机械沉积矿床
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机械沉积矿床
机械沉积矿床指以机械沉积分异作用为主形成的沉积矿床。若有用物质为岩屑或矿块者，称为岩屑矿床；若有用物质为稳定矿物者，称为砂矿床。机械沉积矿床一般指砂矿床。砂矿床按成因和沉积环境可分为残积砂矿床、坡积砂矿床、洪积砂矿床、冲积砂矿床、海滨砂矿床、冰积砂矿床、风积砂矿床等，其中以残积、坡积、冲积和海滨砂矿床最为重要。需要说明的是，残积、坡积砂矿床本书归为风化矿床，砂矿床按矿种可分为金、铂、钨、锡、钛、铬、铌、钽、铀、锆、稀土、金刚石、刚玉、水晶、石英砂及砾石等；按成矿时代可分为近代砂矿床和古代砂矿床两种，近代砂矿床多以松散沉积物产出，含矿层埋藏浅或直接暴露地表，不仅便于勘探和开采，而且是寻找原生矿床的重要标志。很多古代砂矿床常由于在漫长历史中受破坏而难以保存，一般工业意义不大，但也有一些古砂矿床经济价值极大，如南非金铀砾岩矿床。
一、机械沉积矿床的形成条件
1. 原岩条件
砂矿床的成矿物质主要来自原生矿石，其次是各种火成岩和变质岩中的副矿物或造岩矿物。古砂矿的再冲刷也是砂矿床的重要物质来源。组成砂矿床的矿物一般都是具有化学性质稳定、比重大、硬度高、解理不发育以及在风化和搬运过程中不易分解、磨损和破坏等特征。
2. 气候条件
砂矿床的形成与气候条件有明显的关系。在温暖潮湿地区，由于化学风化作用强烈，水系发育，因而为砂矿床的形成提供了必要的物质和介质条件。在大陆性气候地区，昼夜气温变化大，夏季多暴雨，风化侵蚀强烈，季节性水流和冰流作用，可使有用矿物集中。在寒冷或干燥地区，尽管物理风化强烈（风大、昼夜温差大），碎屑来源充足，但因雨量少和地表水缺乏，除个别形成风成砂矿外，不易形成有价值的砂矿床。
3. 地貌条件
地貌条件控制着砂矿床的形成和分布，不同的地形条件发育着不同类型的砂矿床，如河谷两侧的缓坡、山麓或丘陵是残积、坡积砂矿床发育的有利地方；山间盆地、河谷平原或堆积阶地以下及地下盲谷、暗河是冲积砂矿床形成的场所；湖滨的河网地带及河口三角洲是河湖混积相砂矿床形成的地带；冰川古道及各种冰蚀、冰碛地形区是冰川砂矿床堆积的部位；海滩、海成砂堤、海积阶地海滨区则是海滨砂矿床形成的有利沉积场所，等等。一般来说，高山区虽剥蚀强烈，物质也充足，但因流速过大而无法分选，不易形成砂矿床；平原区，物质来源相对不足，被运移的只是一些细粒物和粉状物，因而也不利于形成砂矿床。只有那些低山丘陵的河谷地区和滨湖区、滨海区等，才有利于碎屑物质发生机械沉积分异作用形成砂矿床。
二、机械沉积矿床的主要类型及其特征
机械沉积矿床（砂矿床）按其成因，可分为洪积砂矿床、河流冲积砂矿床、海滨砂矿床、湖泊砂矿床、风成砂矿床、冰碛砂矿床等。其中以近代河流冲积砂矿床和海滨砂矿床的意义最大，其次为洪积砂矿床和风成砂矿床。 1．洪积砂矿床
洪积砂矿床（pluvial placer deposits）是由间歇性急流沉积所形成。由于短时期和周期性暴雨急流、山洪暴发而携带大量松散碎屑物堆积在山麓、冲沟、盆地边缘等地堆积，形成勺形、扇形及锥形等冲积锥，有时有用物质可聚集成矿。但是，由于快速堆积而分选性差，不具明显层理，有用物质在洪积物中多呈小凸镜体产出，工业意义较小。洪积砂矿床的种类有锡、钨、铂、水晶、金刚石、独居石等，数量较少。
2. 冲积砂矿床
