第二章 有關(guān)礦床的基本概念

第二章有關(guān)礦床的基本概念

BasicConceptsAbout

theMineralDeposits第二章有關(guān)礦床的基本概念

BasicConceptsAbouttheMineralDeposits

礦產(chǎn)的分類同生礦床和后生礦床礦體的形狀和產(chǎn)狀圍巖和母巖、礦石和脈石石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造礦石的品位和品級本章主要內(nèi)容一、礦產(chǎn)的分類

1.礦產(chǎn)按產(chǎn)出狀態(tài)可分為三種：2.礦產(chǎn)按其性質(zhì)及工業(yè)用途可分為四類:

礦產(chǎn)的分類（一）金屬礦產(chǎn)

金屬礦產(chǎn)是指從中可提取某種金屬元素的礦物資源，按工業(yè)用途分為：1．黑色金屬：Fe、Mn、Ti、V、Cr等，主要鋼鐵材料；2．有色金屬：Cu、Pb、Zn、Ni、Co、W、Sn、Mo、Bi、Sb、Hg等；3．輕金屬：Al、Mg等（或歸入有色金屬）；4．貴金屬：Au、Ag、Pt、Pd、Os、Ir、Ru、Rh；5．放射性金屬：U、Th、Ra；

金屬礦產(chǎn)6．稀有、稀土和分散元素（1）稀有金屬：鉭、鈮、鋰、鈹、鋯、銫、銣、鍶等。（2）稀土金屬：包括原子序數(shù)39（鐿Y）和57-71的16個元素，分為兩類：1).輕稀土金屬（LREE，鈰族元素）：La(57)—Eu(63)(La,Ce,Pr,Nd,Po,Sm,Eu)；2).重稀土金屬（HREE，鐿族元素）：Y(39)+Gd(64)—Lu(71)(Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Y)；（3）分散金屬：如鍺、鎵、銦、鉈、硒、碲等。

（二）非金屬礦產(chǎn)

從中可提取某種非金屬元素或可直接利用的礦物資源。工業(yè)上除少數(shù)非金屬礦產(chǎn)是用來提取某種元素如S和P之外，大多數(shù)非金屬礦產(chǎn)是利用礦物或巖石的某些物理、化學性質(zhì)和工藝特性。

按工業(yè)用途分為：1．工業(yè)制造原料：石墨、金剛石、云母、石棉、重晶石、剛玉等。2．化學工業(yè)和肥料工業(yè)原料：磷灰石、磷塊巖、黃鐵礦、鉀鹽、巖鹽、明礬、石灰石等。3．冶金鋪助原料：螢石、菱鎂礦、耐火粘土、白云巖和石灰石等。4．壓電及光學原料：壓電石英、光學石英、冰洲石、螢石等。5．陶瓷及玻璃工業(yè)原料：長石、石英砂、高嶺土和粘土。6．建筑和水泥材料：砂巖、礫巖、浮石、白堊、石灰石、石膏、花崗巖、珍珠巖等。7．寶石及工藝美術(shù)材料：硬玉、軟玉、瑪瑙、水晶薔薇石、綠林石、琥珀、葉臘石、蛇紋石、孔雀石、電氣石和綠林石等。8．研磨材料：金剛石、石英砂等。

（三）可燃有機礦產(chǎn)(能源礦產(chǎn)

)

既是工業(yè)和民用的主要燃料，又是重要的化工原料。按產(chǎn)出狀態(tài)分：1．固體可燃有機礦產(chǎn)：煤、石煤、油頁巖及地蠟、地瀝青等。2．液體可燃有機礦產(chǎn)：石油。3．氣體可燃有機礦產(chǎn)：天然氣。

（四）地下水資源包括地下飲用水、技術(shù)用水、礦泉醫(yī)療水、地下熱水以及有用元素（Br、I、B、Ra等）含量達到提取標準的鹵水等。

綜合分類－周濤發(fā)A．

陸地礦產(chǎn)資源；B．

海洋礦產(chǎn)資源；

C．

宇宙礦產(chǎn)資源；

D．非常規(guī)礦產(chǎn)資源。

A．

陸地礦產(chǎn)資源

金屬資源；非金屬資源；寶玉石資源；油氣資源；寒帶氣冰資源；地下水和地熱水資源；景觀礦產(chǎn)資源；醫(yī)療礦產(chǎn)資源。B．

海洋礦產(chǎn)資源a.

