1、第二章 礦床學(xué)基礎(chǔ),福建壽山石礦,目的和要求,術(shù)語是自然科學(xué)最基本的專門用語，要求理解諸如礦體、圍巖、母巖、礦體的形狀、產(chǎn)狀、礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦石的品位和品級(jí)、礦石的組成和組份等等基本術(shù)語。 本章的重點(diǎn) 了解元素在地球內(nèi)部的分布規(guī)律、共生組合，掌握礦床中礦石的形成方式、礦床的成礦作用的概念，根據(jù)成礦作用對礦床進(jìn)行分類，即礦床的成因分類。,本章內(nèi)容,與礦床和礦床類型、礦體和礦石有關(guān)的基本概念 元素的富集和成礦 成礦作用 礦床的成因分類,1、基本概念：礦體、礦石、伴生有益組份、有害組份、品位、品級(jí)、礦床成因類型、礦床工業(yè)類型 2、成礦作用的類型。 3、礦床中礦石礦物的形成方式。 4、寶（玉）石礦

2、床的分類？,復(fù)習(xí)思考題,一、與礦床有關(guān)的基本概念,1、礦體 指礦床的主體部分，在空間上是一個(gè)地質(zhì)體，因而有一定的大小、形狀和產(chǎn)狀。 礦體由礦石和脈石兩部分組成： 礦石是從礦體中開采出來的，在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)條件、科學(xué)技術(shù)下能夠從中提取有用組份（元素、化合物、礦物）的礦物集合體，是礦山開采的直接對象。 脈石，也稱矸石，是礦石開采過程中無工業(yè)價(jià)值的礦物集合體。,2、圍巖 在礦床學(xué)中，指礦體周圍的巖石。 3、夾石 指礦體內(nèi)部不符合工業(yè)要求的巖石。 4、母巖 指提供成礦物質(zhì)來源的巖石。 5、主巖 泛指礦體所賦存的巖石。,福建壽山石礦,二、與礦體有關(guān)的基本概念,1、礦體的形狀 根據(jù)礦體在三維空間延伸的不同，將

3、礦體的形狀分為三種基本類型： 等軸狀礦體：指三維空間均衡延伸的礦體，按大小有礦瘤、礦巣、礦囊、礦袋等； 板狀礦體：在空間上以兩個(gè)方向延伸的礦體，如礦層； 柱狀礦體：在空間上以一個(gè)方向延伸的礦體，如礦筒。,2、礦體的產(chǎn)狀 指礦體在空間產(chǎn)出的位置，包括： 礦體的空間位置：即礦體的產(chǎn)狀要素（走向、傾向和傾角），對柱狀礦體還要測量它們的側(cè)伏角和傾伏角，以確定其空間位置，對勘探和開采有重要意義。 礦體的埋藏情況：出露、隱伏，埋藏深度？ 礦體與圍巖面理的關(guān)系？ 礦體與火成巖體空間位置關(guān)系：產(chǎn)于侵入體內(nèi)、接觸帶還是侵入體周圍的圍巖中。 礦體與地質(zhì)構(gòu)造空間位置關(guān)系：產(chǎn)于哪種構(gòu)造單元，與褶皺、斷裂構(gòu)造在空間上的

4、關(guān)系。,三、礦石的基本概念,1、 礦石的組成 礦石主要由礦石礦物和脈石礦物兩部分組成。 礦石礦物：有用礦物，指可被利用的金屬和非金屬礦物，如鐵礦石中的磁鐵礦。 脈石礦物：無用礦物，指礦石中目前還不能被利用的礦物，如鐵礦石中的石英等。 除有用礦物外，在選、冶過程中還可回收某些有益成分，它們被稱為伴生有益組份，如鐵礦石中的錳、鎳、鈷等。 綜合評價(jià)伴生有益組份，可提高礦床的工業(yè)價(jià)值，適當(dāng)降低對有用組份的要求。相反，有害雜質(zhì)的存在會(huì)影響礦石的質(zhì)量，如鐵礦石中硫、磷含量多，會(huì)降低金屬的抗張強(qiáng)度，使鋼脆性增加。,2、礦石的結(jié)構(gòu) 指礦石中同一礦物集合體內(nèi)各礦物顆粒的形狀、大小和相互關(guān)系。礦石的結(jié)構(gòu)類型由形成

