高级矿床学2基本概念

1、中南大学地学院中南大学地学院2009-11-01主讲：刘继顺主讲：刘继顺二、矿床成因研究要点2-1 矿床学基本概念矿床学基本概念 矿床学 经济地质学Economic Geology矿床Mineral Deposits/Ore Deposits矿产资源Mineral Resource2-1矿床学基本概念 矿石矿石Ore 矿石矿物矿石矿物Ore Mineral 脉石矿物脉石矿物 胚胎矿胚胎矿Protore 含有的有用组分，其量低于所认定的矿石品位含有的有用组分，其量低于所认定的矿石品位围岩围岩矿体矿体脉石脉石矿床矿床矿石矿物矿石矿物脉石矿物脉石矿物矿石矿石2-1矿床学基本概念 储量储量 Prove

2、n 三维三维确定的确定的 Probable 二二维确定，三维维确定，三维存在存在Inferred(Possible) - inferred or thought to be present 2-1矿床学基本概念固体固体矿产矿产资源资源/储量储量分类分类表表 可靠程度可靠程度 经济意义经济意义查明矿产资源查明矿产资源潜在矿产资源潜在矿产资源探明的探明的控制的控制的推断的推断的预测的预测的经济的经济的可采储量可采储量(111) 基础储量基础储量(111b)预可采储量预可采储量(121)预可采储量预可采储量(122)基础储量基础储量 (121b)基础储量基础储量(122b) 边际经济的边际经济的基础

3、储量基础储量(2M11) 基础储量基础储量(2M21)基础储量基础储量(2M22)次边际经济的次边际经济的资源量资源量(2S11) 资源量资源量(2S21)资源量资源量(2S22)内蕴经济的内蕴经济的资源量资源量(331)资源量资源量(332)资源量资源量(333)资源量资源量(334)?（111334），一位示经济意义；），一位示经济意义；1=经济的；经济的；2M=边际经济的；边际经济的；2S=次边际经济的。次边际经济的。3=内蕴经济的；？内蕴经济的；？=经济意义未定。二位示可行性评价阶段：经济意义未定。二位示可行性评价阶段：1=可行性研究，可行性研究，2=预预可行性研究，可行性研究，3=概

4、略研究；三位示地质可靠程度：概略研究；三位示地质可靠程度：1=探明的，探明的，2=控制的，控制的，3=推断推断的，的，4=预测的。预测的。B=未扣除设计、采矿损失的可采储量未扣除设计、采矿损失的可采储量2-1 矿床学基本概念 品位（品位（grade or tenor) 特定矿床中有用组分的含量特定矿床中有用组分的含量 % oz/ton parts per million (ppm)，克克/吨吨 千克千克/立方米立方米 克拉克拉/立方米立方米2-1 矿床学基本概念 边界品位边界品位Cutoff Grade 可采能获利的最低品位可采能获利的最低品位,影响影响边界品位的因素有：边界品位的因素有： 规

5、模规模Size； 埋藏深度；埋藏深度； 开采方法；开采方法； 加工性质（颗粒，可选冶性）；加工性质（颗粒，可选冶性）； 矿物性质（伴生组分）矿物性质（伴生组分） 距市场的远近。距市场的远近。 Concentration Factors所找目标的含量与地壳平均值所找目标的含量与地壳平均值(Clark)之比，为富集因子。之比，为富集因子。2-1 成矿学 成矿学成矿学 Metallogeny，gitology 矿床分类矿床分类 沉积矿床（含风化矿床）沉积矿床（含风化矿床） 变质矿床变质矿床 岩浆矿床岩浆矿床 热液矿床热液矿床2-1 成矿学 成矿三要素成矿三要素 物质来源（成矿物质和载体）物质来源（成