海水礦產(chǎn)資源；b.

天然氣水合物；c.

海底礦產(chǎn)資源；

金屬資源（多金屬硫化物礦床、大洋鐵錳結(jié)核、富鈷結(jié)殼）；非金屬資源；油氣資源。C．

宇宙礦產(chǎn)資源月球礦產(chǎn)資源；

其它天體礦產(chǎn)資源；

D．非常規(guī)礦產(chǎn)資源。

綜合分類A．

陸地礦產(chǎn)資源金屬資源；非金屬資源；寶玉石資源；油氣資源；寒帶氣冰資源；地下水和地熱水資源；景觀礦產(chǎn)資源；醫(yī)療礦產(chǎn)資源。B．

海洋礦產(chǎn)資源

a.

海水礦產(chǎn)資源；

b.

天然氣水合物；

c.

海底礦產(chǎn)資源；

金屬資源（多金屬硫化物礦床、大洋鐵錳結(jié)核、富鈷結(jié)殼）；非金屬資源；油氣資源。

C．

宇宙礦產(chǎn)資源月球礦產(chǎn)資源；

其它天體礦產(chǎn)資源；

D．非常規(guī)礦產(chǎn)資源

陸地礦產(chǎn)資源（1）－金屬資源陸地礦產(chǎn)資源（2）－

非金屬資源

吸聲板陸地礦產(chǎn)資源（3）－

寶玉石資源

陸地礦產(chǎn)資源（4）－油氣資源

陸地礦產(chǎn)資源（5）－寒帶氣冰資源陸地礦產(chǎn)資源（5）－地下水和地熱水資源

陸地礦產(chǎn)資源（6）－景觀礦產(chǎn)資源

陸地礦產(chǎn)資源（7）－醫(yī)療保健礦產(chǎn)資源

海洋礦產(chǎn)資源（1）－海水礦產(chǎn)資源

H同位素海洋礦產(chǎn)資源（2）－天然氣水合物

氣體水合物是一種完全不同于煤、石油、天然氣的全新的能源礦產(chǎn),它是由碳氫氣體(主要是甲烷)和水分子組成的一種冰雪狀結(jié)晶物質(zhì)。氣體水合物是一種高密度的能源礦產(chǎn)。在標準狀態(tài)下,它所含甲烷與水的體積比為164∶1,即每立方米氣體水合物可釋放出180ｍ3的甲烷氣體,因而單位體積的氣體水合物所能釋放出的熱量遠遠超過現(xiàn)有能源礦產(chǎn):為煤的10倍、傳統(tǒng)天然氣的2～5倍。自1979年在美國東海岸的大西洋海域與東太平洋中的中美洲海槽的深海鉆孔中首次發(fā)現(xiàn)海底氣體水合物以來的近20年間,又陸續(xù)在許多地方發(fā)現(xiàn)了它。現(xiàn)在已經(jīng)知道,太平洋東、西岸帶,大西洋海岸帶蘊藏著或可能蘊藏著豐富的氣體水合物資源。估計,僅大西洋西部布萊克海底高原一處的甲烷水合物中的甲烷量就多達10×1010ｔ,可滿足全美國105年的天然氣需用量,日本海東北部和南海海槽中氣體水合物的資源量可滿足日本100年的能源需要。全世界海洋總面積的大約10%都可能蘊藏有氣體水合物,其總儲量約有2×1016ｍ3,這幾乎是全世界已知煤、石油、天然氣總量的2倍。氣體水合物被稱為21世紀的能源,受到了各主要工業(yè)國家的高度重視。海底氣體水合物礦床產(chǎn)于水深為300～5500ｍ的海床之下的沉積物中,主要賦存于上新統(tǒng),其次為始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)的粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖及砂巖、粉砂巖和礫巖中,充填巖石孔隙和裂隙,礦體呈層狀、透鏡狀。單個礦體厚n×10cm～n×102m到上千米,礦化面積可達n×104～n×105km2。海洋礦產(chǎn)資源（3）－海底礦產(chǎn)資源