含矿岩石或矿石的风化碎屑物在被溪流、河水搬运过程中，在非湍流的适宜地段，由于流速减慢，搬运能力降低，按机械沉积分异作用分选沉积，形成有用物质的集中，称为冲积砂矿床(fluvial placer deposits)。此类砂矿床的形成与河流的水流速度关系密切。一般认为，流速变化是造成有用矿物富集的重要原因。其特点是重矿物富集程度较高，沉积物的分选性好，并具有一定的层里，一般自上而下分为：土壤层、泥炭层、小砾石层、粗砾石层和基岩。矿体延伸范围较大，重矿物及碎屑磨圆度较好，常富集在基岩上面的粗砾石层下部或小砾石层内；矿体常呈似层状、透镜状或条带状，可有数个层位。主要矿种有金、铂、锡石、钨锰铁矿、钙钨矿、锆英石、金刚石和其他各类宝石等。
最有利于冲积砂矿床形成的有利地段是河流的中游和中上游微地貌突变的部位，如河曲的内侧（图9-1）；主流和支流交汇处近外侧的下方（图9-2）；河流由窄变宽的地方、河流坡度由大变小即由陡变缓处、河底地形起伏不平处（图9-3）以及其他能产生涡流、影响流速的部位等，均有利于重砂矿物的聚集。
冲积砂矿床，按其在河谷中的分布位置和地貌类型，主要可分为河床砂矿床、河漫滩砂矿床和阶地砂矿床3类（图9-4）。此外，还有小河砂矿床和细谷砂矿床等。
（1）河床砂矿床：指产在现代河床底部的砂矿床，其主要特征是沉积物厚度不大，具有粗粒物质，细砂粘土较少。它受河谷改造时期所限，一般存在的时间相当短暂，随着河流侧蚀改造，河床砂矿床将逐步发展成为河漫滩砂矿床或阶地砂矿床。
（2）河漫滩砂矿床（或称河谷砂矿床）：指分布在河谷底部和谷道附近由冲积层构
图9-1 弯曲河流中冲积砂矿床的分布和迁移
（转引自袁见齐等，1985）
1-原来位置；2-中间位置；3.-现在河流位置；矿床在形成于原始河流的河曲内侧a、b、c位置并逐渐向现今河流的河曲内侧a′、b′、c′处扩展。
图9-2 支流和主流汇合处的冲积砂矿床
（箭头表示水流方向）（转引自袁见齐等，1985）
1-汇合后流向；2-砂矿床；3-最大流速带
图9-3 河底地形起伏不平处砂矿床
（据袁见齐等，1985和詹森等，1979修编） aa'b'a'bc123123123123板岩石英岩AB成的河漫滩中的砂矿床，受河流侧蚀作用堆积而成。砂矿床沿河流方向呈狭长条带状、扁豆状展布，延伸可达几百米至几十公里，宽几十米至几百米。含矿层较稳定，厚度亦较河床砂矿床大，在小河谷中，一般不超过5~10m，在大河谷中可达20~30m。河漫滩砂矿床是冲积砂矿床中最具价值者。河漫滩冲积层具有明显层理，自上而下可划分出以下层序：
土壤层——由淤泥和粘土组成，含有机质和植物残骸；
泥炭层——为砂、粘土、有机质组成；
小砾石层——可含重矿物和少数粗砾；
粗砾石层——主要的含矿层；
基岩——为砂矿的基底。
（3）阶地砂矿床：随着地壳抬升，河流侵蚀，河床加深，在河谷两旁形成阶地，使早期形成的河漫滩砂矿床高出河床，形成阶地砂矿床，其主要特征与河漫滩砂矿床颇为相似，但常因遭受风化侵蚀而保留不全。
冲积砂矿床是金、金刚石、锡石、铂、水晶等的重要矿床类型。由于矿床采选简单，分布较广，具有重要的工业意义。
冲积砂金矿床 砂金床以冲积砂矿床价值最大，金的来源为原生含金矿脉和岩体，或来自古砂金矿床。金一般呈细粒状或片状分散在砂砾层中，一般在河流上游粗、粒金多，下游细、片金多，但也有少量砂金是大的金块，称作“狗头金”，如1981年在我国黑龙江流域发现一块长11cm、宽5.5cm、厚2.4cm、重465g的金块。另外，在澳大利亚曾发现一巨大金块重90.6kg。含金砂砾通常大部分由坚实的石英小砾构成，因此冲积砂金矿床一般是白色砂金矿床。
