地質(zhì)學(xué)第六章

1、礦產(chǎn)資源,礦床的概念,,一、礦石與礦床,（一）礦石,——指在現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下，能夠從中提取有用組分（元素、化合物或礦物）的天然礦物集合體。,礦石的品位：指礦石中有用元素、組分或礦物的含量。,礦石的品位表示法：金屬礦石：按提供金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來表示，或按其氧化物（Al2O3、P2O3等）質(zhì)量分?jǐn)?shù)來表示。貴金屬（如金、銀、鉑等）及砂礦：以g/t、mg/t、g/m3、mg/m3來表示。非金屬礦石：如石英，石棉等按其有用礦物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)

2、來表示；云母含量以kg/m3來表示。,礦床的概念,,一、礦石與礦床,（一）礦石,（二）礦床,礦床：在一定的地質(zhì)作用下形成的質(zhì)量和數(shù)量上都能滿足當(dāng)前開采利用要求的有用礦物的富集地段。,礦床的概念,,一、礦石與礦床,礦點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)礦石存在的地方或地段,（二）礦床,礦床的概念,,一、礦石與礦床,礦體：是礦床的基本組成單位，是達(dá)到工業(yè)要求 的含礦地質(zhì)體，又是開采的直接對(duì)象。圍巖：是礦體周圍暫無經(jīng)濟(jì)價(jià)值的巖石。,同生礦床：礦體

3、和圍巖是同一地質(zhì)作用中的產(chǎn)物， 即兩者是同時(shí)生成的。后生礦床：礦體在圍巖之后生成。,礦床的概念,,二、礦產(chǎn)的分類,——一切埋藏在地下或分布于地表的可供人類開采利用的天然礦物資源。,（一）金屬礦產(chǎn),（1）黑色金屬：鐵、錳、鉻、釩、鈦等,按照工業(yè)用途分類：,（2）有色金屬：鋅、鋁、鎳鉬等,（3）貴金屬：金、銀、鉑、鈀鋨、釕等,（4）放射性金屬：鈾、鐳、釷等,（5）稀有、稀土和分散金屬礦產(chǎn)：如鉭、

4、 鈮、鋰、銫等,（二）非金屬礦產(chǎn),——可以提供非金屬元素及其化合物或直接利用非金屬及其集合體的礦產(chǎn)。,礦床的概念,,二、礦產(chǎn)的分類,（1）冶金輔助原料：螢石、耐火粘土、白云巖和石灰?guī)r等,（2）化學(xué)工業(yè)及化肥工業(yè)原料：磷灰石、黃鐵礦、明礬石等,（3）壓電及光學(xué)原料：壓電石英、冰洲石和螢石等,（4）陶瓷及玻璃工業(yè)原料：石英砂、石英巖、高嶺土等,（5）建筑材料及水泥材料：大理巖、石膏、花崗巖等,（6）寶石及工藝美術(shù)材料：硬玉、軟玉、

5、剛玉、瑪瑙、水晶、石榴子石、橄欖石等,（三）能源礦產(chǎn),礦床的概念,,二、礦產(chǎn)的分類,——主要是指能夠轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能、熱能、電磁能和化學(xué)能的各種能量的資源。,常規(guī)能源：煤、石油、天然氣,新能源：核燃料、海洋能、地?zé)崮艿?潛在能源：天然氣水合物等,礦床的概念,,三、礦床的成因分類,內(nèi)生礦床,,——主要是在巖漿活動(dòng)過程中，在一定條件下，有用組分富集起來所形成的礦床。,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,是巖漿在冷凝過程中，由于巖漿分異作用使分散在巖漿中

6、的有用組分聚集而成的礦床。,形成環(huán)境：地下深處，較高溫、高壓環(huán)境,物質(zhì)來源：上地?；虻貧ど钐?內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,早期巖漿礦床、晚期巖漿礦床、熔離礦床,（一）早期巖漿礦床,——指有用礦物在巖漿冷凝過程中，比主要造巖礦物的硅酸鹽礦物早結(jié)晶或同時(shí)結(jié)晶所形成的礦床。,主要形成作用：結(jié)晶分異作用,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（一）早期巖漿礦床,1）產(chǎn)在一定的巖漿巖母巖體中。如鉻鐵礦礦床產(chǎn)在超基性巖（橄欖巖、輝石巖等）中。稀土元素礦床產(chǎn)在堿性

