矿床学2--基本概念

第一节矿产的种类按产出的状态可分为：气体、液体和固体矿产三种。第二章矿床学的基本概念根据矿产性质及其工业利用特点，大致上又可分为：金属矿产、非金属矿产、可燃有机矿产和地下水资源四类。白钨矿（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）黑色金属矿产：铁、锰、铬，钒、钛。（2）有色金属及矿产：铜、铅、锌、铝、镁、镍、钴、钨、锡、铋、钼、汞，锑。（3）贵金属：铂族(铂、钯、钉、铑、铱、锇)、金、银。（4）放射性金属：铀、钍、镭等。（5）稀有、稀土和分散金属：稀有：铌、钽、铍、锂、锆、铷、铯、锶；稀土：镧、铈、镨、钕，钐，铕、钇、钆，铽、镝、饵、铥、镱、镥分散：锗，镓、铟，铊、铪、铼、镉、钪、硒、碲。（二）非金属矿产从中可提取某种非金属元素（P、S）或直接利用的矿物资源。只有少数非金属矿产是用来提取某种非金属元素，如硫和磷等之外；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。例如金刚石大多是利用它的硬度和光泽，云母是利用其透明度和绝缘性，水晶是利用它的光学和压电性能。又如利用石灰岩的化学成分作水泥原料，利用花岗岩的色泽和坚固性作优良的建筑石材。(三)可燃有机矿产用途：燃料和化工原料。从化学成分：主要是由碳氢化合物组成的，应该属于非金属矿产，但其形成条件和用途与一般非金属矿产却颇不相同。按其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。（地热）（3）气体的：如天然气（二氧化碳、硫化氢、氦、氡）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)含量达到提取标准的卤水等。第二节有关矿石的基本概念一、矿物、岩石和矿石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)矿物以集合体形式出现即构成为岩石(rock)，其可以由单一矿物或两种以上不同的矿物集合体组成。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)。矿石是从矿体中开采出来的，从中可以提取一种或多种有用组分(元素、化合物或矿物)的天然矿物集合体。根据矿石中矿石矿物与脉石矿物的相对含量，可将矿石分为块状矿石即矿石中矿石矿物含量大于80％和浸染状矿石即矿石中矿石矿物含量小于80％。二、矿石的矿物组成和元素组成1.矿石矿物与脉石矿物矿石矿物矿石脉石矿物矿石中可被利用的金属或非金属矿物，也称有用矿物，如铁矿石中的磁铁矿和赤铁矿，铜矿石中的黄铜矿、斑铜矿和孔雀石等。矿石中不能利用的矿物，也称无用矿物。如铁矿石中的石英、角闪石，铜矿石中的石英、绢云母、绿泥石等。夹石(horse-stone)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，就得从矿体中剔除。脉石(gangue)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。2．夹石与脉石3．共生组分与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，并可供单独处理的组分。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”。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。有害组分有益组分可以回收的伴生组分，或能改变产品性能的伴生组分对有用组分的选矿、冶炼、加工有危害的某些组分如铜矿石中的Au、Ag，镍矿石中的Co、Se、Te，铁矿石中的V、Ti、Mn、Co等组分。