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第二章基本概念一组：矿产矿产是地壳中产出的由地质作用形成的有用（天然）物质资源。根据矿产的工业用途和性质分为：1、金属矿产（1）黑色金属——Fe、Mn、Cr（2）有色金属——Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi（3）轻金属——Al、Li（4）贵金属——Au、Ag、Pts（5）放射性金属——U、Th、（6）稀有稀土金属——Nb、Ta、Be、Rb、Cs、Zr、Hf、REE2、非金属矿产冶金辅助原料化工原料工业制造原料压电光学原料陶瓷玻璃工业原料建筑水泥原料宝石工艺美术原料3、可燃有机矿产固体矿产——煤、石煤、油页岩、地蜡、地沥青、可燃冰液体——石油气体——天然气4、水气矿产地下水卤水矿泉水碳酸气中国矿产资源特点中国是一个人口众多的矿产资源大国，矿产资源总的特点是:资源总量大，矿产资源总量占世界第三位，但人均占有量不足;种类齐全，配套程度高，但资源结构不尽如人意;二组：矿床(OreDeposit／MineralDeposit)1、矿床是地壳中矿产的集中产地，是矿化集中区的最小单位。包含有用地质体（矿体）及其赖以产出的地质环境。矿床不是一个地质体。成矿域成矿省成矿带成矿亚带矿田矿床‖矿体‖矿石矿物元素P2：矿床是矿产在地壳中的集中产地。它是指在地壳中由地质作用形成的，其所含有用矿物资源的数量和质量，在一定的经济技术条件下能被开采利用的综合地质体。2、同生矿床(syngenetic)——矿体与围岩在同一地质作用过程中同时或近于同时形成的矿床。例如：沉积矿床／岩浆矿床3、后生矿床(epigenetic)——矿体明显地晚于围岩形成的矿床。不属于同一地质作用过程。例如：沉积作用形成围岩／／热液作用形成矿床4、叠生矿床(diplogenetic)——由两次或两次以上成矿作用形成的矿床。例如：黑色页岩型多元素矿床沉积赤铁矿床受到岩浆侵入，在接触带形成磁铁矿床5、内生矿床（endogenetic)——由内力地质作用在地下深处形成的矿床。6、外生矿床（exogenetic)——由外力地质作用在地表或近地表形成的矿床。三组：矿体1、矿体——由地质作用形成的，通常情况下由矿石和脉石组成的，具有确切的形态、边界和规模的地质体。矿体形态：一向延长——柱状两向延长——板状、层状三向延长——囊状矿体的产状产状要素——走向、倾向、倾角＋侧伏向、侧伏角、倾伏向、倾伏角侧伏向——矿体走向与矿体最大延伸成锐角的一侧的方向。侧伏角——在矿体延伸面上，矿体最大延长线与走向线的夹角。倾伏向——矿体最大延伸线所指的空间方位。倾伏角——矿体最大延伸线与水平面的夹角（与其水平投影线之间的夹角）。矿体与地层、构造、和岩浆岩的关系。矿体的埋藏情况（露天的／隐伏的）2、围岩（wallrock,countryrock）——包围矿体的岩石。3、母岩（motherrock,parentrock）——提供主要成矿物质的岩石。4、主岩（hostrock）——矿体寄宿的岩石。5、矿源岩（sourcerock）——初步富集某种或某些成矿元素，并为后期热液成矿提供主要成矿物质的岩石。如果具有这种功能的岩石是地层——矿源层。（……的层状岩石。）四组：矿石(ore)1、矿石——所含有用物质（元素、化合物、矿物）达到工业要求的矿物集合体。矿石是一种特殊的岩石矿石通常由有用矿物和无用组份组成。矿石是一个物质概念，是不可数名词，不能论个数，一定要加上量词（块、吨、车…）。2、脉石（gangue,gang）——矿体中不能利用的物质。岩块、矿物、夹石。3、夹石——矿体中不符合工业要求的岩石。如果这种岩石超过一定的规模（厚度），就要从矿体中剔除，这个规模限度称为“夹石剔除厚度”。4、矿石结构(texture)——矿石中矿物的形态、大小及相互嵌布关系所构成的图案。粒状、片状、柱状结构粗粒、中粒、细粒、隐晶质结构自形、半自形、它形结构5、矿石构造(structure)——矿石中矿物集合体的形态、大小和相互关系所构成的图案。