2第2章矿床学中一些基本概念

第二章矿床学中一些基本概念第一节有关矿石的基本概念一、矿物、岩石和矿石二、矿石的矿物组成和元素组成三、矿石的结构和构造四、矿石的质和量第二节有关矿体的基本概念一、矿体与围岩二、矿体的形态和产状第三节有关矿床的基本概念一、矿床及矿床学二、决定矿床工业价值的因素三、矿床成因类型和工业类型的概念四、同生矿床和后生矿床五、矿田、矿带和成矿区（带）第四节成矿作用概述与矿床成因分类一、影响矿床形成的主要因素二、浓度克拉克值和浓度系数三、成矿作用及其类型四、成矿作用的主要方式五、矿床的成因分类一、矿物、岩石和矿石矿物——元素在各种地质作用的影响下，通过结晶作用、升华作用、化学（反应）作用等途径形成矿物（mineral）.矿物指由地质作用所形成的天然单质或化合物–自然界已发现的矿物约3000~3300种左右。–在地壳中，以硅酸盐、碳酸盐、氧化物等造岩矿物分布最为广泛，其中硅酸盐类矿物和石英等造岩矿物约占地壳总重量的82.6%。第一节有关矿石的基本概念自然金自然银绿柱石(祖母绿)一、矿物、岩石和矿石岩石——矿物以集合体形式出现者，即构成为岩石（rock），其可以由单一矿物或两种以上不同的矿物集合体组成。矿石——如果岩石中含有经济上有价值，技术上可利用的元素、化合物或矿物，即称为矿石（ore）。–矿石也称原矿、粗矿或毛矿。虽然矿石与岩石都是由地质作用形成的天然矿物集合体，但是矿石中含有在一定技术经济条件下可被提取和利用的有用组分。简言之，矿石即是一种可利用的特殊岩石。第一节有关矿石的基本概念1.矿石矿物与脉石矿物，矿石矿物和脉石矿物的划分只有相对意义，而无绝对界限。–矿石矿物（oremineral）亦称有用矿物，系指可以被利用的金属或非金属矿物。如铜矿石中的黄铜矿、斑铜矿，石棉矿石中的石棉等。–脉石矿物（ganguemineral）则是指那些虽与矿石矿物相伴，但不能被利用或在当前技术经济条件下暂时不能被利用的矿物，如铜矿石中的石英、绢云母等，石棉矿石中的白云石等。–并不是所有金属矿物都是矿石矿物，同样，并不是所有非金属矿物都是脉石矿物。矿石矿物和脉石矿物的划分只有相对意义，而无绝对界限。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念第一节有关矿石的基本概念Stibnite（辉锑矿）脉石矿物quartzScheelite(白铅矿)第一节有关矿石的基本概念2.夹石与脉石–夹石——矿体内这些达不到工业要求而不被利用的部分，一般称为夹石（horse-stone）。当夹石的厚度超出允许的范围，就得从矿体中剔除。–脉石——一般将矿床中与矿石相伴生的无用固体物质称为脉石（gangue），包括脉石矿物、夹石、围岩的碎块等。它们通常在开采和选矿过程中被废弃掉。矿体中围岩碎块和夹石的含量过多，就相对降低了矿石的品位，一般称其为矿石贫化。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念3.共生组分与伴生组分，矿石是可以从中提取有用组分的矿物集合体。其中除主要有用组分外，还可以有共生组分和伴生组分。–共生组分，是指矿石（或矿床）中与主要有用组分在成因上相关，空间上共存，品位上达标，可供单独处理的组分。在一定的经济技术条件下，这些组分的工业意义小于主要有用组分。共生组分在空间上与主要有用组分既可共生于同一矿体中，即“同体共生”，也常表现为彼此分离，甚至各自独立圈定矿体，即“异体共生”。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念矿体夹石矿体3.共生组分与伴生组分–伴生组分是指矿石（或矿床）中虽与主要有用组分相伴，但不具有独立工业价值的元素、化合物或矿物，其存在与否和含量的多寡常影响着矿石质量。–据对矿石质量的影响，伴生组分可分为有益组分和有害组分。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念第一节有关矿石的基本概念3.