(六)其他化学岩类(铁质岩、锰质岩、铝质岩及磷质岩)

如题所述

其他化学岩类包括铁质岩、锰质岩、铝质岩及磷质岩等。广义的铁质岩、锰质岩、铝质岩及磷质岩是指分别含有一定量化学沉积的铁、锰、铝、磷等特征沉积矿物的沉积岩,本书采用广义定义,来描述这类化学沉积岩。但通常根据这些化学沉积岩的特征金属或非金属矿物的含量,按照小于25%、25%~50%,以及大于50%分别命名为“含×沉积岩”、“×质岩”及“×岩”,如:含锰沉积岩、锰质岩、锰岩。当这些特殊的化学岩类形成工业矿床时,还可以有专门的命名,如磷块岩、铝土岩、铝土矿、铁矿、锰矿等。

1.铁质岩

铁质岩(ferruginous rock)中常见的沉积铁矿物有氧化铁矿物,包括磁铁矿、赤铁矿及褐铁矿等;碳酸铁矿物,如菱铁矿;硅酸铁矿物,包括鲕绿泥石、海绿石及铁蛇纹石等;硫化铁矿物,如黄铁矿、白铁矿等。铁质岩中铁矿石的化学成分有Fe、S、Mn、V、Ni、Co、Cr、P、As、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、CO2、H2O等。

铁质岩的主要类型包括①氧化铁类型:主要由赤铁矿及褐铁矿(常为针铁矿)组成,色红或褐红,常呈鲕粒结构或豆粒结构;②碳酸铁类型:主要由菱铁矿组成,常与燧石共生,也可在石灰岩中呈鲕粒或其他形式产出;③硅酸铁类型:主要由鲕绿泥石组成,色暗灰或灰绿;④硫化铁类型:主要由黄铁矿及白铁矿组成,在黑色页岩、黑色板岩、黑色灰岩中较为常见,多呈颗粒状、结核状产出。

铁质岩的结构与碳酸盐岩极为相似,常见的有内碎屑结构、鲕粒结构、豆粒结构、团粒(球粒)结构、泥质结构等。沉积构造常见的有叠层石构造(肾状构造)、波痕构造、泥裂构造及各种层理构造。值得一提的是,硫化铁矿物若呈分散状细小颗粒(如草莓状黄铁矿)存在于铁质岩中,即使含量很少,对沉积岩的颜色影响也非常显具,如黑色页岩、黑色板岩、黑色石灰岩类型等。

通常把具有经济价值的铁质岩称之为沉积铁矿。根据沉积铁矿的形成时代及沉积环境,可分为前震旦纪沉积变质铁矿、后震旦纪海相和湖沼相沉积铁矿。沉积和沉积变质铁矿是目前世界上最主要的铁矿资源。前震旦纪沉积变质铁矿主要为磁铁矿石英岩类型,我国的“鞍山式”铁矿即属此类型。后震旦纪海相沉积铁矿通常为近岸浅海赤铁矿类型,我国著名的震旦系“宣龙式”铁矿及泥盆系“宁乡式”铁矿即属此类型。后震旦纪湖沼相沉积铁矿规模一般不大,常与煤系地层共生,主要为褐铁矿(针铁矿)、菱铁矿类型,我国西南重庆泥盆系“綦江式”铁矿即属此类型。

2.锰质岩

锰质岩(manganese rock)中常见的沉积锰矿物有氧化锰矿物和碳酸锰矿物,少量磷酸锰矿物和硼酸锰矿物,锰质岩中锰的来源主要为母岩风化产物、火山物质、海解作用产物等。

氧化锰矿物:如软锰矿(MnO2)、硬锰矿(mMnO·MnO2·nH2O)、水锰矿(Mn2O3·H2O)、褐锰矿(Mn2O3)等。

碳酸锰矿物:如锰方解石[(Ca,Mn)CO3]、锰菱铁矿[(Mn,Fe)CO3]、菱锰矿Mn-CO3等。

锰质岩的主要类型包括碎屑岩型、黏土岩型、碳酸盐岩型及硅质岩型等,其中碎屑岩型和碳酸盐岩较为常见。锰质岩沉积的物理化学条件与铁相似,近岸区以氧化锰形式沉积,远岸区以碳酸锰形式沉积。根据锰质岩的沉积环境,也可以把锰质岩分为湖泊型锰质岩和海洋型锰质岩,海洋锰质岩是主要的沉积类型。

