4胶体沉积矿床

3、海相沉积铝土矿矿床特征
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（1）沉积环境：长期隆起的古大陆边缘浅海。 （2）含矿岩系特征：石灰岩风化侵蚀面之上的海侵岩系底部 海陆交互相的粘土岩性段，其上多为煤系地层或为海相碳酸盐 岩 。
（3）矿体：平行于古海岸线方向呈层状、似层状、透镜状产 出，厚度大，产状稳定。 （4）矿石：成分简单，多由一水硬铝石组成，伴生有针铁矿、 鳞绿泥石等矿物。矿石构造有鲕状、豆状、土状、块状等。 （5）海相沉积铝土矿床一般规模大，易开采，常有镓、锗、 钴、铍、铀等分散元素可综合利用，因此具有很大的工业价 值。 （6）我国铝土矿分布广泛。主要形成时代为C、P。
二、胶体
1、胶体的成分及性质 在地表水地带存在着大量的胶体物质。胶体是一种 细分散系的微粒质点，其大小为1～100纳米，介于粗分 散系（碎屑物质）与离子分散系（真溶液）之间。 胶体是两相系统，一为连续相（溶液），另一为 分散相（细悬浮物和胶体颗粒）。
胶体的两个基本特点 一是带有电荷，有带正电荷的“正胶体”和带负电荷的“负胶 体”； 正 胶 体 负 胶 体
海底火山活动 海底火山活动，常形成火山-沉积矿床。海底火山喷发物 质在海水作用下，大量的Fe、Al、Mn胶体在海底沉积环境中 构成重要的矿床。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。
2、古气候和古地貌条件 潮湿和季节分明的热带-亚热带气候： 首先，有利于红土化作用进行，是Fe，Mn，Al等残留， 准备物质条件； 其次，有利于生物发育，提供有机质和腐植酸等胶体迁 移所需的护胶剂； 最后，有利于植被覆盖，保护土壤，减少河水中粗粒碎 屑物质，提高成矿质量。
Al2O3 的水化物 SiO2 Fe2O3 的水化物 SnO2 Cr2O3 的水化物 粘土胶体 TiO2 的水化物 V2 O5 CaO 的水化物 MnO2 MgCO3 CaCO3 Pb、Cu、Cd、As和Sb的硫化物 CaF2 Au、Ag ZrO 的水化物 S Zr、Ce、Cd的氢氧化物
二是具有较大的比表面积，具有很强的吸附性。

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。
3、海相沉积锰矿床成矿模式图
4、典型矿床
（1）瓦房子式 中元古代铁岭组，有水锰矿和菱锰矿两种矿物相； （2）斗南式 中三叠世，有褐锰矿和菱锰矿两种矿物相； （3）湘潭式
早震旦世大塘坡组，主要是菱锰矿矿物相；
（三）铝矿床
1、概述
分湖相和海相两种类型，湖相规模较小，矿石矿物主 要为水铝英石（wAl2O3.nSiO2.pH2O）；
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4、典型矿床
（1）华北中石炭世铝土矿矿床 （2）广西平果式铝土矿矿床
（四）粘土矿床 沉积高岭土矿床
耐火粘土（一水铝石为主）矿床
膨润土矿床 凹凸棒石（坡缕石）矿床 累托石矿床 共同点：产于中新生代陆相沉积盆地，与火山碎屑有关
胶体化学沉积矿床的特点小结
1、主要矿种：铁、锰、铝、（粘土）的沉积矿床。 ► 2、均产于不整合面之上的海侵岩系。铝土矿位于岩系底部 陆相、海陆交互相；铁矿位于中、下部滨-浅海相；锰矿位 于中、上部潮坪及浅海相。 ► 3、矿体呈层状、似层状及凸镜状整合地产于一定时代的地 层层位及岩性段中。铝土矿位于粘土岩段；铁矿位于细砂岩 -粉砂岩-页岩段；锰矿位于粉砂岩-页岩-碳酸盐岩及硅质岩 段。 ► 4、矿石的有用矿物主要是铁、锰、铝的氧化物、氢氧化物 及碳酸盐，常具鲕状、豆状、叠层石状及块状构造。
2、胶体的来源 在自然界中，胶体有多种来源，可以通过多种途径产 生： （ 1 ）矿物和岩石强烈风化作用产生——铁、铝、锰 和二氧化硅的胶体； （ 2 ）某些菌藻类微生物参与化学风化作用，如铁细 菌，在细菌体内可以浓缩 20% 以上的铁，死亡后形成 铁的胶体。