共生组分与伴生组分有益组分和有害组分伴生有益组分指矿石中除有用组分外，可以回收的伴生组分，或能改变产品性能的伴生组分，如铜矿石中的Au、Ag，镍矿石中的Co（钴）、Se（硒）、Te（碲），铁矿石中的V（钒）、Ti（钛）、Mn（锰）、Co（钴）等组分。有害组分则指矿石中对有用组分的选矿、冶炼、加工有危害的某些组分。如铁矿石中的S、P、As、Pb、Zn，金矿石中的As等。二、矿石的矿物组成和元素组成二、矿石的矿物组成和元素组成3.共生组分与伴生组分–综合评价伴生有益组分可以提高矿床的工业价值，有时还可以适当降低对主要组分的要求。因此，查明伴生有益组分的含量及赋存状态有重要的现实意义。矿石中有害组分的存在，对矿石质量有很大的影响，如铁矿石中含硫高，会降低金属抗张强度，使钢在高温下变脆；含磷高又会使钢在冷却时变脆等，因此需要限制有害组分的含量。由此可见，伴生有益组分和有害组分也是衡量矿石质量和利用性能的重要标志。第一节有关矿石的基本概念二、矿石的矿物组成和元素组成3.共生组分与伴生组分–根据矿石中所含有用组分的情况，可把矿石分为简单矿石和复杂矿石2类。前者指从中仅能提取一种有用组分；后者则指从中可以同时提取数种有用组分。第一节有关矿石的基本概念二、矿石的矿物组成和元素组成1.矿石结构（oretexture），系指矿石中矿物颗粒的形状、大小和相互关系。–矿石结构类型主要决定于矿物颗粒的形成条件，它是研究矿物生成顺序的重要标志。–矿石结构现象有大型和小型之分，大型结构用肉眼即可分辨，小型结构通常在显微镜下观察研究。–矿石结构类型甚为多样，有：由熔体和溶液中结晶形成的结构、由固溶体分离作用形成的结构、由再结晶作用形成的结构、由沉积作用形成的结构、由压力作用形成的结构等。三、矿石的结构和构造第一节有关矿石的基本概念概论2.矿床、矿体和有关概念•矿石结构（oretexture）—矿石中矿物颗粒的形态、相对大小及空间上的相互结合关系所反映出的形态特征。PyPyAu0.1mm黄铁矿的自形粒状结构黄铁矿的自形粒状结构自然金的他形粒状结构包含结构（黄铁矿中的自然金和方解石）乳浊状结构（固溶体分解结构）黄铁矿的草莓结构自形板状结构概论2.矿床、矿体和有关概念矿石结构之等粒结构颗粒比较匀称、大小比较相近的单矿物和复矿物集合体组成的矿石结构。包括：半自形粒状结构、他形粒状结构、海绵陨铁结构等。概论2.矿床、矿体和有关概念矿石结构之不等粒结构较细的基质里发育着较大的矿物颗粒，或反之。包括：斑状结构、嵌晶结构、乳浊结构等概论2.矿床、矿体和有关概念矿石结构之片状结构单矿物或多矿物矿石基质中全部或绝大部分颗粒为片状概论2.矿床、矿体和有关概念矿石结构之纤维状结构组成矿石的矿物集合体为纤维状组织概论2.矿床、矿体和有关概念矿石结构之环带状结构矿物析出物由于依次沉淀，或由于较早的矿物被较晚的矿物所交代而形成交替出现的环带概论2.矿床、矿体和有关概念矿石结构之交代结构晚期矿物沿着早期矿物的范围交代发育而成概论2.矿床、矿体和有关概念矿石结构之胶状结构在胶体成矿时析出矿物变化的各个阶段中产生的概论2.矿床、矿体和有关概念l矿石构造（orestructure）—组成矿石的矿物集合体的形态、相对大小及空间上的相互组合关系所反映的形态特征。块状构造（块状赤铁矿）细脉-浸染状构造（云南会泽Pb-Zn矿）条带状构造（湖南沃溪Au-Sb-W矿）胶状构造浸染状构造肾状构造(铁矿石)葡萄状构造(铜矿石)概论2.矿床、矿体和有关概念矿石构造之块状构造有用矿物集合体在矿石中占大部分，呈无空洞的致密状，矿物排列无方向性者，即为块状构造。其颗粒有粗大、细小、隐晶质的几种。若为隐晶质者称为致密块状。概论2.矿床、矿体和有关概念矿石构造之斑点状构造矿石矿物在脉石矿物中形成断续的不规则堆积体。据堆积体大小可分为：斑点状构造、斑杂状构造、浸染状构造等。概论2.矿床、矿体和有关概念矿石构造之带状构造各种矿物的带交互出现。对沉积矿床来说是层状构造；对变质矿床来说是片麻状、片状、皱纹构造；对岩浆成因矿床是皮壳状、流状构造。概论2.矿床、矿体和有关概念矿石构造之梳状构造概论2.矿床、矿体和有关概念矿石构造之细脉状构造由网状、交切或似平行细脉群形成的构造概论2.矿床、矿体和有关概念矿石构造之鲕状构造概论2.