致密块状、浸染状（稠密、中等、稀疏）、条带状、梳状、晶洞状、斑点状、斑杂状、角砾状等。6、矿石组构（fabric）——矿石结构与构造的统称。五组：品位1、矿石品位(grade)——矿石中有用组分的单位含量。有用组分计量：元素——多数金属矿床化合物——WO3、P2O5等矿物——金刚石、石棉、云母等品位单位表示：ωt%、g/t、g/m3、Kg/m3、克拉（1克拉＝0.2克）2、边界品位(cutgrade)——区分矿石与岩石的有用组分的最低要求。对于单样品而言。3、工业品位（paygrade）当前能供开采的矿体或矿段的最低平均品位。矿石品位处于下降趋势，因素：需求的增加、高品位矿石竭尽、回收的工艺水平提高。Cu：10％———2％———0.3％Au：3g/t——5g/t-----------1g/t——3g/t同一矿种不同矿床的工业品位可能是不一样的，取决于：矿床规模——Mo大矿0.06％———小矿0.2％－0.3％综合利用价值大小矿石加工技术性能——Ti钛铁矿（8-10％）／／金红石（3-4%）4、有益组分——矿石中能作为副产品回收利用的、能够改善主产品性能的、能改善矿石冶炼工艺的组分。5、有害组分——矿石中对产品性能和选矿冶炼工艺流程产生不良影响的组分。6、矿石品级(grade)——根据矿石品位、有益有害组份和其他技术指标划分的矿石质量等级。六、矿物1、矿石矿物（oremineral）——矿石中可以被利用的矿物。即有用矿物。2、脉石矿物(ganguemineral)——矿石中不能被利用的矿物，即无用矿物。注意：矿石矿物－脉石矿物金属矿物－非金属矿物不能交叉搭配使用七、成矿过程（一）成矿旋回不同的地质作用形成的多个成矿过程。如：同生沉积成矿旋回—变质成矿作用旋回同生沉积旋回—热液叠加改造成矿作用旋回（二）成矿期成矿期是指一个长的成矿过程。标志：两个成矿期之间有较大的时间间隔，如岩浆岩的侵入；物理化学条件明显不同。（三）成矿阶段（矿化阶段）成矿阶段是指一个较短的成矿过程，代表成矿热液的一次脉动，形成一套矿物组合。标志：1、不同脉体的穿插关系2、晚阶段产物胶结早阶段产物3、普遍的交代关系（四）矿物生成顺序同一个成矿阶段中，不同矿物的先后晶出顺序。主要从结构上反映出来。八组：矿床类型1、矿床成因类型——根据矿床形成的成矿作用和地质条件划分的矿床类型。如：风化矿床、沉积矿床、岩浆矿床、接触交代矿床、斑岩型、黑矿型……2、矿床工业类型——在某种矿产中具有重要工业意义、作为主要找矿对象的矿床成因类型。决定矿床工业价值的因素：1、矿床自身的性质（品位高低、储量大小、伴生组分情况、埋藏情况……）2、经济地理条件（交通、能源动力、劳动力、水资源…）3、国防和国民经济发展的需求第三章成矿作用总论一、地球的圈层结构地壳大陆地壳大洋地壳地幔上地幔——正常型、富集型（交代作用）、亏损型；积极参与成矿作用（金刚石、Cr、Ni、Fe、Ti、Pts等）。下地幔——相对比较均匀（了解的不多），近年来有人认为超级地幔柱可能起源于下地幔。地核外地核内地核二、元素的分布地壳中天然存在的92种元素并非平均分布，其中Si、Al、Fe、Mg、K、Na、Ca和O就占到99.34％，其他的84种元素总共占0.66％。元素的分布量遵从原子序数的偶数规则、4倍规则和4Q＋3规则，以及随原子量增大而趋于减少等规则。三、元素的共生规律常量元素在地壳各圈层、各种岩石中的分配也有很大差异。如火成岩：成矿元素常常表现出与某些岩石类型之间存在不同程度的亲疏关系——岩石的“成矿专属性”由于岩石与成矿元素之间存在着专属性，导致了在矿田、矿床范围内成矿元素的共生（共同富集）。如Fe矿石中富集V、Ti、Cr…，作为有益的伴生组份，可以单独回收，也可以作为天然合金矿石提高产品的技术性能。为了说明元素的共生规律，曾有多种关于元素的地球化学分类。戈尔德施密特分类——依据地球层圈结构、原子体积和电子层结构:亲铁元素、亲硫元素、亲石元素、亲气元素上个世纪60年代皮尔逊提出了软硬酸碱理论来说明元素在成矿作用中的共生规律。