矿床学1-2-3章.docx

矿床学基本课程要求：基础知识 有关矿床的基本概念、矿床特征、形成条件 基本理论 矿床的成矿作用、成因类型和成矿规律 基本技能 地质图件的判读、肉眼和镜下对矿石的物质组份和组构的鉴定以及根据实际材料对矿床成因的综合分析 第1章 绪论教学重点和难点教学重点是矿产资源的属性和我国矿床资源特点，重点掌握矿床方面的基本概念和矿床特征，矿床研究的一般方法。难点是矿床学的主要任务及矿床学研究的具体方法的应用。本章主要内容1了解矿产及其意义，矿产的工业用途及性质分类矿产：在自然界（地壳内或地表）产出的、由地质作用形成的、 具有经济价值的有用矿物资源（元素、化合物、矿物、矿物集合体）。 根据矿产性质及主要工业用途分类矿床可分为金属矿产、非金属矿产、可燃有机矿产、水矿产金属矿床可分为黑色金属：Fe、Mn 、Cr 、V、Ti等 有色金属：Cu、Pb、Zn、W、Sn、Ni、Sb等 轻金属：Al、Mg等 贵金属：Au、Ag、Pt、Os、Ir等 放射性金属：U、Th、Ra等 稀有、稀土和分散金属稀有金属：Nb、Ta、Li、 稀土金属：LaEu，GdLu 分散金属：Cd、Ga、Ge、Be、Cs、Rb、Sr等 In、Se、Te、Re、Tl（Sc）非金属矿产冶金辅助原料：萤石、耐火粘土、菱镁矿化学工业原料：磷灰石、钾盐、盐岩工业制造业原料：石墨、金刚石、云母压电及光学原料：压电石英、光电石英陶瓷及玻璃工业原料：长石、石英砂建筑及水泥原料：砂岩、砾岩、石膏、珍珠岩宝石及工艺美术原料：硬玉、软玉、玛瑙可燃有机矿产固体煤、石煤、油页岩、地蜡、地沥青等液体石油气体天然气等水矿产：饮用水、技术用水、矿泉医疗水、地下热水以及含各种元素的卤水2矿床学基础知识（1） 矿产与矿床（2） 矿体、围岩、母岩、同生矿床、后生矿床（3） 矿石、脉石、夹石（4） 矿体的形状与产状（5） 矿石的品味与品级3矿床学研究对象、主要任务和研究方法4了解矿床学发展简史和研究现状5矿产资源的属性及分类地质属性（geologic property）漫长地球历史演化的产物时空分布的不均匀性不可再生性（有限资源） 经济属性（economic property）探矿的冒险性（风险性） 经济属性随采选冶技术的发展而改变 经济利用的可变性(全球范围内考虑) 环境属性（environmental property）开发过程：水土流失、耕地毁损、水系污染、地质灾害频发、生态环境恶化、地方病滋生等使用过程：污水、粉尘、废气，造成大气污染、酸雨、全球变暖、海平面上升矿床学既有地质属性，又有经济技术属性，因而也成为经济地质学决定矿床工业价值的因素矿床本身的特征和性质；国民经济和国防建设对矿产的需求；矿区的经济因素6我国矿产资源特点矿产资源总量丰富，人均资源相对不足优劣质矿并存，品位贫富不均，贫矿多，富矿少共生、伴生矿多，单矿种矿床少中小型矿床多，大型-超大型矿床少紧缺矿种的资源形势十分严峻我国的急需短缺矿产：富铜、富铁、金、铂族、铀、铬、钾盐、金刚石等我国的优势矿产:稀土、钨、锡、钼、锑、硫、菱镁矿、硼、煤等。