矿床学全套课件

风化矿床第一节风化作用的类型第二节风化作用中元素的迁移和富集第三节风化矿床形成的条件一、气候条件二、原岩条件三、地貌条件四、地质构造条件五、水文地质条件第四节风化矿床的类型及其特征一、残积、坡积矿床二、残余矿床三、淋积矿床第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用二、金属硫化物矿床的次生富集作用

地壳表层的岩石和矿石在大气、水、生物等营力的作用下，发生物理的、化学的和生物化学的变化，称为风化作用。由风化产物所组成的岩石圈部分，称为风化壳。风化壳中由风化产物构成的矿床，称之为风化矿床（weatheringdeposits）或风化壳矿床。风化矿床以近代（第三纪至第四纪）形成者最为重要。风化矿床往往位于现代地形表面或近地表处。按其出露形态可分为面型（平面上呈面状、剖面上呈层状或似层状）、线型（沿裂隙或不同岩石的接触带分布）和岩溶型（位于碳酸盐岩溶洞中）三类。它们的分布与原岩出露的范围相近，因此风化矿床还可作为原生矿床的可靠找矿标志。

风化矿床的矿石多呈胶状结构和残余结构，矿石构造以多孔状、粉末状、皮壳状、结核状等最为常见。组成的矿石矿物大多为氧化物、含水氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐及其他含氧盐类，还有一些自然元素。它们一般都是在外生条件下十分稳定的矿物。风化矿床形成的主要矿产有：铁、锰、铝、镍、钴、金、铂、钨、锡、铀、钒、稀土、金刚石、高岭土等。1．物理风化作用物理风化作用是一种以崩解方式把岩石和矿物机械破坏成碎屑的作用，崩解使岩石和矿物颗粒比表面（单位体积的表面积或每单位重量物体的表面积）逐渐增大（矿物颗粒越来越细），增强了地表水、氧和二氧化碳对岩石和矿物的分解作用。其主要方式有冰楔作用植物根系的楔插作用昼夜温度的变化、层状节理化作用暴风沙的冲击作用冰川的侵蚀作用等除极地和温带高寒地区外，物理风化与化学风化相比，几乎是微不足道的。第一节风化作用的类型2．化学风化作用化学风化作用是由于化学作用使组成岩石的矿物发生分解，也就是富含氧及二氧化碳的水（雨水和土壤水）与矿物发生化学反应的过程。最有效的研究，是把这些变化同风化剖面上的风化强度或者深度联系起来，分析不同气候带基岩的化学风化作用。尽管化学的和矿物的变化程度不同，但它们都是时间和风化作用强度的函数。对岩浆岩来说，矿物风化的顺序同矿物从岩浆中结晶的次序相同，在深处较早结晶的那些矿物，在地表则是首先分解的。第一节风化作用的类型3．生物风化作用生物风化作用实质上是由生物生活和死亡过程中引起的化学风化作用，生物的生命活动产物，如CO2、O2、有机酸等强烈地影响着周围环境的pH值、Eh值等一系列物理化学条件，从而影响着风化作用的进行。19世纪80年代开始认识了生物风化作用对风化壳形成的重要性。细菌、真菌、蚯蚓、藻类以及地衣等低级生物所组成的生物群覆盖在岩石表面上或存在于土壤中，所有这些生物都能酸化周围环境。这是由于它们呼吸时排出二氧化碳，而有的还在新陈代谢中排出有机酸，生物死亡后，则分解成各种有机酸，如腐殖酸、褐酸等。第一节风化作用的类型3．生物风化作用自然界中有些微生物。特别是铁细菌、硫细菌和还原硫酸盐细菌，具有氧化或还原某些元素的能力。如铁细菌能将二价铁氧化为三价铁；硫细菌能把硫化物氧化成硫酸盐。目前有些国家借助于细菌氧化的原理，通过“堆淋法”而从低品位的硫化物矿石中提取金属。还原硫酸盐细菌则能将硫酸盐还原为H2S。生物生长期间，不断地从周围介质中有选择地吸取某些元素，然后在新陈代谢过程中以有机化合物的形式把它们固定下来。元素的生物吸收和堆积有时可达到惊人的程度。如捷克的奥斯兰地区的1t水木贼的灰分中存在着金610g，在另一种木贼的1t灰分中含有金63g，而当地每吨土壤中仅含金0.1g。第一节风化作用的类型各种风化作用相互关系风化作用包括物理风化、化学风化和生物风化3种主要的作用过程，它们都在紧靠大气圈和岩石圈的界面以下进行着，并与植物根系的生长和有机质的腐烂有密切关系，结果在未风化的岩石和大气圈之间进行某些风化作用，并形成一个风化壳，从中通常可鉴别出一系列的“层”或“层位”，每一“层”都具有一定的生物的、物理的和化学的作用和特性。三种风化作用往往是相伴同时发生，但随着环境条件的不同，它们相对的强度有所不同，如在极端干旱的沙漠地带和北极圈的条件下，以及许多高山区，机械崩解作用常常是破坏岩石的最主要因素，即物理风化作用占优势；而在有一定温度和湿度的条件下，化学风化则起了主导作用，它可以在风化带的所有深度上起作用，并控制着风化产物的性质；与此同时，生物风化又可加快物理风化和化学风化的进程。因此在风化作用过程中，外界条件起着重要的控制作用，但外因通过内因而起作用，矿物本身的特性则对风化过程的速度和强度发生根本性的影响。第一节风化作用的类型第二节风化作用中元素的迁移和富集

风化矿床的形成是元素在风化壳中迁移和富集的结果。化学元素在风化壳中迁移能力的大小，主要取决于元素自身的性质和由它们组成的矿物的种类以及它们所处的外界环境。风化矿床的形成，若以物理风化作用为主，一般不改变原岩和矿物的化学成分，因此有用矿物堆积都是一些原岩中的稳定矿物，如磁铁矿、钛铁矿、锡石、铬铁矿、自然金、自然铂和金刚石等。第二节风化作用中元素的迁移和富集

当化学风化作用强烈时，会发生水解、水合、氧化、还原、离子交换等反应，导致元素的迁移和富集，表现为某些元素的淋滤失散和另一些元素的残积富集两个对立面。元素在特定的风化条件下迁移能力的不同，引起了它们的彼此分异——风化分异。同样，生物风化作用也能引起风化分异。第二节风化作用中元素的迁移和富集

B．波雷诺夫和A．比列尔曼研究了风化作用中元素迁移的相对活动性，并提出用水迁移系数来衡量风化作用中元素迁移的能力，并得出风化壳中元素迁移的序列（表8-1）。从表内可见，风化壳中元素迁移的能力是很不相同的，元素的迁移顺序在某种程度上控制了风化壳内元素富集的可能性。当风化作用使元素发生迁移时，一部分元素及其化合物发生流失，另一部分元素和化合物则相对集中。正因为这种迁移作用，就使得风化矿床的形成成为可能。一、气候条件气候是控制风化矿床形成的重要因素之一。气候的影响主要表现在温度、湿度、生物活动等方面。在气候干燥、温差大的沙漠地区和寒带及永久冻土带，水和生物导致的化学风化作用均极微弱，风化壳主要由物理风化作用形成的机械碎屑物组成，因而不利于风化矿床的形成。第三节风化矿床形成的条件一、气候条件在热带和亚热带地区，由于气温高，雨量充沛，生物繁殖极快，因而化学风化作用和生物风化作用进行得十分强烈，岩石和矿物的破坏和分解迅速，风化作用可不断地向纵深发展，元素可发生大量迁移和富集，创造了形成巨厚风化壳的条件，有利于风化矿床的形成，世界上已知的大型铁、锰、镍、铝等的风化矿床，多分布在此类地区。气候条件一般受地质历史时期所处的纬度、高度以及距离海岸远近等因素的控制。现代形成的风化壳受现代气候条件的控制，古风化壳则受古代气候的控制。第三节风化矿床形成的条件二、原岩条件原岩的矿物成分和化学成分，对风化产物有重大影响。原岩成分的不同，其所形成的风化矿床的类型也就不同（表8-2）。如富含铁、镍的超基性岩和基性岩常形成红土型铁矿床和镍矿床；富铝贫硅的碱性岩常形成红土型铝土矿床；花岗岩等酸性岩风化后可形成高岭土矿床和稀土元素矿床；含锰高的沉积岩、变质岩可形成残余锰矿；富含重砂矿物（锡石、锆英石、铌钽矿物等）的花岗岩可形成残积砂矿床，等等。第三节风化矿床形成的条件二、原岩条件在物理风化、化学风化和生物风化作用下，矿物的破坏程度是很不相同的。有些矿物的晶格很容易被破坏，其中易溶元素首先脱离晶格，呈离子或分子状态进入溶液，部分或全部地被地表水、地下水带入风化壳下部，甚至可能带出风化场所。