生物化学沉积矿床

例如磷块岩矿床、硅藻土矿床、沉积硫矿床、 生物灰岩以及煤、石油、天然气等。
是指生物遗体经过腐烂、分解、或者
生物在其生命的延续活动过程中所形成的产
间接参与 成矿作用
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。
②氧化
许多有机物具有氧化的机能，即所谓的喜氧细菌，在 这样的沉积环境中，由于喜氧细菌的参与，使得成矿环境 具有较强的氧化性质。例如，丝状铁菌能使Fe(HCO3)2氧化
成为 Fe(OH)3 。当条件有利于铁菌繁殖时，在静止的水体
低部可形成铁矿。在有硫菌参与的情况下可以使硫化氢氧 化成分子硫，这亦是生物成因的硫矿床形成的重要阶段。
②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
化学成因说
生物-化学成因说
A、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：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：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。
B、化学成因说（上升洋流成矿论）
苏联学者卡扎科夫，1937，1938年根据海洋学和水化 学的资料，研究了近代海水中磷的分布状况和P2O5-CaOHF-H2O相平衡关系，较为系统地阐明了磷的化学沉积过程， 首次提出了沉积型磷块岩矿床的洋流形成理论。
合作用更能产生大量的氧气。
人们认为，大气圈中的游离氧全部都与植物的光合作
用有关。而动物以及各种微生物的呼吸作用则产生大量的
二氧化碳和其他的气体，这些气体的存在，都会导致成矿 环境的物化条件的改变，从而改变其中发生成矿作用的过 程。
大气圈与生物界的演化
生物界的演化趋势是：从单细胞到多细胞，从水生到 陆生，从低级到高级。因此，大气圈的气体成分也在不 断地发生变化，这些变化对于沉积矿床的形成都有影响。
上 升 洋 流 沉 积 说 的 主 要 证 据
③、磷块盐的沉积环境、岩系特征及岩相分布
a 、磷块岩的成矿古地理环境：古纬度 5˚—42º 间大 陆东西两侧浅 海洋流上升的区域；
b、含磷岩系的特征：一般岩性性组合为砂岩、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还原
即厌氧细菌作用。这种细菌在一种缺氧的环境中生存，
可以把硫酸盐还原成硫化氢，因而有利于自然硫矿床和许
多金属硫化物矿床的形成。某些微生物还可以使许多的变 价元素如S, Fe, Mn, V, U等由高价还原成低价态，从而导 致沉积形成的变化和固相化合物的重新溶解、迁移和再沉 积。
④浓集某些元素
各种生物在其生命的活动过程中，可以不断地从周围 的介质中（水体、空气、岩石土壤）有选择性地获取某些 元素，然后在其生理的新陈代谢过程中被固定下来。
2、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。
核心：洋流上升
上升的洋流将深处的富磷冷水带到大陆浅
水地带，使其中的磷酸盐以无机磷的形式形
成，或以生物-化学的形式沉积下来。
上升洋流成矿论认为
在海水层上部的 0 ～ 60 米深度范围内，为浮
游生物活动繁殖的地带，由于此带海水中的磷已
被生物大量吸收，因此水中几乎不含游离态的磷
或 者 极 少 ， 一 般 为 10 ～ 15 mg/m3 或 低 于 2 ～ 5
1、 沉积型磷块岩矿床
①磷的来源
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P2O5达53.31%，许多低等生物贝壳中含P2O5达36.5%， 虾类含Ca3(PO4)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
因此生物的遗体便在这样深的海水中完全分解，使磷
都大量溶于海水中，海水中的 P2O5 含量可达 300mg/m3 。也
就是说在这样深度的海水中，生物遗体不再被保存，而被
完全分解破坏，这时海水变成富含磷的水溶液。
由于海水温度发生变化，或者由于地球自转产生了偏转
力，产生海水的垂直循环作用，而使深部富含磷的海水向上
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 出数十～150倍。而在深海淤泥中仅高出海底水2～ 3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。
尽管上述三种磷矿床形成理论都各自强调了各 自的观点，但是都肯定了生物在成矿中的直接或间
而腐殖质就是泥炭和煤的前身。淤泥中的有机物经细菌分 解、合成、还可以形成石油等。
⑥吸附作用
某些细菌，在生命的活动过程中，还具有胶体物 质的特征，是一种具有吸附能力的细菌微粒，因而可 以吸附各种金属元素，产生迁移而富集。经研究查明 细菌能吸附Cu、Pb、Zn、Fe、Mn、Mo、Li、B等微量 元素。
mg/m3 ，并且 CO2 的分压较低，小于 3×10-4 大气 压。
当这些生物死亡以后其遗体向海底下沉，于是将磷质
也带到深处的水体中。由于有机质分解不断析出 CO2 因而 随着海水深度增大， CO2的含量也不断增高，因此海水溶 解磷的能力也增大，在海面以下500～ 1000米深处，CO2 的 分压可达12×10-4大气压。
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。
⑤分解或合成形成各种有机化合物
许多生物死亡之后，其躯体可被其它的生物（如微生 物）分解而形成CO2，CO，CH4，H2S，H2，H2O等，可使周围 的水体介质的pH和Eh值发生变化。 此外，生物的生理作用可以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。
这些组分在经过生物化学的变化，就会变成腐殖质。
三、生物化学沉积矿床的类型
生物直接形成矿床的典型例子是可燃有机矿产：煤、 石油、油页岩和天然气。
至于生物到底形成那些矿产，所起的作用究竟有多大。
生物成矿作用经历过什么样的过程等问题，目前研究不甚
深入。与生物成矿作用直接或间接有关的矿床有：磷块岩
矿床、硅藻土矿床、沉积自然硫矿床、金属硫化物矿床、 金矿床、铀矿床。下面我们仅仅择其中的几种矿床简单地 介绍。
作垂直运动。当这种富含磷和二氧化碳的深部海水上升到陆 缘地带时，因海水深度越来越小，压力越来越小，二氧化碳 的含量也越来越小，从而使海水中的碳酸盐的溶解度也随之 降低，首先对碳酸钙饱和而沉淀，随之磷酸钙就以磷灰石的 一种变种（氟磷灰石，即Ca5[PO4]3（F,OH），即一般所指 的磷灰石）在陆缘地带的上部和中部（水深50～150米深处）
生物化学作用和生物成矿作用
生物在许多外生矿床的形成过程中占有极其重要的地位， 尤其是在成矿物质的风化剥蚀阶段、搬迁运移阶段、沉积富 集阶段、固结成岩阶段以及后生变化阶段，都发挥重要的影
响。
归纳起来，在外生成矿过程中，生物的参与可以是直接 的，也可以是间接的。
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，



云南昆阳磷块岩矿床

该矿床是著名的大型磷矿床，该矿区位于康滇古陆东南缘的 斜坡上，与浅海相海侵序列有关， 矿区出露地层由前震旦系到第三系，矿层位于下寒武统地层 中，主要有磷灰岩2层，中间夹有白色含磷页岩。上矿层厚 2~15m，层位稳定，形态规则；下矿层形态复杂，主要受底 板古侵蚀面起伏的影响，最大厚度可达7m， 矿石呈灰和黄褐色，致密坚硬，以氟磷灰石为主，约占85% ，其余为方解石、石英和白云石等。 P2O5品位较低，一般为20%左右。
第五节 生物沉积矿床
一、概述 1、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 聚集沉积而形成的矿床。
二、生物化学沉积矿床的形成机理（生物化学成矿 作用）
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
1、生物化学机能 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。
①产生气体
任何生物都有产生气体的机能，特别是绿色植物的光