[化学]08第14章 生物化学沉积矿床

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1、矿床学1 1第十四章 生物-化学沉积矿床n1 概述n2 成矿作用n3 矿床类型及主要矿床n4 可燃有机矿床 P247-2722 2第十四章 生物-化学沉积矿床1 概述n一、概念n二、微生物n三、矿床特点n四、研究意义3 3第十四章 生物-化学沉积矿床1 概述n一、概念n1、生物-化学沉积矿床n指在水盆地中由沉积作用堆积起来的生物遗 体，或经过生物有机体的分解或细菌生命活 动过程中通过（直接或间接的）生物-化学 沉积作用使有用物质聚集而形成的矿床。Mineral Deposit by Biogenic & Biochemical Sedimention4 4第十四章 生物-化学沉积矿床1 概述n

2、二、微生物与矿化相关的n1、微生物种类n2、微生物成矿了解5 51、微生物种类n微生物是肉眼看不到的有 机体，包括细球菌、放线 菌（丝状微生物）、无叶 绿素植物（真菌）、含叶 绿素植物（藻类）、原生 动物和超微生物（比细菌 构造简单，更微小，是在 显微镜下都看不见的特种有机体）。图14-1 球菌的外部形态和联合方式1.细球菌；2. 葡萄球菌 3.双球菌 4.链球菌 ； 5.含有双球菌的链球菌； 6.具有荚膜的细球 菌；7.八联球菌6 6球状细菌直径（m)尿素小球菌 rocMicoccus ureae 金黄色小球菌 Micrococcus aureus 乳酸链球菌 Streptococcus l

3、actis 最大八联球菌 Sarcina maxima 圆褐固氮菌 Azotobacter chroococcum 迂回泡硫磺细菌 Thiophysa volutans1.01.5 0.81.0 0.50.6 4.0 4.06.0 7.018.0细球菌大小7 7杆状细菌长度宽度变形杆菌 Bacterium vulgare 大肠菌 Bacterium coli 窦氏乳酸杆菌 Lactobacter chroococcum 枯草杆菌 Bacillus subtilis 大穿孢杆菌 Bacillus megatherium0.54.0 1.02.0 2.87.0 1.23.0 3.09.00.40.

4、5 0.5 0.40.7 0.81.2 1.02.0杆状细菌大小（m) )8 8螺旋状细菌长度（m) 宽度（m)霍乱弧菌 Vibrio cholerae 红色刚螺菌 Spirillum rubrum 迂回刚螺菌 Soirillum vilutans 等1.03.0 1.03.2 10200.30.6 0.60.8 1.52.0 放线菌（呈分枝丝状体）原放线菌 Proactinomyces 放线菌 Actinomyces超显微微生物20%；n金龟子 ，含Au 125 g/t ；n水贼灰份，含Au 610 g/tn巴西一香胶树分泌40-60kg/年株与石油相似的柴 油；n美国加洲一黄鼠草，野生的可

5、提炼石油1000kg/公 顷（16亩），杂交的可提炼石油6000kg/公顷；nPb是有毒的，但有些生物如海生植物富集Pb可达 267000倍。 4040第十四章 生物-化学沉积矿床2 成矿作用（微生物成矿作用）n二、可改变环境的物理化学条件n1、光合作用 如蓝细菌的放氧性光合作用n2、呼吸作用 有氧呼吸n 无氧呼吸n3、发酵作用（无氧条件下的呼吸作用）4141n三、转变元素的价态(通过新陈代谢作用)n1、氧化作用：Fe2+ + O2 +4H+ Fe3+ + 2 H2O （铁细菌）2、还原作用：CaSO +CH4 CaCO3 + H2O +H2S （脱硫菌）4242n四、有机质作用n1、形成金属

6、有机络合物 如形成Al的草酸络合物n2、有机碳质物的吸附作用 如对金属元素Cu、Pb、Zn、Mo、Au等的吸附n3、有机酸的护胶作用 Fe、Mn、Al、SiO2及部分硫化物胶体在有机酸 保护下可作长距离迁移而不致聚沉。4343第十四章 生物-化学沉积矿床 3 矿床类型及主要矿床n一、矿床类型n二、磷块岩矿床n三、硅藻土矿床n四、沉积自然硫矿床n五、沉积黄铁矿矿床4444第十四章 生物-化学沉积矿床 3 矿床类型及主要矿床矿 床 类 型生物-化学沉积矿床可燃有机矿床磷块岩矿床 硅藻土矿床 沉积自然硫矿床 沉积黄铁矿矿床 沉积砂岩型铜矿床 黑色页岩型镍钼矿床 沉积铅锌矿床煤和油页岩 石油 天然气4

