[科普中国]-沉积矿床

沉积矿床sedimentary mineral deposit ：在地表条件下，成矿物质被流水以及风、冰川、生物等搬运到河、湖、海洋等水体内，经过沉淀聚积而形成的矿床。沉积矿床产在一定地质时期的沉积岩系中，矿体多呈层状，层位稳定，矿层与周围沉积岩层产状一致。

简介地表条件下，成矿物质被水或风、冰川、生物搬运到水体内沉淀聚积而形成的矿床。沉积矿床常产在固定地质时代的沉积岩系或火山-沉积岩系内,与一定岩石建造有关，层位稳定，矿体与沉积岩层（围岩）产状一致，常呈整合接触关系。矿体形状多呈层状或扁豆体状。矿石成分主要为金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐类、硅酸盐类，也有硫酸盐类、磷酸盐类和卤化物、硫化物，以及有机物质等。矿石构造一般为鲕状、豆状、肾状、结核状和致密块状。沉积矿床的分布范围广，储量规模大，矿石品位均匀，易于勘探开采。主要矿产有铁、锰、铝、磷、砂矿、盐类以及煤、石油、天然气等，在国民经济中具有重要意义。1

分类根据成因，可将沉积矿床分为机械沉积矿床、蒸发沉积矿床、胶体化学沉积矿床和生物-化学沉积矿床4类。

机械沉积矿床原生岩石或矿床受地表风化作用崩解破碎的含矿碎屑或重砂矿物,被风、水或冰川搬运,当搬运介质的运载能力减弱时，它们常按体积和比重大小、稳定性程度而分别沉积下来。这种地质作用称为机械沉积分异（或分选）作用，由此作用富集形成的矿床称为机械沉积矿床或砂矿床。在低山丘陵区的河谷、河床和湖、海的滨岸地带最有利于砂矿床的形成。

砂矿一般是地表的松散堆积物，易于开采。如作为建筑材料的砂、砾，制造玻璃、光导纤维用的纯石英砂，以及金、铂、锡、 钨、铌、 钽、钛、锆和金刚石、宝石等砂矿床，经济意义较大。

根据成矿时代,分为现代砂矿和古代砂矿2类。根据成因又可分为风成砂矿、冰川砂矿和水成砂矿3类,其中以水成砂矿（含冲积砂矿和海滨砂矿）为最重要。

水成冲积砂矿的富矿体常可形成在水流流速降低，运载能力减弱的下列地段：①河面由窄变宽处；②河床坡度由陡变缓处；③支流和主流汇合处；④河曲的内侧部位;⑤河流穿过古砂矿处；⑥河底凹凸不平处;⑦石灰岩河床的岩溶凹坑和溶洞内。中国吉林珲春河流域、云南三江流域，均有砂金矿分布，湖南沅水流域有金刚石砂矿床等。

海滨砂矿是由海水的波浪和岸流作用使重砂矿物在河流入海处、海滨孤山和砂坝地带富集而成的。海滨砂矿主要有磁铁矿、钛铁矿、锆石、独居石、金刚石、石英砂等。2

蒸发沉积矿床成矿物质呈离子真溶液状态被搬运到封闭盆地中，在强烈蒸发作用下，各种盐类依次结晶沉淀富集而形成的矿床。又称盐类矿床。形成盐类矿床的基本条件是：持续干旱的气候条件和封闭或半封闭的盆地条件。

盐类矿床多产在与海洋基本隔绝或仅有狭窄通道与海洋相连的海湾、潟湖、残余海及内陆封闭湖泊内；盐层常与白云岩、石灰岩等碳酸盐岩或与粉砂岩、粘土岩等碎屑岩互层，构成一套具有沉积韵律的含盐岩系；矿体呈层状，扁豆体状，也可呈液态的卤水层；由于盐类具很大塑性，在构造影响下，盐层可产生复杂变形，甚至形成盐丘构造。