第二章 成矿作用和矿床成因分类 本章了解地球结构、元素丰度和元素共生规律及其对成矿的控制意义；理解成矿作用的本质，重点掌握成矿作用类型和矿床类型难点是矿床成因类型的划分本章基本内容基本概念：克拉克值，浓度克拉克值，浓度系数，成矿作用，内生成矿作用、外生成矿作用、变质成矿作用、叠生成矿作用主要掌握内容1了解地球结构与矿化关系地壳洋脊火山成因块状硫化物（VMS）矿床岛弧斑岩型Cu-Mo-Au矿床浅成热液型Au-Ag矿床地幔易熔熔体（玄武岩浆）中富集Si, Na, K, Ca, Al, Ti, Li, Rb, Cs, Be, Sr, Ba, Y, TR, Th, U, Zr, Hf等； 难熔部分（纯橄榄岩、橄榄岩）中富集Mg, Fe, Ni, Mn, Cr, Co, Pt等与成矿作用关系密切的主要是地幔流体2了解元素的丰度值及其成矿意义元素在地壳和上地幔中的分布规律：各种元素在地壳、上地幔和整个地球中的分布量悬殊极大；不同元素在地壳和上地幔中的分布量不同，具一定的规律。上地幔中，铁族元素(Fe, Cr, Co, Ni)、铂族元素(Os, Ir, Pt, Ru, Rh, Pd)和Mg比较集中，是地壳的几倍到十几倍地壳中，稀有元素(Li, Be, Nb, Ta)、稀土元素、放射性元素(U, Th, Ra)、挥发性元素(S, P, F, Cl, B)比较集中，是上地幔的几倍到十几倍一般把大陆地壳称为硅铝层，大洋地壳称为硅镁层；地幔称为铁镁层3元素聚集成矿的决定因素元素丰度（克拉克值）元素的地球化学性质及成矿条件地壳克拉克值较高的元素（O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg）易于富集成矿丰度值低的元素一般难于成矿，尤其难于形成大规模和高品位的矿床：如Cu、Pb、Zn、REE、PGE等。地壳克拉克值较低但聚集亲合能力较强的元素，也能聚集成大矿。如Au一些稀有和分散元素（Cd, Ga, Ge, In, Se, Te, Tl, Re），其高度分散的地球化学性质决定了它们一般难于聚集成矿床。4了解成矿元素的共生规律及地球化学分类戈尔德施密特的分类亲石元素 比较集中于酸性岩和碱性岩中，也称为造岩元素。 亲铁元素主要存在于基性、超基性岩中。 亲铜(硫)元素主要与中性、中酸性岩浆岩有关 亲气元素（Atmophile elements）主要呈液态或气态存在于水圈和大气圈。 亲生物元素 构成生命有机体的主要元素，与生命活动有关，5了解元素的富集和成矿元素在地壳和上地幔中的含量不是固定不变的，总是处于不断的运动状态中；运动的结果，或是导致元素的分散，或是导致元素的集中。元素的这种运动转移现象或过程，称为元素的迁移浓度克拉克值和浓度系数指某一地质体（矿床、岩体或矿物）中某种元素平均含量与其克拉克值的比值，也称为富集系数（1 相对集中，1 相对分散）元素富集成矿的方式结晶作用岩浆结晶作用：高温高压的岩浆硅酸盐熔融体，当温度、压力降低，达到某种矿物的饱和结晶点时，矿物就从岩浆中结晶沉淀出来。如基性-超基性岩中的金刚石、磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿等。热液结晶作用：溶解于热液中的化学组分，当温度、压力降低并达到某种矿物的饱和结晶点时，矿物就从热液中结晶沉淀出来。