5、條件所決定，因此，按成因五類： 1、與熔融體和溶液中結(jié)晶作用有關(guān)的結(jié)構(gòu)：如花崗結(jié)構(gòu)等； 2、由固溶體經(jīng)結(jié)晶分離作用形成的結(jié)構(gòu)：如帶狀結(jié)構(gòu)等； 3、由膠體或結(jié)晶物質(zhì)經(jīng)重結(jié)晶作用形成的結(jié)構(gòu)：如交代結(jié)構(gòu)等； 4、與沉積作用有關(guān)的結(jié)構(gòu)：如膠狀結(jié)構(gòu)等； 5、與壓力有關(guān)的變質(zhì)結(jié)構(gòu)：如定向結(jié)構(gòu)等；,3、礦石的構(gòu)造 礦石中礦物集合體之間的相互關(guān)系，它包括礦物集合體的形狀、大小和空間分布特征等。 礦石的構(gòu)造是根據(jù)形態(tài)-成因分類，常見的礦石構(gòu)造有：斑點(diǎn)狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、梳狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造等。 研究礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造的意義： 理論意義 確定礦體中礦物集合體形成的期次，每一期次中礦物的生成次序，

6、有助于了解礦床的形成過程和形成方式。 實(shí)際意義 了解礦石中各種有用組份的分布情況和賦存狀態(tài)，為加工選礦提供實(shí)際資料。,4、礦石的品位和品級(jí) 礦石中有用組份的含量稱為品位。 礦石的種類不同，礦石品位的表示方法也不同，常用的有金屬元素、氧化物、化合物、有用礦物含量的重量百分?jǐn)?shù)表示，單位為g /T、ct/ T等。 在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，能供工業(yè)開采和利用的最低品位要求，稱為最低工業(yè)品位。在礦床勘探時(shí)，礦體的平均品位必須達(dá)到或超過最低工業(yè)品位，才能計(jì)算工業(yè)儲(chǔ)量。 礦石的品級(jí)是根據(jù)礦石中有益或有害組份的含量進(jìn)行等級(jí)劃分。如磁鐵礦富礦石，TFe55%，而貧礦石的TFe2025%。,四、與礦床類型有關(guān)的概念

7、,礦床成因類型 按照礦床的形成作用不同而劃分的礦床類型。 是現(xiàn)代礦床分類最基本的方法，探討每類礦床的形成機(jī)理和分布規(guī)律，是礦床學(xué)研究的基本內(nèi)容。 常見的礦床成因類型有巖漿礦床、熱液礦床、沉積礦床、變質(zhì)礦床等等。,根據(jù)礦體與圍巖間相互關(guān)系劃分：同生礦床、后生礦床、疊生礦床。 同生礦床 指礦體與圍巖在相同地質(zhì)作用過程中同時(shí)或進(jìn)于同時(shí)形成，如沉積礦床、巖漿分結(jié)礦床等。 后生礦床 指礦體的形成時(shí)間晚于圍巖，并且是在不同的地質(zhì)作用過程中形成的。典型的有呈脈狀產(chǎn)出的偉晶礦床。 疊生礦床 是在早先形成的同生礦床又疊加了晚期的后生礦床。,礦田、礦帶和成礦區(qū)（帶）的概念 礦田 指統(tǒng)一的地質(zhì)作用下形成，成因相近、

8、空間相鄰的一組礦床分布區(qū)域。 礦帶 指區(qū)域性的成礦單元。 成礦區(qū)（帶） 指大區(qū)域的成礦單元，是與地殼大地構(gòu)造單元,劃分相一致，邊緣受深大斷裂控制，如環(huán)太平洋成礦帶。,環(huán)太平洋成礦帶,礦床工業(yè)類型 指某種礦床在工業(yè)上有重要作用的礦床類型。 工業(yè)類型的劃分立足于礦床工業(yè)意義的大小，其目的在于突出有重要意義的礦床類型，作為找礦和研究工作的重點(diǎn)。例如鐵礦床，它的礦床成因類型有十多種，其中沉積變質(zhì)型和海相沉積型分別占世界鐵礦儲(chǔ)量的60%和30%。因此，可以認(rèn)為這兩種鐵礦成因類型是世界鐵礦的主要來源。 由于各種礦產(chǎn)的形成特點(diǎn)和工業(yè)要求不同，礦床工業(yè)類型一般是按礦種進(jìn)行劃分和闡述的，如鐵礦床工業(yè)類型、水晶礦