7、5453 矿床类型及主要矿床 二、磷块岩矿床n1、磷块岩及特点n2、成因假说n3、中国磷块岩的分布P249-46463 矿床类型及主要矿床 二、磷块岩矿床n1、磷块岩及特点n1）磷矿床类型n2）磷块岩n3）磷块岩特点4747n1)磷矿床类型n磷矿床按成因分为三类：即海相沉积的磷块岩（ 以含胶磷矿为主）、岩浆及变质作用形成的磷灰 岩（以晶质磷灰石为主）和鸟粪层等。n海相磷块岩矿床 85.0 %n岩浆岩型、变质型磷灰岩矿床 14.6 %n鸟粪层磷矿及其它 0.4 %4848n3）磷块岩矿床特点n（1）产于沉积碳酸盐岩与硅酸盐岩中n（2）矿体呈层状、似层状、扁豆状，与围 岩产状基本一致n（3）矿石具

8、块状、条带状、结核状构造， 胶体、生物结构n（4）矿石矿物主要为碳氟磷灰石、胶磷矿49493 矿床类型及主要矿床 二、磷块岩矿床成 因 假 说生物成因说化学成因说生物-化学成因说5050n2、成因假说n1）生物成因说n海水中含磷生物由于各种原因（如水底暖流与寒 流相遇，海退引起海水流向、温度变化等）大量 死亡后堆积而形成的磷矿床。n如南非好望角以南，由于赤道暖流与南极寒流相 遇，使大量生物死亡，其遗体在海底堆积下来而 形成磷酸盐结核。有的由磷酸盐化了的圆货贝组 成磷块岩；昆阳磷矿区见到软舌螺矿化层。P249-5151n2）化学成因说卡查科夫（A.B. Kazakov，1937）n问题的提出:n

9、由于一些大型矿床几乎不含动物化石，且具有鲕状构造，Kazakov（1937）根据海洋学和水化学资料研究了近代海水中磷的分布及P2O5-CaO-HF-H2O相平衡关系提出磷的化学沉积过程。 P249-2505252n基本内容：n（1）光合作用带中浮游生物吸附了海水中磷质 ，使表面海水几乎不含磷图14-41 磷块岩的化学成因模式图5353n（2）生物死亡后向海底下沉，将从表层水吸附 的磷质带到深水层图14-42 磷块岩的化学成因模式图5454n（3）下降时，由于有机质分解，随深度增加CO2含 不断增加，CO2分压提高，溶解磷的能力增强，最 终完全分解形成高CO2分压的富磷海水图14-42 磷块岩的

10、化学成因模式图5555n（4）由于海水的垂直循环作用，将富磷和CO2的 深部海水沿大陆斜坡带到陆棚地带图14-42 磷块岩的化学成因模式图5656n（5）因深度变浅、水温升高及植物的光合作用， CO2扩散分压降低，致使碳酸盐、磷酸盐过饱和而 先后沉淀。在水浅浪击环境中可形成鲕粒、碎屑 结构的磷块岩。图14-42 磷块岩的化学成因模式图57573 矿床类型及主要矿床 二、磷块岩矿床n3）生物-化学成因说n问题的提出：n现代海底淤泥中P2O5含量很高（200- 1100mg/m3），并非陆缘带；一些矿层中见 生物残骸，认为磷的富集与海洋中浮游生 物有关。P2505858n基本内容：n（1）热带浅海

11、地带繁殖了大量浮游生物并吸收海 水中的磷质n（2）生物死亡后其残骸下沉到海底淤泥中n（3）细菌分解残骸而释放出磷质，使淤泥中富集 大量磷质n（4）含磷高浓度淤泥水向低浓度底层水中扩散， 此时磷酸盐围绕小质点如砂粒、残骸等聚集成结 核，最终形成磷块岩。 5959nKazakov（1937）的化学沉积说事实上也属 于生物-化学成因说，如果没有生物也就不 会形成磷矿床。n以上三种假说都肯定了生物在形成磷矿床 中的重要意义。n除此之外，还有动力聚磷说（孟祥化）、 陆缘汲取说（叶连俊）等。 小结6060n3、中国磷块岩的分布n1）分布时代n从Pt-Q的24个层位几乎都有，但主要分布于n震旦系灯影组 如贵

