第三讲地质作用与矿产的形成

第三讲地质作用与矿产的形成,授课内容,矿产及矿床的基本概念和分类外动力地质作用与矿产内动力地质作用与矿产变质作用与矿产,参考资料,参考教材,胡受奚、周顺之、刘孝善等，矿床学，地质出版社，1983冯钟燕，矿床学原理，地质出版社，1984任启江，胡志宏，矿床学概论，南京大学出版社，1993姚凤良，郑明华，矿床学基础教程，地质出版社，1983袁见齐，朱上庆，翟裕生，矿床学，地质出版社，1985周明宝，矿床学，冶金工业出版社，1993薛春纪，祁思敬，隗合明，基础矿床学，地质出版社，2005,.,参考资料,中文期刊,地学前缘中国科学（D辑）矿床地质地质论评地球科学现代地质,地球学报地质与勘探地质科学大地构造与成矿学地质找矿论丛矿物岩石地球化学,参考资料,英文期刊,EconomicGeologyOreGeologyReviewsMineraliumDepositaJournalofGeochemicalExplorationEngineeringandMiningJournal,矿产矿产资源（mineralresources）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。,矿产及矿床概念和分类,1.1矿产及其特点,.,绪论,矿床：矿产在地壳或地表的集中产地矿石：组成矿体的含有金属或其他有用矿物的岩石矿石品位：指矿石中有用成分含量的多少矿床规模：指的是一个矿床中探明的矿石储量的多少,1.1矿产及其特点,矿产及矿床概念和分类,.,绪论,矿产资源的三重属性,地质属性（geologicproperty）经济属性（economicproperty）环境属性（environmentalproperty）,1.1矿产及其特点,矿产及矿床概念和分类,.,绪论,地质属性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）,全球各大区能源矿产剩余可采资源对比,1.1矿产及其特点,矿产及矿床概念和分类,.,绪论,中东地区占23,1.1矿产及其特点,矿产及矿床概念和分类,.,绪论,铁矿和稀土矿主要形成于前寒武纪钨、锡、钼等则主要形成于中生代以来,矿产资源在时间分布上的不均匀性,(中国主要金属矿产成矿时代，翟裕生，1999),1.1矿产及其特点,矿产及矿床概念和分类,.,绪论,经济属性探矿的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),铜矿可采品位的变化,1.1矿产及其特点,矿产及矿床概念和分类,.,绪论,环境属性开发过程：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、厄尔尼诺（EINino）和拉尼娜（LaNina）现象等,1.1矿产及其特点,矿产及矿床概念和分类,.,绪论,现代矿床学研究不仅为矿产开发服务,也要为环境保护服务。不仅要“探宝”,还要“减灾”。矿床地质工作者应更新观念,树立环境意识。这样才能使矿床学研究更好地为可持续发展服务。,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(economicgeology)。矿床学家不仅要有丰富的矿床地质理论，还应具备经济头脑，掌握国内外矿业发展趋势。,1.1矿产及其特点,矿产及矿床概念和分类,.,1.2矿床资源的分类,基本概念,矿产,气体矿产地球内部碳氢成分的可燃气体和氦、氖、氩、氙等非可燃性、惰性气体的聚集（天然气）,液体矿产石油、地下水及其中溶解元素和化合物,固体矿产大多数矿产元素或其化合物矿床（Fe、Au）、晶体矿床（水晶、金刚石）、矿物矿床（盐岩、石墨）及岩石矿床（花岗岩、大理岩）等,根据产出的物理状态分类,矿产及矿床概念和分类,.,基本概念,矿产,金属矿产（metallic）,非金属矿产（non-metallic）,可燃有机矿产（fossilfuel）,水矿产（groundwater）,根据矿产性质及主要工业用途分类,1.2矿床资源的分类,矿产及矿床概念和分类,.,基本概念,金属矿产,