7、巖中。,2）早期形成的有用礦物，由于重力作用，可富集在巖體底部礦體；也可在動(dòng)力作用之下，富集在巖體邊部成為邊緣礦體。一般很少超出母巖體外.,這類礦床的特點(diǎn)：,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（一）早期巖漿礦床,3）礦體和圍巖（母巖）基本上是同時(shí)生成的，所以這類礦床只是巖體中金屬礦物含量較高的部分，因此礦體和圍巖的界線是逐漸過渡的，邊界不是很明確。,4）礦石礦物先結(jié)晶，一般多呈自形晶，被硅酸鹽類礦物包圍。,——指有用礦物在巖漿冷凝過程中，在主要

8、硅酸鹽礦物結(jié)晶后形成的礦床。,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（二）晚期巖漿礦床,主要形成作用：氣體分異作用,,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（二）晚期巖漿礦床,這類礦床的基本特點(diǎn)和早期巖漿礦床相似，但由于有用組分晚于硅酸鹽礦物結(jié)晶，所以礦石中的有用礦物多呈它形晶；礦石中有富含揮發(fā)性組分礦物（如磷灰石、鉻電氣石等）；礦體附近圍巖也出現(xiàn)蝕變現(xiàn)象（如綠泥石化）。,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（三）熔離礦床,熔離作用（液態(tài)分異作用）：由于物理或化學(xué)條件使

9、巖漿在液態(tài)情況下發(fā)生分異的作用。,形成特點(diǎn)：早期巖漿階段熔離分異 晚期巖漿階段結(jié)晶成礦,內(nèi)生礦床,,二、偉晶巖礦床,——在偉晶巖形成過程中，在揮發(fā)成分的影響下，通過巖漿分異或氣液交代作用，使有用組分富集而形成的礦床。,主要礦床：花崗偉晶巖礦床,內(nèi)生礦床,,二、偉晶巖礦床,偉晶巖礦床的重要特征：1、產(chǎn)狀和形狀： 礦床受構(gòu)造控制，常常沿大構(gòu)造帶成群構(gòu)成偉晶巖帶。礦體受裂隙控制，因此形態(tài)和產(chǎn)狀常脈狀、透鏡

10、狀等。,2、礦石的礦物成分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造：礦石的成分即與相應(yīng)巖漿巖相似，又具有巖漿期后礦床的某些特點(diǎn)，故在礦物成分上除石英、長(zhǎng)石、云母外，還有由交代作用生成的氣相、熱液相礦物，如綠柱石，錫石、黑鎢礦、輝鉬礦及其它硫化物礦物，稀有元素礦物等；礦物的偉晶巖結(jié)構(gòu)。,1）邊緣帶（細(xì)?；◢弾r帶）：晶體細(xì)小，主要由長(zhǎng)石、石英組成；2）外側(cè)帶（文象花崗巖帶）：礦物顆粒較粗，主要由斜長(zhǎng)石、鉀微斜長(zhǎng)石、石英和白云母組成；有時(shí)有綠柱石等稀有元素礦物出現(xiàn)；

11、3）中間帶（中粗粒偉晶巖帶）：礦物顆粒比外側(cè)帶更大，主要由塊狀長(zhǎng)石、石英組成，有時(shí)有綠柱石、鋰輝石等稀有元素礦物出現(xiàn)，此帶的連續(xù)性和對(duì)稱性也較前兩帶明顯；4）內(nèi)核（單礦物帶）：有巨大的長(zhǎng)石或石英晶體，并常發(fā)育有晶洞構(gòu)造，其中發(fā)育完整的晶簇，為壓電石英和貴重寶石的來源。,偉晶巖礦物分布四個(gè)帶的特征：,二、偉晶巖礦床,內(nèi)生礦床,,三、氣化—熱液礦床,——成礦物質(zhì)在熱氣或熱液中被搬運(yùn)并填充到巖石裂隙里所形成的礦床。,成礦溶液和成礦物質(zhì)來源目

