经典地质图集,搞明白沉积矿产!

在地壳中,
分布着一些
重要的沉积组分,
如二氧化硅矿物,铁、锰、
铝的氧化物和氢氧化物等。
(图源@Blendspace)
这些组分既可作为
次要成分产于陆源碎屑岩、
碳酸盐岩等岩石中,
亦可富集成岩,
形成各种丰富的矿产资源
铝土矿(图源@sandatlas.org)
赤铁矿(图源@wikiwand.com)
菱锰矿(图源@JJ Harrison)
这些岩类多数具有
重要的经济价值,
还能反映一定的沉积环境,
有助于恢复岩相古地理。
那么,它们是什么样?
(图源@Giphy)
01
在地壳中的平均含量
仅次于氧和硅。
强烈的化学风化可使地壳中的
Al2O3与SiO2发生分离,
形成铝的含水氧化物和
氢氧化合物。
铝土矿(图源@sandatlas.org)
这些化合物在原地堆积,
或呈悬浮状或胶体溶液
被地表径流带入
湖、海等沉积盆地,
与泥砂混杂堆积,
形成的富铝岩石为铝质岩
若Al2O3/SiO2>2:1
则称为铝土矿
铝土矿(图源@wikipedia.org)
铝质岩或铝土矿的矿物成分
主要为铝的氢氧化物,
即三水铝石、一水软铝石、
一水硬铝石;
其次为粘土矿物、
陆源碎屑矿物、
化学沉淀矿物等。
三水铝石(图源@Rob Lavinsky/iRocks.com)
铝质岩和铝土矿的结构与
泥质岩极为相似。
常见的有内碎屑结构、
泥状结构、粉砂泥状结构
及豆状(鲕状)结构等。
一水硬铝石(图源@Rob Lavinsky/iRocks.com)
根据成因,
一般可将铝土矿分为
风化残余型和沉积型两类。
风化残余型铝土矿主要是
在湿热气候条件下,
铝硅酸盐岩石
化学风化作用的产物。
铝土矿(中心为未风化岩石)(图源@Werner Schellmann)
沉积型铝土矿系由
大陆风化作用形成的富铝物质
被搬运到沉积盆地中堆积而成。
按其形成条件又可分为
陆相沉积铝土矿和
海相沉积铝土矿。
铝土矿(图源@Julie Kohl/onlyinark.com)
铁质岩是指
富含含铁矿物的岩石。
当铁矿矿物的含量
达到工业利用标准时,
就成为沉积铁矿
铁质岩(图源@Jstuby /wikipedia.org)
沉积及沉积变质的铁矿
约占世界铁矿总储量的90%,
是极重要的铁矿类型,
具有重大经济意义。
沉积铁矿(图源@sandatlas.org)
沉积岩中
常见的铁矿物种类很多,
主要包括氧化铁矿物、
碳酸铁矿物、硅酸铁矿物、
硫化铁矿物。
赤铁矿(氧化铁矿物)(图源@wikipedia.org)
铁质岩和铁矿石的结构与
碳酸盐岩颇多相似之处。
常见的结构类型有
内碎屑结构、鲕状结构和
豆状结构、团粒结构及
泥状结构等。
铁矿石(图源@sandatlas.org)
沉积铁矿床的成因分类很不统一,
一般根据时代特征和
形成环境分为三类:
前震旦纪地槽型
沉积变质铁矿床、
海相沉积铁矿床、
湖沼相沉积铁矿床。
巴西淡水河谷大型铁矿(图源@)
锰质岩是富含锰化物的沉积岩。
沉积锰矿是最重要的锰矿类型,
世界上的锰矿
主要来自沉积锰矿。
软锰矿(图源@wikipedia.org)
沉积锰矿中,
常见的锰矿物主要包括
氧化锰矿
(如软锰矿、硬锰矿等)
和碳酸锰矿物
(如菱锰矿、锰方解石等)等。
硬锰矿(图源@wikipedia.org)
沉积锰矿床按其形成环境
可以分为海相沉积锰矿床和
湖相沉积锰矿床
两种主要成因类型。
海相沉积锰矿床形成于
浅海的近岸地带,
沿古陆边缘呈带状分布。
湖相沉积锰矿床主要是在
第四纪,北半球加拿大、
斯堪的纳维亚等地区。
菱锰矿(图源@Eric Hunt)
02
硅质岩是由70%~90%
自生硅质矿物所组成的沉积岩,
但不包括富含二氧化硅
他生成因的岩石,
如石英砂岩和沉积石英岩。
硅质岩(图源@baike.com)
硅质岩主要矿物成分为
蛋白石、玉髓和石英,
其他矿物有方解石、
白云岩及黏土矿物等。
蛋白石(图源@Didier Descouens/wikipedia.org)
硅质岩结构与碳酸盐岩相似,
常见类型有隐晶结构、
非晶质结构、鲕状结构、
碎屑结构、生物结构及
交代结构等。
玉髓(图源@crystalearth.ie)
综合成因和结构特征,
硅质岩主要包括
生物成因的硅质岩、
化学及生物化学成因的硅质岩、
机械成因的硅质岩、
纯化学成因的硅质岩、
交代成因的硅质岩等。
如硅藻岩、海绵岩属
生物成因的硅质岩,
碧玉岩、硅质板岩属
纯化学成因的硅岩。
海绵岩(图源@Leonbrooks/wikipedia.org)
我国硅质岩的分布很广。
如古生代地槽沉积中,
硅质岩较发育。中新生代时,
在东部地区形成了
大量湖相的硅藻土矿床。
硅藻土矿(图源@Alisha Vargas/Flickr)
几乎所有的沉积物都含磷。
其中含磷量异常高,
P2O5>19.5%者
称为磷灰岩
是一种重要的矿产资源。
美国爱达荷州磷矿(图源@James St. John)
根据结构与成因的有机联系,
磷灰岩可划分为
原生层状磷灰岩、再造磷灰岩、
生物磷灰岩、次生磷灰岩、
结核状磷灰岩等。
其中,原生层状磷灰岩是
工业意义最大的一类
磷酸盐矿床。
矿层致密,
呈层状稳定延伸,
如我国西南震旦纪、
寒武纪的磷矿就属于此类。
中国云南省磷矿(图源@James St. John)
由于蒸发作用
使介质中的可溶盐类
发生化学沉淀而形成的沉积岩类,
称为蒸发岩
有工业价值的蒸发岩
即为蒸发矿床。
蒸发岩(图源@riddick.fandom.com)
一般根据主要矿物命名蒸发岩。
蒸发岩主要可分为
石膏岩和硬石膏岩、
盐岩或石盐岩、
钾美质盐岩三大类。
由单矿物组成的硬石膏岩、
石膏岩广泛产于
蒸发岩层系中。
硬石膏矿物(图源@Alcinoe)
盐岩主要矿物为石盐,
并含少量甚他盐类矿物,
常可作为矿产开采。
石盐矿物(图源@Lech Darski)
钾镁质盐岩的主要矿物为
钾石盐、光卤石、
钾盐镁矾、杂卤石等,
通常含有大量的石盐,
并与石盐岩共生。
光卤石晶体(图源@Sopivnik I)
我国盐类矿产资源丰富,
成盐时代遍及震旦纪至
第四纪各个地质时代。
除了广泛的海成盐类矿床外,
还有丰富的内陆盐湖矿床。
盐湖矿床(图源@Andrew Rupke/Taylor Boden)
03