活动性较差的组分，则在原地残留下来。有些矿物的晶格十分稳定（如独居石、锆英石、铌钽矿物等），抵抗风化能力很强，当其他矿物遭到破坏，分解而被搬运介质带走时，而它们却留在原地相对富集。第三节风化矿床形成的条件二、原岩条件一般认为，原岩中有用组分含量越高，形成风化矿床的可能性就越大。但是，欲达到某种程度的集中并构成矿床，仅靠该元素在原岩中的较高含量还是不够的，还需要母岩易于被分解才行，如Al2O3含量不高、甚至很低的碳酸盐岩中若有泥质夹层经长期和强烈的风化作用后，也可以形成规模巨大的铝土矿。这是因为碳酸盐岩易被风化溶解，其中含铝的粘土矿物转变为铝土矿，在原地逐渐残留堆积起来形成铝土矿床。第三节风化矿床形成的条件三、地貌条件地貌条件不仅决定物质的侵蚀和堆积，同时也决定地下水的动态以及风化壳的地球化学特征。风化产物的淋滤状况，风化壳的厚度和保留程度等均与地貌有关。在陡峻的山岳地区，地下水位低，以物理风化为主，且风化产物难以保存，因而风化壳不发育，不利于风化矿床的形成。高差不大的山区及平缓丘陵地形对风化矿床的形成最为有利。地表水和地下水的流动都比较缓慢，植被繁茂，物理风化作用微弱，化学风化作用和生物风化作用强烈，并且风化产物能大量残留原地，形成准平原化地貌，有利于形成风化矿床。平原洼地，潜水面高，水流不畅，不利于风化作用的进行，不易形成巨厚的、发育完全的风化矿床。第三节风化矿床形成的条件四、地质构造条件无论是对风化矿床的形成和保存，地质构造条件都具有相当重要的意义。地貌景观往往受地质构造条件的控制，巨厚风化壳矿床的形成，一般是在区域缓慢上升和风化淋滤速度保持平衡的准平原化的分水岭地区。稳定陆块有利于大规模的风化矿床的形成。古风化矿床往往产于长期沉积间断的不整合面上，如我国华北板块内奥陶系风化侵蚀面上的铁、铝矿床等。强烈褶皱的造山带不利于大规模风化矿床的形成。第三节风化矿床形成的条件四、地质构造条件区域构造对风化矿床也起控制作用。裂隙、裂隙带、破碎带的方向及完整程度可决定线型风化矿床的位置和形态特征。侵蚀基准面决定风化壳的最终厚度，而地壳的垂直运动将引起该基准面的变化，造成某一地带的相对抬升，另一地段的相对下降，并影响到潜水面的稳定性。长期稳定的地质构造环境是形成大型风化矿床的必要条件，如前苏联南乌拉尔的风化型硅酸镍矿床，是在15~20Ma的时间间隔内形成的。第三节风化矿床形成的条件五、水文地质条件风化矿床的形成和地表水、地下水的运动情况以及水的化学类型有密切的关系。地下水有分带性，地下水的这种分带性与风化矿床的分带密切相关（表8-3）。应该注意的是，表8-3中所列各带的界线并非固定不变，而是依潜水面的升降而升降。一般说来，各带界线常因侵蚀作用的影响不断地向下移动，但如果地壳下降或补给潜水的水量在较长时期内增大，亦可引起各带界线的回升。还应该指出，这种分带情况仅出现在透水性大致相同的岩石（土壤）内，但实际上往往因岩石的裂隙发育不均，使分带情况变得更加复杂。第三节风化矿床形成的条件第四节风化矿床的类型及其特征风化矿床，据其形成作用和地质特征，可以分为残积、坡积矿床、残余矿床及淋积矿床三类。残积、坡积砂矿床指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。残余矿床指原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后，形成的一些难溶的表生矿物，残留在原地表部，其中有用组分达到工业要求时形成的矿床。淋积矿床指原岩或贫矿体经化学风化作用，某些易容物质被水带到风化壳下部的潜水面附近沉淀下来形成的矿床。第四节风化矿床的类型及其特征一、残积、坡积矿床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，残留在原地形成的矿床，称为残积矿床（eluvialdeposits）。在某些条件下，残积物由于剥蚀作用和重力作用的影响，渐渐地沿斜坡向下移动一定距离后，在斜坡的某些部位堆积下来成为矿床，这种矿床称为坡积矿床（colluvialdeposits）。残积矿床和坡积矿床的关系十分密切，二者通常呈过渡关系，难于截然分开，故也可统称为残坡积矿床，如图8-1所示。这类矿床的形成，以物理风化为主，因在原地残余或位移距离不大，碎屑一般均具有明显的棱角，甚至保留原来矿物的晶形外貌，无分选性或分选性差，也无明显的层理。第四节风化矿床的类型及其特征一、残积、坡积矿床残坡积矿床不仅本身具有工业价值，而且是寻找原生矿床的可靠标志。例如：我国南岭地区的许多钨、锡矿床，即是在发现残坡积砂矿之后才进一步找到原生矿床的。残坡积矿床种类不多，分布也有限，但有些较为重要，主要有金、钨、锡、铌、铁、铝土、钽和水晶等的残积、坡积矿床。第四节风化矿床的类型及其特征1.残积砂金矿床——残积金矿床最著名的当属澳大利亚的卡尔古利，那里发育金-黄铁矿-硫化物的原生矿床，该矿床由于强烈风化形成了红土，金就在疏松的红土中聚集，含金高达30×10-6。2.残坡积砂锡矿床——我国云南个旧一些原生锡石硫化物矿床产于石灰岩中，由于矿石和围岩均易于风化，因此在矿体的上部和附近的岩溶洼地、缓坡上广泛地发育残坡积锡矿，矿层厚且品位高，开采和选矿都很方便，成为我国重要的锡矿床类型之一。一、残积、坡积矿床第四节风化矿床的类型及其特征3.残积铌钽砂矿床——这些矿床主要分布于热带、亚热带地区的富含铌、钽铁矿等副矿物的花岗岩和伟晶岩的风化壳中，共生矿物还有锡石、黑钨矿、锆石、独居石等，这种矿床是目前铌、钽的重要来源。尼日利亚是这类矿床的最著名产区，在乔斯高原，含铌铁矿黑云母花岗岩和钠长石化花岗斑岩，经风化后形成残坡积铌铁矿砂矿床，其中还伴生有钽铁矿、锡石、锆英石、铁铁矿、独居石、磷钇矿等，可以综合利用。该矿规模巨大，易于选矿，具有很大的工业价值。从中获得的铌精矿，占世界产量的95%。此外，澳大利亚和美国也发现残积铌钽砂矿床；我国近年也发现同类矿床，规模巨大，品位很高。一、残积、坡积矿床第四节风化矿床的类型及其特征二、残余矿床原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后，形成的一些难溶的表生矿物，残留在原地表部，其中有用组分达到工业要求时形成的矿床称为残余矿床(residualdeposits)。残余矿床形成的条件是：温暖或炎热的潮湿气候，准平原化的高原地形和持久的风化时间。矿床一般呈面型分布，也见呈线型分布者。这类矿床在垂直剖面上往往具有分带现象，并与母岩呈过渡关系。第四节风化矿床的类型及其特征（一）残余粘土矿床残余矿床在风化矿床中占有重要的地位，主要矿产有粘土（高岭土、蒙脱土）、铁、锰和铝土矿等。在温暖潮湿的气候条件下，铝硅酸盐岩石在水、二氧化碳和生物的作用下，可分解出碱金属和碱土金属（去碱作用），它们以各种碳酸盐的形式溶于水中被带走。与此同时，从岩石中分解出来的SiO2、A12O3、Fe2O3等在水中易于变成胶体物质，正负电荷胶体相互作用而发生电性中和，彼此凝聚，结果便产生SiO2、Al2O3和Fe2O3的凝胶混合物。由于沉淀的凝胶SiO2和Al2O3的比例变动很大，于是便形成各种不同的含水硅酸盐矿物，如高岭石、多水高岭石、蒙脱土、白云母等，它们与一些铁的氢氧化物和未分解的矿物（石英、锆英石、金红石等）以及母岩碎块相混合而成为粘土矿床，而形成这类粘土矿床的作用通常被称为粘土化作用。在残余粘土矿床中，最重要的是高岭土矿床和蒙脱土矿床。第四节风化矿床的类型及其特征第四节风化矿床的类型及其特征我国残余高岭土矿床分布甚为广泛，闻名世界的中国瓷器就是以它们作为原料的。江西星子岭高岭土矿床是此类矿床的典型实例。（二）残余红土型铁、铝矿床在热带和亚热带的气候下，雨季（降雨量大）与旱季相互交替，全年天气炎热，日夜温差变化不大，因此最有利于植物繁殖和微生物的作用，从而形成丰富的腐殖质和有机酸等，这就促进了化学风化的剧烈进行。