铁矿石中的S、P、As、Pb、Zn，金矿石中的As等根据矿石中所含有用组分的情况，可把矿石分为简单矿石:仅能提取一种有用组分复杂矿石:同时提取数种有用组分三、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。矿石结构和矿石构造统称为矿石组构。矿石组构的研究对认识矿床形成的物理化学环境，阐明矿床形成作用和形成过程具有重要意义，主要为论证矿床成因提供重要信息。矿石组构研究还可了解矿床形成后的次生变化特点。斑点状构造鲕状构造条带状构造胶状构造矿石的常见构造梳状构造角砾状构造细脉状构造似角砾状构造鸡冠状构造骨架网孔状构造矿石的常见构造块状构造；有用矿物含量占80%以上，矿物集合体为不定形状、分布无方向性且结合紧密，无空洞。磁铁矿和钛铁矿（含量80%）及少量硅酸盐矿物组成，矿物集合体致密无空洞，分布无方向性。浸染状构造：在脉石矿物基质中有30%以下矿石矿物集合体，粒径一般小于0.5cm，它们呈星点状较均匀地散布于矿石中。当矿石矿物含量大于30%时称稠密浸染状构造。铬铁矿集合体（黑色）形态不规则，一般0.3cm，含量少，一般30%，呈星散状较均匀的分布于蛇纹石化橄榄岩中。斑点状构造：矿石矿物集合体呈近等轴状斑点，斑点大小较均匀，粒径多数可达0.5cm，分布较均匀且无方向性称斑点状构造。当斑点形状不规则，大小不一，且分布不均匀时，称斑杂状构造。辉钼矿集合体（0.3cm）呈近等粒状斑点，沿矽卡岩的孔隙、微裂隙呈稀疏星散状分布条带状构造：由不同成分或成分相同而颜色不同、或结构不同的矿物集合体在一个方向，彼此相间分布构成条带。构造特点：铅锌硫化物（黑色）和石英（白色）相间呈半环状沿脉壁分布。角砾状构造：一种或多种矿物集合体构成角砾，被一种或多种矿物集合体胶结。围岩的破碎角砾被含有辰砂的石英、方解石胶结。晶洞状构造：在矿石或围岩的空洞内，生长具有一定晶形的矿物集合体，保留有部分空洞称晶洞状构造。洞内的矿物晶体群称为晶簇。辉锑矿胶状构造肾状构造(铁矿石)葡萄状构造(铜矿石)等粒结构不等粒结构结晶定向结构紧密联晶结构片状结构纤维状结构环带状结构交代结构碎裂结构胶状结构矿石的常见结构自形结构：矿物颗粒在结晶充分的条件下，按其生长习性形成相对完整的晶体形态铬铁矿（白色）自熔体中结晶，早于硅酸盐矿物（已蛇纹石化）呈自形粒状，部分颗粒棱角被硅酸盐溶蚀明显发生圆化。自形板状结构它形结构：矿物颗粒在结晶条件较差条件下或受到外部条件干扰，不能按其结晶习性生长，呈不规则状或异常晶体形态出现。黄铁矿（白色）颗粒呈他形粒状分布于透明矿物中。包含结构：一种矿物整体地被包含在另一种矿物之中。包含结构（黄铁矿中的自然金和方解石）浑圆形粒状自然金（金黄色）被包裹于石英（黑灰色）中，灰白色为辉锑矿。交代残余结构：一种矿物被另一种矿物所取代，致使早期被交代矿物呈不规则状残余矿物存在。斑铜矿（玫瑰色）与黄铜矿（铜黄色）被铜蓝（蓝色）和褐铁矿（灰色）交代呈残余状，交代残余显示黄铜矿在斑铜矿中呈格状分布。深灰色为脉石矿物。固溶体分解结构：早期温度较高条件下呈一相结晶的矿物，随着温度的下降分离为互不混熔的两相，晚期分离出的矿物常呈乳滴状分布在早期形成的矿物之中，故也称乳滴状结构。黄铜矿（黄色）呈乳滴状分布于闪锌矿(灰色)中，二者接触界线平滑。填隙结构：晚期形成的矿物沿早期形成矿物的粒间或晶体内部的裂隙充填，呈不规则状分布（有别于它形结构）。黄铜矿（铜黄色）沿早期形成的石英颗粒（深灰色）间隙充填交代，可见平直的石英晶面。脉状穿插结构：晚期形成的矿物沿切穿矿物的裂隙充填，形成穿插矿物的细脉（与填隙结构有别）。赤铁矿（灰色）柱状晶体，集合体定向排列，沿裂隙穿插黄铁矿（浅黄色）、黄铜矿（铜黄色）、石英（深灰色）等。网脉状结构：晚期形成的矿物沿切穿早期矿物的网脉分布。铜蓝及透明矿物沿黄铁矿（浅黄色）网状裂隙充填交代。深灰色为透明矿物。四、矿石的质和量l.矿石品位及其表示方法因矿种不同，矿石品位的表示方法也不相同。大多数金属矿石，以其中的金属(重量)百分比表示(如Fe、Cu等)；矿石品位：指矿石中有用矿物或有用组分的含量。