三、矿床的一般特点
1、以Fe、Al、Mn和粘土矿床最为重要，常常出现在沉积间断 面之上的海侵岩系的底部（ Al ）、下部（ Al 和 Fe ）、中部 （Fe和Mn）、上部（Mn）； 2、矿床主要产生于一定地质时代的沉积岩系或火山 -沉积岩系 之中，为典型的同生沉积矿床； 3、矿体为层状或透镜状，沿海湾边缘或湖盆边缘分布。铝土 矿粘土矿床在近岸处沉积，铁矿在距海岸稍远处的陆棚带的 上部，锰矿在陆棚带的中下部； 4、矿石成分以氧化物、氢氧化物、碳酸盐和粘土矿物为主。 矿石常具鲕状、豆状、肾状构造； 5、矿床规模较大，具有很大的经济价值： 金属Al的矿床主要是铝土矿； 71%的Mn来自沉积Mn矿床； 胶体化学沉积粘土矿床为主要工业类型；
海相矿床产于海盆地的近陆边缘地带，位于含矿岩系
的底部，主要矿石矿物为一水硬铝石（ aAlO(OH) ）和三水 铝石（Al(OH)3）。
2、成因假说
主要有三个观点：
（1Байду номын сангаас化学沉积说
铝土矿是以胶体形式搬运的，并由于胶体物质的被破坏， 从水体中析出沉淀的浅海相或湖泊相沉积物。 （2）红土说 下伏各种含铝的硅酸盐矿物，在温暖 - 炎热潮湿的热带 亚热带气候条件下，经过风化作用先后形成水云母、高岭石、 水铝石，最后原地沉积而成。 （3）红土-沉积说 风化作用生成的黏土类含Al物质经过机械搬运和异地 再沉积，在成岩作用阶段，在地下水的作用下，其粘土矿 物中的SiO2大量淋失，Al质富集而形成。
共同点与异同点 共同点：铝土矿都是外生成因的，成矿物质均来自成矿母岩的 风化产物，即成矿母岩必须首先遭到红土型风化作用。 不同点在于：红土说认为铝土矿是原地风化产物堆积而成，没 经过搬运。而化学说及红土化学说则认为铝土矿是红土风化 作用产生的铝土物质经过搬运后异地沉积形成的，前者又认 为成矿物质呈胶体及真溶液的形式搬运，后者认为呈机械碎 屑物质搬运。
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（3）矿体平行于古海岸线方向呈层状、似层状、透镜状产出， 厚度大，产状稳定。 矿石成分简单，多由一水铝石组成，伴生有针铁矿、鳞绿泥石 等矿物。矿石构造有鲕状、豆状、土状、块状等。 ► （4）海相沉积铝土矿床一般规模大，易开采，常有镓、锗、 钴、铍、铀等分散元素可综合利用，因此具有很大的工业价 值。 ► （5）我国铝土矿分布广泛。主要形成时代为C、P。 典型的矿床有山东淄博（ C ）、河南巩县（ C ） 、贵州修 文（ P ）、广西平果（ P ）等。
2、沉积相带 A、软锰矿矿石相 B、水锰矿相 C、碳酸盐矿石相
海相沉积锰矿床矿物相变示意图
软 锰 矿 矿 石 相 近岸地带， 富含游离氧 ， PH 低，形成高价（ +4 ）的锰化合 物，硬锰矿 （mMnO•MnO2•nH2O）和软锰矿（ MnO2）。矿石质量优良，S，P杂质少。
海相沉积锰矿床矿物相变示意图
在远离海岸海水最深的浅海地带，由于有机质与腐殖质 分解，产生大量的CO2和H2S，造成明显的还原环境，Fe与H2S 结合形成铁的硫化物黄铁矿(FeS2)和白铁矿(FeS2)沉淀。
硫 化 物 相 带
海相沉积铁矿床铁矿物相变示意图
3、矿床成因
（1）胶体化学沉积说 （2）细悬浮物沉积说 分歧在于：Fe在地表氧化条件下能否被长途搬运；是否 存在大量的腐植酸护胶剂；
4、典型矿床
（1）华北宣龙式 震旦系串岭沟组，有赤铁矿和菱铁矿两种矿石类型； （2）华南宁乡式 泥盆系，有赤铁矿、菱铁矿和鲕绿泥石两三种矿石类型；
（二）锰矿床 1、概述 沉积型的锰矿床，分为海相和湖相两种，以海相占绝对 优势。 沉积型的锰矿床主要有四个重要成矿期： 元古宙中晚期：蓟县式、瓦房子式、湘潭式、高燕式； 早古生代：桃江式、桥顶山； 晚古生代：鼎盛期，以泥盆纪最为重要； 中生代：滇东南-越北古陆北缘；
五、主要的胶体化学沉积矿床
