搜索
矿床学第一章绪论一、矿产及其意义矿产是自然界产出的有用矿物资源是一种基本的生产资料和劳动对象是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础矿产资源的开发和利用，在社会生产的发展过程中起着极其重要的作用与动物和植物资源不同，矿产基本上是不能再生的自然资源二、矿床学的研究对象和研究任务矿产在地壳或地表中的集中产出地即为矿床确切地说，矿床是指地壳或地表中由地质作用形成的，其所含有用矿物资源的质和量，在一定的经济技术条件下能被开采利用的地质体矿床学，或称矿床地质学，是研究矿床在地壳中形成条件、成因和分布规律的科学。由于矿床学是直接应用于矿物资源的开发和利用的地质学科，所以也称为经济地质学。矿床学以矿床为研究对象，其基本任务是：第一，正确认识各类矿床的地质特征、形成条件和形成过程，查明矿床的成因。第二，查明矿床在时间上和空间上的演化特征，认识矿床在地壳中的分布规律，以便预测在何种地质环境中，可以找到何种矿产和矿床类型。为了完成上述两项基本任务，矿床学需要研究以下具体内容：1)研究矿石的物质成分、结构构造及其在矿体中的分布和变化，并了解矿石的形成条件，确定矿产的质量和加工工艺性质；2)测定矿体的形状、大小、产状及其与围岩的关系，查明矿床的规模，产出位置和开采条件；3)研究矿床与地层、构造，岩石及岩浆活动、沉积作用、变质作用，生物活动、气候、地貌等因素的关系，查明它们对成矿的控制作用；4)研究矿床形成的物理、化学、生物等作用和演化过程，阐明矿床的成因；5)研究矿床所在区域的大地构造、地球化学和地球物理特征及其对矿床分布的控制作用；研究矿床形成和分布与地壳发展演化的关系，阐明矿床的时间，空间分布规律。三、矿床学的研究方法在具体研究一个矿床时，一般采用以下的方法：(一)野外(现场)观察(二)实验室研究(三)成矿模拟实验(四)综合研究第二章有关矿床的基本概念一、矿产的种类矿产按产出状态可分为气体矿产、液体矿产和固体矿产三种，根据矿产的性质及其主要工业用途，又可分为金属矿产、非金属矿产、可燃有机矿产和地下水资源四类。(一)金属矿产从中可提取某种金属元素的矿物资源，按工业用途分为：1)黑色金属：包括铁、锰、铬、钒、钛等。2)有色金属：铜、铅、锌、镍、钴，钨、锡、钼、铋，锑、汞等。3)轻金属：铝、镁等(有的分类将其归入有色金属中)。4)贵金属；金，银、铂、钯、锇、铱，钌、铑等。5)放射性金属：铀、钍、镭等。6)稀有、稀土和分散金属，可分为三类：①稀有金属：钽、铌、锂、锂、铬、铯、铷，钯等。②稀土金属，包括原子序数39和57—71的16个元素，可分为二类：轻稀土金属（铈族元素）重稀土金属（钇族元素）③分散金属：如锗、镓、铟等(二)非金属矿产从中可提取某种非金属元素或可直接利用的矿物资源。工业上除少数非金属矿产是用来提取某种非金属元素，外，大多数非金属矿产是利用矿物或岩石的某些物理、化学性质和工艺特性。例如金刚石、云母、水晶、石灰岩、花岗岩。按非金属矿产的工业用途可分为：1)冶金辅助原料：如萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩和石灰岩等。2)化学工业(包括化肥工业)原料：如磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、矾石、石灰岩等。3)工业制造业原料：如石墨、金刚石，云母、石棉、重品石、刚玉等。4)压电及光学原料：如压电石英、光学石英、冰洲石和萤石等。5)陶瓷及玻璃工业原料：如长石、石英砂、高岭土和粘土等。6)建筑及水泥原料：如砂岩，砾岩、浮石、白垩，石灰岩、石膏、和松脂岩等。7)宝石及工艺美术材料；如硬玉，软玉、玛瑙、水晶、蔷薇辉石、绿松石、蛇纹石，孔雀石、电气石和绿柱石等。(三)可燃有机矿产是指能为工业和民用提供能源的地下资源。它既是最主要的燃料，又是重要的化工原料。按共产出状态可分为三类：1)固体的：如煤、石煤、油页岩、还有地蜡、地沥青等。2)液体的：如石油。3)气体的：如天然气等。