如果地形平坦或坡度不大，从硅酸盐岩石中分解出来的碱和碱土金属（去碱作用），则不易被地表水带出风化场所，因此溶液具碱性反应；SiO2溶胶在碱性介质中不凝结，而被潜水带走（去硅作用），而溶胶A12O3·mH2O和Fe2O3·pH2O，则可在原地凝聚。这样，在地表就逐渐地堆积起铝的氢氧化物（三水铝土矿Al2O3·H2O和一水铝土矿A12O3·H2O）与铁的氢氧化物和氧化物（褐铁矿、水针铁矿、水赤铁矿、赤铁矿等），它们一起构成红土。一般把这一作用称为红土化作用。第四节风化矿床的类型及其特征（二）残余红土型铁、铝矿床1.残余红土型铝土矿床已知红土型铝土矿床发育在热带和亚热带地区的霞石正长岩和玄武岩风化壳中。由于霞石正长岩和玄武岩富铝贫硅，所以这类岩石经红土化作用的结果常形成具有很大工业价值的红土型铝土矿床。由霞石正长岩风化而成的红土型铝土矿床以美国的阿肯色铝土矿床是典型代表第四节风化矿床的类型及其特征（二）残余红土型铁、铝矿床1.残余红土型铝土矿床铝土矿还有另一类型为钙红土型，是由含粘土质石灰岩和较纯的石灰岩在长期风化过程中形成的。这类矿床常和喀斯特地貌有关，故又可称为喀斯特型铝土矿床。钙红土型铝土矿有世界著名的南美牙买加铝土矿床及法国、匈牙利等一些西欧国家的铝土矿床。我国的广西平果铝土矿床则是典型的喀斯特型铝土矿床。根据铝土矿床产出的地质环境又可分为3种类型：①高原型铝土矿床，如印度德干高原铝土矿床；②准平原型铝土矿床，如南美洲、马来西亚铝土矿床；③喀斯特型铝土矿床，如地中海和广西平果铝土矿床。第四节风化矿床的类型及其特征（二）残余红土型铁、铝矿床2.残余红土型铁矿床残余红土型铁矿广泛分布于热带、亚热带地区，原岩以富铁的超基性岩和玄武岩为主，也包括含菱铁矿或铁白云石的石灰岩以及含铁硫化物矿床，它们经红土化作用后，高价铁的氢氧化物和氧化物残留地表，构成残余红土型铁矿床，这类矿床往往产于风化壳型硅酸镍矿床的表部，具有品位高、杂质少、规模大、埋藏浅等特点，单个矿床的储量可达几十亿吨至几百亿吨。这类在古巴、菲律宾、印度尼西亚等国的铁矿资源中占有重要地位，据统计，目前世界上富铁储量的70％产于此类矿床中。另外，含菱铁矿的碳酸盐岩地层经风化作用后，可形成相当规模的喀斯特型铁矿，矿体形态受溶洞形态控制。如我国的山西式铁矿就属这种类型。第四节风化矿床的类型及其特征（三）离子吸附型稀土元素矿床在花岗岩类等含稀土元素较多的原岩风化壳中常发育离子吸附型稀土元素矿床。这类花岗岩在风化作用下，稀土矿物被破坏分解时，释放出的稀土元素可呈阳离子进入溶液；而硅酸盐矿物风化成多水高岭土、高岭土、水云母等粘土矿物。由于破键而出现未饱和的过剩负电荷，它们需要吸附溶液中的阳离子以维持电价平衡，活动性大的钾、钠、钙等阳离子会被溶液带走，活动性较小的稀土元素阳离子就会被粘土矿物吸附，而使稀土离子在风化壳中逐渐富集起来，形成有工业价值的矿床。这类矿床在江西、广东、湖南、福建、广西和安徽等地均有发现，有巨大的经济价值。如江西南部花岗岩风化壳离子吸附型富钇重稀土元素矿床。第四节风化矿床的类型及其特征三、淋积矿床当地表岩石或矿床受化学风化作用分解时，那些易溶于水的组分中的一部分被带入潜水活动区，成为稀薄的含矿溶液。由于介质性质的改变或与周围的岩石发生交代作用，便可使有用物质发生沉淀而形成为矿床，即淋积矿床。淋积矿床的矿体形状多呈不规则的似层状，其次为囊状、巢状等。矿石常具网脉状、浸染状、粉末状、葡萄状、结核状等构造。淋积型的镍、钴、钒、钠、铁、锰、铀等矿床具有较大的工业价值。第四节风化矿床的类型及其特征淋积型硅酸镍矿床这类矿床是镍矿的一种重要类型，它们是由热带和亚热带地区的超基性岩风化而成。这些岩石在红土化作用过程中镍先临时性溶解在水中，但很快又在红土层下面的风化岩石中发生中和反应形成镍的硅酸盐矿物，如硅镁镍矿、镍水蛇纹石、镍绿泥石、水硅镍矿等。这些次生镍硅酸盐富集而成淋积型硅酸镍矿床，其上红土层富铁往往可成为红土型铁矿。新喀里多尼亚淋积镍矿床即是此类矿床的典型代表。另外，古巴、澳大利亚、巴西、菲律宾及我国的云南、内蒙古、台湾等国家或地区都有硅酸镍矿床分布。第四节风化矿床的类型及其特征第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用各类矿床的近地表和露出地表的部分，在受到风化作用时都会发生不同程度的变化，这种变化被称为表生氧化(oxidation)。其结果会改变矿床中矿石的组构、矿物成分及化学成分。这在金属硫化物矿床中表现得尤为强烈。硫化物矿床在暴露地表后，常发生强烈的风化作用，矿床中原生硫化物与大气和水里的氧结合，遭受不同程度的氧化，形成新的矿物和新的溶剂，这种溶剂能进一步溶解其他矿物，这种作用称为表生氧化作用。这样，矿床就被氧化，同时矿床中很多矿质被淋滤，矿床发生表生氧化和淋滤的这一部分称为矿床的氧化带，深度可达潜水面。氧化带中淋滤溶液向下渗流，穿过潜水面，进入缺氧的地下水流动带，可与原生硫化物反应形成了次生硫化物，可使某些金属在流动带中富集，从而大大地提高矿床的工业价值，这种作用称为次生富集作用(supergeneenrichment)。因此，了解硫化物矿床的表生氧化和次生富集的可能性，具有重要意义。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用在风化作用下，如果金属硫化物（特别是铜硫化物）矿床所处条件适宜，可有一个发育完整的表生分带，自上而下为：氧化带，位于潜水面以上，相当于渗透带。带内又可分出以下亚带（自上而下）：（1）完全氧化亚带—铁帽；（2）淋滤亚带；（3）次生氧化物富集亚带。次生硫化物富集带原生硫化物带第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用在风化作用下，如果金属硫化物（特别是铜硫化物）矿床所处条件适宜，可有一个发育完整的表生分带，自上而下为：次生硫化物富集带，位于潜水面以下、停滞水面以上。相当于流动带。原生硫化物带，位于停滞水面以下。相当于停滞水带。矿床垂直分带的产生，乃地下水长期作用的结果。但多数情况下分带发育不全，有些地区如冰川地带和侵蚀作用极为强烈的地区，矿床氧化带很浅，甚至完全没有。一、金属硫化物矿床的表生氧化作用在氧化带中，硫化物一般都很容易转变为硫酸盐，特别是矿床中常见的黄铁矿，氧化后形成的硫酸铁和硫酸，对其他硫化物矿物的分解起着重要的作用。除硫酸铅外，一般金属硫酸盐都易溶于水。因此金属物质在氧化带将被地表水或地下水搬运而分散。在有利的条件下，这些金属能够转移到深部发生再沉积。以常见的铁、铜硫化物为例，最常见的铁的硫化物矿物为黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿等。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用它们在氧化带中的变化过程是：铁的硫化物→硫酸亚铁→硫酸铁(水解)→氢氧化铁，化学反应式如下：2FeS2（黄铁矿）+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO42Fe7S8（白铁矿）+31O2+2H2O→14FeSO4+2H2SO4硫酸亚铁很不稳定，会很快地变为硫酸铁：4FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2(SO4)3+2H2O或12FeSO4+3O2+6H2O→4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3硫酸铁水解后，生成氢氧化铁及硫酸：Fe2(SO4)3+6H2O→2Fe(OH)3+3H2SO4近年来的研究证明，在硫化物的表生氧化和硫酸形成过程种，细菌起着非常重要的作用，如硫氧化杆菌等。