认为只要表示出元素的亲合趋势就够了。能给出电子对的离子或离子团都叫做碱。酸——金属阳离子碱——阴离子／中性分子硬酸——半径小、电价高、变形性小的阳离子硬碱——电负性大、难变形、不易被极化的阴离子倾向于与硬酸结合成络合物能力的顺序：OSSeTeFClBrI倾向于与软酸结合成络合物能力的顺序：OSSeTeFClBrI四、元素的迁移成矿作用的本质是元素的迁移，并导致有用元素的富集或无用物质的分散和迁出。（1）导致元素迁移的原因元素的重力放射性键型能量极化力电负性内因温度压力浓度EhpH外因迁移因素（2）衡量元素迁移能力的标志某元素的克拉克值均含量某地质体中某元素的平浓度克拉克值＝表示元素迁移的性质——集中／分散该元素的克拉克值某元素的工业品位浓度系数＝表示该元素成矿的难易程度五、元素聚集成矿的方式（1）结晶作用——在封闭的物理化学体系中，所形成的物质来源于流体自身。岩浆中：铬铁矿、磁铁矿、金刚石等热液中：Fe2++CO32-＝FeCO3（菱铁矿）Sn4++O2-＝SnO2（锡石）Hg2++S2-＝HgS（辰砂）地表水：Na++Cl-＝NaCl（石盐）气体中：S（气）S（固）2H2S+O2=2S+2H2O（2）交代作用交代作用——开放体系中流体携带的组分对岩石矿物成分的全部或部分代换。新矿物的形成与旧矿物的消失同时发生交代前后体积基本保持不变A保持原矿物晶格类型的交代作用CaCO3+Fe2+＝Ca2++FeCO3Si4++Na++CaAl2Si2O8＝Ca2++NaAlSi3O8+Al3+可以叫做“离子交换作用”B原矿物被分解，部分组分保留矽卡岩型矿床中：钙铁榴石磁铁矿+透闪石Ca3Fe2(SiO4)3Fe3O4Ca2Mg5Si8O22(OH)2C主成分没有联系的交代作用石英脉中石英被黄铁矿交代：SiO2Si4++O2Fe2++2S＝FeS2这两个反应同时进行。磁铁矿直接交代大理岩（方解石）：如铁山铁铜矿床：CaCO3Ca2++CO32-Fe2++2Fe3++2O2Fe3O4这两个反应同时进行。（3）吸附作用粘土颗粒、胶粒、微生物，由于具有很大的比表面而具有吸附性，可以选择性吸附不同的成矿元素离子或离子团，在适宜的条件下沉淀下来，富集成矿。黑色页岩型矿床——Mo、V、Co、Ni、Mn、P、U、Au、Ag、Cu…粘土风化壳中REE矿床原生铜矿氧化带（4）胶体聚沉作用胶体的性质之一是带电性，同性电荷相斥，异性电荷相吸；吸引和排斥力保持平衡，胶体溶液稳定，其中的成矿物质得以搬运；一旦力的平衡被打破，胶粒的碰撞就会导致矿质的沉淀。地表水中：Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)4、SiO2、粘土中低温热液中：胶状黄铁矿、铁碧玉等。（5）生物－化学作用A生物、微生物的新陈代谢B生物生命活动影响环境，导致成矿C生物遗体的堆积、分解，成矿六、成矿流体：是指在地质作用中形成的具有溶解并携带成矿元素能力的汽水热液。含矿岩浆气水热液地表水火山喷气塑性流动的岩石流体获得成矿物质→含矿流体（一）成矿流体类型（来源）1、岩浆水——岩浆中原始的水和与岩浆成分达到平衡的从围岩中汲取的水。花岗岩含水5－10％，基性岩含水1－5％。极端情况，花岗质岩浆可达25％。2、地下水（大气降水）大气降水顺着岩石中的各种裂隙向下渗透，在深部受热（热异常区），增大从岩石中萃取金属的能力，成为含矿流体，循环成矿。3、建造水（封存水/同生水）——与沉积物同时保存的盆地水，存在于沉积物颗粒的间隙中（孔隙水）。成岩后可以充填于裂隙中。4、海水海底火山喷气成矿环境，海水渗入到岩石中，受到深部岩浆热的作用，升温萃取成矿物质，循环成矿。5、变质水在变质作用过程中，随着温压条件的升高，含水矿物释放出来的水，它与变质岩的矿物处于化学平衡状态。6、油田水油田水也是一种建造水，由于它产生于富含有机质的环境，因此水中含有丰富的有机质。有机质溶液一般具有溶解成矿物质的能力，可以形成含矿