6、矿物质和载体） 迁移过程（成矿过程）迁移过程（成矿过程） 淀积（湿法冶金逆过程）淀积（湿法冶金逆过程） 先破解淀积条件信息，再追溯成矿元素的来源先破解淀积条件信息，再追溯成矿元素的来源及迁移机制及迁移机制成矿动力成矿动力（活化、驱动、（活化、驱动、物理化学障）物理化学障）2-1 成矿学 成矿作用成矿作用-岩浆、剥蚀、搬运、沉积、成岩、岩浆、剥蚀、搬运、沉积、成岩、变质变质 岩岩浆浆富集作用富集作用(Magma concentration) 接接触触交代作用交代作用(Contact metasomatism) 热热液作用液作用(Hydrothermal processes) 空洞空洞充填充填(C

7、avity filling) 交代交代(Replacement) 升华升华作用作用(Sublimation) 沉积沉积作用作用(Sedimentation) 细菌细菌作用作用(Bacterial processes) 海底海底喷气喷气及火山作用及火山作用 (Submarine exhalative 蒸蒸发发作用作用(Evaporation) 残残留和留和机械机械富集富集 (Residual and mechanical ) 氧化和表生富集氧化和表生富集 (Oxidation supergene enrichment) 变质变质作用作用(Metamorphism)2-1 成矿学 热液热液作用作用

8、 (Hydrothermal processes) Hydrothermal：Hydrothermal solutions、hydrothermal mineralizing solutions热热水。岩水。岩浆浆作作用伴生混合水用伴生混合水或或天水天水 (meteoric water)、原生水、原生水 (connate water)，或，或变质矿物变质矿物中中释释放出放出来来的水。的水。后后成矿成矿床床 (epigenetic mineral deposits)的的直直接接来来源。源。 Principle of hydrothermal processes：大规模金属矿大规模金属矿，如如：金

9、：金 (gold)、银银 (silver)、铜铜 (copper)、铅铅 (lead)、锌锌 (zinc)、汞、汞 (mercury)、锑锑 (antimony)、钼钼 (molybdenum)；非；非金属矿金属矿。 许许多多热热液成因的液成因的 大大矿矿区区。2-1 成矿学 热液作用要点热液作用要点 有用的成矿流体有用的成矿流体能溶解及搬能溶解及搬运矿物质运矿物质（mineral matter） 连续连续且且畅畅通的裂通的裂缝缝在岩石中能在岩石中能当当作溶液的通道作溶液的通道 适当适当的的环境环境、位置位置能能沉积矿物沉积矿物 化学反应化学反应造成造成沉积沉积作用作用 沉积沉积的的矿体矿体有

10、足夠的有足夠的浓浓度能成度能成为为有用的有用的矿矿床床 热液流体压力大于围压，可自行开辟通道或爆热液流体压力大于围压，可自行开辟通道或爆破。破。2-1 成矿学2-1 成矿学 岩石孔隙（渗透性、淀积空间）岩石孔隙（渗透性、淀积空间） Pore spaces：岩石的孔隙：岩石的孔隙为颗为颗粒粒间间空隙的通空隙的通路路，能夠吸附流能夠吸附流体体。这这些空隙使岩石些空隙使岩石为为可滲可滲透的，且成透的，且成为矿为矿、油、油、气气及水的及水的贮存处贮存处。世。世界上大部分的油田、界上大部分的油田、气气田、地下水都是保存田、地下水都是保存的岩石孔隙中。的岩石孔隙中。 Porosity：孔隙度是岩石中孔隙的

11、：孔隙度是岩石中孔隙的体积体积百分百分比，比，范围从范围从完全沒有到最大至完全沒有到最大至50%以上。角以上。角状状物物体体比球形物比球形物体体的孔隙度大；角小的物的孔隙度大；角小的物质质孔隙度比角大物孔隙度比角大物质质的孔隙度高。的孔隙度高。 2-1 成矿学 岩石孔隙（渗透性、淀积空间）岩石孔隙（渗透性、淀积空间） Permeability：滲透率是：滲透率是测测量流量流体体穿穿过过物物质质难易难易的程度。的程度。与与岩石孔隙岩石孔隙连连通度有通度有关关。 Bedding planes层面层面 Vesicles：气气孔。是孔。是挥发气体挥发气体所造成的通道，所造成的通道，特別是在特別是在许多