（一）、铁矿床 1、概述 胶体化学沉积型的铁矿床，是最为主要的铁矿工业类型， 也是自然界中胶体沉积作用最为典型、成矿作用最为重要的 矿床类型。 沉积铁矿床，可分为滨浅海相、海陆交互相和湖相沉积 铁矿床。以海相最为重要。
• 这种矿床铁质的来源，主要来自含铁的大陆岩石 的强烈风化的产物。当暴露于地表的含铁岩石或 矿石，在炎热多雨的热带亚热带环境中经过长期 的彻底风化铁质就会游离出来，构成Fe3+的胶体 溶液被带离风化场所。 • 铁胶体带有正电荷，当它们到达海洋中时，由于 海水中含有大量盐类物质，即电解质，于是这些 离子溶液破坏了铁质胶体的电荷平衡，造成铁胶 体絮凝沉淀。 • 也由于内陆湖沼地区含有大量腐殖质，护胶剂过 量破坏护胶能力，导致铁胶体絮凝。
2、胶体化学沉积型铁矿床的分带性
（1）氧化物相带 （2）硅酸盐矿物相带 （3）碳酸盐矿物相带 （4）硫化物相带
主要矿物为针铁矿、赤铁矿，常见鲕状构造、叠层石构造、 泥裂构造，-—潮坪环境（强氧化环境Eh=0.4,pH=8.4）。
氧 化 物 相 带
海相沉积铁矿床铁矿物相变示意图
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=20ºC左右，水深 10—170m ）
硅 酸 盐 矿 物 相 带
海相沉积铁矿床铁矿物相变示意图
离岸更远，海水更深，位于氧化还原界线之下，pH大 于 7 ， Eh 更低，含氧不足，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 。
碳 酸 盐 矿 物 相 带
海相沉积铁矿床铁矿物相变示意图
水 锰 矿 相 离岸较远，氧气不足，产生了三、四价锰化合物—水锰矿（ Mn2O3•H2O ）。
海相沉积锰矿床矿物相变示意图
碳酸盐矿石相 离岸更远，海水更深，PH 大于8.5，还原条件，CO2和H2S充足，主要 生成低价的Mn+2化合物，如菱锰矿（MnCO3) ，锰方解石[(Mn,Ca)CO3]，还 有黄铁矿及白铁矿共生，S，P含量增加，矿石质量较差。
第四节
胶体化学沉积矿床
一、概念 在地表条件下，化学和生物化学作用，使各种无机和有 机成矿物质发生分解，形成含矿的细悬浮物和胶体溶液，它 们被搬运到沉积盆地，经过化学分异作用形成的矿床。 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被大量搬运。在适宜的 条件下，可在有利的沉积环境中形成巨大的胶体化学沉积矿 床。
3、地质构造条件


大地构造条件： 该类矿床分布于长期稳定的克拉通（地台）内的陆表海盆 地，或其边缘或陆缘海盆地中。 同期构造条件： 地壳升降引起海侵或海退，表现为海岸线的变迁。稳定的 海岸线对矿质的平稳持续沉积有利，可形成大型的矿床。 地壳升降影响沉积性质，从而影响含矿岩系和矿层的厚度 : 只有平衡补偿沉积作用下才可产生巨厚矿层 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。
四、矿床的形成条件
1、成矿物质来源 胶体可以来自海洋、大陆及宇宙，但最主要的还是来 自大陆岩石的风化产物，其次为海底火山喷发物质。 因此，在沉积水盆地周围或附近一定存在着一种长期 接受风化改造的古大陆，可以为在古盆地中沉积胶体矿床 提供充足的胶体来源。
大陆岩石风化
有人计算过现代河流搬运胶体的能力是很大的 。如南 美洲的亚马逊河，每升河水含Fe 0.005克，按每年流入海洋 的水量计算，亚马逊河 17.6 万年就可以将 20 亿吨铁搬到海 洋中。
Al2O3胶体
pH<4 & pH>7 Al2O3 pH=4～7 溶解于水的Al2O3最容易与SiO2 结合，形成新生高岭石沉淀 易溶于水而呈迁移的状态
然而，在自然条件下，水溶液的pH值小于4，或大于7的 强酸强碱条件是很难出现的，因此，实际上Al2O3在一般情况 下，在地下水中形成游离的Al2O3是极为困难的，在这种情况 下，铝矿床的形成，是否是Al2O3呈胶体的形式被搬运至水盆 地中，象Fe、Mn那样，再沉积下来形成矿床，还是值得怀疑 的。