胶体化学沉积

上述各相带与海湖盆地深度或距岸远近程度有密切关系。海盆浅部 以沉积氧化矿物相为特征，而深部则以硫化矿物相为特征。研究铁 矿物的变化规律，对于沉积型铁矿床的成矿预测也有指导意义。


(a)氧化矿物相带：主要矿物为针铁矿、赤铁矿、褐铁 矿，铁为Fe3+(Fe2O3 • H2O)，构成铁的氧化矿石。常 见鲕状构造、叠层石构造、泥裂构造。位于离海岸最 近的浅海地带，形成于潮坪环境（强氧化环境Eh=0.4， PH=8.4）。 (b)硅酸盐矿物相带：主要矿物为鲕绿泥石（国内无工 业价值），形成于浅海（弱氧化-还原，偏碱性， T=20º C左右，水深10-170m）。在离岸较远的地方， 海水较深，PH增大，Eh变小，此处已无过剩的氧存 在，铁与硅酸盐作用生成铁的硅酸盐矿物鲕绿泥石， Fe3+ + Fe2+ 。
矿床沿古大陆边缘浅海盆地分布
铁矿 层产于 含矿岩 系沉积 旋回由 砂页岩 向灰岩 转变的 部位
在矿层和岩层中常有泥裂、叠层石（肾状赤铁矿 层），交错层理等潮间带沉积物的相标志。矿层2~7层 不等，一般为5层，厚0.5~2m。 宣龙式铁矿的矿石有赤铁矿和菱铁矿两类。赤铁矿 位于剖面下段，以鲕状矿石为主，下部常见“肾状” 矿石。菱铁矿位于剖面上段，与赤铁矿互为消长，显 示铁矿物相带的沉积分异。矿石品位一般在40%以上， 含SiO215~20%

地壳缓慢、稳定下降，引起海侵，有利于胶体化学 沉积矿床形成；该类矿床主要形成于两个造山期之 间—相对稳定的地台区，常分布于台地边缘或陆缘 海盆地。
（三）胶体化学沉积矿床的主要类型
按沉积环境可分为： 海相胶体化学沉积矿床 湖相胶体化学沉积矿床 按有用组分可分为： 沉积铁矿床 沉积锰矿床 沉积铝土矿床 沉积粘土矿床等
（二）胶体化学沉积矿床形成条件

成矿物质来源：
大陆岩石的风化产物：陆壳岩石受到各种风化作 用而发生崩解和分解，在风化后期铁、锰、铝等 便被分解出来，形成高分散的胶体溶液。 海底火山喷发：亦可提供相当数量的铁、锰等物 质。在现代海底发现的Fe,Mn结核被认为是海底火 山活动能提供大量胶体物质的重要重要证据。 海底岩石分解的产物：海底岩石经海解作用提供 物质来源。 目前认为陆源是主要成矿物质来源。大陆长期而 稳定的风化剥蚀，是提供大量这类成矿物质的必 要条件。
用减弱，有利于成矿组分沉积富集与成矿。


地质构造条件
地壳升降影响海水进退、海岸线的变迁。稳定的海 岸线有利于矿质的平稳持续沉积，形成大型矿床。 地壳升降影响沉积性质，从而影响含矿岩系和矿层 的厚度




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盆地沉降速度=沉积物沉积速度，平衡补偿沉积-形成厚矿层 盆地沉降速度>沉积物沉积速度，非平衡补偿沉积-形成薄矿层 盆地沉降速度<沉积物沉积速度时，盆地封闭 沉降速度反复变化的盆地—形成多而薄的矿层
鲕状铁矿石形成模式
2、湖相沉积铁矿
矿床产于亚热带，热带湖泊盆地之中，矿体
延伸不远，层位不稳定，多为透镜状、厚度 不大，因储量小，有害杂质多，工业价值远 不如前者。 矿石主要有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等组成。 含有Mn，P，S，植物残体。 在我国石炭系、二叠系、侏罗系和第三系等 含煤岩系分布区可找到这类矿床。四川，新 疆，江苏，广西，辽宁都有，但工业意义不 大。