如热液矿床中的方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、萤石、重晶石等凝华结晶作用：一些易挥发性物质，随着温度的降低，由气态直接凝结为固态矿物，最常见的是火山口附近的自然硫。蒸发结晶作用：海水或盐湖水（天然卤水）因蒸发而逐渐浓缩，盐类物质在溶液中的浓度不断增加，当达到饱和时便结晶沉淀下来，如石膏、石盐、芒硝、硼砂等。化学作用 化合作用：各种气体、液体和固体相互之间，发生化学反应而形成矿物。胶体化学作用：胶体是自然界广泛存在的一种分散体系，其性质介于悬浮液和真溶液之间，胶体粒子带有一定的正电荷或负电荷。当胶体溶液因某种原因（电解质作用、电性中和、蒸发、pH值变化等）而失去稳定性，胶体粒子便会发生凝聚，形成较大的粒子，并在重力的影响下发生聚沉生物化学作用：通过生物直接或间接的参与，促使有机的或无机的成矿物质发生聚集。交代作用当含矿溶液在运移过程中与围岩发生化学反应，把围岩中原有的组分溶解、置换、排除，代之以新的成分。离子交换及类质同象置换作用通过原子、分子、离子和络阴离子的置换进入矿物晶格，但不改变矿物的晶体构造类型，且仍保持离子正负电荷的平衡机械分异作用地表经风化剥蚀的碎屑物质（砾、砂、重金属矿物、岩屑、矿屑等）在流水、冰川和风等营力的搬运过程中，由于运动速度和搬运能力的渐弱，发生按大小、形态、比重和耐磨性的差异发生沉淀。6理解成矿作用和成矿环境地球演化过程中，使分散在地壳和上地幔中的化学元素和有用物质，在一定地质作用条件下和地质环境中，相对富集而形成矿床的作用。内生成矿作用 内生矿床 v 外生成矿作用 外生矿床v 变质成矿作用 变质矿床 v 叠生成矿作用内生成矿作用主要由于地球内部能量（包括热能、动能、化学能等）的影响，导致形成矿床的各种地质作用。 在地壳不同深度、压力、温度、地质构造条件下进行(通常是较高的温度和压力、地壳的深处) 各类岩浆的上侵冷凝过程中形成 地下热液环流运移过程中形成作用方式：岩浆成矿作用、伟晶成矿作用、接触交代成矿作用、热液成矿作用外生成矿作用主要在太阳能的影响下，在岩石圈上部岩石与水、大气和生物的相互作用过程中，使成矿物质在地壳表层聚集的各种地质作用在地壳的常温常压下进行 在表层岩石圈与水圈、大气圈和生物圈的相互作用过程中形成 成矿物质来自于地表的岩石、矿物、矿床的风化，生物有机体，火山喷发物，星际物质（陨石）作用方式：风化成矿作用沉积成矿作用变质成矿作用在内生作用或外生作用中形成的岩石或矿床，由于地质环境和温度、压力等物理化学条件的改变（特别是经过深埋或其他热动力事件），其矿物成分、化学成分、物理性质、结构构造等发生改变，使有用物质发生富集形成新的矿床，或使原有的矿床改造为具另一种工艺性质的矿床。作用特点 一定温度、压力的固体状态下进行（脱水、重结晶、重组） 深变质成矿作用可产生部分熔融岩浆，伴随构造变动、岩浆活动及变质热液参与作用方式接触变质成矿作用、区域变质成矿作用、混合岩化成矿作用7掌握矿床的成因分类按成矿作用和成因划分的矿床类型（综合考虑成矿物质来源、成矿环境、成矿作用）内生矿床岩浆矿床（岩浆分结矿床、岩浆熔离矿床和岩浆爆发矿床）、伟晶岩矿床、接触交代（矽卡岩）矿床、热液矿床（岩浆气液和非岩浆热液）、火山成因矿床（火山岩浆矿床、火山-次火山气液矿床、火山-沉积矿床）外生矿床风化矿床、沉积矿床（机械沉积、蒸发沉积、胶体化学沉积和生物-化学沉积）、可燃有机矿床变质矿床：接触变质矿床、区域变质矿床、混合岩化矿床叠生矿床： 层控矿床第三章 基性、超基性岩浆环境中的岩浆矿床了解岩浆矿床的形成环境和条件，掌握岩浆矿床的基本类型，重点是掌握岩浆结晶分异和和岩浆熔离作用及其所形成矿床的特征。