(四)地下水资源包括地下饮用水、技术用水、矿泉医疗水、地下热水以及有用元素(溴，碘、硼、镭等)含量达到提取标班的卤水等。二、同生矿床和后生矿床(一)同生矿床是指矿体与围岩是在同一地质作用过程中，同时或近于同时形成的。例如由沉积作用形成的沉积矿床以及在岩浆结晶分异过程中形成的岩浆分结矿床等，都属同生矿床。(二)后生矿床指矿体的形成明显地晚于围岩的一类矿床。例如沿地层层理面产出的或穿印层理的各种热液矿脉，属后生矿床。三、矿体的形状和产状矿体是矿床的主要组成部分，是开采和利用的对象。一个矿床往往是由多个矿体组成的。矿休具有一定的形状和产状。(一)矿体的形状根据矿体在三度空间长度比例的不同，可将矿体的形状分为三种最基本的类型1．等轴状矿体按其规模又有不同名称：直径达数十米以上的称为矿瘤；直径只有几米的称为矿巢；直径更小的是矿囊和矿袋。如果矿体在一个方向上较短，并且中厚边薄，即成为凸镜体或扁豆体。这类矿体在同生矿床或后生矿床中都很常见。2．板状矿体（矿脉或矿层）矿脉是产在各种岩石裂隙中的板状矿体，按矿脉与围岩的产状关系，又可分为层状矿脉和切割矿脉两种。矿层一般是指沉积生成的板状矿体，矿体与岩层是在相同的地质作用下同时形成的，因此二者的产状一致。3．柱状矿体是指一个方向(大多是垂直方向)延深很大，而另外两个方向延伸较小的矿体，通常称为柱状、筒状或管状矿体。如阿扎尼亚和苏联的原生金刚石矿床的管状矿体，直径可达数百米，延深很大。(二)矿体的产状矿体的产状是指矿体产出的空间位置和地质环境，包括以下内容；1．矿体的空间位置一般是由矿体的走向、倾向和倾角，即矿体的产状要素来确定的。但对凸镜状、扁豆状以及柱状矿体等，除了测量其走向、倾向和倾角外，还要测量它们的侧伏角和倾伏角，以便准确地判定它们的空间位置。2．矿体的埋藏情况是指矿体出露地表还是隐伏于地下、埋藏深度如何3．矿体与岩浆岩的空间关系是指矿体产于岩体内，还是产在接触带或位于侵入体的围岩之中。4．矿体与围岩层理、片理的关系矿体是沿层理，片理呈整合产出，还是穿切层理或片理。5．矿体与地质构造的空间关系是指矿体产于构造中的部伍与褶皱和断剃在空间上的联系等。四、围岩和母岩(一)围岩围岩即是指矿体周围的岩石。(二)母岩母岩即是在矿床形成过程中，提供主要成矿物质的岩石，它与矿床在空间上和成因上有着密切的联系。有一些矿床，矿体的围岩就是母岩，如由岩浆结晶分异作用形成的富镁质超基性岩中的铬铁矿矿床。根据近代矿床学的研究，发现有不少的矿中是受地层控制的。而这些地层中往往相对富集了某些成矿组份，但还未达到工业要求，当后来有热液在这些岩层中活动时，使成矿组份发生活化和转移，井在附近有利的岩层和裂隙构造中富集成矿。这些能为后期热液活动提供成矿物质的岩层，称之为矿源层，它与成矿母岩具有相似的意义。五、矿石和脉石矿石是从矿体中开采出来的，从中可提取有用组份(元素、化合物或矿物)的矿物集合体。矿石一般由矿石矿物和脉石矿物两部分组成。矿石矿物是指可被利用的金属或非金属矿物，也称有用矿物，如铬矿石中的铬铁矿，铜矿石中的黄铜矿。脉石矿物是指矿石中不能利用的矿物，也称无用矿物。如铬矿石中的橄榄石和辉石，铜矿石中的石英。脉石一般泛指矿体中的无用物质，包括围岩的碎块、夹石和脉石矿物，它们通常在开采和选矿过程中被废弃掉。夹石是指矿体内部不符合工业要求的岩石，它的厚度超过了允许的范围，就得从矿体中别除。六、矿石的构造和结构矿石的构造是指组成矿石的矿物集合体的特点，即矿物集合体的形态、相对大小及其空间相互的结合关系等所反映的形态特征。矿石的结构是指矿石中矿物颗粒的特点，即矿物颗粒的形态、相对大小及其空间相互的结合关系等所反映的形态特征。七、矿石的品位和品级矿石中有用组份的百分含量称为品位，一般用重量百分比来表示。因矿种不同，矿石品位的表示方法也不同。大多数金属矿石，如铁、铜，铅锌等矿石，是以其中金属元素含。矿石的品级主要根据矿石的品位及有益和有害组份的含量确定的，例如磁铁矿矿石可分为平炉富矿石，要求TFe55%，高炉富矿石TFe50%和需选矿的贫矿石TFe20~25%。