第一章礦床學(xué)導(dǎo)論地大

第一章礦床學(xué)導(dǎo)論

OreDepositIntroduction一、礦床學(xué)學(xué)科特點及與其它學(xué)科的關(guān)系二、礦床學(xué)發(fā)展簡史及發(fā)展趨勢三、礦床學(xué)研究的基本內(nèi)容及方法四、礦床學(xué)基本概念五、成礦作用總論六、礦床成因分類一、礦床學(xué)學(xué)科特點及與其它學(xué)科的關(guān)系礦床地質(zhì)學(xué)（oredepositgeology）礦床地質(zhì)學(xué)是應(yīng)用地質(zhì)學(xué)及有關(guān)學(xué)科的理論、技術(shù)和方法，研究礦床的規(guī)模、質(zhì)量、產(chǎn)狀、形成機(jī)制與時空演變規(guī)律的學(xué)科。由于礦床學(xué)是直接應(yīng)用于礦物資源的開發(fā)和利用的地質(zhì)學(xué)科，所以也稱為經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)（economicgeology）。礦床學(xué)學(xué)科特點及與其它學(xué)科的關(guān)系礦床地質(zhì)學(xué)是成礦預(yù)測，找礦和勘探的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。礦床地質(zhì)學(xué)研究涉及的問題十分廣泛，小至元素的質(zhì)子，大到宇宙；深到地球核心，遠(yuǎn)到外層空間。研究對象是對國民經(jīng)濟(jì)有重大意義的礦床。研究目的是為了經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行找礦、勘探和開發(fā)工作，以滿足人類社會對礦產(chǎn)資源不斷增長的需要。二、礦床學(xué)發(fā)展簡史及發(fā)展趨勢發(fā)展簡史古代樸素唯物論認(rèn)識階段（先秦-中世紀(jì)以前）：事實描述、記錄及有限認(rèn)識階段；中世紀(jì)唯心論認(rèn)識階段（文藝復(fù)興運(yùn)動以前）：歪曲事實、憑空捏造階段；近代礦床學(xué)發(fā)展階段（文藝復(fù)興——十九世紀(jì)中葉）：片面觀察、描述，認(rèn)識無限發(fā)揮階段；現(xiàn)代礦床學(xué)發(fā)展階段（十九世紀(jì)中葉——二十世紀(jì)初期）：礦床學(xué)從礦物學(xué)中獨立出來，形成了系統(tǒng)的理論體系和研究方法，進(jìn)入了全面發(fā)展時期；當(dāng)代礦床學(xué)發(fā)展階段（二十世紀(jì)六十年代以后）：由定性描述向定量分析轉(zhuǎn)變，由單個礦床研究到區(qū)域成礦分析再到成礦系統(tǒng)分析轉(zhuǎn)變；礦床學(xué)發(fā)展簡史及發(fā)展趨勢1、深入研究礦床的形成和分布規(guī)律．為礦產(chǎn)勘查提供新的成礦學(xué)理論基礎(chǔ)（理論礦床學(xué)）；2、擴(kuò)大礦床學(xué)研究對象．發(fā)掘地質(zhì)體的有用性，加強(qiáng)對非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的研究“應(yīng)用礦床學(xué)”；3、拓寬研究領(lǐng)域。探索為礦業(yè)開發(fā)和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展服務(wù)的礦床學(xué)研究（環(huán)境礦床學(xué)）；4、礦床學(xué)研究成果為發(fā)展地球科學(xué)和豐富科普內(nèi)容服務(wù)發(fā)展趨勢1、礦床成因研究及礦床成因分類；2、板塊構(gòu)造與成礦；3、礦床模式研究；4、區(qū)域成礦學(xué)研究；5、超大型礦床研究；6、海底現(xiàn)代熱液成礦作用的發(fā)現(xiàn)與研究；7、成礦年代測定；8、層控礦床研究；9、人工礦床研究；10、環(huán)境礦床學(xué)研究；當(dāng)前礦床學(xué)主要研究領(lǐng)域三、礦床學(xué)研究的基本內(nèi)容及方法基本方法礦床學(xué)研究的基本方法四、礦床學(xué)基本概念（一）礦產(chǎn)（mineralresources）

