在化学沉积和生物化学沉积成矿系统中形成了大量的铁、锰、铝矿床，具有重要的经济价值，现以铁、锰、铝矿床为例，加以论述。
1.成矿物质来源
沉积铁、锰、铝矿床的成矿物质可有多种来源，其中陆源物质是大多数矿床的最主要来源。该类矿床多分布于离古陆不远的海盆边缘，在剖面上矿层总是位于沉积间断面上的海侵层序的中、下部或底部。矿层产出特征表明，成矿物质主要是由大陆岩石和矿床的风化产物提供的。在长期沉积间断期间，由于风化作用，岩石和矿石中铁、锰、铝等成矿物质被释放出来，它们由流水等营力搬运到湖、海盆地，沉积形成矿床。例如，宣龙式铁矿床发育在太古宙角闪石片麻岩和磁铁石英岩不整合面之上的中元古界串岭沟组之中。铁质是由这些富含铁的岩石所提供的。又如，世界上铝土矿都产于长期沉积间断的风化侵蚀面上，特别是碳酸盐岩古侵蚀面上。在炎热潮湿气候条件下，铝硅酸盐经长期风化，碱金属和SiO2大量淋失，最后风化残余物为以铝土矿物［Al(OH)3］为主的红土，石灰岩风化残余物为钙红土，当红土中铝土矿物含量及其他指标达工业要求时，即为红土型铝土矿床。红土、钙红土或红土型铝土矿是沉积型铝土矿床最主要的物质来源。
除了大陆风化物质来源外，海底火山喷发、海底热液活动和海底岩石的分解作用也提供铁、锰等成矿物质。海洋中有众多火山，火山喷发物和热液喷出物中的部分铁、锰可以呈低价态进入海水，被海流搬运至海盆边缘，因氧化还原环境改变等原因而发生沉淀。古老的沉积变质铁矿(BIF)铁质被认为是海底火山活动提供的。在现代大洋中脊、岛弧和海盆中，查实有多处正在发生的海底热液沉积成矿作用，热水沉积物中有块状硫化物、铁、锰氧化物层和结核、铁锰碳酸盐等。这些海洋内部来源物质很可能是一些锰矿床矿质的主要来源。我国南方有众多沉积锰矿床多分布在远离古陆的海盆，含矿岩系为较特殊的碳、硅、泥组合，由此推断锰可能为深部来源，有可能是由热液喷溢作用携带到海底的。
表 6-4 不同板块构造环境中盆地类型、沉积建造与主要矿产
( 修改自孟祥化，1993，补充了主要矿产)
2.成矿物质的搬运和沉积
流水搬运成矿物质的形式有:①真溶液;②胶体溶液;③机械悬浮物;④碎屑颗粒滚动搬运。铁、锰的化合物呈前三种形式被流水搬运，至于以哪种形式为主，则存在不同的认识。
大多数学者认为，铁、锰最可能的被搬运形式是胶体。在湿热气候条件下，富含有机质的地表水往往呈弱酸性，有利于胶体的形成。在岩石风化过程中，Si，Al，Fe，Mn的化合物常呈带正电荷的Al(OH)3，Fe(OH)3和带负电荷的MnO2，SiO2的水溶胶，它们被流水带出风化壳，在适量腐殖酸保护下，与腐殖酸结合成稳定的腐殖酸络合物，被河水搬运到水盆地内。由于海水中存在NaCl，MgSO4等电解质，使水溶胶电性中和而凝聚沉淀。胶体凝聚后慢慢固结，析出水分和发生重结晶，形成较大矿物晶体。
铁、锰是变价元素，三价铁和四价锰的化合物难溶于水，二价铁、锰化合物易溶于水。在还原条件或缺氧的水体中，铁、锰往往呈低价的铁、锰重碳酸盐溶液迁移。如在一些局限或半局限海盆下部，往往存在缺氧水体，海底热液活动或海底岩石分解带出的铁、锰物质，可能呈重碳酸盐进入含CO2的海水中。当它们被海流运动带到海盆边缘时，由于海水中CO2逸失或遇到富氧海水，铁、锰就形成碳酸盐或氧化物和氢氧化物而沉淀堆积。