1、海相沉积铁矿床
矿床均发育在长期隆起的古陆边缘地带
铁沉积环境是局限性的浅海相潮间带和潮下带上部
铁矿体呈层状产于含矿岩系沉积旋回砂页岩向灰岩
转变的部位
矿层或者岩层中常有泥裂、叠层石（肾状赤铁矿
层）、交错层理等潮间带沉积特征
矿石主要为鲕状、肾状赤铁矿和菱铁矿、鲕绿泥石
等
宣龙式 沉积铁矿 床:产于震 旦系串岭 沟组中， 主要分布 于燕山坳 陷带，以 宣化、龙 关，以及 赤城等地 最为著名。
胶体因其具有巨大的比表面积而具有很强的 吸附性：
如有机质能吸附Be、Co、 Ni、 Zn、Ge、 As、Cd、 Sn、Pb、U、Ag等元素； 带负电荷的粘土胶体对K、Rb、Pt、Au、Ag、Hg、 V、U、REE等具有很大的选择性吸附能力； 二氧化硅胶体吸附U形成含铀蛋白石； Fe(OH)3胶体能吸附As、Ag、V、P等； Mn(OH)2胶体能强烈吸附Ni、Co、Cu、Pb、Zn、 Hg、Ba、W、Ag、K等，在个别情况下，被吸附的 元素如Ni、Co等能达到工业要求，具有开采价值。

注意：锰氧化物稳定存在 的氧化还原电位（Eh）相 比铁氧化物要高
Depth concentration profile for Fe and Mn in the Black Sea.
The distribution of Mn in sea floor sediments of the Black Sea.


(c)碳酸盐矿物相带：主要矿物为菱铁矿，形成于浅 海还原富CO2的环境（与沉积物中有机质分解有关）， 离岸更远，海水更深， Eh更低，含氧不足（据实验 Eh=0—-0.6，PH=6-10；菱铁矿床Eh=0.0—-0.2， PH=6-6.7）。不能促使Fe2+氧化，因此在还原条件下 形成菱铁矿(FeCO3 ) ，Fe主要呈Fe2+的形式存在 。 (d)硫化物矿物相带：主要矿物为黄铁矿、白铁矿 （非铁矿带），形成于浅海还原富H2S环境（与沉积 物中的有机质分解有关）。明显的还原环境（据实验 Eh=0.0—-0.3，PH=4-9；）， Fe与H2S结合形成铁的 硫化物。


胶体物质的搬运
胶体的带电性对胶体物质的长途搬运是不利的。要 使胶体物质能被长距离稳定搬运而不至于中途聚沉， 需要有能促使其在河水中保持稳定的护胶剂。？？ 自然界的腐殖质可能是重要的护胶剂。在存在腐殖 酸的情况下，胶体粒子被吸附在大分子链上或网状 结构中（腐殖酸的络合物），增加了胶体的稳定性， 能长距离迁移而不在中途聚沉。？？？？

成矿物质搬运方式



主要有两种看法：地表径流搬运成矿、陆源汲取成矿。 地表径流搬运成矿：河流把成矿物质从大陆搬运到海洋中成 矿。河流搬运物质的能力是巨大的，据统计，由黄河、长江 搬运到海洋中的化学物质为3.6亿吨/年，亚马逊河、湄公河 搬运到海洋中的固体物质为10 亿吨/年。有人计算过现代河 流搬运胶体物质的能力，如南美洲的亚马逊河，每升河水中 约含0.003g的铁，按每年流入海洋的水量计算，亚马逊河在 17.6万年内就可以将20亿吨铁搬到海洋中。 陆源汲取成矿：海侵作用汲取了大陆风化壳上的成矿物质而 聚集成矿。在海侵之前，大陆经过了长期侵蚀风化，广泛分 布着风化壳和风化堆积物。当海水侵入大陆地区时，淹没大 陆风化壳，发生海解作用，汲取风化壳中的各种元素及其化 合物，从而使海水富含铁、锰等成矿物质。当这些物质随海 水进入泻湖或沼泽等局限性盆地中，因物化条件等变化而沉 淀，富集形成矿床。
在较深水 环境中， 弱还原和 （或）偏 碱性条件 下可形成 菱铁矿矿 石。
深水环境中的氧 化铁，随淤泥中 有机质的分解造 成强还原环境和 释放大量硫化氢 而被还原，形成 黄铁矿、白铁矿 等硫化物。
F e 2O 3 海 平面 Fe
2+
氧化 还原
1
2
3
4
5
浅海相沉积铁矿床的成矿模式图 1-砂岩的粗碎屑岩；2-页岩及黑色页岩（含硫铁矿）；3-鲕状及叠层石状赤铁矿； 4-鲕绿泥石；5-菱铁矿
(a)Fe is depleted in the water column by pyrite accumulation on the sea floor, whereas Mn occurs to moderately high levels in solution in the dominantly reduced water column. Maximum enrichment of Mn occurs just below the redox interface where Mn2+ is oxidized to Mn3+ and precipitates. (b) Accumulation of Mn occurs at the intersection of the zone of Mn precipitation with the sea floor (diagrams modified after Force and Maynard, 1991).
1－铁矿层 位及其编 号；2－灰 岩、泥灰 岩；3－页 岩；4－砂 砾岩
宁乡式铁矿床矿层厚度不大，一般为1~3m 。主体为贫矿石，鲕绿泥石-菱铁矿矿石含铁 最低，约为25%，菱铁矿矿石约为30%，鲕状 赤铁矿矿石含铁约40%。少数富矿段平均品位 可达45%以上
含铁矿物相及其分带
沉积铁矿床有四种矿物相带，自浅而深依次为氧化 物相带→硅酸盐相带→碳酸盐相带→硫化物相带。
湖湘或沼泽相铁矿成矿模式示意图
3、海相沉积锰矿床
胶体化学沉积锰矿床，其形成机理和分布特征与胶体 化学沉积铁矿床极为相似，因此二者经常伴生。 在表生条件下，锰的化学活动性较强，锰的化合物比 铁的化合物的溶解度大；一般而言，锰在海盆中的沉 积位置比铁距海岸更远些；锰比铁沉积更晚些；锰矿 石中常含铁。 此类型矿床是锰矿的重要类型，在我国占锰矿储量的 第一位，可构成中-大型矿床。已知矿床如（辽宁） 瓦房子、（湖南）湘潭、（贵州）遵义、（四川）高 燕、（云南）斗南、（墨西哥）Molango、（澳） Groote Eyland。
华南宁乡式沉 积铁矿床: 分布跨越杨子 地台和华南褶 皱区，包括广 西、贵州、湖 南、湖北、江 西和四川等省。 矿床均分布于 古陆边缘的浅 海地带
这类铁矿床产于海侵岩系的 滨海-浅海的砂、页岩、滨海湖沼页岩、浅海页岩-灰岩等 岩性岩相组合中，推断为形成 于泥盆纪不同时期的古陆边缘 海湾和较浅的海峡等部位。 不同时期海岸线外的滨海浅海区，而地质条件又适宜的 地段，大多有宁乡式沉积铁矿 分布，但其厚度和品位则有较 大的变化。 由盆地的边缘到中心，沉积 铁矿也有分带性：砂质鲕状赤 铁矿→钙质鲕状赤铁矿→菱铁 矿质鲕绿泥石矿。
（1）沉积盆地和沉积环境