了解岩浆矿床的主要矿产类型及典型实例1岩浆矿床概念、特点、工业意义概念：从地壳深部上升的各类岩浆，在冷凝过程中经过结晶分异作用、熔离作用和爆发作用等，使分散在岩浆中的成矿物质聚集而形成的矿床。由于这类矿床是在正岩浆期（从岩浆结晶作用开始到结晶作用的最后阶段）形成的，因此也称正岩浆矿床特点：成矿作用与成岩作用基本上是同时进行的，是典型的同生矿床。矿体主要产在岩浆岩母体岩内，矿体即是岩浆岩体的一部分，有时整个岩体就是矿体，围岩即是母岩；只有少数矿体产在母岩临近的围岩中。浸染状矿体与母岩一般呈渐变或迅速过渡关系；贯入式矿体则具清楚、明显的界线。围岩蚀变一般不发育。矿石的矿物组成与母岩的矿物组成基本相同，仅矿石中矿石矿物相对富集。由于成矿作用在岩浆熔融体中大体同时发生，因此多数岩浆矿床的成矿温度较高（1500700），形成的深度大（多数在地下几公里几十公里，金刚石矿床达200300 km）。工业意义：岩浆矿床在国民经济建设中具有重要地位。产有铬、镍、钴、铂族元素、钒、钛、铁、铜、铌、钽和稀土元素等金属矿产，还有金刚石、磷灰石和建筑材料等非金属原料。2岩浆矿床形成条件（1）岩浆是岩浆矿床成矿物质的主要来源和载体，岩浆岩即是成矿母岩。含矿岩浆岩的性质和组成，对岩浆矿床的形成(矿床类型、规模、空间分布)有重要影响与基性、超基性岩有关的Cr、Ni、Co、V、Ti、Pt纯橄榄岩斜方辉橄岩辉长岩组合：铬铁矿矿床 单斜辉橄岩单斜辉石岩辉长岩组合，辉长岩苏长岩组合：Cu-Ni硫化物矿床 辉长岩斜长岩组合，斜长岩：V-Ti磁铁矿矿床与基性-超基性杂岩体有关的铂族元素（PGE）矿床绝大部分产于 层状超基性杂岩体铬铁矿矿床； 基性-超基性岩中的Cu-Ni硫化物矿床与金伯利岩有关的金刚石矿床与霞石正长岩、磷霞岩和碳酸岩杂岩体有关的霞石烧绿石稀土元素矿床酸性岩：一部分含钨、锡矿床及稀有、稀土元素矿床形成与之有关（岩浆期后热液）Li、Be、Nb、Ta、W、Sn，REE这些也是岩浆岩的成矿专属性（2）大地构造条件大洋地壳环境1产于大洋拉张环境（洋中脊）的镁质超基性岩，后经碰撞作用，成为洋壳残片，产于碰撞造山带（缝合带）：阿尔比斯型、蛇绿岩型2高镁（M/F=6.5-15），LIL、HFS元素含量低，Cr、Ni、Cu、Co、PGE含量高，分熔程度较高3受深大断裂或超壳断裂控制，常呈线状或带状分布，断续延长可达数百至数千公里4中亚、特提斯-喜马拉雅、环太平洋等造山带大陆地壳环境该环境有厚大的大陆岩石圈作屏蔽盖层，使深部地幔热流在盖层下更好地聚集，形成巨大的层状超基性-基性杂岩体多为铁质或富铁质超基性岩（M/F=0.5-6.5），LIL、HFS、挥发分含量相对较高，分熔程度相对低多分布于古老的地盾、地台区，可能与板内地幔柱活动有关含矿层状超基性-基性杂岩体多呈与围岩整合接触的岩床、岩盆和岩席，规模大，工业意义十分巨大陆地壳环境还有一些中小型侵入体和碱性岩体，典型的是金伯利岩（金刚石矿床）和超基性-碱性-碳酸岩杂岩体（稀有和稀土元素矿床），产于大陆内的深断裂带中，与岩浆的超浅成有关。