第二十一章 矿床的基本知识教材

第二十一章

矿床的基本知识——地质学基础矿床的有关概念和分类基本概念成因分类岩浆矿床变质矿床外生矿床1.矿产，是指在岩石圈中赋存的、能为国民经济所利用的物质资源。一、

基本概念矿床，是指岩石圈中由地质作用形成的、其中包含有在一定经济技术条件下能被开采利用块段的综合地质体。矿体，矿床中能被开采利用的块段。按矿体的形状可分为等轴矿体、板状矿体、柱状矿体。2．矿床与矿体矿体中可提取有用组分或可直接利用的矿物集合体，称为矿石。矿体中夹有不符合工业要求的岩石称夹石.矿石中目前不能被利用的矿物称脉石矿物。夹石、脉石矿物和围岩碎块等统称为脉石。3．矿石和脉石4.矿石的组分、品位1、矿石的组分有用组分无用组分伴生有益组分有害组分2、矿石的品位（1）矿石品位：指矿石中有用组分的含量。百分含量(%)：是最常用的形式。克/吨(g/T)法（多用于贵金属矿）毫克/吨(mg/T)（或克拉/T）：（用于金刚石矿）克/立方米(g/m3)法（多用于重金属砂矿）公斤/立方米(kg/m3)法（多用于石棉、云母等）（2）工业品位和边界品位工业品位：圈定矿体时矿体或矿段平均品位必须达到的最低值。边界品位：是矿体边部所允许的最低品位值。1．岩浆矿床

岩浆矿床、伟晶矿床、热液矿床、火山矿床2．变质矿床

接触热液变质矿床、气-液变质矿床、区域变质矿床、混合岩化矿床3．外生矿床风化矿床、沉积矿床、可燃料有机矿床内生矿床二、

矿床成因类型

矿床的有关概念和分类岩浆矿床变质矿床外生矿床富含硫化物、氧化物的岩浆，在高温时是完全混熔的。当温度下降到一定程度时，硫化物、氧化物与硅酸盐熔体会发生分离(即熔离作用)，井因前者富含金属元素，密度较大而下沉，从而形成岩浆熔离矿床。岩浆开始结晶后，早期晶出的矿物主要是金属硫化物和氧化物，暗色硅酸盐矿物和基性斜长石，在重力作用下集中于岩浆下部或中部，这便是结晶分异作用。四川的攀枝花钒钛磁铁矿矿床就属于这种结晶分异作用形成的岩浆岩矿床。一、

岩浆成矿阶段

攀枝花钒钛磁铁矿矿床地质剖面图

攀枝花钒钛磁铁矿矿床综合柱状图格状结构块状钛磁铁矿矿石

由固溶体分解作用形成的钛铁矿（白色）沿磁铁矿(黑色)铁磁铁矿（黑色）呈半自形、它形分布在早期结硅酸盐矿物粒间在岩浆结晶成岩作用的晚期阶段，一些富含挥发分的残余岩浆，沿早期结晶成岩的岩浆岩裂隙(原生裂隙)贯入，或顺围岩的裂隙贯入，由于温度和压力还较高（600-300℃，800-200MPa)，流体成分又多，有利于矿物结晶成大晶体，形成伟晶岩。在此阶段形成的矿床称为伟晶岩矿床。常见的伟晶岩矿床多含云母和碱性长石。新疆阿尔泰含稀有金属的花岗伟晶岩矿床就是这类矿床的典型代表。二、

残余岩浆成矿阶段

出产于伟晶岩中的绿柱石（云南）新疆阿尔泰含稀有金属花岗伟晶岩脉地质平面图1－浮土；2－块状石英带；3－块状微斜长岩带内带；4－小块状钠长石带；5－石英－锂辉石带；6－锂辉石带；7－石英－白云母巢状体带；8－块状微斜长石带外带；9－细粒钠长石巢状体带；10－文象花岗岩带；11－辉长岩；12－锂云母带岩浆侵位至冷凝过程中分离出来的以H2O为主，并含有多种挥发成分和较多成矿元素的热水溶液，称为岩浆热液。这种热液把深部的矿质以及分散在围岩中的成矿元素萃取出来，通过充填、交代方式使矿质沉淀而形成矿床。热液矿床多数形成于从近地表到4.5km的深处。按其形成温度一般分为高温（600--300℃）、中温（300--200℃）和低温（200--50℃）三类热液矿床。世界上最著名的江西大庾西华山钨矿床可作为高温热液矿床的典型代表。除岩浆成因的热水溶液外，深循环(地下5--10km)的地下水和渗入海底的海水、区域变质作用中分离出的热水及从上地幔排气过程中出来的热水，都可能溶解和运移含矿物质而形成热液矿床。三、热液成矿阶段