12、州开阳、湖北襄阳51.0 %n寒武系筇竹寺组 如云南昆阳 44.0 %n泥盆系 如四川什邡绵阳 4.9 %n其它 0.1 %n2）空间分布 n大型工业磷块岩矿床主要集中分布于扬子地台区 ，即中国南方，尤其是云、贵、川、鄂四省。北 方缺磷，华北、西北磷矿分布零散，且多为中小 型。61613 矿床类型及主要矿床 三、硅藻土矿床n1、硅藻土矿床（Diatomite Deposit）： 指由海洋或湖泊中的硅藻及其它微小生物 如放射虫、海绵骨针吸收水中的SO组成软 体，当其死亡之后有机部分腐烂，硅质介 壳则保留下来形成硅质软泥再经成岩作用 富集所形成的矿床。62623 矿床类型及主要矿床 三、硅藻土矿床

13、n2、特点n1）常产于海相或湖相的砂、粘土、泥灰质、磷质 沉积物中n2）产于特点层位 ，如白垩纪、第三纪和第四纪 地层，成矿时代新n3）矿体呈凸镜状、似层状，层理不明显n4）矿石具多孔状土状构造，特殊的孔结构、生物 结构、微细粒结构n5）主要矿物成分为蛋白石，化学成分主要由SO2 、H2O组成。63633 矿床类型及主要矿床 三、硅藻土矿床n3、形成条件n1）物源：鉴于硅藻土矿床与火山岩共生，故认为 火山物质提供了大量溶解或悬浮状SO2。n2）环境：浅水盆地，阳光充足有利于硅藻生长与 繁殖n3）生物：硅质生物发育64643 矿床类型及主要矿床 三、硅藻土矿床n4、成因n1）生物沉积：硅藻虫吸取

14、了溶于海水和粘土中的 构成躯壳，当其死亡后有机质部分腐烂硅质保存 堆积而形成硅藻土。n2）生物-化学沉积；原有硅藻等生物吸收了水中 SO2组成躯壳沉积，有机体腐烂，硅质壳保存在淤 泥中，经地下水改造再沉积（破坏生物遗骸）而 形成硅藻土。65653 矿床类型及主要矿床 四、沉积自然硫矿床n1、特点n1）多与白云岩、石膏等蒸发岩共生；n2）具有一定层位 中国主要为第三纪、第四纪；n3）矿体呈层状、凸镜状，与地层产状基本一致；n4）矿石具块状、条带状、海绵状构造；n5）主要矿种为自然硫，次为碳酸盐、硫酸盐等。66663 矿床类型及主要矿床 四、沉积自然硫矿床n2、形成条件n1）物源：陆源风化、火山喷

15、发、有机质分解；n2）环境；咸化的泻湖盆地。n3、成因 生物-化学沉积n1）碳质物与硫酸盐反应形成硫化氢nCaSO4 + 2C CaS + 2CO2nCaS + H2O + CO2 H2 S + CaCO3 67673 矿床类型及主要矿床 四、沉积自然硫矿床n2）硫化氢被转变为单质硫，以组成硫细菌躯体n（1）含氧水 H2S + O2 2 H2O + 2 S + Qn（2）硫细菌 H2S + CO2 CH2O + H2O + 2 Sn（3）还原菌 SO42- + 3 H2 S 2 H2O + 2OH- + 4 Sn3）含硫细菌死亡堆积在盆地底部，形成自然硫矿 床n五、沉积黄铁矿矿床（略）6868

16、3 矿床类型及主要矿床 四、矿床类型生物-化学沉积矿床n1）磷块岩矿床：云南昆明n2）硅藻土矿床：吉林珲春n3）沉积自然硫矿床：n4）沉积黄铁矿矿床：湖南城步n5）沉积砂岩型铜矿床n6）黑色页岩型镍钼矿床n7）沉积铅锌矿床：广东乐梅 6969第十四章 生物-化学沉积矿床 4 可燃有机矿床 n一、概述n二、煤和油页岩n三、石油和天然气p254-272 7070第十四章 生物-化学沉积矿床 4 可燃有机矿床n1、概念n可燃有机矿床：指由有机质沉积形成的具 有燃烧能力的矿物和岩石，当其质和量达 到工业要求的地质体。n一、概述n1、概念n2、矿床分类n3、意义7171矿 床 分 类按形态按成因固态矿产液态矿产气态矿产煤、