《生物化学沉积》课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,整理课件,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,整理课件,*,生物,化学沉积矿床,整理课件,（一）概述,定义,：指由,沉积作用堆积起来的生物遗体，或经过生物有机体的分解而导致有用组分（矿物）沉淀所形成的矿床,，也包括在沉积过程中由于细菌的生命活动而使某些元素聚集而形成的矿床。,这类矿床的成矿过程中，生物作用占有很大的意义。因此，根据上述的定义我们可以将这类矿床理解为：,由生物或生物化学作用促使有机的或无机的成矿物质在各种水盆地中聚集，经沉积作用而形成的矿床,。,生物在成矿过程中,有直接或间接,的作用,.,整理课件,直接,参与成矿作用：,是指成矿物质直接来自生物有机体本身，,沉积的生物遗迹、生物残骸而成的矿床；,例如磷块岩矿床、硅藻土矿床、沉积硫矿床、白垩矿床、生物灰岩以及煤、石油、天然气等。,间接,参与成矿作用：,是指,生物（,细菌,）活动促使成矿物质沉淀富集形成的矿床。,生物遗体经过腐烂、分解、或者生物在其生命的延续活动过程中所形成的产物、酶、有机酸、腐殖质等组分的影响下，改变了成矿的物理-化学环境、促使金属元素聚集成矿，如Fe，Mn，Al，U，V，Cu，Zn，Co，Ni，Ge，黄铁矿.等矿床的形成。,整理课件,（二）生物及生物化学在成矿过程中的作用,在生物化学沉积矿床的形成过程中，生物具有多种生物化学机能。这些机能对于矿床的形成起着重大的影响。主要包括：,生物机体对有用组分的富集作用,微生物化学作用,整理课件,1、生物机体对有用组分的富集作用,各种生物在生长过程中，由于生物机体的需要，能从周围的环境中（水体、空气、岩石土壤等）不断地吸收某些元素或物质，使这些,元素在生物机体中得到高度富集。,例如一些海洋生物中某些元素的含量比海水高出几十倍至几十万倍：F、B、K、S、Si、P一般高出几十倍，Br、Sr、Fe、As、Ag高出几百倍，Cu、I高出几万倍，Zn、Mn高出几十万倍。有的生物对某些元素特别集中。生物的蛋白质、脂肪及血液中集中C、H、O、N、S、P、K、Fe等元素，骨骼中集中Ca、P、Si等元素。,各种生物对于元素的这种有选择性的吸收、浓集作用，是许多生物化学沉积矿床的物质基础。,整理课件,2、微生物化学作用,藻类和细菌作用对成矿具有相当大的意义。其作用主要有：,聚集某些成矿元素,；例如硫酸盐还原细菌及硫磺细菌可以分解硫酸盐吸收硫形成自然硫矿床。有些细菌活动过程中具胶体属性，能吸附Cu,Pb,Zn,Fe,Mn,Mo,I,B多种成矿元素。,改变介质的物理化学条件，促使成矿物质的沉淀,；由于微生物分解有机质而形成CO,2,、CO、CH,4,、H,2,S、H,2,、H,2,O等，可使周围的水体介质的pH和Eh值发生变化，引起硫化物、碳酸盐及铀、钒等元素的沉淀成矿；,产生有机物质,；微生物可将所吸收的元素合成形成各种有机化合物，如碳水化合物、蛋白质、有机酸、酶、维生素等。还可使生物机体中富集的有用元素释放、活化-富集成矿，如磷块岩矿床。,以生物的代谢作用,把元素从一个状态转化为另一个状态,。某些微生物(microbe)还可以使许多的变价元素如S,Fe,Mn,V,U等由高价还原成低价态，从而导致元素沉积形式的变化和固相化合物的重新溶解、迁移和再沉积。,整理课件,（三）生物化学沉积矿床的特征,1）地理和气候：主要产于陆棚浅海盆地的边缘地带，,炎热气候,条件提供了生物生长繁殖的环境；,2）环境：它们多赋存于海相地层中；,3）含矿岩系：,为,富含有机质的页岩,、砂岩碳酸盐岩。矿层内,常含有化石或有机质,；常具旋回性，出现几个矿层；,4）矿体形状：主要为层状、透镜状、扁豆状；沿走向可以延长很远、但沿倾向延长比较小。受海水进退的影响，在倾向上常,呈雁行式,分布；,5）矿石组构：,胶状、隐晶质、细粒状以及生物碎屑结构；,以致密块状、条带状和浸染状构造为主；,矿石有用矿物多为磷酸盐、硫化物、碳酸盐、氧化物,等。