岩浆沿构造断裂上涌并喷溢到地面（或海底）的过程中。含大量成矿物质的残余岩浆、高温气体和热液在火山通道、破火山口附近的断裂带内可以形成很有价值的矿床（斑岩型、交代—充填型、热液型），含矿物质也可由喷发—沉积作用而形成规模巨大的火山-沉积矿床。如浙江平阳矾山的明矾石矿床，就产于白垩纪火山岩系中，断续延长几百米，厚几十米，形成巨大的透镜体。四、火山作用成矿阶段

矿床的有关概念和分类岩浆矿床变质矿床外生矿床指岩浆侵位引起围岩温度增高而变质形成含矿地质体的过程。主要发生在岩体的周围，变质因素中起决定作用的是岩浆的热力。一、接触(热)变质成矿作用

气水热液包括岩浆热液、变质热液、地慢热液、地下水热液和海水热液等多种来源。这些热液以硫化物、卤化物，易溶络合物和胶体溶液等形式搬运矿质(包括从围岩中萃取的成矿元素)，在适当场合与围岩发生交代作用，使围岩发生矽卡岩化、硅化、钾长石化、钠长石化、云英岩化、青盘岩化、蛇纹石化、碳酸盐化等各种围岩蚀变，并形成与其有关的铜、铅、锌、铁、金、银、钨、锡、铝、铋、铌、钽等气-液变质矿床。二、气—液变质成矿作用

接触(热)变质与气-液变质成矿作用经常共生！！鄂东地区矿床分布略图（据薛迪康等，1997年，有改编）1－断裂；2－矿浆贯入铁矿床；3－矿浆－热液铁矿床、铁铜矿床；4－接触交代铁铜金矿床；5－斑岩铜矿床；6－中低温铅锌矿床；7－矽卡岩－中低温热液金铜矿床；8－斑岩－矽卡岩铜钼矿铜绿山古铜矿采坑遗址（左图为外景，右图为室内景观）三、区域变质成矿作用在区域构造运动的影响下，广大区域内的岩石和矿石受到较高温度和压力的作用，局部地段还受到变质热液的交代作用，岩石和矿石的物质成分、结构和构造及物理化学性能遭受改造，从而形成相应含矿地质体的过程，称为区域变质成矿作用。这种矿床称为区域变质矿床。四、混合岩化成矿作用在强烈的区域变质过程中，岩石部分熔融产生的“混溶岩浆”或由深部上升的高温气液与变质岩石发生交代作用，使一部分成矿物质迁移、富集而成为混合岩化矿床的过程，称为混合岩化成矿作用。在这种作用的早期阶段，岩石以重结晶为主，有利于形成云母、刚玉、石榴子石、石墨、磷灰石、锆石、金红石、独居石等非金属矿床和稀土元素矿床，在其中晚期阶段，由于混合岩化热液增多，有利于气液交代作用，较多的矿物分解．发生元素的迁移和富集。如白云石可分解而形成菱镁矿、方镁石和水镁石；镁质与SiO2的结合可成滑石矿床；还可形成磷、铀、金、铜等矿床。例如,弓长岭磁铁矿床大多为贫矿，但遭受混合岩化作用地段磁铁矿可富集而成为富矿段。1.第四系

2.麻峪花岗岩

3.上浅粒岩

4.硅质层

5.上角闪岩

6.黑云变粒岩

7.铁1片岩组

8.铁2片岩组

9.下角闪岩

10.下浅粒岩

11.弓长岭花岗岩

12.磁铁矿声能

13.赤铁矿层

14.矿体

15.断层

16.地质界线及产状区域变质作用和混合岩化作用形成的矿床:辽宁辽阳弓长岭含铁石英岩矿床矿床的有关概念和分类岩浆矿床变质矿床外生矿床风化矿床：残积/残余、次生沉积矿床：沙、盐、胶体、生化可燃有机矿床：煤、油页岩、石油、天然气外生矿床,是指在地球表面的常温、常压下，通过各种外营力的地质作用而形成的矿床。按其成因和特点分为风化矿床、沉积矿床、可燃有机矿床等类型。1.风化成矿作用的特点一、风化矿床风化作用的产物与气候带关系密切风化作用产物受原岩的制约，如红土型铁矿风化作用强度与地貌和水文地质条件有关区域构造对风化成矿作用具有—定的控制作用，如近地表的断裂