（3）同化和混染作用岩浆向上部地壳运移过程中，熔化或溶解周围外来物质（如围岩碎块），从而使岩浆成分发生改变的作用，称为同化作用；不完全的同化作用称混染作用围岩中某些有用组分的加入，使岩浆中成矿成矿元素更富集：如基性岩和含铁地层中的Fe地层中硫的加入（硫化作用），能促使金属组分脱离硅酸盐而进入硫化物熔浆，以更有利于成矿CaO3的同化作用对铬铁矿矿床的形成不利决定同化作用强度的因素岩浆的温度、围岩的成分和性质、岩浆中挥发分的含量、岩体的大小、大地构造位置（4）挥发组份（矿化剂）作用H2O、F、Cl、B、S、As、C、P等挥发组份的熔点低、挥发性高，特别是能与Ag、Au、Pt、Pd、W、Sn、Mo、Pb、Zn、Cu等多种金属元素组成易溶络合物，使这些金属得以保留在岩浆的残余溶液中并可能富集成矿挥发份对压力的变化特别敏感，富于流动性，故常将岩浆中某些成矿物质由深部带至浅部、由高压地段带至低压地段，在有利的构造部位富集成矿（5）岩浆的多期多次侵入作用从区域上，含矿岩体通常是同一次构造运动所形成的岩带中的较晚期的产物从矿区看，矿化主要与复式岩体的晚期岩相关系密切，如西南地区的PGE矿床。3成矿作用及矿床类型（1）岩浆结晶分异作用与岩浆分结矿床岩浆在冷凝过程中，各种组份按一定的顺序（矿物晶格能、键性和生成热降低的方向）先后结晶出来，并在重力和动力的影响下发生分异和聚集的过程，称为岩浆结晶分异作用，由此所形成的矿床称为岩浆分结矿床。岩浆分结矿床可分为早期岩浆矿床和晚期岩浆矿床在岩浆结晶分异过程中，有用矿物较早或与造岩的硅酸盐矿物几乎同时结晶出来，并在重力的作用下发生沉淀，在岩浆房的下部或底部发生富集，形成早期岩浆矿床。早期岩浆矿床的特点：矿体形态产状：矿瘤、矿巢、凸镜状或似层状，位于岩体的底部或边部与围岩界线：不明显，呈渐变过渡 矿石成分：与母岩基本一致，比重大，少挥发份 矿石组构：自形晶-半自形晶结构、包含结构，浸染状构造为主 主要矿种：部分铬铁矿矿床，金刚石矿床典型矿床：南非Bushveld铬铁矿矿床当岩浆中挥发组份含量较高，成矿元素与挥发组份结合形成易溶的化合物，大大降低了自身的结晶温度，它们在岩浆熔融体中一直残留到主要硅酸盐矿物结晶之后沉淀富集，形成晚期岩浆矿床晚期岩浆矿床的特点矿体形态产状：似层状，位于岩体的底部；贯入式矿体为脉状、透镜状 与围岩界线：不明显, 呈渐变过渡; 贯入式矿体界线清楚 矿石成分：与母岩基本一致，含挥发份矿物（铬云母、铬符山石、铬绿泥石等） 矿石组构：海绵陨铁结构结构，块状、稠密浸染状构造 主要矿种：铬铁矿、PGE矿床（超基性岩中），V-Ti磁铁矿矿床（基性岩中），工业价值巨大（2）岩浆熔离作用与岩浆熔离矿床在较高温度和压力下均匀的岩浆熔融体，当温度和压力降低时分离成两种或两种以上互不混溶的熔融体的作用，称为岩浆熔离作用（也称为液态分离作用），由此种作用所形成的矿床称为岩浆熔离矿床。最典型的是基性岩中的Cu-Ni硫化物矿床，次为PGE矿床影响岩浆熔离作用的因素 岩浆