1.概念：礦產(chǎn)是自然界產(chǎn)出的有用礦物資源。

2.礦產(chǎn)分類

（1）狀態(tài)分類

應(yīng)用分類1.定義：是礦產(chǎn)在地殼中的集中地。具體是指存在于地殼中的、由地質(zhì)作用形成的、其所含有用礦物集合體的質(zhì)和量達(dá)到當(dāng)前工業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，能被開采利用的地質(zhì)體。礦床由礦體和圍巖兩部分組成。（二）礦床(oredeposit)2.同生礦床：礦體與圍巖同時或近同時形成礦床。

3.后生礦床：礦體明顯晚于圍巖形成的礦床。

4.疊生礦床：由兩種或兩種以上成礦作用形成的礦床疊加共生在一起所構(gòu)成的礦床。基本概念

礦體(orebody)

礦體是礦床中可供開采利用的、由礦石和夾石組成的地質(zhì)體。

礦體是礦床的主體，一個礦床可由一個或多個礦體組成。

（三）礦體、圍巖、母巖圍巖(wall-rock)

圍巖是指礦體周圍的巖石。

礦體與圍巖的關(guān)系：

a、接觸關(guān)系，可分為突變接觸（截然清楚）和漸變接觸（模糊不清）。

b、時間關(guān)系，可分為二者同時或近同時形成的和礦體明顯晚于圍巖的兩種情況。

圍巖母巖(originrock)

在成礦過程中提供主要成礦物質(zhì)的巖石（礦源巖、礦源層）。

注意：圍巖與母巖是兩個完全不同的概念，在一些礦床中二者可以是同一地質(zhì)體，在另一些礦床中二者則可能完全無關(guān)。母巖大冶鐵山鐵銅礦床礦床→圍巖（灰?guī)r、閃長巖、大理巖、矽卡巖）+礦體（象鼻山、獅子山、尖山、尖林山、鐵門坎、龍洞六個礦體）。礦體→礦石（鐵礦石、銅礦石、鐵銅礦石）+脈石（大理巖、矽卡巖、灰?guī)r、閃長巖等的夾石）。礦石→脈石礦物（石英、石榴石、方解石、透輝石…）+礦石礦物（磁鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦、菱鐵礦…）。礦石礦物→無用部分（O、CO2、P、S…）+有用部分（Fe、Cu、Co、Au、Ag…）。礦床實例礦床實例圖（四）

礦石和脈石1.礦石(ore)

從礦體中采出的可從中提取有用組分的礦物集合體。礦石是由礦石礦物和脈石礦物組成。

2.礦石礦物（oremineral）：礦石中可供利用的礦物,也稱有用礦物。

3.脈石礦物（ganguemineral）：礦石中不能利用的礦物，也稱無用礦物。礦床學(xué)的基本概念注意：礦石礦物與脈石礦物是相對于一個具體的礦床而言的，在一個礦床中某種礦物可利用則是礦石礦物，而在另一礦床或礦體中這種礦物不能利用則是脈石礦物，脈石礦物的概念也是如此。（例自然金和石英）（五）夾石(interlayerrock)

礦體中未達(dá)到工業(yè)要求的礦物集合體。（礦體中的巖石）（采礦學(xué)上的概念）。礦體中厚度小的夾石在計算礦體儲量時不剔除，但當(dāng)夾石厚度達(dá)到了規(guī)定的厚度指標(biāo)時它的體積必須從礦體中剔除而不能計算儲量。這一規(guī)定的夾石厚度指標(biāo)稱為最大夾石厚度。（六）脈石(gangue)

礦體中的無用礦物及巖石（脈石礦物及夾石的統(tǒng)稱）（礦床學(xué)上的概念）。

礦床學(xué)的基本概念夾石、脈石礦床學(xué)的基本概念（七）礦石品位(oreattribute)