元素及其化合物的迁移难易程度对风化矿床的类型有密切关系I级为强烈迁移的元素Cl、Br、I；S；Ⅱ级为易迁移的元素Ca、Mg、Na、K、F、Sr、Zn；Ⅲ级为可迁移的元素Cu、Ni、Co、Mo，V、Mn、SiO2(硅酸盐中的)、P；Ⅳ级为难迁移元素Fe、A1、Ti、Sc、Y、TR；Ⅴ级为实际不迁移者Si02(石英)2.风化矿床的类型及其特点

一、风化矿床（1）.残积及坡积砂矿床出露于大陆地面的岩石和矿石遭受各种风化作用的破坏后，其中可溶物质的微小碎屑物质被地表水、地下水和风带走，留下的难溶物质和较大碎屑残留原地，当其中成矿物质的品位达到工业开采要求时，便成为残积矿床。若其中的成矿碎屑物在重力和剥蚀作用下沿山坡移动，在山坡上：或峭壁下聚集并达到开采要求后，便形成残坡积砂矿床。(2).残余矿床长期而稳定的温暖潮湿气候条件是形成残余矿床的动力条件。根据风化母岩的不同，这类矿床可进一步划分为残余型粘上矿床、残余红土型铁矿床(铁帽)、残余红土型铝矿床。2.风化矿床的类型及其特点

一、风化矿床(3).风化带次生富集矿床内生矿床的近地表部分，在风化作用下往往可使某些元素富集而形成次生富集矿段或矿床。图为铜硫化物矿床的表生作用分带示意图：

(a)氧化带,从地表到潜水面(地下数十米)之间的地带，由于地下水的垂直下渗，使多种金属硫化物氧化、分解。近地表堆集大量褐铁矿，形成铁帽；下部为次生氧化富集带，可见到赤铜矿、自然铜、自然金和未分解的方铅矿。

(b)次生硫化物富集带,在潜水面以下地下水流动带的还原环境中，从氧化带中淋滤出来的硅酸盐溶液与原生金属硫化物发生交代作用，往往使有用金属元素富集几倍至几十倍，可使原先不够品位的围岩或品位低的矿石次生富集为较高品位的矿石。铜硫化物矿床的表生分带示意图2.风化矿床的类型及其特点

一、风化矿床二、沉积矿床1.沉积成矿作用的特点a.物质来源b.气候条件

如，蒸发沉积的盐类矿床只有在干早气候环境中才能形成；炎热潮湿的气候带有利于形成沉积型铝土矿床。c.岩相条件d.大地构造条件盐类富铝土风化剖面按矿石特点、成矿物质来源和成矿作用的地质特征，分为四类:砂矿床(机械沉积矿床)；盐类矿床(蒸发沉积矿床)；胶体化学沉积矿床；生物—化学沉积矿床。2.沉积矿床的类型二、沉积矿床硅藻土三、可燃有机矿床可燃有机矿床包括煤、油页岩、石油和天然气等。煤(Coal)煤，别称煤炭，是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。中国是世界上最早利用煤的国家。河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。煤(Coal)煤炭对于现代化工业来说，无论是重工业，还是轻工业；无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用，各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。

煤在全球的分布很不均衡，各个国家煤的储量也很不相同。美国、俄罗斯、中国、德国是煤炭储量丰富的国家，也是世界上主要产煤国。中国的煤炭资源在世界居于前列，仅次于美国和俄罗斯。1.煤的元素组成煤中有机质是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上。碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量为50％～60％，褐煤为60％～70％，烟煤为74％～92％，无烟煤为90％～98％。硫是最有害的化学成分。煤燃烧时，其中硫生成SO2，腐蚀金属设备，污染环境。

2.煤的成因类型

1)腐殖煤，主要由陆生高等植物形成，稳定组分在40％一下：泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤

2）残殖煤，由高等植物中的角质、树皮、孢子等稳定组分(>60%)富集而成；

3）腐殖-腐泥煤，高等和低等植物都占重要地位，在湖泊－沼泽过渡环境中形成的煤；

4）腐泥煤，湖泊沼泽中的低等植物和少量动物遗体，在还原环境中经腐泥化作用形成的煤。无烟煤烟煤褐煤泥炭3.煤的形成过程泥炭化阶段，植物残体在化学或生物化学作用下转变为泥炭和腐泥的阶段。泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程；腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。煤化作用阶段，泥炭或腐泥转变成煤。泥炭或腐泥被埋藏后，由于盆地基底下降而沉至地下深部，经成岩作用而转变成褐煤；当温度和压力逐渐增高，再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。神府煤田露天煤矿神府煤田机械化开采石油(Oil):全球分布，伊拉克储量为世界第二位渤海湾大庆塔里木石油(Oil)石油(Oil)石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体，主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。是极重要的能源矿产