矿床、矿体和有关概念矿石构造之肾状构造在热液和表生矿石中常见，由于胶体矿物形成作用而产生，所以有时也叫胶状构造。概论2.矿床、矿体和有关概念矿石构造之破碎构造在多阶段成矿的矿床中常常出现，他是先前世代的矿物质破碎，被后续世代造矿集合体所胶结。如角砾状构造、似角砾状构造。角砾状构造似角砾状构造概论2.矿床、矿体和有关概念矿石构造之骨架状构造常见于氧化带，由于分布较规则的固体矿物堆积物的薄膜发育所致（骨架），骨架的网孔在某种程度上充填有疏松的矿物质。四、矿石的质和量1.矿石品位及其表示方法–矿石品位（Tenorofore），系指矿石中所含有用组分的单位含量。–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量的重量百分比表示；有些金属矿石的品位则以其中氧化物的重量百分比表示，如WO3、V2O5等；大多数非金属矿物原料的品位以其中有用矿物或化合物的重量百分比表示，如钾盐、明矾石等；原生贵金属矿石的品位一般以克/吨（10-6）表示；第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量1.矿石品位及其表示方法原生金刚石矿石的品位以克拉/吨（1克拉=0.2克）或毫克/吨表示；砂矿品位一般以克/立方米或公斤/立方米表示；金刚石砂矿常用克拉/立方米或毫克/立方米表示。–矿石品位是衡量矿石质量好坏的主要标志。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位–边界品位是指在当前经济技术条件下用来划分矿体与非矿体界限的最低品位，是在圈定矿体时对单个矿样中有用组分所规定的最低品位数值。如铜矿的边界品位为0.2%~0.3%钼矿为0.02%~0.04%。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位–最低工业品位，是指在当前经济技术条件下能供开采和利用矿段或矿体的最低平均品位。如铜矿的工业品位为0.4%~0.5%，钼矿为0.04%~0.06%。只有矿段或矿体的平均品位达到工业品位时，才能计算工业储量。第一节有关矿石的基本概念边界品位和工业品位应用示意图1-围岩；2-表内矿体；3-表外矿体；4-样品及品位2.边界品位与最低工业品位–工业品位主要决定于以下因素：（1）矿床的规模：矿床的规模愈大，工业品位要求愈低。–如对钼矿来说，大型矿床的工业品位为0.06%，而小型矿床则为0.2%~0.3%左右；–又如大型残余硅酸盐镍矿，工业品位为0.5%，而小型的则要求为0.7%~0.8%。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位–工业品位主要决定于以下因素：（2）矿石综合利用的可能性。–如：在斑岩型铜矿床中伴生的钼，只要达到万分之几便可综合利用。由于钼等有用元素的存在，扩大了矿床的工业价值，因此对铜的工业品位也可适当降低。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位（3）矿石的工艺技术条件：–如：钛矿石，对不易冶炼的钛铁矿矿石，要求其中的TiO2含量不得低于8%~10%，而对易冶炼的金红石矿石，则TiO2含量达到3%~4%时即有工业价值；–如：对于自熔性铁矿石品位的要求也比非自熔性铁矿石品位要求低，因此菱铁矿矿石就比磁铁矿矿石的工业品位低，因在冶炼菱铁矿矿石时可以不加或少加熔剂。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量四、矿石的质和量3.矿石储量–储量（reserves），是指经地质研究并利用地质勘探技术手段，如钻探、槽探、井探、坑探等查明的矿产储藏量，是衡量矿床规模的重要依据。–储量是根据矿石的体积、矿石的体重与平均品位，按特定公式计算求得的。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量–矿石储量的单位，对于不同矿产往往不同，还有重量单位和体积单位之分。多数矿床以重量计算，通常单位为吨（t），如黑色金属（铁、锰、铬）、一般非金属（磷灰石、钾盐、石