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、Be、Cs、Rb、Sr等,稀土金属：LaEu，GdLu,分散金属：Cd、Ga、Ge、In、Se、Te、Re、Tl（Sc）,1.2矿床资源的分类,矿产及矿床概念和分类,.,基本概念,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,1.2矿床资源的分类,矿产及矿床概念和分类,.,基本概念,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,1.2矿床资源的分类,矿产及矿床概念和分类,.,基本概念,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,1.2矿床资源的分类,矿产及矿床概念和分类,矿产资源是人类社会赖于生存和发展的重要物质基础,80%左右的原材料,来自矿产资源,95%左右的能源,70%左右的农业生产资料,30%以上的饮用水,1.3矿产在社会发展中的意义,矿产及矿床概念和分类,生活中的矿产资源,1.3矿产在社会发展中的意义,矿产及矿床概念和分类,.,全球GDP增长与能源消耗,矿产资源是国家经济发展的重要基础,1.3矿产在社会发展中的意义,矿产及矿床概念和分类,.,1998年世界一些国家人均资源消费,1.3矿产在社会发展中的意义,矿产及矿床概念和分类,.,美国人均年矿产资源消耗量,1.3矿产在社会发展中的意义,矿产及矿床概念和分类,.,矿产资源可以是国家经济支柱产业,沙特阿拉伯：世界石油产量的14，石油开发给其带来巨额的财富。瑙鲁：太平洋之中的岛国，长5公里多、宽约4公里，方圆只有22平方公里。19世纪初发现丰富的磷矿，1906年开始开采，1978年其人均国民收入就达到25000美元，远远超过美英等国家。南非：供应全球40的铝硅酸盐、铬、钒及20的黄金。,1.3矿产在社会发展中的意义,矿产及矿床概念和分类,.,矿产资源是国家安全的重要保证,围绕资源的争夺，在过去、现在都是世界纷争的重要起因，将来随着资源的日益紧张，这种争夺势必会更加激烈。加大矿产资源勘查力度，增加重要矿产资源的储量，尤其是战略资源如铜、铀等资源的自给程度，对于保障国家安全意义重大。,1.3矿产在社会发展中的意义,矿产及矿床概念和分类,.,在石油天然气产出地域的领土纷争中东中亚,矿产及矿床概念和分类,1.3矿产在社会发展中的意义,.,1.矿产及其意义,东南亚,矿产及矿床概念和分类,1.3矿产在社会发展中的意义,.,1.矿产及其意义,非洲,拉丁美洲,矿产及矿床概念和分类,1.3矿产在社会发展中的意义,.,2.我国矿产资源形势,我国矿产资源概况,已发现矿种171种已探明一定储量的矿种158种其中：金属54种非金属91种能源10种水气3种,矿产及矿床概念和分类,.,我国矿产资源特点,优劣并存：既有优势，又有劣势,矿产资源总量丰富，人均资源相对不足,探明矿产地20多万处，20多种矿产的储量居世界前列（煤、稀土、钨、锡、钼、汞、锑、钛、铌、钽、石膏、膨润土、芒硝、菱镁矿、硫铁矿、磷块岩、重晶石、萤石、滑石、石墨等）探明储量潜在价值居世界第3位(次于美国、原苏联)人均占有矿产资源量只占世界平均量的58%,排名第53位；按1km2矿产潜在价值排名第24位,2.我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,优劣质矿并存，品位贫富不均，贫矿多，富矿少,钨、锡、稀土、钼、锑、滑石、菱镁矿、石墨等矿产资源品质较高。铁、锰、铝、铜、磷等矿产资源贫矿和难选冶矿多。铁矿：资源量450多亿吨，位居世界第4-5位，但绝大多数为品位55%的铁矿石仅占约3%。主要从澳大利亚、巴西、印度、南非、秘鲁进口。锰矿石中贫矿占94%；铝土矿中耗能大的一水硬铝石型占98%；铜矿石中Cu1%的仅占36%；岩金矿石中Au6个g/t的低品位矿石占83%。,1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,共生、伴生矿多，单矿种矿床少,80%以上矿床由2个至10多个元素组成，选冶难度大。