目前，细菌已被视为参与硫化物矿床氧化过程的一种因素而日益受到人们的重视。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用如果氧化带中水很少，那么硫酸浓度则相对增大，因而反应不易向右进行。不过，硫酸铁是一种很强的氧化剂，能使铁、铜、铅、锌、银等的硫化物氧化成硫酸盐，如以下各式：FeS2（黄铁矿）+Fe2(SO4)3→3FeSO4+2SCuFeS2（黄铜矿）+2Fe2(SO4)3→CuSO4+5FeSO4+2SZnS（闪锌矿）+4Fe2(SO4)3+4H2O→ZnSO4+8FeSO4+4H2SO4PbS（方铅矿）+4Fe2(SO4)3+4H2O→PbSO4+8FeSO4+4H2SO4第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用上式表明了铁的硫化物的重要性，它们是生成硫酸铁和硫酸等溶剂的基础，它们的分解最终产物为Fe(OH)3，是一种难溶的胶体化合物，它们多在原地沉淀形成凝胶物质，脱水后变成为氧化铁的混合物——褐铁矿，包括水针铁矿（Fe2O2·H2O）、针铁矿（αFeO(OH)）、水赤铁矿（2Fe2O3·H2O）、赤铁矿（Fe2O3）等，由于这些矿物异常稳定，所以它们与难溶物质如粘土、砂粒等残留在氧化带中，而其他组分在氧化过程中多呈易溶盐类被水带走，从而形成所谓“铁帽”。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用铜的原生硫化物以黄铜矿最为主要，其次为斑铜矿、辉铜矿等。铜硫化物除自身可被氧化分解为硫酸铜外，更多的是被铁硫化物氧化最终产物硫酸铁氧化为硫酸铜。硫酸铜具有很好的溶解性，通常被带出氧化带并向潜水面下移动，因此在大多数情况下，氧化带是明显地缺铜的。但在某些情况下，铜也可在氧化带中形成堆积，这可能与围岩或脉石矿物中有大量碳酸盐或硅质岩的存在有关，也可能由于蒸发作用促使铜从溶液中沉淀下来。如果是这样，则可有一些孔雀石、硅孔雀石、蓝铜矿、胆矾、水胆矾等矿物出现在氧化带铁冒中。由上述可见，在一个铁、铜硫化物矿床中，只要出现前述的次生矿物，往往即可确定该矿床发生了表生氧化作用。这些矿物出现的深度即代表氧化带的深度。氧化带发育的程度，系受气候、地形、构造、矿床产状、矿石成分、围岩性质和时间等因素的控制。氧化带的厚度，一般多在数十米以内，但也见达百米以上者。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用发育完全的氧化带内，一般包括以下各亚带：（1）完全氧化亚带（铁帽）：位于氧化带的最上部（图8-5），氧化作用进行得最为强烈，氧化时间也最长，以铁的氧化物和氢氧化物占绝对优势，故又称为铁帽。铁帽呈褐色至棕红色，具松散或多孔状、蜂窝状构造。通常作为金属硫化物矿床的重要找矿标志。特别是其中褐铁矿的颜色和特征性构造能反映原生硫化物的种类。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用发育完全的氧化带内，一般包括以下各亚带：（2）淋滤亚带：位于铁帽之下，是在其上部完全氧化亚带发育初期阶段所形成的强酸性溶液影响下发生的。淋滤作用强烈以致硫化物几乎完全被带走，仅由铁的氧化物、氢氧化物和石英、重晶石等稳定矿物构成。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用发育完全的氧化带内，一般包括以下各亚带：（3）次生氧化富集亚带：仅出现在某些铜矿床氧化带的下部。它是由于构造作用使矿床分布区上升和地下水面下降，引起次生硫化物富集带随之上升进入氧化带，铜的次生硫化物从而受到氧化，结果生成更富含铜的新矿物——赤铜矿、自然铜等。如：4Cu2S（辉铜矿）+9O2→2Cu2O（赤铜矿）+4CuSO4Cu2S+2O2→Cu（自然铜）+CuSO4第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用一、金属硫化物矿床的表生氧化作用次生氧化富集亚带在许多情况下，特别是在地下水面变动很小而又风化强烈时，可能不发育或完全缺失。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用二、金属硫化物矿床的次生富集作用从硫化物矿床的氧化带中淋滤出来的某些金属硫酸盐溶液，当渗透到潜水面之下流动带的还原环境中，便以交代原生硫化物的方式生成新的硫化物矿物，这些新的硫化物称为次生硫化物。例如，当硫酸铜溶液交代原生矿石中的硫化物时，便可产生辉铜矿、铜蓝等次生矿物，其反应式大体如下：14CuSO4+12H2O+5FeS2（黄铁矿）→7Cu2S（辉铜矿）+5FeSO4+12H2SO47CuSO4+4H2O+4FeS2（黄铁矿）→7CuS（铜蓝）+4FeSO4+4H2SO4CuSO4+PbS（方铅矿）→CuS（铜蓝）+PbSO4CuSO4+ZnS（闪锌矿）→CuS（铜蓝）+ZnSO411CuSO4+8H2O+5CuFeS2（黄铜矿）→8Cu2S（辉铜矿）+5FeSO4+8H2SO4第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用二、金属硫化物矿床的次生富集作用经过上述反应的结果，可以大幅度地提高矿石中的某种金属的含量（品位），从而提高矿床的工业价值。根据这一特征，通常把这类富集金属的作用，称为次生富集作用。发生此类作用的流动带，称为次生富集带（图8-5）。次生富集矿石的金属含量可较原生矿石高几倍至几十倍，不具工业价值的原生含矿岩石，经次生富集作用结果可变为矿石甚至是富矿石。由此可见，次生富集作用具有很大的实际意义。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用二、金属硫化物矿床的次生富集作用必须指出，在硫酸盐溶液交代原生硫化物时，通常是按一定顺序进行的，即一般认为是按元素的亲硫性大小顺序进行的，这一序列称为休曼序列（Schürman），即Hg-Ag-Cu-Bi-Cd-Pb-Zn-Ni-Co-Fe-Mn。由前到后，亲硫性逐渐变小。序列前面的金属盐类，可以交代后面的金属硫化物，即序列前面的元素可置换后面的元素。相反的情况一般是不存在的。举例来说，铜的硫酸盐溶液可以交代铅、锌、铁、钴等原生硫化物，但它不能交代汞、银的原生硫化物。实际上，休曼序列是由金属元素间的氧化还原电位的高低决定的，前面元素的氧化还原电位高于后面元素。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用二、金属硫化物矿床的次生富集作用次生硫化物富集带的厚度，一般为几米至几十米，个别矿床内可达百米以上。次生硫化物多聚集于该带的上部，随着深度的增加，次生硫化物逐渐减少，最后过渡为原生矿石带。次生富集作用的最典型的例子是美国亚利桑那州Miami矿床的Inspiration矿体（图8-6）。这个矿床属斑岩型铜矿床，原生矿石品位1%，由浸染状黄铜矿组成，产在花岗岩体的边部，次生富集形成了品位4%左右的主要由辉铜矿组成的次生富集带。第五节金属硫化物矿床的表生氧化及次生富集作用矿床学中一些基本概念第一节有关矿石的基本概念一、矿物、岩石和矿石二、矿石的矿物组成和元素组成三、矿石的结构和构造四、矿石的质和量第二节有关矿体的基本概念一、矿体与围岩二、矿体的形态和产状第三节有关矿床的基本概念一、矿床及矿床学二、决定矿床工业价值的因素三、矿床成因类型和工业类型的概念四、同生矿床和后生矿床五、矿田、矿带和成矿区（带）第四节成矿作用概述与矿床成因分类一、影响矿床形成的主要因素二、浓度克拉克值和浓度系数三、成矿作用及其类型四、成矿作用的主要方式五、矿床的成因分类一、矿物、岩石和矿石矿物——元素在各种地质作用的影响下，通过结晶作用、升华作用、化学（反应）作用等途径形成矿物（mineral）自然界已发现的矿物约3000~3300种左右。