指礦石中有用組分的含量。

1.有用組分表示法：

a.有用元素（多用于金屬礦石）；

b.化合物，如WO3、Cr2O3、P2O5、KCl等；

c.有用礦物，如云母、石棉、冰洲石等。

2.品位表示方法：

a.重量的百分含量(%)法；

b.克/噸(g/t)法（多用于貴金屬）；

c.毫克/噸(mg/t)法（用于金剛石）；

d.克/立方米(g/m3)法（多用于重金屬砂礦）；

e.公斤/立方米（kg/m3）法（多用于石棉、云母等）。品位2.礦體的產(chǎn)狀1.工業(yè)品位（economicgrade）：目前可供開采利用的礦體或礦段平均品位的最低平均品位。只有達(dá)到這個品位才能計算工業(yè)儲量。如銅礦工業(yè)品位為0.40%-0.50%。

2.邊界品位(subeconomicgrade)：是礦體邊部所允許的最低品位值。用來劃分礦與非礦界限的最低品位，如銅礦邊界品位為0.20%-0.30%。

上述工業(yè)指標(biāo)的選定和影響因素：

地質(zhì)因素（礦體的規(guī)模及開采條件）；

市場因素（價格）；

采選技術(shù)(選冶成本)；(八)圈定礦體應(yīng)用的指標(biāo)

邊界品位和工業(yè)品位應(yīng)用示意圖1-圍巖；2-表內(nèi)礦體；3-表外礦體；4-樣品及品位品位圈定示意圖是指礦石的質(zhì)量分級分級依據(jù)：

a、礦石的品位

b、工藝性能

c、伴生組分

例磁鐵礦礦石，平爐富礦要：TFe≥56%、SiO2≤8%、S≤0.1%、P≤0.1%、Cu≤0.2%、（Pb、Zn、As、Sn均）≤0.04%。3.礦石品級(qualityclassiation)1.礦體的形狀（orebodyshape）：

（九）有關(guān)礦體觀察描述的主要內(nèi)容及術(shù)語

礦體形狀礦床學(xué)的基本概念形態(tài)示意圖1.礦石的礦物組合（mineralparagenesis）：（十）有關(guān)礦石觀察描述的主要內(nèi)容及術(shù)語2.礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造(fabericandstructure)：a.結(jié)構(gòu)是指單個礦物的大小、形狀及礦物間的相互關(guān)系；b.構(gòu)造是指礦物集合體的形狀和有用礦物的分布狀況；注意：礦石構(gòu)造與巖石構(gòu)造術(shù)語的異同（如塊狀、星點狀、浸染狀、團(tuán)塊狀、斑雜狀等構(gòu)造）礦床學(xué)的基本概念結(jié)構(gòu)構(gòu)造黃鐵礦的草莓結(jié)構(gòu)包含結(jié)構(gòu)（黃鐵礦中的自然金和方解石）自形板狀結(jié)構(gòu)乳濁狀結(jié)構(gòu)（固溶體分解結(jié)構(gòu)）示意圖1膠狀構(gòu)造浸染狀構(gòu)造腎狀構(gòu)造

(鐵礦石)葡萄狀構(gòu)造

(銅礦石

)示意圖2塊狀礦石鐵礦石礦石類型多根據(jù)礦石構(gòu)造劃分，如塊狀礦石、浸染狀礦石、條帶狀礦石、角礫狀礦石等。也可根據(jù)礦物類型、容礦巖石類型劃分。3.礦石的類型（oretype）a.有益組分：指可綜合利用的組分和能改善產(chǎn)品性能的組分。例：銅礦石中的Au、Ag等元素、鐵礦中的Mn、V等元素。b.有害組分：指對選礦和冶煉或?qū)ζ洚a(chǎn)品有不良影響的組分。例：金礦中的As、鐵礦中的S、P。

4.伴生組分(associatedcomposition)：思考題（thinkingquestions）1.何謂礦床、同生礦床、后生礦床和疊生礦床？2.何謂礦石礦物、脈石礦物及脈石？3.礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造各表示礦石的哪些特征？研究它們有何意義？4.品位、邊界品位及工業(yè)品位的概念及應(yīng)用。5.一般影響礦石品級的因素有哪些？6.礦體的產(chǎn)狀應(yīng)包括哪些內(nèi)容？五、成礦作用總論