金屬資源：多金屬硫化物礦床；大洋鐵錳結(jié)核；富鈷結(jié)殼。非金屬資源；油氣資源。

現(xiàn)代海底正在進行著熱液活動并形成了許多富有經(jīng)濟價值的礦產(chǎn),這在今天已是地質(zhì)學家們所熟知的了。然而這是20世紀60年代以來的事。在這之前,人們雖然發(fā)現(xiàn)過一些海底海水的局部異常,也曾設想洋中脊上會有高溫環(huán)境存在,但由于沒有真正見到海底的成礦作用,始終不為多數(shù)人所接受。直到本世紀60年代,美國“發(fā)現(xiàn)號科學考察船在紅海的AtlantisⅡ海淵中發(fā)現(xiàn)了高達56℃的熱鹵水及其后對紅海海底的一系列科學考察,尤其是1979年春“Alvin號”潛艇在實施RISE考察計劃時對北緯21°東太平洋中脊洋底熱液系統(tǒng)所做的直接觀察,才使現(xiàn)代海底的熱液活動和成礦作用得到了廣泛的承認。宇宙礦產(chǎn)資源（2）－其它天體礦產(chǎn)資源

非常規(guī)礦產(chǎn)資源

@華南巨量堆積的天然納米－微米非金屬礦物(高嶺石，坡縷石等)；@西藏岡底斯中段北麓熱泉泉華蛋白石中的微粒銫；@華南沉積巖容礦的微細浸染型金礦床原始礦石中的微粒金（20％TotAu）；@人工礦床－尾礦中的有用組分（如白云鄂博尾礦71種元素）；@原油和油田水中富集的金和其它金屬元素；@我國南方黑色巖系中特殊賦存狀態(tài)的貴金屬－重金屬元素（Pt,Au,Ag,V,Ni,Mo,Co,U）。二、同生礦床、后生礦床、疊生礦床

1．同生礦床：是指礦體和圍巖是在同一地質(zhì)作用過程中，同時或近于同時形成的，如沉積礦床和巖漿分結(jié)礦床等。2．后生礦床：指礦體的形成明顯地晚于圍巖的一類礦床，礦體和圍巖是由不同地質(zhì)作用和在不同時間形成的，如熱液脈型礦床。3．疊生礦床：在先期形成的礦床上又疊加了后期形成的礦床。

三、礦體及其形態(tài)和產(chǎn)狀

1．礦體：

礦體是礦床的主要組成部分，是開采的利用的對象。一個礦床由多個礦體組成，礦體具有一定的形狀和產(chǎn)狀。

2．礦體的形狀：按礦體在三度空間長度比例，分三類：（1）等軸狀礦體

在三度空間上延伸的長度大致相等，如礦瘤（d>10m）、礦巢(d=12m)、礦囊和礦袋（d更小）。若礦體在一個方向上較短，且中厚邊簿，為凸鏡體或扁豆體。

（2）板狀礦體

二向延長較大（長度和寬度），而第三方向（厚度）較小的礦體稱為礦脈或礦層。

礦脈(vein)礦脈是產(chǎn)在各種巖石裂隙中的板狀礦體，屬典型的后生礦床，可分為層狀礦脈和切割礦脈，礦脈規(guī)模大者長達千米，一般幾十米—幾百米，厚幾十厘米—幾米或十米—幾十米，延伸幾十米—-幾百米，少數(shù)可達千米以上。

礦層礦層一般指沉積形成的板狀礦體，礦體和圍巖是在相同的地質(zhì)作用下同時形成的，二者產(chǎn)狀一致。礦層厚度穩(wěn)定，延伸大。

（3）柱狀礦體

一個方向（多為垂向）延伸很大，而另外兩個方向延伸較小的礦體，通常稱為柱狀，筒狀或管狀礦體。

（4）其它形狀礦體

礦體實際形狀多種多樣，介于等到軸狀與板狀之間，或介于板狀與柱狀之間等，如網(wǎng)狀礦脈、梯狀礦脈、馬鞍狀、串珠狀等。

（三）、礦體的產(chǎn)狀

礦體的產(chǎn)狀是指礦體產(chǎn)出的空間位置和地質(zhì)環(huán)境，包括五個方面內(nèi)容：

1．礦體的空間位置2．礦體的埋藏情況3．礦體與巖漿巖的空間關(guān)系4．礦體與圍巖層理、片理的關(guān)系5．礦體與地質(zhì)構(gòu)造的空間關(guān)系

1．礦體的空間位置

礦體的空間位置包括兩方面內(nèi)容：一是與圍巖或構(gòu)造的關(guān)系，如整合、接觸帶，斷裂破碎帶或褶皺中等；二是礦體的產(chǎn)狀要素，包括礦體的走向、傾向和傾角等。側(cè)伏角（<abc）：礦體最大延伸方向（即礦體軸線）與走向之間的夾角。