,6）矿床规模很大，分布广；有重要工业意义的生物-化学沉积矿床有,磷块岩矿床,、,硫铁矿矿床,、,自然硫矿床,、,硅藻土矿床,、石灰石矿床、与黑色页岩有关的沉积型Mo、Ni、Cu、V、U、等矿床。,整理课件,（四）,沉积磷块岩矿床,磷在地壳中的含量为0.13%，被认为是一种典型的生物元素。,动物,在其生命循环中都要吸取,磷,以组成其躯体，如骨骼、牙齿、甲壳等。例如：脊椎动物的骨骼含P,2,O,5,达53.31%，许多低等生物贝壳中含P,2,O,5,达36.5%，虾类含Ca,3,(PO,4,),2,达26%，等等。,沉积磷矿床中,磷,的来源，主要来自是来自大陆含磷岩石风化后所产生的,磷酸盐溶液,，例如：有人统计伏尔加河每年带入黑海的呈溶解状态的磷多达6000多吨之巨。当然，海底火山喷发带出的磷也是重要的来源。,对于磷是如何通过,生物化学作用,而富集起来形成矿床的，目前对其机制认识尚不一致，除了,鸟粪磷矿床,和贝壳等生物遗体磷矿床与动物有直接关系外，世界上磷矿床主要为,海相沉积的层状或结核状磷块岩矿床。,整理课件,1、沉积磷块岩矿床的成因,关于磷块岩的成因，比较一致地认为是海洋沉积的，但有三种成因观点：,生物成因说,生物,-,化学成因说,化学成因说（上升洋流说）,整理课件,（1）生物成因说,认为磷块岩是在海洋中生物大量死亡后,直接堆积,形成的。主要依据是有的矿床中有大量生物化石，现代海底生物遗体可转化为胶状物质。主要,成矿因素,是海水温度、盐度和流速变化。,例如在爱沙尼亚早志留世的磷块岩矿床中，有三层磷块岩几乎全由矿化的圆货贝的贝壳组成；我国昆南磷块岩矿床中则有矿化软舌螺层。,南非的好望角，在赤道暖流与南极寒流的汇合处，生物大量死亡，其遗体在海底堆积起来形成磷酸盐结核。,整理课件,（2）生物-化学沉积成因,这种观点认为,磷块岩矿床不是由生物的遗体直接堆积而成的，而是与生物在,海底淤泥,中化学分解有关,。,在气候炎热干旱的浅海地带，浮游生物大量繁殖（吸收磷）。当这些生物死亡后下沉到海底淤泥中，通过细菌化学分解，形成富含磷的淤泥水。由于富磷的淤泥水发生扩散作用，磷围绕碎屑进行聚集，形成磷结核。,从现代,浅海淤泥,中化验可知，淤泥中的含磷量比海底水高出数十倍,150,倍。而在,深海淤泥,中仅高出海底水,23,倍。在成岩过程中磷酸盐溶液围绕小的砂粒、生物碎屑进行聚集形成磷酸盐结核，鲕粒或胶结物。,整理课件,（3）化学成因说（上升洋流成矿说）,苏联学者卡查科夫（1937），根据海洋学和水化学的资料，研究了近代海水中磷的分布状况和P,2,O,5,-CaO-HF-H,2,O相平衡关系，较为系统地阐明了磷的化学沉积过程，提出了沉积磷块岩矿床的洋流成矿理论。,这种成矿理论的,核心是洋流上升,。上升洋流将深处,富磷的冷水带到大陆浅水地带,，其中的,磷酸盐以无机磷的形式聚集或以生物-化学的形式沉积下来,。,主要依据是,：,P,2,O,5,溶解度与水中,CO,2,含量呈正相关,，,P,2,O,5,在不同深度海水中含量不同,。,整理课件,整理课件,第一层：,从水面至,60m,深的,上部海水层,，是浮游生物的活动地带，称为,光合作用带,。在这一深度的范围内几乎,不含磷,，因为海水中的磷已被生物大量吸取，其间,P,2,O,5,的最大含量只有,50mg/m,3,，一般常低于,25 mg/m,3,。该带,CO,2,的分压力不超过,310,-4,大气压。（,生物吸收带,）,第二层：,水深,60m,至,300400m,地带，,为死亡生物通过带,，当生物死亡后向海底下沉，也将表层水中磷带到较深水层。由于有机质分解出,CO,2,，因而随着深度增加，,CO,2,含量不断增高，分压力提高了，,海水溶解磷的能力增大,。,第三层：,水深,4001000m,，为死亡生物大量分解带。此层海水,CO,2,的分压力增加到,1210,-4,大气压左右，生物遗体至此处完全分解，使磷大量溶解在海水中。