在地壳中，以硅酸盐、碳酸盐、氧化物等造岩矿物分布最为广泛，其中硅酸盐类矿物和石英等造岩矿物约占地壳总重量的82.6%。第一节有关矿石的基本概念一、矿物、岩石和矿石岩石——矿物以集合体形式出现者，即构成为岩石（rock），其可以由单一矿物或两种以上不同的矿物集合体组成。矿石——如果岩石中含有经济上有价值，技术上可利用的元素、化合物或矿物，即称为矿石（ore）。矿石也称原矿、粗矿或毛矿。虽然矿石与岩石都是由地质作用形成的天然矿物集合体，但是矿石中含有在一定技术经济条件下可被提取和利用的有用组分。简言之，矿石即是一种可利用的特殊岩石。第一节有关矿石的基本概念1.矿石矿物与脉石矿物，矿石矿物和脉石矿物的划分只有相对意义，而无绝对界限。矿石矿物（oremineral）亦称有用矿物，系指可以被利用的金属或非金属矿物。如铜矿石中的黄铜矿、斑铜矿，石棉矿石中的石棉等。脉石矿物（ganguemineral）则是指那些虽与矿石矿物相伴，但不能被利用或在当前技术经济条件下暂时不能被利用的矿物，如铜矿石中的石英、绢云母等，石棉矿石中的白云石等。并不是所有金属矿物都是矿石矿物，同样，并不是所有非金属矿物都是脉石矿物。矿石矿物和脉石矿物的划分只有相对意义，而无绝对界限。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念2.夹石与脉石夹石——矿体内这些达不到工业要求而不被利用的部分，一般称为夹石（horse-stone）。当夹石的厚度超出允许的范围，就得从矿体中剔除。脉石——一般将矿床中与矿石相伴生的无用固体物质称为脉石（gangue），包括脉石矿物、夹石、围岩的碎块等。它们通常在开采和选矿过程中被废弃掉。矿体中围岩碎块和夹石的含量过多，就相对降低了矿石的品位，一般称其为矿石贫化。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念3.共生组分与伴生组分，矿石是可以从中提取有用组分的矿物集合体。其中除主要有用组分外，还可以有共生组分和伴生组分。共生组分，是指矿石（或矿床）中与主要有用组分在成因上相关，空间上共存，品位上达标，可供单独处理的组分。在一定的经济技术条件下，这些组分的工业意义小于主要有用组分。共生组分在空间上与主要有用组分既可共生于同一矿体中，即“同体共生”，也常表现为彼此分离，甚至各自独立圈定矿体，即“异体共生”。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念3.共生组分与伴生组分伴生组分是指矿石（或矿床）中虽与主要有用组分相伴，但不具有独立工业价值的元素、化合物或矿物，其存在与否和含量的多寡常影响着矿石质量。据对矿石质量的影响，伴生组分可分为有益组分和有害组分。伴生有益组分指矿石中除有用组分外，可以回收的伴生组分，或能改变产品性能的伴生组分，如铜矿石中的Au、Ag，镍矿石中的Co、Se、Te，铁矿石中的V、Ti、Mn、Co等组分。有害组分则指矿石中对有用组分的选矿、冶炼、加工有危害的某些组分。如铁矿石中的S、P、As、Pb、Zn，金矿石中的As等。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念3.共生组分与伴生组分综合评价伴生有益组分可以提高矿床的工业价值，有时还可以适当降低对主要组分的要求。因此，查明伴生有益组分的含量及赋存状态有重要的现实意义。矿石中有害组分的存在，对矿石质量有很大的影响，如铁矿石中含硫高，会降低金属抗张强度，使钢在高温下变脆；含磷高又会使钢在冷却时变脆等，因此需要限制有害组分的含量。由此可见，伴生有益组分和有害组分也是衡量矿石质量和利用性能的重要标志。根据矿石中所含有用组分的情况，可把矿石分为简单矿石和复杂矿石2类。前者指从中仅能提取一种有用组分；后者则指从中可以同时提取数种有用组分。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念1.矿石结构（oretexture），系指矿石中矿物颗粒的形状、大小和相互关系。矿石结构类型主要决定于矿物颗粒的形成条件，它是研究矿物生成顺序的重要标志。矿石结构现象有大型和小型之分，大型结构用肉眼即可分辨，小型结构通常在显微镜下观察研究。矿石结构类型甚为多样，有：由熔体和溶液中结晶形成的结构、由固溶体分离作用形成的结构、由再结晶作用形成的结构、由沉积作用形成的结构、由压力作用形成的结构等。三、矿石的结构和构造第一节有关矿石的基本概念矿石结构类型最常见的矿石结构有等粒自形结构、不等粒结构、纤维状结构、环带状结构、叶片状结构、乳滴状结构、胶状结构、破裂结构、骸晶结构、草莓状结构等（图2-1）。第一节有关矿石的基本概念2.矿石构造（orestructure），系指矿石中矿物集合体的特点，包括集合体的形态、大小以及集合体之间的相互关系。矿石构造类型的形迹规模较大，通常都可通过肉眼在矿石研究中辨认，部分构造类型需在矿体露头上观察确定，少量显微构造类型则需通过显微镜确定矿石构造类型主要决定各类矿物集合体的形成环境，是确定矿床成矿阶段的重要标志。三、矿石的结构和构造第一节有关矿石的基本概念矿石构造类型矿石构造类型最主要和最常见的有块状构造、浸染状构造、斑点状构造、条带状构造、脉状构造、角砾状构造、梳状构造、环带状构造、晶簇状构造、鲕状构造、胶状构造、揉皱构造等（图2-1）。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量1.矿石品位及其表示方法矿石品位（Tenorofore），系指矿石中所含有用组分的单位含量。因矿种不同，矿石品位的表示方法也不同。大多数金属矿石，如铁、铜、铅、锌等矿石，是以其中金属元素含量的重量百分比表示；有些金属矿石的品位则以其中氧化物的重量百分比表示，如WO3、V2O5等；大多数非金属矿物原料的品位以其中有用矿物或化合物的重量百分比表示，如钾盐、明矾石等；原生贵金属矿石的品位一般以克/吨（10-6或ppm）表示；第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量1.矿石品位及其表示方法矿石品位（Tenorofore），系指矿石中所含有用组分的单位含量。因矿种不同，矿石品位的表示方法也不同。原生金刚石矿石的品位以克拉/吨（1克拉=0.2克）或毫克/吨表示；砂矿品位一般以克/立方米或公斤/立方米表示；金刚石砂矿常用克拉/立方米或毫克/立方米表示。矿石品位是衡量矿石质量好坏的主要标志。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位边界品位是指在当前经济技术条件下用来划分矿体与非矿体界限的最低品位，是在圈定矿体时对单个矿样中有用组分所规定的最低品位数值。如铜矿的边界品位为0.2%~0.3%钼矿为0.02%~0.04%。最低工业品位，是指在当前经济技术条件下能供开采和利用矿段或矿体的最低平均品位。如铜矿的工业品位为0.4%~0.5%，钼矿为0.0%4~0.06%。只有矿段或矿体的平均品位达到工业品位时，才能计算工业储量。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位工业品位主要决定于以下因素：（1）矿床的规模：矿床的规模愈大，工业品位要求愈低，如对钼矿来说，大型矿床的工业品位为0.06%，而小型矿床则为0.2%~0.3%左右；又如大型残余硅酸盐镍矿，工业品位为0.5%，而小型的则要求为0.7%~0.8%。