傾伏角（<dbc）:礦體最大延伸方向與其中水平投影線間的夾角。

傾角（<bfe）:礦體真傾斜線與其在水平面投影線之間的夾角。

2．礦體的埋藏情況

指礦體出露了地表還是隱伏于地下，埋藏深度如何等分為：露天礦：礦體大部分出露地表，或其產(chǎn)出經(jīng)淺剝離后可以開采的礦體。隱伏礦（盲礦體）：完全隱伏的礦體

3．礦體與巖漿巖的空間關(guān)系指礦體產(chǎn)于巖體內(nèi),接觸帶或圍巖中。

4．礦體與圍巖層理、片理的關(guān)系是整合，還是切割等。

5．礦體與地質(zhì)構(gòu)造的空間關(guān)系

礦體產(chǎn)狀的研究意義：1）為找礦勘探和開采提供指導意義；2）闡明控礦地質(zhì)因素；3）有助于研究礦床成因。

四、圍巖和母巖

1、圍巖：指礦體周圍的巖石，后生礦體與圍巖的界線或是清晰的（如脈狀礦體），或是呈漸變過渡的，沒有明顯界線，需通過化學方法，按照工業(yè)指標加以礦體圈定。

2、母巖：母巖是在礦床形成過程中，提供主要成礦物質(zhì)的巖石，它與礦床在空間上和成因上有著密切的聯(lián)系。

圍巖和母巖的關(guān)系

有些礦床的圍巖即是母巖，如巖漿結(jié)晶分異作用形成的富Mg質(zhì)超基性巖中的鉻鐵礦礦床，超基性巖就是鉻鐵礦床的母巖，又如蛇紋巖在地表風化形成的殘余型含Ni硅酸鹽礦床，蛇紋巖即為鎳礦床的母巖。

3．礦源層地層中富集了某些成礦組分，但未達到工業(yè)要求，后來的熱液活動，使地層中成礦組分發(fā)生活動和轉(zhuǎn)移，富集成礦，礦床受地層控制。這些能為后期熱液活動提供成礦物質(zhì)的巖層，稱之為礦源層。它與母巖的意義相近。

4、主巖有人稱后生礦床的圍巖為主巖，也有人把礦體賦存的巖石叫主巖。（建議少用）

5、夾石礦體內(nèi)夾有的、不符合工業(yè)要求的巖石。

五、礦石和脈石

礦石礦物和脈石礦物

1、礦石：礦石是從礦體中開采出來的，從中可提取有用組分（元素、化合物或礦物）的礦物集合體。礦石由礦石礦物和脈石礦物兩部分組成。

礦石礦物－OreMineralsTheeconomicmineralsintheoredepositCommonlysulfides,/~marcouet/images/chalcopyrite.jpg.minas.upm.es/.../Minerales/Buscador/image20.jpg

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SomecommonoremineralsForcopper:

Chalcopyrite CuFeS2

Bornite Cu5FeS4

Chalcocite Cu2S

Covellite

CuSForzinc:

sphalerite ZnSFortin:Cassiterite SnO2Stannite Cu2SnFeS4FornickelPentlandite (Fe,Ni)9S8ForironHematite Fe2O3Magnetite Fe3O4ForsilverArgentite Ag2SArgentiferousgalena (Pb,Ag)S ForgoldNativegold AuCalaverite AuTe2脈石礦物－GangueMineralsThe

uneconomic

mineralsinanoredepositCommonlysilicatesandcarbonates,butmayalsoincludesulfidesandoxidesQuartz:SiO2e.g.inagoldveindepositDolomite:CaMg(CO3)2 e.g.inlead-zincoreMuscoviteorsericite:KAl3Si3O10(OH)4Chlorite:(Mg,Fe)12(Si,Al)8O20(OH)16Pyrite:FeS2e.g.inacopper-zincmassivesulfidedepositPyrrhotite:FeSe.g.inatindepositSomethingthatisanoremineralinonedepositcanbeaganguemineralinanotherdepositandviceversa.（1）．礦石礦物：可被利用的金屬或非金屬礦物，也稱有用礦物。如銅礦石中的黃銅礦、石棉礦石中的石棉等。（2）.脈石礦物：礦石中不能利用的礦物，也稱無用礦物。如銅礦石中的石英、絹云母、石英等，石棉礦石中的白云石和方解石等。