矿石品位是衡量矿石质量的主要标志。有些金属矿石的品位以其中的氧化物(如WO3，V2O5等)的重量百分比表示；在矿床或矿体中，矿石品位的获得方法：分区段，系统取样，分析化验贵金属矿石多用×10-6(即克／吨或ppm)表示；非金属矿床中的有用矿物或化合物多用重量百分比表示，砂矿床用g／m3或kg／m3表示，金刚石砂矿常用克拉／m3或mg／m3表示等等。国家（或勘探部门）规定的工业指标，用于圈定矿体。2.矿石边界品位与最低工业品位最低工业品位：在当前经济技术条件下能供开采和利用的矿体或矿段的最低平均品位。如铜矿的工业品位为0.4％～0.5％，钼矿为0.04％～0.06％。如我国铜矿的边界品位为0.2％～0.3％，钼矿为0.02％～0.04％等；边界品位：是划分矿体与非矿体界限的最低品位值。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5工业品位是随着经济技术条件的发展和需求程度、不同的矿床类型而变化。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；(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。(3)矿石的工艺技术条件：如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；铜矿床工业指标一般要求表项目硫化矿石氧化矿石坑采露采边界品位（%）0.2～0.30.20.5最低工业品位（%）0.4～0.50.40.7矿床平均品位（%）0.7～1.00.4～0.6最小可采厚度（m）1～22～41夹石剔除厚度（m）2～44～82铜矿床伴生有益组分评价参考表元素PbZnMoCoWO3SnNiSBiAuAgCd、Se、Te、Ga、Ge、Re、In、Tl含量（%）0.20.40.010.010.050.050.110.050.1g/t1g/t0.0013．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。有关储量的几点说明一个矿床的储量是随着最低工业品位的变化而变化的。不同矿产的储量表示方法不尽相同，黑色金属和非金属矿产主要以矿石量计算；贵金属、有色金属、稀有金属、稀土金属和放射性金属多以金属量计算；WO3、BeO、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、Li2O、Cs2O、ZrO2、TiO2、Cr2O3，等主要以化合物量计算矿产储量；一些特种的非金属则以矿物量表示矿产储量，如金刚石、压电石英、冰洲石、云母、石棉、石墨等。随着研究程度和开采工作的深入以及更多地质资料的获取，具体矿床的矿石储量的估算往往会发生变化。西方国家通常将储量划分为探明的(Proved)、概略的(Probable)和可能的(Possible)三类。我国目前使用1999年12月制定的“固体矿产资源/储量分类”国家标准（GB/T17766-1999）。4．矿石品级矿石的品级(gradeofore)，主要是根据矿石的品位及有益和有害组分对矿石质量划分的不同级别。划分依据（1）品位磁铁矿矿石可分为平炉富矿石(TFe＞55％)、高炉富矿石(TFe50％)和需选矿的贫矿石(TFe20％～25％)。（2）矿石或矿物的工艺技术特性以及不同的用途和加工方法（3）矿石的物理性能水晶的压电效应和光学性能；云母的分剥性和绝缘性能；石棉的韧度和长度；蛭石和珍珠岩的膨胀率；滑石的洁白度以及煤的结焦性等。第三节有关矿体的基本概念一、矿体与围岩矿床由两个基本部分(地质体)组成，即矿体和围岩。一个矿床可由单一矿体构成，也可由多个矿体组成。矿体为矿石在三维空间的堆积体，通常构成独立的地质体。围岩即矿体四周无实际价值的岩石，称为矿体围岩，简称围岩(wallrock)。相关内容：矿体与围岩的关系围岩与母岩二、矿