在,300800m,深处的海水含磷量达,300600 mg/m,3,，甚至高至,1000 mg/m,3,。（,完全分解带,）,第四层：,水深,10001500m,以下的地带，磷的含量重新降低。,整理课件,当深处寒流向上回流时磷灰岩在陆缘带生成简图（据卡查科夫）,1,海滨砂和砾石相；,2,磷灰岩相；,3,泥质和灰质沉积物相；,4,浮游生物遗骸下沉方向；,5,上升海流方向,由于海水的垂直循环，上升洋流把,富含磷和,CO,2,的深部寒冷,海水带至陆缘地带时，由于,水温,越来越高、深度越来越小，,CO,2,不断向浮游植物光合带扩散，或形成碳酸钙的沉积。因此，随着水中,CO,2,分压力减小，磷酸钙饱和，其溶解度也随之下降,，所以磷酸钙就以磷灰石的一种变种（,氟磷灰石,，即,Ca,5,PO,4,3,（,F,OH,），即一般所指的磷灰石）,沉淀,下来，在陆缘带的上部和中部（海水深,50,150m,），生成具,鲕状构造的胶状磷块岩,。,整理课件,大洋洋流和现代磷酸盐沉积物的分布图,洋流上升与表面洋流循环有关，而表面洋流循环则由信风及海水温差引起。,发生在低纬度区的信风带，在北半球由东北向西南运动，而在南半球则由东南向西北方向移动，这样造成赤道暖流沿大洋西缘流向两极，两极的冷流沿大洋东缘流向赤道，形成一个封闭系统,；由于表层温度较高的海水流动，致使深部温度较低的海水向上补充，,形成上升流,。上升流使富磷的海水在沿岸沉积磷灰石。此外，深部洋流接近海岸是，由于遇到正地形而发生偏斜，,引起洋流循环与上升,。,整理课件,这一假说的核心在于必须有,洋流的上升,作用。,20世纪60年代，谢尔盖等人认为，洋流上升作用引起的磷块岩矿床成矿作用主要发生在低纬度地区。洋流上升成矿理论用于指导海相沉积磷矿床的普查和预测，受到了显著的效果。,例如，澳大利亚在1966年以前还是一个缺磷国家，自利用这一理论找磷矿取得空前成功以来，一跃成为磷矿产的出口国。此外，秘鲁、智利、印度等国也应用这一理论进行磷矿的普查，相继找到了大型磷块岩矿床。,整理课件,2、磷块岩矿床的沉积环境、岩系及岩相特征,（1）,成矿古地理环境：,古纬度5,42,间大陆东西两侧浅海洋流上升的区域；,（2）,含磷岩系的特征：,一般岩性组合为砂岩、白云岩、硅质岩、磷块岩、硅质页岩及炭质页岩。其中,代表上升洋流的典型沉积相组合是硅质岩-磷块岩-黑色（炭质）页岩,。,（3）,沉积相的分布：,自滨-,浅海陆坡上段应依次分布为：,（,a,）,滨浅海陆源碎屑岩相,：砂岩及粉砂岩等（取决于陆源供给状况，缺乏陆源碎屑时此带不发育）。,（,b,）,滨浅海碳酸盐岩,-,磷块岩相,：岩性组合为白云岩、硅质白云岩、磷块岩（矿体呈层状、矿石多为碎屑结构、鲕状及块状构造）等。,（,c,）,浅海硅质岩,-,硅质页岩,-,磷块岩相,：代表洋流上升区上段较为氧化环境的沉积相，在硅质岩与碳酸盐岩的过渡段可能出现层状磷块岩，但多为结核状磷块岩。,（,d,）,黑色页岩相：,代表洋流上升区下段强还原环境的沉积相，含结核状磷块岩、可构成,U,、,V,、,Ni,、,Mo,等矿床。,整理课件,3、沉积磷块岩矿床特征,磷块岩矿床，按其矿石成分、结构和构造上的差别，可分为,层状磷块岩矿床和结核状磷块岩,矿床。,（1）,层状磷灰岩矿床:,这类矿床中磷块岩呈层状产出，,矿石矿物主要由,细晶磷灰石或胶状磷灰石,组成，并有方解石、白云石、石英、云母、粘土等矿物伴生。,矿石多具,致密块状或鲕状构造,，鲕粒外形为圆形或椭圆形，内部具有同心层构造，胶结物有碳酸盐、二氧化硅和磷酸盐等。,矿石一般含,P,2,O,5,较富，规模一般较大，并常含有钒、铀、稀土元素等，可供综合利用。,此类矿床是世界上最重要的磷块岩矿床类型,。如前苏联卡拉套、美国落基山、阿尔及利亚、突尼斯、摩洛哥和埃及的磷块岩矿床以及我国,昆阳、开阳、荆襄等磷矿床,均属此类型。,整理课件,云南昆阳磷块岩矿床,该矿床是著名的大型磷矿床，该矿区位于康滇