海洋砂矿的形成条件及工业价值

滨海砂矿是指分布于现今海岸低潮线以上、具有工业价值的各种有用矿物。滨海砂矿的形成需要有较好的物源条件(即成矿母岩)。中国具有工业价值的滨海砂矿中的重要矿物，主要来自沿岸出露的印支—燕山期中酸性岩浆岩，前古生代、早古生代变质岩，以及部分第三纪—第四纪基性喷发岩。这些陆地含矿母岩经风化剥蚀、河流和海水的动力搬运而富集形成砂矿。

世界上有30多个沿海国家早已开发利用滨海砂矿资源，取得了较好的经济效益。泰国、马来西亚和印度尼西亚等国的滨海砂锡矿，曾是这些国家的重要出口物资。

1.滨海砂矿的成因

滨海砂矿，也称为碎屑沉积矿产、漂砂矿产或砂积矿产。形成滨海砂矿的物质来源，有下列几方面：由河流携带入海的重矿物；近岸的原生矿床或含矿岩浆岩、沉积岩和变质岩，经浪蚀和风化后所分离出的矿物。如超基性岩石中的铂族矿物，花岗岩中的铌铁矿、钽铁矿、锆石、曲晶石、独居石，榴辉岩中的金红石、刚玉等是滨海砂矿的重要物质来源；古老砂矿，经河流或拍岸浪的冲刷、搬运入海而形成。

滨海砂矿的矿体(图2-1)，常呈狭窄的长条状，沿着现代海滩，延伸数十千米，有时可达数百千米，但是含矿层厚度，逐渐向海方向减小或尖灭。

图2-1　滨海横剖面图

影响滨海砂矿床形成的因素如下：

(1)母岩类型

通常岩浆岩的有用矿物丰度高，变质岩次之，沉积岩最差。母岩中有用矿物丰度越高、补给面积越大、母岩剥蚀越深，形成砂矿的可能性越大。

(2)风化作用

海岸带附近的岩石和矿床由于物理和化学风化作用而崩解，然后通过地表水流、海流和海浪的搬运和沉积作用形成滨海砂矿。风化作用方式首先决定于气候条件。在干旱的海岸地区，物理风化作用较强，物源充足，但是地面水活动较弱，因此碎屑物质的分选及搬运较差，不易形成砂矿。在温暖潮湿地区，化学风化作用较强，碎屑物质一般较细小，且地表水活动较强，因此分选性也较好，就容易富集形成砂矿床。其次，一些岸边海浪作用较强，易于促进母岩风化崩解。海水磨蚀作用将岩石冲刷成细小碎屑物，有利于形成砂矿。此外，风化作用的强弱还与地形、地貌和植被有关。(www.xing528.com)

(3)分选作用

风化产物经过河流、冰川、风和浪的搬运作用都可以形成机械沉积物。对于形成滨海砂矿床而言，冰川和风的作用是次要的，主要的是河流、海浪的搬运和沉积作用。

海浪除了直接破坏海岸、使岩石崩解以外，对沉积物的运移也非常重要。曾经有人观测到：在克里米亚沿岸，砾石在1级浪时每昼夜沿海岸移动6m；在6级浪时每昼夜移动65m。在开阔大洋的某些沿岸地区，沉积物的移动速度更大，如美国太平洋沿岸，砾石移动速度达到每昼夜900m。沉积物在随着水流移动时，轻的物质移动得快和远些，较重的和重的物质移动慢和近，这就产生了分选作用，使大的和重的物质就聚集在海滩，形成滨海砂矿。在水流作用下，不稳定的化学风化产物(如黏土矿物)以及源岩的其他风化产物通过流水作用有选择地从较重的和较稳定的砂矿中分离出来。前者以悬浮体的形式随流水漂走或顺流搬运入海，而后者因为它们的粒径和密度经常被富集在河、海的洼陷中。在砂矿物源靠近海洋的地区，搬运作用通常使砂矿运移到海滩带，也有可能将其搬运到滨外环境。例如，康沃尔锡矿区的细粒锡石曾被有选择地冲蚀出靠近海岸的旧矿坑，而后又被挟带到河流系统中，最后沉积在河口和科尼什半岛周围的海滩上。砂矿一旦进入滨海环境，浅海沉积作用就会控制砂矿的分布。不过，多数有经济价值的重砂矿床不会被搬运到距其源地约15km以外的地方。

(4)地貌条件

地貌条件直接影响到物质的风化、搬运和沉积。在陡峻的岩岸和岬角地区，水的搬运和剥蚀能力加强，切割作用强烈，可供给较多的碎屑物质，颗粒也较粗。在地势平缓滨海平原地区，只能供给少量的细粒碎屑物质。因此，上述两种地貌单元均不利于砂矿形成。形成滨海砂矿最有利的地貌条件是河口和海湾地区。

(5)矿物的性质

这是指矿物的化学稳定性及机械稳定性。如果矿物的化学成分在风化和海蚀过程中容易分解或溶解进入海水中，那么这些矿物就不可能形成砂矿；相反，矿物化学成分稳定性强(抗蚀性强)，则成矿可能性大。矿物机械稳定性强，耐久性强，矿物的相对密度大，则有利于形成砂矿。反之，则不利。

常见的最稳定矿物是板钛矿、镁质石榴子石、铬尖晶石、金红石、电气石、黄玉、尖晶石、锆石、刚玉、金、铂和金刚石等；次稳定的矿物有锡石、锐钛矿、钛铁矿、赤铁矿、榍石、钛磁铁矿、钙钛矿、磁铁矿、独居石、磷钇矿、蓝晶石、十字石及石英等；中等稳定的矿物有钙铁质石榴子石、褐帘石、磷灰石、透辉石、阳起石、透闪石、绿帘石、钨铁锰矿、钙钨矿等。

2.海洋砂矿的分布

滨海砂矿的地理分布范围较广，并且具有显著的地域性差异。例如，美国西北太平洋沿岸及陆架(40°～50°N)分布着钛铁矿、铬铁矿和锆石等砂矿(彼得森等，1988)；在澳大利亚和新西兰沿岸的金红石、锆石、独居石和钛铁矿等砂矿床，均具有重要开采价值；西南非洲岸外分布着有开采价值的金刚石砂矿床，并伴生金、铂、铬铁矿等有用组分；东南亚南部，印度尼西亚南部、马来西亚等沿海地带，是世界上最重要的砂锡矿床分布区；印度、斯里兰卡等南亚沿岸海滩，是金红石、锆石、独居石、钛铁矿等砂矿床的重要分布区，其伴生有用组分为稀有金属；太平洋沿岸，苏联、加拿大特别是日本列岛岸，其砂矿主要为巨大的磁铁矿砂矿床。

我国滨海砂矿主要分布在胶东、辽东地台隆起区和华南褶皱带两大地质构造单元的滨海地带。国外已在60m水深的浅海开采砂矿，而中国浅海砂矿尚需进一步深入调查和研究。