沉積于海邊的海濱砂礦

海之

去過海邊的同學(xué)都知道，海灘包括礫石灘和沙質(zhì)或粗或細(xì)的沙灘，而最受人們喜愛的無疑是可以赤足玩耍的沙灘了。那么你有沒有想過，腳下這些金閃閃的沙子，也是一種礦產(chǎn)呢？

在沙灘上隨意抓起一把沙子，放在高倍放大鏡下觀看，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些沙子都是由幾種顏色和形狀不同的礦物顆粒組成的。如果沙灘上單位體積的沙子內(nèi)某種有用礦物的含量達(dá)到成礦規(guī)定的比例，且礦物顆粒大小均勻、排列有序，并具有一定的厚度、分布面積和開采價(jià)值，那么我們就可以將此處沙灘稱為砂礦了。由于生成于海濱或近岸淺水地帶，所以它們被稱為海濱砂礦。

大浪淘沙話成因

根據(jù)地質(zhì)學(xué)家研究，約11000年前，也就是第四紀(jì)最后一個(gè)冰期（玉木冰期）結(jié)束后，地球氣候開始轉(zhuǎn)暖，陸地冰蓋縮小，海平面上升。到大約7000年前，海平面升至現(xiàn)在的位置，現(xiàn)代海岸線的輪廓初步形成。就海濱砂礦來說，礦體由沙礫組成，結(jié)構(gòu)松散，說明是第四紀(jì)以后形成的，屬于比較年輕的礦產(chǎn)，且分布范圍基本上都位于現(xiàn)代海岸高潮線以上。因?yàn)槭窃谒鲁傻V，而礦體又出露海面，由此可推斷，海濱砂礦從開始沉積到成礦，周期最短也得幾萬(wàn)年，甚至十幾萬(wàn)年以上。

那么，海濱砂礦是怎樣形成的？有用的礦物是從哪里來的？砂礦床又是怎樣堆積而成的呢？這需要具備以下條件：

首先，要有砂源，也就是含礦物顆粒的巖石母體（稱為含礦母巖）。

構(gòu)成海岸的物質(zhì)因地而異。例如在平原海岸，都是大片淤泥海灘，沒有形成海濱砂礦的砂源，也就不可能形成海濱砂礦。而在巖石海岸，有的巖石堅(jiān)硬，不易風(fēng)化破碎，也就不能生成沙礫，所以也不具備形成砂礦的條件：有的巖石相對(duì)不太堅(jiān)硬，特別是在巖石結(jié)構(gòu)不緊密、抗風(fēng)化能力弱的海岸地區(qū)，母巖破碎后，慢慢形成沙礫，為海濱砂礦的形成創(chuàng)造了條件。

其次，海岸地區(qū)要有適當(dāng)?shù)摹⒆匀粭l件下的物理風(fēng)化作用和化學(xué)風(fēng)化作用。

沿岸陸地有含礦母巖或有暴露的砂礦體，在漫長(zhǎng)的熱脹冷縮的物理風(fēng)化和高溫高濕高氧化的化學(xué)風(fēng)化作用下，可使巖石慢慢解體，以致崩塌破碎，從而形成沙礫。

三要具備擁有足夠能量的海浪和海流等水動(dòng)力條件，來沖刷和搬運(yùn)礦物顆粒，并在適合礦體生成的地區(qū)逐漸沉積。

海岸邊那些不夠堅(jiān)硬的巖石，在海浪長(zhǎng)年累月的拍擊下，逐漸被打碎并磨成沙礫。海浪涌上岸后還會(huì)退回大海，在這一循環(huán)往復(fù)的過程中，沙礫也被水流裹挾著來回滾動(dòng)，相互摩擦，久而久之，沙礫越磨越圓，越磨越細(xì)，便形成了沙灘。沙灘形成后，海沙依舊被海浪沖刷著。由于組成海沙的礦物有重有輕，重的不易被水流帶走，輕的則容易移動(dòng)，海浪反復(fù)地淘洗，就會(huì)將輕沙帶走，并沉積到適宜的地區(qū)，重沙則就地保存下來，經(jīng)過千百萬(wàn)年的反復(fù)積累，逐漸堆積成種類不同的砂礦床，海濱砂礦就這樣形成了。

知識(shí)鏈接

砂礦床的規(guī)模為什么有大有小？

在第四紀(jì)地質(zhì)歷史中，至少發(fā)生過4次冰期和3次間冰期，引起海平面升降——冰期時(shí)，海平面下降;間冰期時(shí)，海平面又上升，進(jìn)而引發(fā)海進(jìn)和海退。海進(jìn)時(shí)，海岸向陸地方向推進(jìn)，新形成的海濱砂礦覆蓋在老的海濱砂礦之上，稱為超覆，并有可能在原有海濱砂礦向陸一側(cè)上方形成新的砂礦層;海退時(shí)，海岸向海洋方向后退，在原有海濱砂礦向海一側(cè)下方形成新的砂礦層，叫作退覆。這樣在適合砂礦沉積的地區(qū)，砂體一層壓一層，一片連一片，使礦體的面積和厚度增加，便可能形成規(guī)模較大的砂礦床，也可能形成斷斷續(xù)續(xù)、間隔不等、大小不一的砂礦床。

如果降水豐沛，含礦母巖解體崩塌或砂礦體瓦解，大量的礦物顆粒隨著雨水形成的溪流被帶入海中，使海中有用礦物顆粒的數(shù)量不斷增加，就形成了砂礦的集中區(qū)。特別是在物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)烈，并且含礦母巖多的丘陵臺(tái)地海岸，海浪和潮流等水動(dòng)力條件及地形適合沉積的海濱地帶，礦體形成的機(jī)會(huì)就更多，規(guī)模更大，質(zhì)量也更好。