12、许多basaltic lava flow的最上的最上层层。如果許多如果許多气气孔孔紧紧靠在一起形成多孔靠在一起形成多孔状状的岩石，的岩石，如同海如同海绵绵一般，一般，称为称为scoria。2-1 成矿学 岩石孔隙（渗透性、淀积空间）岩石孔隙（渗透性、淀积空间） Volcanic flow drains Cooling cracks：在火成岩：在火成岩冷凝收缩冷凝收缩所形成所形成的。可能是的。可能是规规律的律的节节理或不理或不规则规则的破裂。的破裂。 Igneous breccias cavities volcanic breccias forming agglomerates intrusiv

13、e breccias 具有粗粒角具有粗粒角状状的破碎火成岩的破碎火成岩块块，而空隙，而空隙充填细充填细粒粒物物质质。2-1 成矿学 岩石孔隙（渗透性、淀积空间）岩石孔隙（渗透性、淀积空间） Fissures：fissures是岩石中是岩石中连续连续的板的板状状裂隙，裂隙，通常相通常相当长当长且深，且深，当热当热液通液通过时过时造成造成金属金属或或矿物矿物充填其中，形成充填其中，形成fissure veins。 Shear-zone cavities：剪力帶造成岩石破碎，：剪力帶造成岩石破碎，不只是集中一不只是集中一个个或或两个两个破裂，而是破裂，而是无数无数距距离离接近、深成的破裂或接近、深成

14、的破裂或压压碎的不碎的不连续连续面。面。2-1 成矿学 岩石孔隙（渗透性、淀积空间）岩石孔隙（渗透性、淀积空间） Folding and warping Volcanic pipes：当当火山活火山活动喷发时动喷发时造成像造成像pipe形形状状的通路的通路时时，被，被喷喷出的火山物出的火山物质质可能可能又又会会掉回去，或被沖刷再帶回掉回去，或被沖刷再帶回pipe中，形成中，形成角角状状的的breccia。 Rock alteration openings：经过经过溶液溶液交代交代作作用用后后的岩石，被的岩石，被发现发现比未比未经交代经交代作用的岩石作用的岩石来来的多孔，且允的多孔，且允许热许热

15、液液进入进入。硅硅化作用化作用（silicification）能能提高孔隙度及提高孔隙度及渗渗透率。透率。2-1 成矿学 岩石孔隙（渗透性、淀积空间）岩石孔隙（渗透性、淀积空间）梳状脉2-1 成矿学 围岩蚀变围岩蚀变（交代蚀变岩及其找矿意义）（交代蚀变岩及其找矿意义） 特征元素与矿物的微迹变化特征元素与矿物的微迹变化 地史时期灾变事件地史时期灾变事件（热（热-温室效应至冰冷；温室效应至冰冷；CO2大气圈至富氧大气圈大气圈至富氧大气圈 超级地幔柱超级地幔柱 太古代和白垩纪）太古代和白垩纪） 太古代金太古代金-铀砾岩铀砾岩 早元古代铁矿、科马提岩铜镍矿、中下元古代不整早元古代铁矿、科马提岩铜镍矿、

16、中下元古代不整合面型巨型铀矿合面型巨型铀矿 白垩纪的金刚石白垩纪的金刚石-石油石油-金矿组合金矿组合 中生代成矿大爆发中生代成矿大爆发2-1 成矿学 迁移过程迁移过程 岩浆岩浆 液体液体 气体气体 配合物配合物 岩浆到流体转化岩浆到流体转化 出溶出溶 流体动力学流体动力学 大规模流体运移对流循环大规模流体运移对流循环 流体包裹体（温、压、盐度）流体包裹体（温、压、盐度） 难溶金属也可所相迁移，铂金银铜铅锌难溶金属也可所相迁移，铂金银铜铅锌 地震泵地震泵2-1 成矿学 物质来源物质来源 幔源、壳幔源、壳源幔源、壳幔源、壳源 争论争论 微量元素、同位素微量元素、同位素 主岩主岩 围岩围岩 层位层位