（2）矿石综合利用的可能性：如：在斑岩型铜矿床中伴生的钼，只要达到万分之几便可综合利用。由于钼等有用元素的存在，扩大了矿床的工业价值，因此对铜的工业品位也可适当降低。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位工业品位主要决定于以下因素：（3）矿石的工艺技术条件：如：钛矿石，对不易冶炼的钛铁矿矿石，要求其中的TiO2含量不得低于8%~10%，而对易冶炼的金红石矿石，则TiO2含量达到3%~4%时即有工业价值；如：对于自熔性铁矿石品位的要求也比非自熔性铁矿石品位要求低，因此菱铁矿矿石就比磁铁矿矿石的工业品位低，因在冶炼菱铁矿矿石时可以不加或少加熔剂。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量储量（reserves），是指经地质研究并利用地质勘探技术手段，如钻探、槽探、井探、坑探等查明的矿产储藏量，是衡量矿床规模的重要依据。储量是根据矿石的体积、矿石的体重与平均品位，按特定公式计算求得的。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量矿石储量的单位，对于不同矿产往往不同，还有重量单位和体积单位之分。多数矿床以重量计算，通常单位为吨（t），如黑色金属（铁、锰、铬）、一般非金属（磷灰石、钾盐、石棉等）、稀有分散金属（铌、钽、锗等）、一般有色金属（铜、铅、锌等）；稀少的贵金属（金、银等）常以公斤（kg）为单位；一般建筑材料、石英砂等非金属矿产通常只计算体积，单位为立方米（m3）。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量不同矿产的储量表示方法不尽相同。黑色金属和非金属矿产主要以矿石量计算；贵金属、有色金属、稀有金属、稀土金属和放射性金属多以金属量计算；WO3、BeO、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、Li2O、Cs2O、ZrO2、TiO2、Cr2O3等主要以化合物量计算矿产储量；一些特种的非金属则以矿物量表示矿产储量，如金刚石、压电石英、冰洲石、云母、石棉、石墨等。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量储量的分类和分级西方国家通常将储量划分为探明的（Proved）、概略的（Probable）和可能的（Possible）三类。以往我国地质勘查部门根据对矿床的勘查研究程度和相应的工业用途，将矿产储量（资源）划分为能利用（表内）储量和暂不能利用（表外）储量两类，A、B、C、D、E、F、G七级。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量储量的分类和分级1999年12月1日起实施的《固体矿产资源/储量分类》国家标准（GB/T17766—1999）体现了社会主义市场经济的要求，并便于与国际接轨。该“标准”中首先通过地质评价分出了查明矿产资源和潜在矿产资源，然后对发现后的查明矿产资源通过可行性评价分出经济的、边际经济的、次边际经济的和内蕴经济的。综合考虑上述技术和经济的因素将矿产资源分为三大类，即储量、基础储量、资源量，并进一步划分为16种类型。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量储量的分类和分级1999年12月1日起实施的《固体矿产资源/储量分类》国家标准（GB/T17766—1999）其中储量是指基础储量中的经济可采部分，在预可行性研究、可行性研究或编制年度采掘计划时，经过对经济、开采、选冶、环境、法律、市场、社会和政府等诸因素的研究及相应修改，结果表明在当时是经济可采或已经开采的部分，用扣除了设计、采矿损失的可实际开采数量标述。依据地质可靠程度和可行性评价阶段不同，又可分为可采储量（111）和预开采储量（121和122）。可见，现在所指的“储量”与原来的储量在概念和涵义上有明显的区别。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量4.矿石品级矿石的品级（或称技术品级、工业品级）（gradeofore），主要是根据矿石的品位及有益和有害组分对矿石质量划分的不同级别。磁铁矿矿石可分为平炉富矿石（TFe＞55%）、高炉富矿石（TFe＞50%）和需选矿的贫矿石（TFe＞20%~25%）。对于某些非金属矿石，主要根据矿石或矿物的工艺技术特性以及不同的用途和加工方法，划分为一级品矿石和二级品矿石，如云母、石棉等。第一节有关矿石的基本概念一、矿体与围岩矿体为矿石在三维空间的堆积体，通常构成独立的地质体。它占有一定的空间，具有一定的形态、产状和规模。矿体是构成矿床的基本单位，是矿山中被开采和利用的对象。矿体四周无实际价值的岩石，称为矿体围岩，简称围岩（wallrock）。矿体和围岩的界线可以是清晰的，也可以是界线不清而呈逐渐过渡的。

给矿床形成提供主要成矿物质的岩石称为成矿母岩，或简称母岩（motherrock）。能为后期热液活动提供成矿物质的岩层，称之为矿源层（sourcebed），与成矿母岩具有相似的意义。习惯上，母岩常指能提供成矿物质的岩浆岩，矿源层是指提供成矿物质的沉积岩层。第二节有关矿体的基本概念1.矿体的形态——矿体形态系指矿体在空间的产出样式和形状。根据矿体在空间三个方向延伸情况的不同，可把矿体划分成不同的几何类型（图2-2）：（1）等轴型矿体。是指在空间的三个方向上，矿体的延伸状况大体相同，如矿巢、矿囊、矿袋等。此类矿体一般规模较小，直径几米至几十米。（2）柱状型矿体。指在空间上一个方向延长（主要指垂直方向），其余两向不发育或缩短的矿体。如矿柱、矿筒、矿管等。这类柱（筒、管）体的横断面直径一般几米至几十米。已知的最大直径（金伯利岩筒）达百米以上，延深达1km以上。二、矿体的形态和产状第二节有关矿体的基本概念1.矿体的形态（3）板状型矿体。指在空间上两个方向延伸大，第三个方向不发育的矿体，如矿脉、矿层等。矿脉是产在各种岩石裂隙中的板状矿体，属典型的后生矿床。按矿脉与围岩的产状关系，又可分为层状矿脉和切割矿脉两种。前者指与层状岩石的层理产状相一致的矿脉，是顺层充填和交代作用的产物；后者指产在岩体中的或穿切层状岩石层理的矿脉。矿脉的规模不等，大者可延长千米以上，一般在几十米至几百米之间。厚度通常只几十厘米至几米，甚至达十几米至几十米。延深一般几十米至几百米，少数可达千米以上。矿层一般是指沉积形成的板状矿体，矿体与岩层是在相同的地质作用下同时形成的，因此二者产状一致，多属同生矿床。也有人将产于超镁铁质-镁铁质杂岩体中的层状铬铁矿矿体称为矿层。矿层的厚度较为稳定，走向延伸较大，可达几公里到数十公里，沿倾向延深可与走向长度相仿，厚度常达数米至数百米。二、矿体的形态和产状第二节有关矿体的基本概念1.矿体的形态（4）过渡型矿体：自然界许多矿体的形状，实际上介于等轴状与板状之间，或介于板状与柱状之间，而不属于上述3种类型的任一类型，从而构成3种主要几何形态之间的过渡类型，如透镜状、扁豆状矿体等。（5）复杂型矿体：一些矿体产出的形态异常复杂或极不规则，在空间上变化多样，成群出现。这类矿体的形态与构造裂隙形态的关系极为密切。一般来说，断裂或裂隙的形态即矿体的形态，如网格状矿体、鞍状矿体、梯状矿体、马尾丝状矿体、羽毛状矿体等。二、矿体的形态和产状第二节有关矿体的基本概念第二节有关矿体的基本概念2.矿体的产状——矿体产状系指矿体在空间上产出的空间位置和地质环境（1）矿体的空间位置：对形态较规则的板状矿体而言，其产状一般根据其走向、倾向和倾角确定。