冲积砂金矿床在世界各地分布广泛，主要分布区包括前苏联的阿尔丹和勒拿河、美国阿拉斯加和加利福尼亚等地，如1849年美国加利福尼亚州就掀起了淘金热。在我国，砂金矿床重要分布区包括黑龙江流域、金沙江流域、沅水流域以及吉林、内蒙、云南、四川等地的水系中，在南方以阶地砂矿床为主，在北方以河漫滩砂矿床为主，砂金主要赋存在粗砾石层底部。著名的砂金矿床有黑龙江桦南和呼玛、吉林珲春、湖南桃源、四川松潘漳腊等。
冲积金刚石砂矿床 冲积金刚石砂矿床是最重要的金刚石砂矿床类型，矿体常位于冲积层底部的砂砾层中。该类矿床主要产地包括南非、纳米比亚、扎伊尔、安哥拉、加纳、塞拉利昂、坦桑尼亚、巴西、前苏联等。
冲积砂锡矿床 砂锡矿床分布广、品位高、规模大，是重要的锡矿类型，世界上70%的锡来自砂矿床，它们主要分布在中国、马来西亚、泰国和印度尼西亚等地，其中以冲积、洪积及海滨砂矿床最为重要，有用矿物为锡石。世界上最重要的冲积砂锡矿床是马来西亚的Kinta锡矿田，大约占了全球10%的锡产量（1986年资料）。
3．海滨砂矿床
海滨砂矿床(beach placer deposits)指由拍岸浪和岸流作用，使不易风化的重砂矿物在海滨的浪击带或潮间带中分选聚集而成的砂矿床。高潮和碎波把重砂矿物冲上海岸，而回流把比重小、粒度细的物质带回大海，成矿物质主要由河流挟带入海，以及近岸岩石或矿床经风化冲刷而来。
海滨砂矿常呈狭长条带状沿海岸分布，延伸达数公里至数十公里，有时可达百余公里，
图9-4 各类砂矿床在河谷横剖面中的分布示意图
（转引自袁见齐等，1985） 河谷砂矿床阶地砂矿床洪积砂矿床坡积砂矿床残积砂矿床河床砂矿床原生矿脉宽度一般几十米，有的达千米以上。近代海滨砂矿床大致位于海附近的滨海带，较老的砂矿则因海岸上升而成为海滨阶地砂矿床（图9-5）。此类矿床中重砂矿物以高潮线附近和沿
岸沙堤最为富集，矿床规模达、品位高、易开采。矿体呈层状和透镜状，层理清晰。重矿物分选性好，主要与砂和粉砂（1~0.05mm）相伴，有的可占砂矿总量的80%。主要矿产有金、钛铁矿、磁铁矿、锆石、金红石、独居石、金刚石、石英砂等。印度、斯里兰卡、马达加斯加、南非、澳大利亚、美国、巴西、印度尼西亚、马来西亚、泰国等海岸线长的国家均有大量海滨砂矿床发育，我国山东、广东海南岛、台湾、辽东半岛滨海均有此类矿床分布。
美国佛罗里达州海滨砂钛矿床 该矿床是一个典型实例，一些砂矿是沿着现代海滨沉积，沉积物构成带状或色带平行海岸线。砂堤建造是被风和暴雨作用形成的一个隆起，沿着海滨基座边缘分布，重矿物主要富集在海边砂堤的脚部地带。含钛的海滨砂比正常海滨砂稍细，似乎被再加工过，钛矿物是一种白色氧化物，包括微晶质的金红石、锐钛矿或板钛矿，它们在冶炼时比钛铁矿容易处理，故此类矿床工业价值极大。
在澳大利亚东海岸有金红石和锆石海滩砂矿，延长300km，宽13km，厚30~40m。
4．湖泊砂矿床
湖泊砂矿(lacustrine placer deposits)系河流注入湖泊时，挟带的碎屑物质沉积在河口，形成三角洲，随后逐渐向湖心推进。三角洲表面几乎是水平的，向湖心方向则有显著的斜坡，重矿物通常即堆积在沉积斜坡的底层，有时可形成较大规模的矿床。
除以上4种类型矿床外，还可由冰川运动挟带岩屑和矿物碎屑，在冰川融化时发生堆积，形成冰碛砂矿，还有借助风力作用而形成的风成砂矿床。但这两类一般成分复杂、规模小，价值不大。
图9-5 海滨砂矿床及海滨阶地砂矿床分布示意图
（转引自袁见齐等，1985） 海成阶地砂矿床海滨砂矿床海平面