生物化学作用对铁、锰的聚集起一定作用。一些细菌能将铁、锰碳酸盐氧化成氧化物;一些细菌外层有机基质中常充填有铁和锰的氧化物和氢氧化物。宣龙式铁矿床中常见的肾状构造矿石，有研究认为是聚环状藻类吸附铁质形成的。在我国黑色页岩型锰矿床的矿石中，发现大量蓝藻(主要是变异球集藻)和生物细胞降解后形成的显微球粒，结合有机质分析表明，某些碳酸锰是由蓝藻直接形成的，而另一些则是由生物化学作用形成的。
铁、锰等成矿物质最终以哪种矿物沉淀，主要与所在环境的氧化还原电位的高低有关，其次还与介质的pH值有关。
海盆中不同部位的Eh值和pH值有所不同，但pH值变化要小得多。实测数据表明，海湾盆地从边缘向中心，随着海水深度的加大，其物理化学性质及细菌的繁殖情况均表现出规律性变化(图6-18)，这种规律性变化对于成矿物质的沉积，以及不同矿物相的形成起着重要的控制作用。
图6-18 海湾盆地物理化学条件变化示意图(引自袁见齐等，1985)
由盆地边缘向深处可能存在一个由氧化过渡到还原的环境变化，铁矿物也相应出现不同的相(图6-19)。氧化物相位于海湾盆地边缘，氧化界面(即游离氧的下界)直达盆地底部，为充分氧化环境，形成铁的氧化物和氢氧化物，如赤铁矿、褐铁矿等;随着远离海岸和海水变深，海水中氧的含量逐渐减小，海底处于氧化还原界面的过渡地带，形成铁的硅酸盐(鲕绿泥石)等矿物，构成硅酸盐相(鲕绿泥石相);碳酸盐相(菱铁矿相)产在离海岸更远部位，氧化界面在盆地底面以上，处于弱还原带，由于有机质分解产生大量的CO2气体，铁则以低价铁的形式与CO2结合，形成低价铁盐，如菱铁矿等矿物;硫化物相出现在海湾盆地更深地带，氧化界面远在水底盆地之上，处于强还原环境。由于细菌分解有机质产生大量H2S等，使铁以硫化物(黄铁矿、白铁矿等形式)沉淀下来。
图6-19 沉积铁矿床的相变示意图(引自袁见齐等，1985)
沉积锰矿床矿物组合的变化和沉积铁矿相似，有类似的矿物相变分带。在沉积作用中，铁和锰又常彼此分离，锰可以单独形成矿床，这主要受Eh，pH的控制。锰与氧的亲和力低于铁与氧的亲和力，在任何天然Eh-pH条件下，亚铁离子较亚锰离子更容易氧化，铁的化合物无例外地都比锰化合物溶解度小。因此，在任何含有这两种金属的溶液中，除非Mn/Fe值很大，铁总比锰先沉淀。因此，在沉积过程中就发生Fe，Mn的分离。
缺氧海盆环境对锰质的聚集起着重要作用。缺氧环境不但有利于陆源锰和海源锰的彻底海解，而且可以使锰呈溶解状态长期蕴集在水盆地中，也可以使Mn有机质悬浮物蕴集于缺氧海水中。如现代最典型的缺氧盆地黑海中就蕴集着亿吨溶解状态的锰(Roy，1976)。这些在缺氧海中蕴集的锰质，当海平面上升-下降(岸退-岸进)过程中与充氧水混合，形成藻-锰堆积，最终形成氧化锰-碳酸锰矿床。
在地表条件下，氧化铝的活动性很弱，水体中铝的含量极低，因此，关于氧化铝在水体中的搬运方式与Fe，Mn大不相同。研究认为，铝土矿物可能以碎屑、悬浮物迁移。但更多研究认为铝土矿床主要是风化成因的，为红土型铝土矿床。
铁、锰、铝矿床中矿质的高度富集是在沉积作用阶段完成的，在其沉积后被埋藏的成岩过程中，还会发生成矿物质的再分配，形成一些新的矿物组合和矿石组构，甚至导致某些矿质不同程度的再富集。