值得指出的是,锰结核是锰质岩系中非常常见的锰质沉积物集合体,大者可达几十厘米至1m,小者仅1mm左右,主要由锰的氧化物及氢氧化物组成。结核形态呈球状及不规则团块状,具同心圈构造。现代和古代海洋、湖泊常见锰结核产出。

3.铝质岩

铝质岩(aluminous rocks)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,其次为各种陆源碎屑矿物和化学沉淀矿物。三水铝石[Al(OH)3]常以极细小的颗粒与鲕绿泥石、氧化铁、氧化硅等构成混合物,呈结核状、鲕状、豆状产出,也呈凝胶状及隐晶质产出。一水软铝石[AlO(OH)]和一水硬铝石[AlO(OH)]通常呈隐晶块体或胶状体与其他矿物组成结合体。这三种铝矿物中,三水铝石最不稳定,一水软铝石次之,一水硬铝石最稳定。所以,三水铝石型铝土矿多见于新生代及中生代地层中,而一水硬铝石和一水软铝石型铝土矿多见于古生代及中生代地层中,刚玉则见于变质的铝土矿中。在铝土矿中,除主量元素以外,还经常含有钪、镓、铟、锗、铀、镍、铬、铌等微量稀有元素。

铝质岩的结构与黏土岩甚为相似,常见的有泥结构、粉砂泥结构、鲕粒及豆粒结构、内碎屑结构等。

如果铝质岩的Al2O3含量大于40%,其中Al2O3:SiO2>2:1,则称为铝土矿。铝土矿按其成因可分为风化残余(岩溶)型和沉积型两大类。

风化残余(岩溶)型铝土矿是在湿热气候条件下化学风化作用的产物,母岩中的铝硅酸盐矿物在长期化学风化作用下,将最终形成铝土矿物。由于与风化残余(岩溶)型的铝土矿物共生的还常有褐铁矿,故常使铝土矿呈红色,所以这一风化残余(岩溶)型的铝土矿也常称为红土型铝土矿。

沉积型铝质岩又可按其形成的环境,分为海洋沉积的和湖泊沉积的。沉积型铝质岩通常位于古风化面之上,新一轮海侵体系域的底部,其古地理位置常位于古大陆与盆地相邻的边缘沉积相带内。

4.磷质岩

磷质岩(phosphatic rock),又称磷块岩,其中除磷酸盐矿物以外,常有黏土矿物、各种碎屑矿物,以及各种化学沉淀矿物等(图版3-17,3-18)。常见的磷酸盐矿物主要为磷灰石,常以胶磷矿、碳酸磷灰石及氟磷灰石的形式产出。胶磷矿可能是一种非晶质的磷酸盐矿物,碳酸磷灰石和氟磷灰石分别富含碳酸根离子和氢氧离子。在野外工作中,通常都用少许钼酸铵粉末放在岩石上,再加一些硝酸,以看其是否发生黄色沉淀(磷钼酸铵)来鉴别岩石中是否含磷。

磷质岩的沉积环境、结构构造与碳酸盐岩非常相似,碳酸盐台地、台地边缘及浅海陆棚等均可形成磷质岩。常见的结构包括各种内碎屑结构、鲕粒结构、生物碎屑结构、泥晶结构、胶状结构,以及交代结构等。磷质岩的沉积构造因结构不同而异,具颗粒结构的磷质岩,常见粒度递变层理、波状层理、交错层理,有时可见风暴作用形成的丘状交错层理及冲刷-充填构造,有时还见波痕、泥裂等层面构造。具泥晶结构、胶状结构的磷酸盐岩,常呈层状构造、块状构造等,也有叠层构造。

磷质岩依据其产状、结构、岩相古地理、生成机理等进行简单分类。按产状可划分为层状磷质岩、结核状磷质岩等;按结构可分为颗粒磷质岩、胶状磷质岩、块状磷质岩等;按岩相古地理可分为海相磷质岩、陆相磷酸盐岩(如鸟粪磷酸盐岩)、地台相磷质岩、台地边缘相磷质岩等;按生成机理可划分为原生磷质岩和次生交代磷质岩等。

通常把磷酸盐矿物(主要是磷灰石)含量大于50%(相当于P2O5含量大于19%)的磷质岩称为磷块岩或磷矿。

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