12、前認(rèn)識(shí)一般有四種：,1）巖漿熱液2）地下水熱液3）海水熱液4）變質(zhì)熱液,內(nèi)生礦床,,三、氣化—熱液礦床,成礦作用方式：氣水溶液與圍巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)交換，形成接觸交代礦床。由于物理化學(xué)條件的改變，使填充于圍巖裂隙中的氣水溶液發(fā)生沉淀而形成充填礦床（熱液礦床）。,內(nèi)生礦床,,三、氣化—熱液礦床,(一)接觸交代礦床,——巖漿侵入體與圍巖接觸地帶，由于氣水熱液的交代作用而形成的礦床（矽卡巖礦床）,交代作用：氣水溶液在化學(xué)性質(zhì)較活潑

13、的圍巖裂隙和孔隙中流動(dòng)時(shí)，溶液與圍巖中某些礦物起化學(xué)反應(yīng)，并同時(shí)發(fā)生極細(xì)微狀態(tài)下的溶解作用和沉淀作用，原有礦物逐漸被溶解掉而代之以新礦物。,內(nèi)生礦床,,三、氣化—熱液礦床,(二)熱液礦床,——由各種成因的含礦氣水溶液在一定的物理化學(xué)條件下，在有利的構(gòu)造或圍巖中，以充填或交代成礦方式所形成的有用礦物堆積體。 （這類礦床不伴生有矽卡巖化圍巖蝕變，有用礦物的沉淀即可有化學(xué)交代作用又可有充填作用。）,充填作用：氣水溶液在化學(xué)性質(zhì)不

14、活潑的圍巖中流動(dòng)時(shí)，一般與圍巖沒有明顯的化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)的相互交換，氣水溶液中的有用組分是由于物理化學(xué)條件變化的影響，直接沉積在圍巖裂隙和空洞中。,形成礦產(chǎn)：礦石礦物以高溫氧化物和含氧鹽為主，如黑鎢礦、錫石、輝鉬礦等為主。脈石礦物除石英外，還常有含揮發(fā)成分的礦物如電氣石（含硼）、綠柱石（含氯）、螢石（含氟）、磷灰石（含氟、氯）等，這些礦物可以作為判斷高溫?zé)嵋旱V床的一種標(biāo)志。,根據(jù)溫度分類：,內(nèi)生礦床,,三、氣化—熱液礦床,(二)熱液礦床,

15、1）高溫?zé)嵋旱V床 形成溫度為500—300℃，礦體多位于花崗巖體頂部及與其靠近的非碳酸鹽圍巖中，多呈脈狀，其發(fā)育程度往往與裂隙發(fā)育程度有關(guān)。,根據(jù)溫度分類：,內(nèi)生礦床,,三、氣化—熱液礦床,(二)熱液礦床,2）中溫?zé)嵋旱V床 形成溫度約為300—200℃，礦體位于距侵入體較遠(yuǎn)的圍巖中，并往往為圍巖的斷裂等構(gòu)造條件所控制。,形成礦產(chǎn)：礦石礦物以高溫氧化物和含氧鹽為主，如黑鎢礦、錫石、輝鉬礦等為主。脈石礦物除石英外

16、，還常有含揮發(fā)成分的礦物如電氣石（含硼）、綠柱石（含氯）、螢石（含氟）、磷灰石（含氟、氯）等，這些礦物可以作為判斷高溫?zé)嵋旱V床的一種標(biāo)志。,根據(jù)溫度分類：,內(nèi)生礦床,,三、氣化—熱液礦床,(二)熱液礦床,3）低溫?zé)嵋旱V床 形成溫度約為200—50℃，礦體多發(fā)現(xiàn)于距侵入體很遠(yuǎn)的沉積巖中，形成部位較淺。,形成礦產(chǎn)：礦石礦物亦以硫化物為主，輝銻礦、辰砂、雄黃、雌黃等為典型的低溫?zé)嵋旱V物，有時(shí)也有方鉛礦、閃鋅礦等；脈石礦物有石英