对凸镜状、扁豆状以及柱状矿体等一些产状较复杂的矿体而言，除测量走向、倾向和倾角外，还需补充测定其侧伏角和倾伏角，如图2-3所示。二、矿体的形态和产状第二节有关矿体的基本概念矿体的空间位置侧伏角（∠abc）系指矿体的最大延伸方向（即矿体轴）与走向线之间的锐夹角；倾伏角（∠dbc）则指矿体的最大延伸方向与其水平投影线之间的锐夹角。倾角是矿体最大倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角（∠bfe）。第二节有关矿体的基本概念2.矿体的产状——矿体产状系指矿体在空间上产出的空间位置和地质环境（2）矿体的埋藏深度：指矿体系出露于地表，抑或隐伏于地下以及矿体埋藏深度如何等。矿体大部分出露地表，或由于产出浅经剥离后可以开采的，称为露天矿；完全隐伏的称为隐伏矿，也称盲矿体。二、矿体的形态和产状第二节有关矿体的基本概念2.矿体的产状（3）矿体与围岩层理、片理关系：指矿体是沿围岩层理、片理整合产出，或者穿切层理、片理。（4）矿体与火成岩的空间关系：指矿体产于岩体内，还是产在接触带或位于侵入体的围岩之中。（5）矿体与地质构造空间关系：指矿体产于何种构造单元中的何种部位，与何种构造类型密切相关。二、矿体的形态和产状第二节有关矿体的基本概念一、矿床及矿床学矿床（mineraldeposit或oredeposit）系指在地壳中由成矿地质作用形成的，其所含有用矿物资源的质和量符合当前经济和技术条件，并能被开采和利用的地质体。矿床包括地质、经济技术和环境三种属性。就地质意义来说，矿床是地质作用的产物，矿床的形成应服从于地质规律；就经济技术意义来看，矿床的质和量应符合一定的经济技术条件，能被开发和利用，即矿床的概念是随着经济技术的发展而改变的。矿床又有环境（生态环境）属性，即矿床的存在和开发对周围生态环境的影响程度。第二节有关矿体的基本概念一、矿床及矿床学矿床包括地质、经济技术和环境三种属性。这三种属性是相互关联、互相制约的。地质属性是矿床的基本属性，经济技术属性是界定矿与非矿的主要标志，而环境属性则指在保护环境的条件下开发矿产资源。矿床学是以矿床为研究对象的地质科学，它的基本任务是研究各种矿床的地质特征、成因和分布规律，为矿产预测和找矿勘探工作提供理论基础。第三节有关矿床的基本概念二、决定矿床工业价值的因素1．矿床本身的特征和性质矿体的形态与产状、矿床的储量，矿石的质量如品位和有益组分含量以及有害杂质含量和处理的难易程度、矿石综合利用价值矿床开采、选矿、冶炼技术条件。非金属矿床来说，不仅要注意矿床的储量和品位，而且要注意有用矿物的物理性质、化学性质以及工艺技术特点。第三节有关矿床的基本概念二、决定矿床工业价值的因素2．国家和市场对矿产的要求国家经济建设和市场对各类矿产的需要数量矿床的地理分布某一地区的发展远景计划3．矿区的经济因素如动力资源、水文地质和工程地质条件及交通条件等。在评价一个矿床时，应该全面考虑上述各种因素，但决定矿床是否有开采价值和什么时候开采，首先要考虑国家、地方经济建设的要求和市场需求。第三节有关矿床的基本概念三、矿床成因类型和工业类型的概念成因类型——按照成矿地质作用的类型和成因机理划分的矿床类型，称为矿床的成因类型（genetictype）如岩浆矿床、热液矿床、沉积矿床、变质矿床等，其是最基本的分类方法。按成因类型逐一讨论每类矿床的形成机理、形成过程、分布规律，是矿床学研究的基本内容。第三节有关矿床的基本概念三、矿床成因类型和工业类型的概念工业类型——一般把作为某种矿产的主要来源，并且在工业上具有重要意义的矿床类型称为矿床的工业类型（industrialtype），即在矿床成因类型基础上，从工业利用的角度进行矿床分类。对多数矿种来说，其成因类型是多种多样的，但在工业上有意义并作为主要找矿对象的常常是其中的某些类型。第三节有关矿床的基本概念三、矿床成因类型和工业类型的概念工业类型以铁矿为例，它的成因类型多达十几种，但就世界范围来讲，工业价值较大的只有沉积变质型（占世界铁矿储量的60%，我国的48.7%）、海相沉积型（占世界铁矿储量的30%，我国的15%）以及岩浆型、矽卡岩型和热液型等几种。划分矿床工业类型的目的，在于突出具有重要意义的矿床类型，并将其作为找矿勘探和研究工作的重点，以便深入研究它们的地质特点、形成作用、分布规律以及工业利用条件等，更好地为开发矿产资源服务。第三节有关矿床的基本概念四、同生矿床和后生矿床1.同生矿床（syngeneticoredeposits）是指矿体与围岩在同一地质作用过程中同时或近于同时形成的矿床。沉积作用形成的沉积矿床岩浆结晶分异作用形成的岩浆矿床。第三节有关矿床的基本概念四、同生矿床和后生矿床2.后生矿床（epigeneticoredeposits）是指矿体与围岩分别在不同的地质作用过程中形成的，且矿体的形成明显晚于围岩的矿床，穿切岩浆岩、沉积岩、变质岩的含黑钨矿石英脉是这些围岩形成后，在另一地质作用下，含矿热液沿断裂、裂隙充填结晶而成，故属于后生矿床。热液沿裂隙充填、交代形成的矿床均为后生矿床。第三节有关矿床的基本概念四、同生矿床和后生矿床3.叠生矿床（polygeneticoredeposits）是在早期形成的矿床或矿体上，又受到了后期成矿作用的叠加，此类矿床称为叠生矿床（袁见齐等，1985）。叠生矿床可以是不同地质时期成矿作用的叠加，也可以是不同成因矿化的叠加。我国内蒙古白云鄂博铁-稀土矿床普遍认为是典型的叠生矿床，中元古代沉积作用形成了含稀土的贫铁矿床，在海西期又叠加了岩浆热液型富铌稀土矿化，最终形成稀土储量居世界之首的超大型矿床。第三节有关矿床的基本概念四、同生矿床和后生矿床4．同-后共生矿床（syn-epigeneticoredeposits）有些矿床在同一成矿作用过程中既经历了后生成矿作用，又经历了同生成矿作用，为反映这类矿床的特点，建议称其为同-后生共生矿床。如块状硫化物矿床的成矿过程中既在成矿流体的通道上形成了明显晚于围岩的不整合型矿体，又在喷出海底后经热水沉积作用形成的同生型矿体，因此可把其归为同-后生共生矿床，实际上就是指同、后生成矿作用在同一矿床形成中同时或近于同时发生。第三节有关矿床的基本概念五、矿田、矿带和成矿区（带）1.矿田（orefield）指在统一的地质作用下形成的，成因上近似，空间上相邻的一组矿床分布区域。其分布面积一般在几十到一、二百平方公里，宁芜铁矿亚带中的凹山铁矿田长江中下游铁铜矿带中的狮子山铜（金）矿田、铜官山铜（硫）矿田等。2.矿带（orebelt）是最常见的区域性成矿单元长江中下游铁铜矿带雅鲁藏布江铬铁矿带赣东北多金属矿带等第三节有关矿床的基本概念五、矿田、矿带和成矿区（带）3.成矿区（带）（metallogenicprovince）是指大区域的成矿单元，常与地壳的大构造单元相一致，受区域深大构造控制，可长达数千公里甚至更远。最著名的成矿带莫过于环太平洋成矿带（域），它起自南美洲的南端，沿着西缘转向科迪勒拉，越过阿拉斯加进入亚洲，经日本群岛，最终止于马来西亚，延长达三万多公里。特提斯成矿带（域）中亚成矿带（域）第三节有关矿床的基本概念一、影响矿床形成的主要因素1.元素在地壳及上地幔中的分布量矿床的成矿物质主要来自地壳和上地幔，因此了解元素在地壳及上地幔中的分布量，对研究矿床的成因和分布规律具有重要意义。元素在地壳中的丰度值称为克拉克值，其与矿床形成之间有一定的内在联系。元素分布量会影响各类元素成矿几率的高低，一般情况是克拉克值高的元素容易形成矿床。元素分布量会影响到工业品位要求的高低，克拉克值越高的元素，通常其最低工业品位要求也较高。元素分布量还影响到矿床规模划分的标准，元素的克拉克值越高，往往构成大型矿床时对其储量的要求也较高。第四节成矿作用概述与矿床成因分类一、影响矿床形成的主要因素2.