五顏六色鑲五洲

由于世界各地的海濱砂礦的成礦條件受很多因素影響，如母巖巖體的大小與風(fēng)化程度、含礦種類和含礦量的高低、礦物顆粒來源多少以及沿岸水動(dòng)力條件等，因而形成的礦床規(guī)模也不一樣，每個(gè)礦床可由一個(gè)至幾百個(gè)礦體組成。根據(jù)勘查，礦床面積小的只有幾百平方米，大的可達(dá)上千平方千米;礦體厚度一般從不足1米到12米不等;單個(gè)礦床儲(chǔ)量可從幾百噸到億噸以上。多數(shù)礦床位于岸邊，有的從岸邊連續(xù)延伸到水下。它們點(diǎn)點(diǎn)塊塊地鑲嵌于世界五大洲海岸外。由于組成每個(gè)礦體的礦物種類不同，因而每個(gè)礦床的顏色也不一樣。一般重礦物砂礦顏色較深，呈黑、暗紅、灰和黃色等;而輕砂礦顏色較淺，多呈白或銀白色。

海濱砂礦種類繁多，世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的海濱砂礦至少有60多種。依據(jù)礦物成分，可大體分為金屬砂礦和非金屬砂礦。金屬砂礦比重較大，非金屬砂礦比重較小。金屬砂礦中，鉻鐵礦、磁鐵礦、鈦磁鐵礦顯黑色，被稱為黑色金屬砂礦;鈦鐵礦、金紅石、鋯石、獨(dú)居石、磷釔礦、鈮鐵礦、鉭鐵礦、鈮鉭鐵礦等色彩較多，被稱為稀有稀土金屬砂礦;砂金、砂鉑、砂錫（也稱錫石）等分別呈黃色和灰白色，稱有色金屬砂礦;金剛石、琥珀砂、石榴石、矽線石、尖晶石、電氣石、石英砂等顏色各不相同，被稱為非金屬砂礦，其中，金剛石、琥珀砂很貴重，也很美麗。

海濱砂礦分布相當(dāng)廣泛，在丘陵、臺(tái)地和沙質(zhì)海岸幾乎都可以找到它們的蹤跡，只是每個(gè)地方的礦種有所不同。其中，稀有稀土砂礦多發(fā)現(xiàn)于熱帶和亞熱帶地區(qū)，在印度半島、斯里蘭卡、中國(guó)、低緯度的非洲西海岸、大西洋西海岸及地中海北部沿岸分布較多;砂金和砂鉑在美國(guó)阿拉斯加分布較多;砂錫主要分布在馬來西亞;磁鐵礦多發(fā)現(xiàn)于日本和加拿大;鈦磁鐵礦多集中在新西蘭;金剛石主要產(chǎn)于西南非洲沿岸及近岸淺海;石英砂分布地域更廣，在溫帶、熱帶沿海都有發(fā)現(xiàn)。

世界海濱金屬砂礦儲(chǔ)量有數(shù)十億噸，其中，超過億噸的主要有磁鐵礦、鈦磁鐵礦和鈦鐵礦;鋯石、金紅石和獨(dú)居石儲(chǔ)量也在幾百萬(wàn)到上千萬(wàn)噸以上;東南亞的砂錫礦儲(chǔ)量也相當(dāng)可觀。非金屬砂礦中，西南非洲的金剛石儲(chǔ)量達(dá)6300萬(wàn)克拉以上;世界石英砂儲(chǔ)量至少有上百億噸，可以連續(xù)使用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

容易開采用途廣

海濱砂礦結(jié)構(gòu)松散，因此易于開采。從20世紀(jì)中期到21世紀(jì)初，海濱砂礦開采一直是僅次于海洋石油開采的第二大海洋礦產(chǎn)開采行業(yè)。已經(jīng)開采的海濱砂礦種類很多，開采區(qū)遍及全球五大洲，開采量較大的主要集中在澳大利亞、印度、斯里蘭卡、日本、美國(guó)、南非、納米比亞和中國(guó)等30多個(gè)國(guó)家的沿海地帶。

海濱砂礦用途廣泛。海濱砂礦雖不像陸上的銅、鐵、鉛、鋅礦那樣名氣大，但卻是某些重金屬、稀有、稀土金屬以及貴重非金屬的重要來源，用途可大了。海濱砂礦及從中提取的各種化學(xué)元素被廣泛用于20多個(gè)工業(yè)和科技領(lǐng)域，例如：從鈦鐵礦、金紅石中提取的鈦用于制造導(dǎo)彈、火箭等航空工業(yè);鋯石所含的鋯用于鑄造工業(yè)、核反應(yīng)堆和核潛艇之中，無色的鋯石變種還是美麗的寶石;磷釔礦中的釔被用于核技術(shù)、制造合金及紫外光燈等;鈮鐵礦中的鈮用于制造飛機(jī)和火箭的外殼;鉻鐵礦中的鉻用于多種合金及化學(xué)工業(yè);砂錫提煉出的錫在機(jī)械制造和無線電工業(yè)中都是不可缺少的;金剛石光彩奪目，向來被視為貴重寶石，也用于電器、精密儀器制造;琥珀砂除用于珠寶行業(yè)外，還可入藥;石榴石被廣泛用作研磨材料，色澤佳的可作為寶石;石英砂主要被用作玻璃和陶瓷的原料及冶金工業(yè)的熔劑，細(xì)石英砂可用作鑄型用砂、標(biāo)準(zhǔn)砂和過濾砂等十多種工業(yè)用砂;至于金、鉑的用途就更不言而喻了。

可以說，海濱砂礦是大自然留給人類的寶貴財(cái)富。