17、、方解石，重晶石以及膠體礦物蛋白石等。,內(nèi)生礦床,,四、火山礦床,——指在火山活動(dòng)過程中，產(chǎn)于地表或接近地表（0－1.5km）的礦床。,火山巖漿礦床：是由于巖漿的噴發(fā)作用，把早期結(jié)晶的有用礦物和熔融狀態(tài)的有用組分帶至地表或抵近地表，所形成的一些特有礦床。 火山氣液礦床：是火山噴發(fā)或噴發(fā)期后的氣體和熱液，在一定地質(zhì)條件下，氣液相互作用或氣液與圍巖作用，促使有用組分富集和沉淀所形成的礦床 火山沉積礦床：是火山噴發(fā)過程中產(chǎn)生的有用組分，溶

18、解在水中經(jīng)過搬運(yùn)和沉積所形成的礦床。,外生礦床,,——在地表外力作用下使有用元素或有用組分聚集所形成的礦床。,外生礦床,,一、風(fēng)化礦床,——地殼表層巖石在風(fēng)化作用過程中，使某些穩(wěn)定的有用組分在原地或原地附近富集起來所形成的礦床。,物理風(fēng)化成礦作用：原巖或原礦石在崩解、破碎之后，其中的某些有用組分可在不改變其化學(xué)狀態(tài)下，在空間上得到相對(duì)富集并具備易于選礦的有利因素，從而形成礦床。,化學(xué)風(fēng)化成礦作用：在化學(xué)風(fēng)化之中，原巖或原礦石中某些礦物成

19、分要分解成為兩部分物質(zhì)：一部分成為可溶鹽類隨地表流失或被淋慮到露頭底部；另一部分難溶物質(zhì)則殘留在原地，這兩部分物質(zhì)，如含有有用組分，可在它們的相互分離之下得到相對(duì)富集、具有工業(yè)意義，從而形成礦床。,,（一）殘積－坡積砂礦床,外生礦床,,一、風(fēng)化礦床,殘積砂礦床：有用礦物堆積在原地形成的礦床；坡積砂礦床：有用礦物沿地表移動(dòng)堆積于山坡上形成礦床。,這類礦床的明顯特點(diǎn)是礦石礦物及脈石礦物未經(jīng)膠結(jié)，呈疏松散離狀態(tài)，因而常是以砂礦形式存在。,,

20、（二）殘余礦床,外生礦床,,一、風(fēng)化礦床,——易溶組分被地表水或地下水帶走，難溶組分在原地彼此互相作用，或者單獨(dú)從溶液中沉淀出來形成新礦物，由這些物質(zhì)堆積而形成的礦床。,（三）淋積礦床（滲濾礦床）,外生礦床,,一、風(fēng)化礦床,——地表巖石或品位較低的礦床，在風(fēng)化過程中有一部分溶于水的組分滲入地下，因沉積作用或沿途與圍巖發(fā)生交代作用所形成的礦床。,這類礦床是含礦原巖地表露頭部分在風(fēng)化帶中發(fā)生次生變化的產(chǎn)物。這種次生變化對(duì)一些金屬硫化物礦床來

21、說，表現(xiàn)得比較明顯.金屬硫化物礦床露出地表以后，其整個(gè)礦體，自上而下，是分處于三種化學(xué)環(huán)境之中，這三種化學(xué)環(huán)境是由地下水活動(dòng)情況決定的。,（三）淋積礦床（滲濾礦床）,外生礦床,,一、風(fēng)化礦床,1）氧化帶：從地表到地下潛水面以上的地帶； 2）還原帶：在潛水面以下，到一定深度，地下水由 高向低進(jìn)行側(cè)向流動(dòng)的地帶； 3）原生硫化物礦石帶： 位于還原帶以下的地帶，