这类矿床的物质成分都是易溶于水的钠、 钾、 钙、镁的无机盐类。最主要的盐矿物有：石盐、钾石盐、光卤石、硬石膏、石膏、无水芒硝、芒硝、钙芒硝、泻利盐、杂卤石、水碱、天然碱、智利硝石、钾硝石、硼砂等。

由于盐类矿物的溶解度不同，受到蒸发浓缩后，溶解度较低的盐类首先沉淀，而受海水（卤水）冲淡，溶解度高者则最后沉淀。这样，就造成了成盐盆地内岩相的水平分带，依次沉淀为白云岩、石膏、石盐、钾镁盐，发育完好的含盐岩系也有垂直分带现象。

盐类矿床可分为固体矿床和卤水矿床。固体矿床又可分为现代盐湖沉积矿床（如天然碱、石盐、芒硝、硼、锂和中国独有的钾盐盐湖矿床）与古代盐类矿床两类。根据含盐岩系的岩性，又可将古代盐类矿床分为海相碳酸盐岩系中的盐类矿床和陆相（或海相）碎屑岩系中的盐类矿床。其中以海相碳酸盐岩系中的盐类矿床最为重要。

从晚元古代至现代均有盐类矿床生成，世界五大洲都有盐类矿床的分布。世界上大型盐矿床有德国施塔斯富特、美国大盐湖、加拿大萨斯卡彻温、前苏联东喀尔巴阡及中国青海察尔汗盐湖等。中国的盐矿资源几乎遍及各省（区），而且储量大、品质高。但农业现代化急需的钾盐还有待进一步寻找。

胶体化学沉积矿床地表条件下，部分风化产物呈胶体溶液状态被带入盆地，经化学沉积分异作用而形成的矿床。

胶体化学沉积矿床的主要成矿物质来源是陆原风化产物，海底火山喷出物和海底岩石的分解物也可能成为成矿物质的另外来源。

风化产物的分解程度与当时的气候、地形地貌和生物条件密切相关;成矿作用常出现在两个造山期之间,即矿床形成于地壳活动的强度和幅度逐渐减弱的海侵时期，形成于相对稳定的地台边缘地带；铁、锰、铝土矿矿层的下伏岩系主要是陆源碎屑物，矿层本身多是胶体化学沉积物，而矿层以上的上覆岩系则多为碳酸盐岩，有时为白云岩，甚至出现含石膏夹层的钙质红层。这说明成矿过程中水体的pH值和Eh值是有变化的，气候逐渐干旱，含盐度逐渐增高。

本类矿床的共同特点是：矿床常产在固定地质时代（晚元古代至第三纪）的沉积岩系或火山－沉积岩系内，层位稳定，产状与周围岩层一致；在水平方向上，矿体呈层状或扁豆体状沿海湾或湖盆边缘展布，铝土矿常沉积在滨岸，铁沉积在陆棚的向陆部位，锰常在陆棚的向海部位沉积；在垂直剖面上，矿体常赋存在不整合面或沉积间断面上的海侵岩系内，铝土矿常产在岩系的底部或下部，岩系中部为铁矿体，而锰矿体则常位于海侵岩系的上部，这种水平和垂直方向上的变化称为化学沉积分异作用；矿石常具鲕状、豆状、肾状构造，显示了胶体结构的特征；本类矿床规模大，含矿岩系延伸可达数百公里，矿体长达数十公里，宽数公里，而厚度可达数十米；矿石品位均匀，金属氧化物含量一般在40%左右。

胶体化学沉积矿床中以铁、 锰、 铝和粘土矿床为最重要。世界著名的沉积铁矿床有：美国的克林顿矿床（志留纪），法国、德国和卢森堡的矿床(侏罗纪)，前苏联的刻赤矿床（晚第三纪）等；著名的锰矿床有：摩洛哥的多尤鲁卡姆矿床（二叠纪），澳大利亚的亚格鲁特（早白垩世）和世界最大的前苏联尼科波尔、奇阿图拉等矿床（早第三纪）；著名的铝土矿矿床有：前苏联的齐赫文矿床（石炭纪），法国南部，克罗地亚的达尔马提亚矿床，匈牙利的麦塞魁斯矿床（中生代至早第三纪）等。