17、 岩性岩性 岩浆岩成矿专属性岩浆岩成矿专属性2-1 成矿学 存在问题存在问题 壳幔界面表层对流（板块运动）、核幔界面深层对壳幔界面表层对流（板块运动）、核幔界面深层对流（亚固定热点）物质流（亚固定热点）物质-能量交换能量交换 预富集预富集 岩石圈根成分岩石圈根成分 成矿省的原因成矿省的原因 全球性灾变事件全球性灾变事件 大陆裂解、气候突变、超级地幔大陆裂解、气候突变、超级地幔柱柱 陨击陨击2-1 成矿学 围岩蚀变围岩蚀变（交代蚀变岩及其找矿意义）（交代蚀变岩及其找矿意义） 特征元素与矿物的微迹变化特征元素与矿物的微迹变化 地史时期灾变事件地史时期灾变事件（热（热-温室效应至冰冷；温室效应至冰冷

18、；CO2大气圈至富氧大气圈大气圈至富氧大气圈 超级地幔柱超级地幔柱 太古代和白垩纪）太古代和白垩纪） 太古代金太古代金-铀砾岩铀砾岩 早元古代铁矿、科马提岩铜镍矿、中下元古代不整早元古代铁矿、科马提岩铜镍矿、中下元古代不整合面型巨型铀矿合面型巨型铀矿 白垩纪的金刚石白垩纪的金刚石-石油石油-金矿组合金矿组合 中生代成矿大爆发中生代成矿大爆发2-1 成矿学 围岩蚀变围岩蚀变（交代蚀变岩及其找矿意义）（交代蚀变岩及其找矿意义） 特征元素与矿物的微迹变化特征元素与矿物的微迹变化 地史时期灾变事件地史时期灾变事件（热（热-温室效应至冰冷；温室效应至冰冷；CO2大气圈至富氧大气圈大气圈至富氧大气圈 超级

19、地幔柱超级地幔柱 太古代和白垩纪）太古代和白垩纪） 太古代金太古代金-铀砾岩铀砾岩 早元古代铁矿、科马提岩铜镍矿、中下元古代不整早元古代铁矿、科马提岩铜镍矿、中下元古代不整合面型巨型铀矿合面型巨型铀矿 白垩纪的金刚石白垩纪的金刚石-石油石油-金矿组合金矿组合 中生代成矿大爆发中生代成矿大爆发2-1 成矿学 围岩蚀变围岩蚀变（交代蚀变岩及其找矿意义）（交代蚀变岩及其找矿意义） 特征元素与矿物的微迹变化特征元素与矿物的微迹变化 地史时期灾变事件地史时期灾变事件（热（热-温室效应至冰冷；温室效应至冰冷；CO2大气圈至富氧大气圈大气圈至富氧大气圈 超级地幔柱超级地幔柱 太古代和白垩纪）太古代和白垩纪）

20、 太古代金太古代金-铀砾岩铀砾岩 早元古代铁矿、科马提岩铜镍矿、中下元古代不整早元古代铁矿、科马提岩铜镍矿、中下元古代不整合面型巨型铀矿合面型巨型铀矿 白垩纪的金刚石白垩纪的金刚石-石油石油-金矿组合金矿组合 中生代成矿大爆发中生代成矿大爆发2-1 成矿学 围岩蚀变围岩蚀变（交代蚀变岩及其找矿意义）（交代蚀变岩及其找矿意义） 特征元素与矿物的微迹变化特征元素与矿物的微迹变化 地史时期灾变事件地史时期灾变事件（热（热-温室效应至冰冷；温室效应至冰冷；CO2大气圈至富氧大气圈大气圈至富氧大气圈 超级地幔柱超级地幔柱 太古代和白垩纪）太古代和白垩纪） 太古代金太古代金-铀砾岩铀砾岩 早元古代铁矿、科马提岩铜镍矿、中下元古代不整早元古代铁矿