9、床工業(yè)類型等。,五、元素的富集和成礦,與人類社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)建設(shè)密切相關(guān)的各種金屬元素和非金屬元素在地殼中的平均含量一般都很低，當(dāng)它們分散存在時(shí)，不能直接為人類所利用。 例如，鐵在地殼中的平均含量為5.8%，工業(yè)上鐵礦石的最低品位在25%，因此，必需富集4-5倍才能達(dá)到工業(yè)要求。又如銅，必須富集80倍，對于稀有金屬和貴金屬要達(dá)到工業(yè)要求，必須比它們在地殼中的平均含量富集幾百-幾千倍，如鉬要500倍、鎢需1000倍，金則要6000倍。所以，地殼中有用元素只有經(jīng)過成礦富集作用，才能形成礦床。,研究礦床的成因和分布規(guī)律，首先應(yīng)該了解元素在地殼和上地幔的分布量，克拉克（1924）分析了世界上5159個(gè)巖

10、石的化學(xué)成分，得到16Km厚地殼內(nèi)50種元素的平均質(zhì)量。國際上將該元素在地殼中的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)%，稱克拉克值，又稱地殼元素的豐度。 地殼中化學(xué)元素在地質(zhì)作用過程中的遷移和富集，受多種因素的影響。它們通過固體、氣體、液體三種狀態(tài)轉(zhuǎn)化，以分子、原子和離子等結(jié)合方式，經(jīng)過物理的、化學(xué)的和生物的作用完成。,影響地殼中元素遷移和富集的因素可分為內(nèi)部因素和外部因素兩類： 1. 元素遷移的內(nèi)部因素： 包括化學(xué)鍵性、化合物的化學(xué)性質(zhì)、 離子的能量、原子的重力、 放射性等。 2.元素遷移的外部因素： 包括溫度、壓力、濃度、 氧化還原電位、酸堿度、 生物化學(xué)等因素。,六、成礦作用,在地球的演化過程中，通過成礦作用可

11、以使分散在地殼和上地幔的化學(xué)元素和有用物質(zhì)在一定的地質(zhì)環(huán)境中，相對集中形成礦床。所以，成礦作用和地質(zhì)作用一樣，按其作用性質(zhì)和能量來源分為三大類： 內(nèi)生成礦作用 外生成礦作用 變質(zhì)成礦作用,1、內(nèi)生成礦作用,地球內(nèi)部熱能：包括放射性元素蛻變能、地幔和巖漿的熱能、在地球重力場物質(zhì)調(diào)整過程中釋放的位能、以及表生物質(zhì)轉(zhuǎn)入地球內(nèi)部在高壓下發(fā)生變化（如脫水、礦物相變）所釋放的能等等 ，導(dǎo)致形成礦床的各種地質(zhì)作用。,內(nèi)生成礦作用除了部分到達(dá)地表的作用（例如火山成礦作用等）外，都在地殼不同深度、不同壓力、不同溫度和不同地質(zhì)構(gòu)造條件下進(jìn)行的。內(nèi)生成礦作用一般不能直接觀察，對于這類成礦作用的認(rèn)識(shí)，只有根據(jù)結(jié)果，即

12、礦床的研究和高溫高壓成礦模擬實(shí)驗(yàn)，追溯其形成的過程。 經(jīng)過詳細(xì)研究，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及同位素地球化學(xué)的研究，表明內(nèi)生成礦作用是十分復(fù)雜的。內(nèi)生成礦作用進(jìn)一步按物理化學(xué)條件分為兩大類： 巖漿成礦作用 熱液成礦作用,是在太陽能的影響下，通過巖石圈上部、水圈、大氣圈、生物圈的相互作用，導(dǎo)致在地殼表層形成礦床的各種地質(zhì)作用。外生成礦作用的能源主要是太陽輻射能，其它有生物能、化學(xué)能等，基本是在常溫常壓條件下進(jìn)行的。,2、外生成礦作用,風(fēng)化,沉積,外生礦床的成礦物質(zhì)大多數(shù)來源于地表暴露的礦物、巖石、礦床、生物有機(jī)體、火山噴發(fā)物和宇宙物質(zhì)。 外生成礦作用可以分為：風(fēng)化成礦作用 沉積成礦作用 兩類成礦作用即相