中国沉积铁矿床是重要的铁矿床类型之一，约占总矿石储量的11%以上。华北以宣龙式（宣化龙关）铁矿床为代表，产在晚元古代震旦系串岭沟组页岩内，河北、山西、内蒙古等省(区)均有分布。华南则以产在中、上泥盆世的宁乡式铁矿床为典型，分布在湖南、湖北、广西、贵州诸省（区）。中国海相沉积锰矿床的含矿层位多、分布广，储量约占各种类型锰矿床的50%以上。如湖南湘潭锰矿床（震旦纪）、辽宁瓦房子锰矿床（晚震旦世）、广西下雷锰矿床(晚泥盆世)等。中国铝土矿矿床以石炭纪和二叠纪海相沉积为主，多呈以一水硬铝石为主要组分的层状矿体，与国外以风化壳红土型铝土矿床为主的情况完全不同。辽宁、山东、山西、河南、陕西、贵州、云南、广西等省（区）均有分布，量大质优，是中国优势矿种之一。

生物－化学沉积矿床通过生物活动或生物遗骸分解使成矿物质沉积富集而形成的矿床。此类矿床主要赋存在陆棚浅海盆地边缘地带的海相地层中；有固定的成矿时代和层位；含矿岩系为富含有机质的页岩、砂岩和碳酸盐岩，矿层内或其顶、底板岩层内常含化石或有机质；垂直剖面上常具旋回性，有时出现几个矿层；矿体形状主要为层状、扁豆体状，沿走向延伸甚远，但沿倾向则常呈雁行状排列；矿石以致密块状、条带状、浸染状构造为主,也常有结核状者;矿床规模大、分布广、经济意义巨大，如沉积磷块岩矿床、黄（或白）铁矿矿床、自然硫矿床、硅藻土矿床、生物灰岩矿床等。

矿床特点1。矿床受地层及岩相、岩性控制。

2。矿体呈层状、似层状、凸镜状顺层产出并与上下围岩呈整合接触关系（同生矿床），矿体规则、稳定。

3。矿石常具沉积结构构造（碎屑结构、生物结构、胶状结构、层理构造、条纹（带）构造、鲕状构造）。

形成条件1.机械沉积矿床（砂矿床）包括：1>物源条件；2>介质条件；3>分选条件；4>气候条件；5>地貌条件

2.蒸发沉积矿床（盐类矿床）包括：1>盐源条件；2>气候条件；3>地质构造和地貌条件；4>岩相条件；5>保存条件（形成盐类矿床的关键）

3.胶体化学沉积矿床包括：1>成矿物质的来源；2>气候条件；3>沉积环境条件；4>地质构造条件

4.生物-化学沉积矿床包括：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；6>吸附作用

5.生物化学沉积矿床3

物源条件丰富的成矿物质来源是形成沉积矿床的物质基础。物质来源取决于风化大陆源区基岩的类型、气候及地形地貌条件、盆内火山喷发及生物繁衍状况等。例如，大陆源区基岩富铝（富长石、粘土）岩石分布广泛，有利于形成沉积型铝土矿床；富铁（富暗色矿物）的基岩分布广泛则有利于沉积铁矿的形成；大陆源区地形平缓则陆源碎屑供应较少（陆源碎屑掺和作用弱）有利于铁、锰、铝等物质富集成矿，反之陆源碎屑掺和作用强不利成矿。

气候条件气候决定了风化壳的类型及风化产物，也就决定了输送到沉积盆地的成矿物质种类；气候影响植被发育状况，也就形象了相关矿床（如煤矿）的形成；气候影响盆地水的蒸发作用，从而强烈影响盐类矿床的形成。一般说来，温暖潮湿的气候有利于沉积铁、锰、铝矿床、沉积高岭土矿床、煤等矿床的形成；干旱气候是形成盐类矿床的先决条件，较干旱的气候也有利于形成沉积膨润土矿床、凹凸棒石及海泡石粘土矿床。