成矿盆地多为长期受侵蚀和较稳定大陆边缘有障蔽的半封闭滨 浅海盆地、碳酸盐台地中的洼地及边缘斜坡，缺乏陆源碎屑供 给，盆地水体常因滞留而具有还原性质。 锰的沉积多发生于浅水氧化带及氧化-还原的转变带。
1-古陆； 2-安尼至拉丁起隆升区； 3-相界线及编号： 碎屑陆棚相区（Ⅰ）；混积 陆棚相区（Ⅱ）；碳酸盐台 地相区（Ⅲ）：台地相带 （Ⅲ1）；斜坡相带（Ⅲ2）； 槽盆相区（Ⅳ）：盆地边缘 相带（Ⅳ1）；盆地相带 （Ⅳ2）； 4-断裂带及编号； 5-锰矿床 滇东南拉丁期古构造和古地理略图


气候条件：影响风化程度及成矿物质来源、搬运介
质。温暖潮湿或湿热的气候使基岩发生强烈的红土
化及铝土岩化等风化作用形成铁锰铝的氧化物及氢
氧化物；此种气候有利于植被发育，产生的有机质
起护胶作用，利于有用组分以胶体溶液的形式迁移
至沉积盆地。

地貌条件：大陆长期风化剥蚀至准平原地貌条件有
利于进行比较彻底的风化作用，使陆源碎屑掺和作
四、 胶体化学沉积矿床
（一）概述

概念
凡是成矿物质主要以胶体状态被搬运到水盆地中， 经过化学沉积分异作用聚集沉淀形成的矿床，称为胶 体化学沉积矿床。 在表生带中，地表的岩石或矿石经过风化作用的分 解，除部分易溶盐类物质呈真溶液搬运外，其它许多 难溶物质如Fe、Mn、Al及粘土等往往呈 胶体形式搬 运。当这些胶体溶液在遇到适合胶体粒子聚集沉降条 件时，如果其中某些有用物质的得到集中，而质和量 达到矿床要求，则就形成了胶体化学沉积矿床。
注意：锰氧化物稳定存在 的氧化还原电位（Eh）相 比铁氧化物要高
来源于 的大陆 风化产 物。铁 质以胶 体溶液 迁移至 海盆地。
动荡、氧化的潮坪 环境中，铁质经凝 胶作用形成鲕状赤 铁矿，被藻类吸附 形成叠层石赤铁矿 石，被风暴潮击碎 再沉积可形成角砾 状赤铁矿石。
在潮下浅水带 较低Eh环境中 沉积物中，氧 化铁与硅铝质 混合凝胶物质 可再结晶形成 鲕绿泥石。