成礦作用概念（一）成礦作用概念成礦作用（ore-formingprocesses）是指在地球的演化過程中，使分散在地殼和上地幔中的化學(xué)元素，在一定的地質(zhì)環(huán)境中相對富集形成礦床的作用。成礦作用是地質(zhì)作用的一部分。（二）有關(guān)元素分布的幾個概念1.豐度（abundant）：某元素在某地質(zhì)體中的平均含量。2.克拉克值(Clarkindex)：是指某元素在地殼中的平均含量，即某元素在地殼中的豐度。

成礦作用總論3.濃度克拉克值(concentrationClarkindex)：是指一個地質(zhì)體中某元素的平均含量與其在地殼中平均含量的比值，即元素豐度/克拉克值。該值＞1表示集中，＜1表示分散。4.濃度系數(shù)（concentrationcofficient）：是指元素的工業(yè)品位與該元素克拉克值的比值。成礦作用總論濃度克拉克值、濃度系數(shù)

1.不同元素在地殼和上地幔中的豐度差異懸殊O、Si、Al、Fe、Ca、Na、Mg七元素占地殼的99%以上；2.同一元素在不同地質(zhì)體中的豐度差異很大幔源巖中超基性巖富集的元素：Cr、Ni、Mg、Co、PGE；基性巖中富集的元素：V、Ti、Cu、Zn、Sb、Mo；花崗巖中富集的元素：U、Th、Li、Be、Nb、Ta、W、Sn、Zr、Pb等；沉積巖中富集的元素：S、B、C、Hg、Sn、Mo、Pb、W、Cu、Zn等；（二）元素在地殼和上地幔中的分布特征

1.相關(guān)性

a.克拉克值大的元素易成礦、成大礦；

b.元素在豐度高的地質(zhì)體中易成礦；（成礦專屬性）

2.不相關(guān)與元素的克拉克值無關(guān)而與地球化學(xué)行為有關(guān)。

例如，Sb（0.00006）、Ga（0.0018）（三）元素分布與成礦關(guān)系

1.影響元素遷移富集的因素

a.內(nèi)因：即取決于元素的地球化學(xué)性狀。

b.外因：即溫度、壓力、PH、Eh及流體成分和動力等條件的變化。（四）元素富集成礦的一般方式

遷移富集因素成礦作用總論2.元素富集成礦的一般方式

結(jié)晶作用（crystalprocess）：巖漿結(jié)晶、溶液結(jié)晶及凝華結(jié)晶。

無機(jī)化學(xué)作用(abio-chemicalore-formingprocess)：

a.氣體間的反應(yīng)；如火山噴氣中

2H2S+O2=2S↓+2H2O

富集方式b.氣體與固體間的反應(yīng)；如高溫條件下長石與水蒸氣

3kAlSi3O8+H2O==kAl2[AlSi3O10](OH)2+2kOH+6Si02

成礦作用總論c.液體與固體間的反應(yīng)；如黑云母與熱液反應(yīng)形成綠泥石

2k(Mg·Fe)3AlSi3010(OH)2+4H+==Al(Mg·Fe)5AlSi3010(OH)8+(Mg·Fe)2++2K++3SiO2

d.固體與固體間的反應(yīng)；如硅質(zhì)石灰?guī)r在高溫條件下

CaCO3+SiO2+Si02==CaSi03+C02↑

元素的富集與成礦其它反應(yīng)形成煤、石油的原始物質(zhì)是生物遺??；硅藻土是由硅藻死亡后堆積而成；沉積磷塊巖礦床由生物排泄物或遺體堆積而成；現(xiàn)代海底熱液成礦研究表明，生物對某些金屬礦床成礦也起著重要作用。生物化學(xué)作用（bio-chemicalprocess）交代作用（alterationprocess）：是指溶液與巖石在接觸過程中，發(fā)生了一些組份的帶入和另一些組份的帶入的地球化學(xué)作用，也稱為置換作用（replacementprocess）。如鈉長石與富鉀熱液反應(yīng)形成絹英巖化3NaAlSi3O8+K++2H+==KAl2[AlSi3O10](OH)2+3Na++6SiO2成礦作用總論交代作用成礦作用總論離子交換(ioninterchange)及類質(zhì)同象(isomorphism)置換作用:在稀有、分散元素礦床形成過程中占有重要地位