岩相及岩性条件沉积岩相和岩性是沉积期盆地和沉积环境条件的产物。各种沉积矿床都产于一定的沉积盆地和一定的沉积环境，因此与一定的岩相、岩性的地层有关。如高岭土矿床多形成于陆相沉积盆地；煤矿形成于陆相及海陆交互相沼泽盆地；盐类矿床与封闭半封闭盆地的碳酸盐岩相或碎屑岩相有关；磷矿床则与相对开阔的浅海碳酸盐岩、洋流沉积的硅质岩、黑色页岩等岩相有关。

地质构造条件沉积矿床是地质构造演化的特定阶段、特定条件下的产物，因此受地质构造条件的控制。首先大多数沉积盆地自身就是地壳拉张、沉降、断陷等地质构造运动的产物，控制了矿床的形成与分布。此外同沉积期影响盆地沉降的构造对成矿有重要的影响。平衡补偿性沉积盆地的沉积速率与沉降速率相等，意味着在沉积过程中某种有用组分的沉积部位至岸线的距离以及上覆水体的深度基本不变，长期接受有用组分的沉积形成厚矿层；超补偿性沉积盆地的沉积速率大于沉降速率，欠补偿性沉积盆地的沉积速率小于沉降速率，都意味着盆地某个沉积部位沉积环境不断发生变化，接受矿质沉积的时间短，因而形成薄矿层。4

麟块岩形成的三种假说生物成因说认为沉积磷块岩矿床是海水中生物大量死亡后直接沉积聚积而成的。引起海生生物大量死亡的原因是由于不同温度、不同含盐度的洋流汇合或海水深度、流速和流向改变，使生物不能适应新环境的变化从而导致大量死亡而堆积成矿。

化学成因说认为海水表层大量浮游生物繁殖，吸收了海水中的磷质，致使海水中含磷量很低。当生物死亡后下沉到较深水层,此处二氧化碳(CO2)的含量大增，分压力相应提高，生物遗体完全分解，磷质大量溶解在海水内。由于海水有垂直环流，当深部海水上升到陆缘地带时，因深度变浅，二氧化碳扩散，分压力降低，磷的溶解度也随之减小，于是磷酸盐就在陆缘带的中、上部（海水深50～150米）沉积下来聚积形成磷块岩矿床。

生物-化学成因说认为在热带浅海地区,大量生物繁殖并吸收了海水中的磷质。生物死亡后，残骸下沉到海底淤泥中，淤泥中富集大量磷，其含量可比底层海水的含磷量高出 70～150倍。含磷高的淤泥水向含磷低的底层海水扩散，于是磷酸盐便围绕砂粒等小质点聚积形成磷酸盐的结核体，并进一步形成磷块岩矿床。

上述 3种假说以及后来发展成的“上翻洋流”说、“海底火山喷气”说等说法虽然各具特色，但都一致肯定了生物在磷块岩矿床成矿作用中的直接或间接意义。

世界上主要成磷时代是寒武纪、奥陶纪、 二叠纪、白垩纪和第三纪。在这些地质时代内形成了许多著名的大型磷块岩矿床，如早寒武世有前苏联的卡拉套和美国落基山内的磷矿床；奥陶纪和志留纪有美国田纳西州和加拿大的磷矿床；二叠纪有美国西部纵贯蒙大拿、怀俄明、犹他三州的磷矿带；白垩纪有前苏联的萨拉托夫、埃及、巴黎盆地及墨西哥等地的磷矿床；而第三纪则有摩洛哥、阿尔及利亚、尼日利亚、秘鲁等地的磷块岩矿床。

中国的成磷时代主要是震旦纪、寒武纪和泥盆纪，形成了许多大、中型磷块岩矿床。中国磷矿资源虽然丰富,但分布不均,主要磷块岩矿床都集中在华南地区。例如云南昆阳,贵州开阳和湖北襄阳等磷矿床,都是质优量大的矿床。虽在西北地区有所突破，但华北、东北广袤平原地区尚缺少重要的磷矿基地，这是一个有待研究解决的课题。5

本词条内容贡献者为:

张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院