礦石礦物和脈石礦物的劃分是相對的。

2、礦石貧化：礦體中圍巖碎塊和夾石的含量過多，就相對地降低了礦石的品位，稱之石礦石貧化。

六、礦石的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)（礦石的組構(gòu)）

礦石的構(gòu)造（OreStructure）：是指組成礦石的礦物集合體的特點，即礦物集合體的形態(tài)，相對大小及其空間相互的結(jié)合關(guān)系等所反映的形態(tài)特征。礦石的結(jié)構(gòu)（OreTexture）

：是指礦石中礦物顆粒的特點，即礦物顆粒的形態(tài)、相對大小及其空間相互的結(jié)合關(guān)系等所反映的形態(tài)特征。七、礦石的品位和品級

1．品位：礦石中有用組分的含量。是衡量礦石質(zhì)量的尺度。

2．品位的表示方法和方式1）、元素含量重量百分比：大多數(shù)金屬礦床的表示法，如鐵：50%的鐵礦。2）、氧化物重量百分比：如鉻鐵礦中的Cr2O3,磷礦中的P2O5及WO3、V2O5等。3）、有用礦物或化合物重量百分比：主要為大多數(shù)非金屬礦床，如鉀鹽、明礬石、鹽礦(NaCL12%)等。品位的表示方法和方式4）、貴金屬及寶石：貴金屬礦石的品位一般以克/噸表示，g/T、mg/T、如Au、Re等；原生金剛石礦石的品位的克拉/噸（1克拉=0.2g）表示。5）、砂礦：品位一般以克/立方米或公斤/立方米。3．邊界品位和工業(yè)品位邊界品位：及來劃分礦與非礦界限的最低品位，如銅礦的邊界品位為0.2-0.3%，鉬礦為0.02-0.04%等。工業(yè)品位：指在當前能供開采和利用礦段或礦體的最低平均品位，只有礦段或礦體的平均品位達到工業(yè)品位時，才能計算工業(yè)儲量。如銅礦的工業(yè)品位為0.4-0.5%,鉬礦為0.04-0.06%。工業(yè)品位隨著經(jīng)濟技術(shù)條件的發(fā)展和需求程度是不斷變化的。4．平均品位：礦石品位的平均值。

5．礦石工業(yè)品位的主要決定因素⑴礦床的規(guī)模大小：礦床的規(guī)模愈大，工業(yè)品位要求愈低。如Mo礦：大型的工業(yè)品位為何0.06%,小型的為0.2-0.3%等。⑵礦石綜合利用的可能性：斑巖銅礦中的Mo達萬分之幾即可綜合利用。由于Mo的存在，擴大了礦床的工業(yè)價值，對銅的工業(yè)品位也可適當降低。⑶礦石的工藝技術(shù)條件：根據(jù)冶煉和選礦的難易，如不易冶煉的鈦鐵礦礦石，要求其中TiO2的含量不得低于是8-10%；而對易冶煉的金紅石礦石，則要求TiO2達到3-4%即有工業(yè)價值。

6．有益組分和有害組分⑴有益組分：礦石里除主要有用組分外，還常伴生有一些有用的組分，稱這些可以回收的伴生組分、或者能改善產(chǎn)品性能的組分統(tǒng)稱為有益組分。有銅礦石中伴生的Ni、Co、Au、Ag、Se、Te等，鐵礦石中伴生的Mn、V、Co、Ni和REE等。

⑵有害組分：礦石中的雜質(zhì)元素，對礦石的質(zhì)量有很大影響，稱這些雜質(zhì)元素為有害元素。如鐵礦石中的S和P。含硫高會降低金屬抗張強度，使銅在高溫下變脆；磷多了會使鋼在冷卻時變脆。7．礦石的品級（技術(shù)品級）即礦石質(zhì)量的等級，其確定主要依據(jù)礦石的品位及有益和有害組分的含量。非金屬礦石則主要依據(jù)礦石或礦物的工藝技術(shù)特性以及不同用途的加工方法。

例如：鐵礦石（Mt）：1）平爐富礦石（TFe>55%）；2）高爐富礦石（TF>50%）；3）選礦貧礦石（TFe>20%-25%）。

滑石：

SiO2MgOFe2O3

I級品≥60≥30≤0.8；

II級品≥40≥30≤1.8.(有益組分)(有害組分)

八、決定礦床工業(yè)價值的因素

(評價因素)

因素很多，主要包括三個方面