900多个铜矿床中，多组份的综合矿占73%；金矿总储量中，伴生金占28%；银矿总储量中，伴生银占60%。,中小型矿床多，大型-超大型矿床少,已探明的15000个矿床中，66%为小型，23%为中型，大型以上矿床仅占11%。大型-超大型矿床对于改变一个国家的资源面貌具有举足轻重的地位！,1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,紧缺矿种的资源形势十分严峻,我国的劣势矿产：富铜、富铁、金、铂族、铀、铬、钾盐、金刚石等。矿石进口持续增加。其中：铁矿石进口14813万吨，铜矿石进口267万吨，锰矿石进口286万吨，铬铁矿进口178万吨，钾肥进口657万吨(国土资源部，2003)。铁50%、铜60%、铝50%依靠进口资源，对外依存度的增加，将严重威胁国家安全和经济发展。我国2004年固体矿产品进口总额已达1037亿美元。,1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,我国45种主要矿产中:,2010年难以保证消费需求的矿产24种2020年难以保证消费需求的矿产36种,1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,资源和环境的瓶颈约束，直接关系到国家资源安全、水安全、土地安全，对我国经济社会的发展、生态环境保护和人民生活质量将产生重大影响，已经成为我国经济社会发展的主要矛盾之一。国家中长期科学和技术发展规划战略研究专题报告,1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,全球铂族金属资源储量分布,(世界总储量:71,000吨),1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,全球金矿资源储量分布,(世界总储量:13.74万吨),1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,全球铬矿资源储量分布,(世界总储量:370万吨),1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,(世界总储量:200万吨),全球钨矿资源储量分布,1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,全球稀土金属（氧化物）资源储量分布,(世界总储量:1亿吨),1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,(世界总储量:1.4亿吨),全球铜矿资源储量分布,1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,中国矿产资源地区分布的不均一性,1.4我国矿产资源形势,矿产及矿床概念和分类,.,1.5矿床学发展简史,矿床学是在开采和利用矿产资源的生产实践中逐步发展起来的18世纪以前，人们的矿床学知识仅处于零散的萌芽状态,矿产及矿床概念和分类,.,3.矿床学发展简史,四千多年前，中国人已经开采铜矿石炼铜。到殷商末年，已经铸造出一千七百五十斤重的司母戊鼎,旧石器时代就认识和使用过十四种矿物和岩石,新石器时代认识和使用矿物岩石的品种有三十七种,矿产及矿床概念和分类,1.5矿床学发展简史,.,3.矿床学发展简史,随着对矿产资源的利用，逐渐形成一些矿物学乃至矿床学的知识，见于不同时期的文献中,矿产及矿床概念和分类,1.5矿床学发展简史,.,3.矿床学发展简史,中国古代形成了比较系统的探矿理论。最著名的是战国时期的管子地数篇，它总结了一些矿床中矿物的分布规律，指出可以根据矿苗和矿物的共生关系来寻找矿床。“上有丹砂者，下有黄金；上有慈石者，下有铜金；上有陵石者，下有鈆、锡、赤铜；上有赭者，下有铁。此山之见荣者也。”所谓“山之见荣”，就是矿苗的露头。,矿产及矿床概念和分类,1.5矿床学发展简史,.,18世纪中叶，英国工业革命揭开人类工业时代的序幕，开始大量地利用矿产资源。,3.矿床学发展简史,到19世纪末期，有了比较系统的矿床学著作，从对矿床特征的描述和矿体形态产状的分类研究，开始深入到对矿床成因的探讨。