22、 地下水基本處于停滯狀態(tài)的地帶。,,外生礦床,,二、沉積礦床,——在地表外力作用下，主要通過沉積分異作用使有用組分富集而成的礦床。,外生礦床,,二、沉積礦床,（一）機(jī)械沉積礦床,——巖石風(fēng)化形成的碎屑產(chǎn)物，在搬運(yùn)過程中，按粒級(jí)和比重大小進(jìn)行沉積分異，使有用成分聚集形成礦床，叫做機(jī)械沉積礦床，通常簡(jiǎn)稱為砂礦床。,沖積砂礦床 ：由河流作用形成的砂礦床；海濱砂礦床：由河流帶來的或海岸巖石被破壞物質(zhì)，經(jīng)海浪和岸流的沖刷

23、、分選和沉積，往往使有用礦物富集，形成海濱砂礦床。,,外生礦床,,二、沉積礦床,（二）化學(xué)及生物沉積礦床,1）蒸發(fā)沉積礦床：指溶解于水的鹽類物質(zhì)，由于蒸發(fā)作用在地表水體中沉淀結(jié)晶而成的礦床，也叫蒸發(fā)鹽礦床或真溶液礦床。,2）膠體化學(xué)沉積礦床：巖石風(fēng)化所形成的膠體溶液，除部分殘留原地外，還有一部分在腐殖酸的作用下形成穩(wěn)定絡(luò)合物長(zhǎng)距離搬運(yùn)入湖入海，在電解質(zhì)中和作用下發(fā)生沉淀，聚集成礦。,3）生物及生物化學(xué)沉積礦床：指生物遺體堆積或由生物作用

24、直接間接引起有用物質(zhì)的聚集所形成的礦床。,外生礦床,,三、可燃有機(jī)巖礦床,這是一類有機(jī)成因的可以作為燃料能源的礦床，包括煤、石油、天然氣、油頁巖等。,,變質(zhì)礦床,,變質(zhì)礦床是原巖或原礦床經(jīng)變質(zhì)作用的轉(zhuǎn)化再造后形成的或改造過的礦床。,生成變質(zhì)巖的地質(zhì)作用稱為變質(zhì)成礦作用，主要有以下幾種：,1）脫水作用：當(dāng)溫度和壓力升高時(shí)，原巖中的含水礦物經(jīng)脫水形成一些不含水礦物，如褐鐵礦變?yōu)槌噼F礦；2）重結(jié)晶作用：細(xì)粒、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)變?yōu)橹写至＝Y(jié)構(gòu)，如灰?guī)r

25、變成大理巖，蛋白石變?yōu)槭ⅲ?）還原作用：礦物中一些變價(jià)元素由高價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r(jià)，使礦物成分變化，如赤鐵礦變?yōu)榇盆F礦；,4）重組合作用：溫度、壓力等變化使原來穩(wěn)定的礦物平衡組合被新條件下穩(wěn)定的礦物組合代替，如粘土礦物轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)晶石和石英；5）交代作用：在區(qū)域變質(zhì)作用和混合巖化過程中產(chǎn)生的變質(zhì)熱液交代原巖，使其礦物成分發(fā)生變化；6）塑性流動(dòng)和變形：在高溫、高壓條件下巖石可發(fā)生揉皺、破碎和塑性流動(dòng)，使巖石產(chǎn)生定向構(gòu)造；7）局部熔融：高溫、

26、高壓及流體的參與，巖石出現(xiàn)選擇性重熔和局部熔融，形成混合巖化巖石。,變質(zhì)礦床,,變質(zhì)礦床,,受變質(zhì)礦床：指原已形成的礦床，后又受到區(qū)域變質(zhì)作用改造所形成的礦床。,變成礦床：指原來巖石中含有某些有用礦物組分但未形成礦床，在區(qū)域變質(zhì)作用過程中使某些成分活化、集中，重結(jié)晶所形成的礦床。,混合巖化礦床：原巖在變質(zhì)作用后期受區(qū)域混合巖化作用及部分深熔作用所形成的礦床。這類礦床主要是礦源層中的成礦組分，在混合巖化流體（包括來自地幔的上升流體以及從混