要成矿因素：海水温度、盐度和流速变化。 成矿因素 例如在爱沙尼亚早志留世的磷块岩矿床中， 例如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； 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。 有矿化软舌螺层。
①产生气体
任何生物都有产生气体的机能， 任何生物都有产生气体的机能，特别是绿色植物的光 合作用更能产生大量的氧气。 合作用更能产生大量的氧气。 人们认为， 人们认为，大气圈中的游离氧全部都与植物的光合作 用有关。而动物以及各种微生物的呼吸作用则产生大量的 用有关 。 二氧化碳和其他的气体，这些气体的存在， 二氧化碳和其他的气体 ， 这些气体的存在 ， 都会导致成矿 环境的物化条件的改变， 环境的物化条件的改变 ， 从而改变其中发生成矿作用的过 程。
二、生物化学沉积矿床的形成机理（生物化学成矿 生物化学沉积矿床的形成机理（ 作用） 作用）
①产生气体 ②氧化 ③还原 ④浓集某些元素 ⑤分解或合成形成 各种有机化合物
1、生物化学机能 在生物化学沉积矿床的形成 过程中， 过程中，生物具有多种生物 化学机能。 化学机能。这些机能对于矿 床的形成起着重大的影响。 床的形成起着重大的影响。
1、 沉积型磷块岩矿床
①磷的来源
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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 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 0.13% 循环中都要吸取磷以组成其躯体，如骨骼、牙齿、甲壳等。例如： 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 53.31%，许多低等生物贝壳中含P 36.5%， 的骨骼含P2O5达53.31%，许多低等生物贝壳中含P2O5达36.5%，虾类含 26%，等等。 Ca3(PO4)2达26%，等等。
③还原
即厌氧细菌作用。这种细菌在一种缺氧的环境中生存， 即厌氧细菌作用。这种细菌在一种缺氧的环境中生存， 可以把硫酸盐还原成硫化氢，因而有利于自然硫矿床和许 可以把硫酸盐还原成硫化氢， 多金属硫化物矿床的形成。 多金属硫化物矿床的形成。某些微生物还可以使许多的变 价元素如S, U等由高价还原成低价态 等由高价还原成低价态， 价元素如S, Fe, Mn, V, U等由高价还原成低价态，从而导 致沉积形成的变化和固相化合物的重新溶解、 致沉积形成的变化和固相化合物的重新溶解、迁移和再沉 积。
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B、化学成因说（上升洋流成矿论） 化学成因说（上升洋流成矿论）
苏联学者卡扎科夫，1937，1938年根据海洋学和水化 苏联学者卡扎科夫，1937，1938年根据海洋学和水化 学的资料，研究了近代海水中磷的分布状况和P CaO学的资料，研究了近代海水中磷的分布状况和P2O5-CaOHF- 相平衡关系，较为系统地阐明了磷的化学沉积过程， HF-H2O相平衡关系，较为系统地阐明了磷的化学沉积过程， 洋流形成理论。 首次提出了沉积型磷块岩矿床的洋流形成理论 首次提出了沉积型磷块岩矿床的洋流形成理论。
⑤分解或合成形成各种有机化合物
许多生物死亡之后，其躯体可被其它的生物（ 许多生物死亡之后，其躯体可被其它的生物（如微生 分解而形成CO CO， 物）分解而形成CO2，CO，CH4，H2S，H2，H2O等，可使周围 的水体介质的PH EH值发生变化 PH和 值发生变化。 的水体介质的PH和EH值发生变化。 此外，生物的生理作用可以将所吸收的元素合成形成 此外，生物的生理作用可以将所吸收的元素合成形成 各种有机化合物，如碳水化合物、蛋白质、有机酸、 各种有机化合物，如碳水化合物、蛋白质、有机酸、酶、 维生素等。 维生素等。 这些组分在经过生物化学的变化，就会变成腐殖质。 这些组分在经过生物化学的变化，就会变成腐殖质。 而腐殖质就是泥炭和煤的前身。 而腐殖质就是泥炭和煤的前身。淤泥中的有机物经细菌分 解、合成、还可以形成石油等。 合成、还可以形成石油等。
第五节 生物沉积矿床
一、概述 1、定义 指由沉积作用堆积起来的生物遗体 指由 沉积作用堆积起来的生物遗体， 或经过生物有机 沉积作用堆积起来的生物遗体， 体的分解而导致有用组分（矿物）沉淀所形成的矿床， 体的分解而导致有用组分（矿物）沉淀所形成的矿床，也 包括在沉积过程中由于细菌的生命活动而使某些元素聚集 而形成的矿床。 而形成的矿床。 这类矿床的成矿过程中，生物作用占有很大的意义。 这类矿床的成矿过程中，生物作用占有很大的意义。 因此，根据上述的定义我们可以将这类矿床理解为： 因此，根据上述的定义我们可以将这类矿床理解为：由生 物化学作用促使有机的或无机的成矿物质在各种水盆地中 物化学作用促使有机的或无机的成矿物质在各种水盆地中 聚集沉积而形成的矿床。 聚集沉积而形成的矿床。