元素本身的地球化学性质元素富集成矿的可能性并不完全取决于元素在地壳（或岩石圈）中的含量，而主要是决定于元素的地球化学性质，金的克拉克值相当低，仅为4×10-9，但其有较强的聚集能力，因而在地球中有大型金矿床产出；又如一些稀有和分散金属，它们的克拉克值在相当程度上超过了一些常见金属，但它们却很少聚集形成矿床，甚至不能形成独立矿床。如Ga、Pb、Sb的克拉克值分别为0.0018%、0.0012%和0.00006%，其中克拉克值小的Pb和Sb却能形成规模巨大的独立矿床，而Ga是典型的分散元素，极少能形成独立矿床。第四节成矿作用概述与矿床成因分类一、影响矿床形成的主要因素2.元素本身的地球化学性质在一定的地质和物理化学条件下，不同类型的元素可以出现不同的地球化学行为，而地球化学性质相近的元素可以呈现出相似的地球化学行为，并在同一矿床中出现，即不同成矿元素的共生或伴生现象。地壳中，特别是矿床中，元素间常呈有规律的共生关系。研究地质作用中元素共生的基本规律，对于了解各类元素组合的迁移富集和矿床的形成具有重要意义。第四节成矿作用概述与矿床成因分类一、影响矿床形成的主要因素3.成矿体系的物理化学条件这是影响成矿过程中元素迁移富集行为的外在因素，如温度、压力、各种组分的浓度（或活度）、pH值、Eh值以及生物和生物化学作用等。由于成矿过程总是发生在一定的地质环境中，因此地质环境必定会对成矿过程产生重大影响。这种影响往往是通过成矿体系物理化学特征的改变显示出来。第四节成矿作用概述与矿床成因分类二、浓度克拉克值和浓度系数

元素在地壳和上地幔中的含量不是固定不变的，它们总是处在不断地运动状态中。元素的这种运动转移现象或过程，称为元素的迁移。1．浓度克拉克值——维尔纳茨基提出的“浓度克拉克值”概念系指某元素在某一地质体（矿床、岩体或矿物等）中的平均含量与克拉克值的比值，表示某种元素在一定的矿床、岩体或矿物内浓集的程度。当浓度克拉克值大于1时，即意味着该元素在某地质体中比在地壳中相对集中；小于1时，则意味着分散。例如：锰的克拉克值为0.1%，在软锰矿中锰的浓度克拉克值为632，而在含锰50%的硬锰矿中的浓度克拉克值为500。浓度克拉克值在研究元素的集散或在找矿实践中都是有意义的。第四节成矿作用概述与矿床成因分类二、浓度克拉克值和浓度系数2．浓度系数元素在地壳中集中到能成为矿床的程度用“浓度系数”来表示，其是指工业品位与该元素的克拉克值之比。铁的克拉克值为5.8%，工业品位为30%，则浓度系数为5，说明地壳中的铁必须富集5倍以上时，才能成为矿床。铜的克拉克值为0.006%，工业品位为0.5%，必须富集80倍才能成为矿床。第四节成矿作用概述与矿床成因分类三、成矿作用及其类型成矿作用是指在地球的演化过程中，分散在地壳和上地幔中的化学元素，在一定的地质环境中相对集中而形成矿床的作用。成矿作用是地质作用的一部分，因此矿床的形成作用和地质作用一样，按作用的性质和能量来源可以分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用，相应地形成内生矿床、外生矿床和变质矿床。第四节成矿作用概述与矿床成因分类三、成矿作用及其类型1．内生成矿作用——主要指由地球内部热能导致矿床形成的各种地质作用。地球内部热能包括放射性元素蜕变能、地幔及岩浆物质的热能、在地球重力场中物质调整过程中所释放出的位能、表生物质转入地壳内部后释放出来的能等。除与到达地表的火山活动有关的成矿作用外，内生成矿作用均是在地壳内部，是在较高的压力（深度）、温度及不同地质构造条件下形成的。内生成矿作用包括岩浆成矿作用和热液成矿作用两大类。第四节成矿作用概述与矿床成因分类三、成矿作用及其类型2．外生成矿作用——指发生于地壳表层，主要在太阳能的影响下，在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的相互作用过程中导致矿床形成的各种作用。除太阳能外，也有部分生物能、化学能、火山地区地球内部热能提供的能源。风化成矿作用沉积成矿作用第四节成矿作用概述与矿床成因分类三、成矿作用及其类型3．变质成矿作用指由内生成矿作用和外生成矿作用形成的岩石和矿床，在其形成后，如果地质环境发生改变，特别在区域变质作用时，因温度和压力的增高，会使原来的矿物成分、化学成分、结构构造、物理性质等发生不同程度的变化，或重新组合富集成为新的矿床，或使原矿床消失（如某些盐类矿床）。从本质上看，变质成矿作用属内生成矿的一种不同形式。第四节成矿作用概述与矿床成因分类三、成矿作用及其类型叠生成矿作用许多矿床的形成通常是长期成矿地质作用的结果，许多矿床甚至是经过多种成矿作用、多次成矿作用叠加而成的。因此，有人提出叠生成矿作用的概念（袁见齐等，1985），这是一种复合的成矿作用，在自然界是经常发生的，即在先期形成的矿床或含矿建造的基础上又有后期成矿作用的叠加。这样，不但对原来矿床或含矿建造有所改造，而且常有新的成矿物质的加入。第四节成矿作用概述与矿床成因分类三、成矿作用及其类型叠生成矿作用20世纪60年代以来流行的“层控矿床”，很大程度上认为是叠生成矿作用的产物。一般认为是在层状含矿建造（矿源层）之上，有后期内生作用的影响，使成矿物质发生活化转移，并在附近的适宜构造条件下富集成为矿床，如层控铜矿床、汞锑矿床和铅锌矿床等。现已了解，许多矿床的形成通常是长期成矿地质作用的结果。许多矿床甚至是经过多种成矿作用、多次成矿作用叠加而成的，如内蒙白云鄂博稀土-铁矿床。第四节成矿作用概述与矿床成因分类四、成矿作用的主要方式（一）内生成矿作用的方式1.含矿熔浆的分异和结晶作用2.含矿溶液的充填作用3.含矿溶液的交代作用（二）外生成矿作用的方式1．机械沉积分异作用2．化学沉积分异作用3．生物沉积分异作用（三）变质成矿作用的方式1．接触变质成矿作用2．区域变质成矿作用3．混合岩化成矿作用第四节成矿作用概述与矿床成因分类（一）内生成矿作用的方式1.含矿熔浆的分异和结晶作用当地下熔浆由起源部位侵入到地壳的特定位置，由于温度和压力的降低而发生分异，其中所含的有用组分随着分异作用的进行而逐渐聚集起来。在此过程中，重力作用和动力作用是两个重要的因素。当重力作用占优势时，金属矿物往往由于其比重较硅酸盐矿物为大，而在分异过程中逐渐向下聚集，构成底部矿体。若在矿床形成时动力作用发挥重大影响，且由于含矿物质结晶温度较硅酸盐矿物为低，在分异结晶过程中成矿物质常聚集于残浆之中，在受到外部应力或自身内压力的影响下，这部分含矿残浆将被挤入已冷凝的岩体的碎裂部位（通常在岩体的边部和上部），构成贯入矿体。第四节成矿作用概述与矿床成因分类（一）内生成矿作用的方式2.含矿溶液的充填作用当含矿气水溶液在化学性质不活泼的围岩中流动时，因物理-化学条件的改变，其中的成矿物质沉淀在岩石的裂隙或空隙中，这种作用称之为充填作用。引起充填作用的因素有溶液中矿化剂的散失、温度和压力的降低、溶液自身酸碱度的变化等。充填作用的实质是，含矿溶液与围岩之间一般不发生化学反应和物质的交换。第四节成矿作用概述与矿床成因分类由充填作用形成的矿体，具有以下特征：（1）矿体的形状取决于被充填的裂隙的形状，一般呈各种脉状体（图2-4）。矿体与围岩的接触界线清晰，多为突变而平整的接触关系。（2）矿石常具特殊的构造，如对称带状构造、核状构造、晶洞和晶簇构造、环状构造、角砾状构造等。（3）矿物具有单向发育生长的特点，晶体一端一般发育完整。第四节成矿作用概述与矿床成因分类由充填作用形成的矿体（4）充填脉体中的矿物晶体，由脉壁（洞壁）向脉中心先后依次生长。晶体常平行排列生长并且垂直或近乎垂直于脉壁，其发育的结晶面一般指向供应溶液的方向。因此，靠近脉壁的晶体是早生成的，脉中心（晶洞内晶簇）是最晚生成的晶体（图2-5）。第四节成矿作用概述与矿床成因分类（一）内生成矿作用的方式3.含