13、互獨(dú)立又緊密聯(lián)系。,3、變質(zhì)成礦作用,上述兩類成礦作用形成的礦床，由于地質(zhì)環(huán)境（P、T等）改變，使它們的礦物成分、化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物理性質(zhì)等產(chǎn)生變化、改造，甚至使原來的礦床消失，使某種有用礦物的富集形成新的礦床，通過這種變質(zhì)改造的礦床稱為變質(zhì)礦床。形成變質(zhì)礦床的作用稱變質(zhì)成礦作用。 變質(zhì)成礦作用按其產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境不同分為三類： 接觸變質(zhì)成礦作用 區(qū)域變質(zhì)成礦作用 混合巖化成礦作用。,即在早先形成礦床的基礎(chǔ)上，又有后期成礦作用的疊加。,4、疊生成礦作用（復(fù)合成礦作用）,自然硫,元素在遷移過程中，由分散、活動(dòng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?、穩(wěn)定的狀態(tài)形成礦床。其中礦石礦物的形成方式主要有： （1）結(jié)晶作

14、用 巖漿結(jié)晶作用 巖漿冷凝，達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)，礦物就結(jié)晶。 升華作用 巖漿的熱能使低熔物質(zhì)氣化，氣化物質(zhì)直接結(jié)晶形成升華物，如火山口附近的自然硫。,5、成礦作用的方式,托帕石,蒸發(fā)作用 鹽溶液不斷的蒸發(fā)，使?jié)舛仍黾舆_(dá)到飽和而沉淀，如鹽湖中的石膏、巖鹽。,（2）化學(xué)作用 化合作用 氣體、液體和固體間的相互化學(xué)反應(yīng)，生成礦物。例如，巖漿中的高溫氣體與圍巖的強(qiáng)烈反應(yīng)，形成黃玉、電氣石等。,石膏,藍(lán)銅礦和孔雀石,藍(lán)銅礦,表生條件下硫酸銅溶液與含碳酸根的溶液反應(yīng)時(shí)，可形成孔雀石、藍(lán)銅礦等。 膠體化學(xué)作用 通過吸附作用或離子交換作用，把某些元素固定下來。例如高嶺土吸附溶液中的銅形成硅孔雀石。,硅孔雀石,硅孔雀

15、石,分散狀的膠體凝聚，結(jié)合成較大的微粒，在重力作用下逐漸沉積，形成葡萄狀、鮞狀、腎狀、豆?fàn)?、結(jié)核狀等膠體結(jié)構(gòu)的礦石。,生物作用 對某些成礦物質(zhì)的聚集意義非常重要，已成為礦床學(xué)基礎(chǔ)理論研究的重要方向之一。,葡萄石,（4）離子交換及類質(zhì)同象置換作用 離子交換對稀有、分散元素礦床形成占重要位置，而類質(zhì)同象置換作用實(shí)質(zhì)上也是通過離子交換的方式進(jìn)行。,（3）交代作用 是溶液與圍巖的接觸過程中，發(fā)生組份帶出帶入的地球化學(xué)作用。交代作用的產(chǎn)生范圍很廣，在各種條件下都可發(fā)生，并伴隨化學(xué)反應(yīng)，因此是一種十分重要的礦物形成作用。,鈣鐵榴石,七、礦床的成因分類,礦床的成因分類反映人類對礦床形成過程的認(rèn)識(shí)程度和高度的

16、概括，正確制定礦床成因分類對了解成礦作用的本質(zhì)，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐具有重要的意義。,1、礦床學(xué)分類簡史,古時(shí)候，由于生產(chǎn)力水平較低，人類對礦床的認(rèn)識(shí)只是限于外部形態(tài)。主要根據(jù)形態(tài)劃分礦床。這種分類適用于采礦業(yè)，不能反映成礦作用的實(shí)質(zhì)。 后來，人們試圖根據(jù)礦床成因來劃分礦床類型，將礦床分為原生和次生兩類，進(jìn)一步根據(jù)主巖性質(zhì)、形成作用和礦體形態(tài)劃分亞類。這種分類比較簡單，易于應(yīng)用，很多有關(guān)名詞、術(shù)語至今仍在使用。 世紀(jì)初，歐洲工業(yè)生產(chǎn)急劇發(fā)展，找礦勘探日益擴(kuò)大，資料的積累和基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)展，促進(jìn)了礦床成因的研究，由此出現(xiàn)比較系統(tǒng)的礦床成因分類。,以成礦物質(zhì)來源進(jìn)行礦床分類是當(dāng)前礦床成因、分類研究的一個(gè)重要方向。,上世紀(jì)5年代以來，地球物理和同位素地球化學(xué)的明顯進(jìn)展，對地球?qū)尤Y(jié)構(gòu)和成分獲得的資料，可以從成礦物質(zhì)來源進(jìn)行探討。為此，謝家榮（1961）從成礦物質(zhì)來源為基礎(chǔ)，按礦質(zhì)的來源將礦床分為四大類：地面來