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

铝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.

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