在部分沉积岩中,

常混入一些极其重要的组分。

这些混入物不足以

构成独立的沉积岩体,

但却影响岩石特征,

具有重要经济价值,

可作为矿产开采。

这类岩石被称为附生岩
附生组分富集而成的沉积矿床,
可称为附生型沉积矿床
沉积铜矿床(图源@gambusinoprospector.com)
它们的成因比较复杂,
其中比较重要的有
沉积铜矿床、
沉积铅锌矿床、
沉积镍钼矿床、
沉积铀矿床、
沉积沸石矿床等
沉积铜矿床是
铜矿床的主要类型之一,
指同生的层状铜矿床。
主要产于砂岩和粉砂岩中,
页岩、泥灰岩及石灰岩次之。
辉铜矿(图源@Rob Lavinsky/iRocks.com)
层状铜矿床中
分布最广的铜矿物是辉铜矿。
其次有数量不等的
斑铜矿、自然铜和黄铜矿。
斑铜矿(图源@Trevor Boyd/catawiki.com)
与碳酸盐岩共生的
层状铅锌矿床是世界上
铅锌的主要来源之一,
欧美各国的铅锌
大部分产自这类矿床。
方铅矿(图源@Ivar Leidus)
这类沉积矿床的
特征矿物组合为
方铅矿、闪锌矿、
重晶石和萤石,
有时以铅为主,
有时以锌为主,
重晶石和萤石的含量不定。
闪锌矿(图源@Ivar Leidus)
铀是原子工业的原料。
目前已知的铀矿物和
含铀矿物在170种以上,
包括氧化物、含氧盐
及含铀的有机化合物、
含铀硅酸盐、磷酸盐等。
沥青铀矿(氧化物类)(图源@Geomartin)
沉积铀矿床的
主要类型包括
磷灰岩中的铀矿床、
含铀的海相黑色页岩、
砂岩中的铀矿床、
碳酸盐岩中的铀矿床等。
砂岩中的铀矿床(图源@Geomartin)
沸石是一种用途很广的矿物。
沸石岩或沸石矿床
亦已成为一种
重要的矿产资源。
天然沸石(图源@wikipedia.org)
目前已发现的沸石矿床,
都是与沉积岩或
火山一沉积地层有关的。
沉积岩中的沸石
几乎可见于各种环境。
沸石(图源@Didier Descouens/earthmagazine.org)
在长石砂岩、石英质砂岩、
硬砂岩、碳酸盐岩、
煤、铝土矿和铁质岩中
均可见及,
但以凝灰质页岩和
页岩中为最常见。
沸石矿床(图源@zeolite-anammox.com)
参考资料:

[1] 何起祥. 沉积岩和沉积矿床[M]. 地质出版社, 1978.

[2] 朱筱敏. 沉积岩石学[M]. 石油工业出版社, 2008.

[3] 中国地质矿产信息研究院. 中国矿产[M]. 中国建材工业出版社, 1993.

[4] Sedimentary Manganese and Iron Ore Deposits, Hassan Z. Harraz, Tanta University, DOI: 10.13140/RG.2.1.1822.2967

[5] 张文波. 对沉积矿产在沉积岩系中分布规律的看法[J]. 地质论评, 1959(04):183-186.

YouTube、GEOLOGY、维基百科、搜狐、百度百科等

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