,矿床学开始从地质学、矿物学等学科中独立出来，成为地质学的一个分支学科。,矿产及矿床概念和分类,1.5矿床学发展简史,.,是指在地表、或近地表环境中，在太阳能的影响下，水圈、大气圈、生物圈和岩石圈表层的相互作用导致的成矿作用。外生成矿作用基本上是在常温常压下进行的。外生矿床成矿物质主要来源于地表矿物岩石和矿石的风化。，其次为火山活动提供的成矿物质。另外，生物活动也是一种特有的成矿作用和成矿物质来源。外生成矿作用中包括风化作用中的残积作用和淋积作用、沉积作用中的胶体化学沉积、生物化学沉积与蒸发沉积作用。,外动力地质作用与矿产,2.1成矿作用,.,残积矿床,外动力地质作用与矿产,2.2主要矿产类型,原生矿床或岩石遭受风化作用，其中未被分解的重砂矿物或岩石碎屑，残留在原地或沿斜坡堆积起来形成的矿床。由于组成这类矿床的有用矿物的化学性质稳定，而且是在原地残留或移动不远，故一般都具有棱角或保留原来矿物的外形，无分选或分选很差，无明显层理。主要的残积矿床有砂金、砂锡、铌钽砂矿床。,.,胶体化学沉积矿床,外动力地质作用与矿产,2.2主要矿产类型,地表岩石和矿床在化学风化和物理风化作用下，其中含铁、锰、铝的硅酸盐矿物，铁锰碳酸盐和硫化物等等，它们的分解产物，一部分以胶体粒子进入水中呈胶体溶液，一部分以离子状态进入水中呈真溶液。当这些胶体溶液在有利于胶体粒子聚沉的条件下，经化学分异作用，使有用物质得到相对集中，其储量和质量都能满足工业要求时，便成为胶体化学沉积矿床。主要的胶体化学沉积矿床有铁、锰、铝。,.,生物化学沉积矿床,外动力地质作用与矿产,2.2主要矿产类型,生物化学沉积矿床系指由沉积作用堆积起来的生物遗体、或经过生物有机体的分解而导致有用矿物沉淀所形成的矿床。也包括在沉积过程中，由细菌的生命活动而使某些元素聚集而形成的矿床。此类矿床有：沉积磷灰岩矿床，硫化铁矿床，沉积自然硫矿床，硅藻土矿床，生物灰岩矿床等等。,.,外动力地质作用与矿产,2.2主要矿产类型,蒸发沉积矿床,蒸发沉积矿床也叫盐类矿床。是指水盆地中某些溶解度较大的无机盐类，通过蒸发作用产生各种有用盐类矿物的沉淀、富集而形成的矿床。主要是钾、钠、镁、钙的氯化物，碳酸盐，硫酸盐，重碳酸盐以及它们的复盐，有时也有硼酸盐，硝酸盐等。,.,地球内部热能是导致这类成矿作用得以发生的能量来源，最重要的就是与岩浆作用有关的各种成矿作用。内动力成矿作用多在地壳内一定深度下的较高温度和较大压力环境下进行。内动力成矿作用主要包括上地幔经部分熔融产生玄武岩浆分异作用相关的成矿作用，下部地壳重熔产生花岗岩演化过程中的成矿作用以及在大洋大陆交界处俯冲带形成的安山质岩浆侵入和喷发过程中的成矿作用。内动力成矿作用按其发生的时间和物理化学条件的不同可分为岩浆成矿作用和岩浆期后的热液成矿作用。伟晶岩矿床和钠长岩-云英岩型矿床大致是处在两个作用之间、具有过渡性质的成矿作用的产物。,内动力地质作用与矿产,3.1成矿作用,.,岩浆矿床,内动力地质作用与矿产,3.2主要矿产类型,岩浆矿床是由各类岩浆在地壳深处，经过分异作用和结晶作用，使分散在岩浆中的成矿物质聚集而形成的矿床。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。,.,热液矿床,内动力地质作用与矿产,3.2主要矿产类型,是指含矿热水溶液在一定的物理化学条件下，在各种有利的构造和岩石中，由充填和交代等成矿方式形成的有用矿物堆积体。热液矿床类型众多，工业价值巨大。它包括大部分有色金属矿产（Cu、Pb、Zn、Hg、Sb、W、Sn、Mo、Bi等），一些对尖端科学有特殊意义的稀有和分散元素矿产（Li、Be、Ga、Ge、In、Cd等）以及放射性元素（U）矿产。此外还有Fe、Ni、Co和许多非金属矿产：硫、石棉、重晶石、萤石、水晶、明矾石、菱镁矿、冰洲石等。这些矿产在国民经济和国防工业中都是极为重要的。,.,伟晶岩矿床,内动力地质作用与矿产,3.2主要矿产类型,伟晶岩是一种矿物颗粒结晶粗大的，具有一定内部构造特征的，常呈不规则岩墙、岩脉或凸镜体状的地质体。当伟晶岩中的有用组份富集并达到工业要求时，即成为伟晶岩矿床。自然界中的各种火成岩均可形成相应