对于某些非金属矿石，主要根据矿石或矿物的工艺技术特性以及不同用途和加工方法，也可把矿石划分为一缎品矿石和二级品矿石，如云母、石棉等。八、决定矿床工业价值的因素(一)矿床本身的特征和性质(二)国民经济和国防建设对矿产的要求(三)矿区的经济因素九、矿床成因类型和工业类型的概念地壳中的矿床种类繁多，要对它们进行分类以便于研究。按照矿床的形成作用和成因划分的矿床类型，称为矿床成因类型。如岩浆矿床，伟晶岩矿床、气成一热液矿床以及风化矿床，沉积矿床。变质矿床等。矿床工业类型是在矿床成因类型基础上，从工业利用的角度来进行矿床的分类。一般把这些作为某种矿产的主要来源，在工业上起重要作用的矿床类型，称为矿床工业类型。对多数矿床来说，其成因类型是多种多样的：但在工业上具有重要意义、作为主要找矿对象的，常常是其中的某些类型。以锡矿为例，它的矿床成因类型多达十几种，但就个旧来讲，工业价值大的有砂矿、层间氧化矿、矽卡岩型矿等。第三章成矿作用总论一、元素的共生规律及地球化学分类地壳中，特别是矿床中，元素间常呈有规律的共生关系，这是由于这些元素具有相似的地球化学性质的缘故。研究地质作用中元素共生的基本规律和元素的地球化学分类，对于了解各类元素组合的迁移富集和矿床的形成具有重要意义。元素的地球化学分类揭示了这些特征。元素的地球化学分类方案很多，其中最常用的是V.M．戈尔德施密特的分类。V．M．戈尔德施密特将元素分为五类:1)亲铁元素：Fe、Ni、Co、P、C、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Au、Ge、Sn、Mo、W、Nb、Ta、Sc、Te，这些元素常与铁一起集中，因而最宙集于地球的内核。在地球的化学演化中，这些元素与基性和超基性岩有十分密切的联系。2)亲硫元素：S、Se、Te、As、Sb、Bi、Ca、In、Tl、Pb、Zn、Cd、Hg、Cu、Ag、Au、Ni、Pd，这些元素多与各种岩浆岩之间存在比较密切的联系，但最主要的是与中性和中酸性岩浆岩有关。3)亲石元素：O、Si、Ti、Zr、Hf、Th、F、Cl、Br、I、B、Al、Ga、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、U。在地球化学演化中，这些元素比较集中于酸性岩和碱性岩中。4)亲气元素：H、N、C、O、Cl、Br、I、He、Ne、Ar、Kr、Xe。这些元素在自然界大多为化学性质不活泼，呈原子或分子状态的气体，主要集中在气圈以及某些天然气矿床中。5)亲生物元素：它们是生物体内的主要元素。C、H、O、N、P、S、Cl、I、B、Ca、Mg、K、Na、V、Mn、Fe、Cu。这类元素的集中与生物有机体的生命活动有密切的关系二、元素的富集和成矿元素的迁移元素在地壳和上地幔中的含量不是固定不变的，它们总是处在不断地运动状态中。运动的结果，或是导致元素的分散，或是导致元素的集中。元素的这种运动转移现象或过程，称为元素的迁移。克拉克值元素在地壳中的重量百分含量。丰度元素在某一地质体或地质单元中的的重量百分含量。浓度克拉克值元素某一地质体(矿床、岩体或矿物等)中的平均含量与克拉克值的比值。当浓度克拉克值大于1时，即意味着该元素在某地质体中比在地壳中相对集中：小于1，则意味着分散。三、交代作用交代作用的范围很广泛，在内生、外生和变质条件下均可以发生，是一种特殊的地质作用。所谓交代作用，即是溶液与岩石在接触过程中，发生了一些组份的带入和另一些组份带出的地球化学作用，因此也称为置换作用。这种作用是岩石与渗滤在孔隙中的溶液发生化学反应，溶解作用和沉淀作用同时进行，致使原有矿物逐渐溶失，而代之以一种或几种新的矿物。在整个反应过程中，岩石基本上保持固态，并且交代前后的岩石总体积基本不变。通过交代作用，可以形成新的交代岩石或交代矿体，其中常保存着原有矿物或岩石的残田体、构造和结构以及出现矿物假象等。交代作用在许多矿床的成矿中都发挥了积极作用。四、成矿作用成矿作用即是在地球的演化过程中，使分散在地壳和上地幔中的化学元素，在一定的地质