化學沉積礦床

根據沉積成礦作用方式分類，以化學沉積分異作用為主形成的沉積礦床稱為化學沉積礦床（chemical sedimentary deposits），它可進一步分為膠體沉積礦床（colloidal deposits）和蒸發沉積礦床（evaporites）。

基本介紹

• 中文名：化學沉積礦床
• 外文名：chemical sedimentary mineral deposit
• 學科：礦床學
• 釋義：通過化學作用沉積形成的礦床

礦床分類

蒸發沉積礦床：是指地面水以真溶液狀態攜帶某些溶解度較大的無機鹽類，在比較靜止的水盆地中，通過蒸發作用發生各種有用鹽類礦物沉澱而形成的礦床。由於礦床中的有用組分是各種鹽類，因而也稱為鹽類礦床。

膠體化學沉積礦床：是一類以膠體形式搬運，並經沉積分異作用形成的礦床。

礦床特點

蒸發岩礦床

（1）鹽類的礦物成分是鉀、鈉、鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、硝酸鹽以及其復鹽。

（2）鹽層具明顯的沉積韻律結構。鹽類礦物雖然均系易溶物，但不同礦物的溶解度是不同的，由於沉澱順序的反覆進行，因而在鹽類礦層中常有普遍的韻律結構，一般表現為從碳酸鹽、石膏或硬石膏、石鹽到鉀鹽的沉積韻律。

（3）含鹽岩系岩相岩 。相岩性組合基本上有2種，即由石灰岩、白雲岩組成的海相（瀉湖相）碳酸鹽岩和由紅色碎屑岩系組成的內陸鹽湖相岩石。

（4）鹽類礦體常呈層狀、扁豆狀產出，亦有呈液態存在的滷水層者。鹽層具有很大的可塑性，在受到構造擠壓時易於發生軟流，結果和圍岩之間發生極不協調的形變，甚至形成鹽丘構造。

（5）鹽類礦床提供了工農業生產和人類日常生活所必不可少的一類礦物資源。如現代工業和尖端科學技術部門大量需要的硼、鋰、銣、銫、溴、碘等元素，大部分是從鹽類礦床中獲得的。所以，鹽類礦床在國民經濟中具有重要意義。

膠體化學沉積礦床

（1）以鐵、錳、鋁及黏土礦床最為重要，其成礦物質主要來自地質構造比較穩定、經過長期風化的準平原地區。

（2）礦體的賦存位置主要是沉積間斷面之上海浸岩系的底部，或下部，或中部。

礦床形成條件

蒸發岩礦床

（1）成礦物質來源：鹽類物質的來源是多方面的，如大陸岩石的風化剝蝕、古鹽層的溶解、來自地球深部火山噴氣熱液等等。上述來源的鹽類物質經地面水或地下水的搬運，最後匯聚在海洋及內陸湖泊中。

（2）氣候條件：成鹽的必要氣候條件是乾旱或極端乾旱，水的蒸發量必須遠遠超過補給量。只有在此條件下，水體才能濃縮，使鹽分達到過飽和而發生沉澱。現代地球上乾旱成鹽的氣候帶主要分布在南緯和北緯15°~35°之間。各地質時代的乾旱帶的分布，經地磁校正表明與近代基本一致。

（3）地理條件：鹽類的沉積一般僅發生在乾旱地區鹽源豐富且較閉塞的盆地中，如內陸不泄湖泊、與大洋聯繫受到限制的內陸海、海灣、瀉湖等。盆地的封閉情況，是保證鹽類物質持續積聚得以形成大規模鹽礦床的重要條件。與大洋有聯繫的成鹽盆地，在大洋與盆地之間通常有一個狹窄而類似“門檻”的屏障，這種屏障可允許海水源源不斷地流入盆地，又能阻止濃滷水的流出。它們一般由沙洲、環海珊瑚礁、海底山脊等構成。

（4）保存條件：鹽類礦床形成以後，由於構造、地形、氣候、水文條件等的急劇變化，可能鹽層要遭受破壞，鹽類礦床的後期破壞主要是淡水的溶解作用，特別是地表水的滲入造成的溶解作用。因此，鹽類礦床形成後需要有不透水層（如粘土層）加以覆蓋，才能保存下來。頁岩是最有利於保存鹽類的覆蓋層。如果成鹽盆地乾涸了，則鹽層之上一般有風成砂覆蓋，也可以起到保護作用。石灰岩是易於破碎和溶解的，所以鹽層近地表常發育鹽溶角礫岩。

膠體化學沉積礦床

（1）成礦物質來源：

這類礦床的成礦物質來源，一般認為主要是來自於陸源物質。陸殼岩石受到各種風化作用而發生崩解和分解，在風化後期鐵、錳、鋁等便被分解出來，形成高分散的膠體溶液。

（2）地貌條件：

大多數膠體物質的沉積環境是海盆地，對於那些構造較穩定、海岸線較為曲折的海灣淺海區尤為有利。內陸湖泊或富含有機質的沼澤盆地亦是成礦物質聚集的有利場所。由於湖沼中往往含有過多的腐殖酸和細菌，可形成內陸湖泊沼澤相膠體沉積礦床。但此類礦床工業意義較小。

（3）物理化學條件：

根據98個港灣海水樣和357個港灣泥樣（海灣沉積物）、波羅的海微鹹水和其沉積物、加利福尼亞海灣外的潮坪、鹼水沼澤和深水斜坡沉積物，以及黑海靜水盆地中水樣的Eh值和pH值的實測結果報導：海水和沉積物孔隙水的pH值為7~8±、Eh值在循環水中常保持較高的正值（最高達0.5V）；而盆地底部停滯水中均為負值，下限為-0.172V，在沉積物孔隙水中既可正值，亦可為負值，它取決於沉積物的性質、有機質的多少以及細菌的作用（最低達-0.5V）。

主要的礦床類型

蒸發岩礦床

鹽類礦床按其沉積環境的不同，可分為海相沉積鹽類礦床和陸相沉積鹽類礦床兩類。

1. 海相鹽類礦床

世界上絕大多數規模巨大的鹽類礦床為海相沉積形成的。海相鹽類礦床主要形成於海灣、瀉湖及內陸海盆地中。鹽層與碳酸鹽岩系（石灰岩、白雲岩等）共生，海相鹽類礦床的鹽類礦物成分複雜，常由多種鹽類礦物共生產出，主要包括石膏-硬石膏、石膏-硬石膏-石鹽、石膏-硬石膏-石鹽-鉀鹽等。

2. 湖相鹽類礦床

地球上的乾旱和沙漠地區是形成內陸閉流盆地和各種鹽湖、鹽灘的最有利環境。對於這部分成鹽環境，1871年瓦爾特提出了鹽類礦床形成的“沙漠說”，認為分布於沙漠地區的閉流盆地接受了來自地表水和地下水帶入的各種鹽類物質，湖中的含鹽量隨著蒸發作用的進行而不斷增高，原先的淡水湖逐漸發展成為鹹水湖。湖水因乾旱而繼續濃縮，至鹽類礦物沉澱，就進入了所謂自析鹽湖階段；最後鹽類礦物填滿鹽湖，就成為乾鹽湖。現代地球表面乾旱和沙漠地區約占1/5，在各地質歷史時期中同樣存在著大面積的乾旱和沙漠區，因此內陸湖泊成鹽也是一種重要的方式。特別是第四紀的成鹽作用正在各洲大陸內部盆地及其邊緣進行。

膠體化學沉積礦床

根據沉積環境的不同，沉積鐵礦床可以分為海相沉積鐵礦床和湖沼相沉積鐵礦床兩類。

（1）海相沉積鐵礦床

海相沉積赤鐵礦礦床形成於淺海邊緣，尤其海岸線曲折、構造較為穩定的海灣淺海區。含礦岩系常為砂岩和頁岩，延展可達幾十至幾百公里以上礦體呈層狀，層位穩定，常位於海侵層序的底部，礦層厚由幾十厘米至幾十米不等礦石主要由赤鐵礦組成，伴有鮞綠泥石、菱鐵礦、石英、方解石及少量黃鐵礦等常呈鮞狀、腎狀、塊狀構造硫、磷雜質元素含量低，礦石質量好。海相沉積赤鐵礦礦床一般規模巨大，世界上近年來發現的百億噸以上的特大型礦床，均屬此類型。典型礦床如美國阿拉巴馬州伯明罕柯林頓（上志留統）鐵礦床，其礦層最厚可達10m，平均厚3m以上，其露頭連續分布幾乎達1100km，其沉積盆地寬達80km，連續沉積了50億噸赤鐵礦。

（2）湖沼相沉積鐵礦床。

這類礦床主要是由河流搬運的鐵膠體進入湖泊和沼澤盆地邊緣沉澱而成的。它們常與煤系地層緊密伴生，礦體多呈透鏡狀、薄層狀產出，甚不穩定。礦石礦物主要為赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等。礦石具鮞狀、結核狀、疏鬆狀構造，因含較多的有機質使礦石呈現黑色、褐黑色。湖沼相沉積鐵礦床因礦石品位變化大，含硫、磷等雜質較高，一般工業意義較小。典型礦床如我國淮南石炭-二疊紀煤系中的菱鐵礦礦床，威遠侏羅紀煤系中的菱鐵礦礦床，四川綦江侏羅紀赤鐵礦礦床，以及廣西右江、遼寧撫順一帶第三紀煤系中的菱鐵礦礦床等。