《矿床分布》课件

矿床分布课程大纲第一部分：矿床基础矿床的定义与组成矿床的类型与特征矿床的形成环境第二部分：成矿理论板块构造理论流体成矿理论岩浆分异理论热液成矿理论第三部分：主要矿床类型岩浆型矿床沉积型矿床变质型矿床热液型矿床第四部分：矿床勘查与评价矿床勘查方法矿床评价和储量评估矿产资源可持续利用什么是矿床矿床是指地壳中富集一定数量和质量的矿物或岩石，并具有工业开采价值的矿产资源。矿床的形成是一个漫长而复杂的地球演化过程，受地质构造、岩浆活动、沉积作用和变质作用等多种因素的影响。1.1矿床的定义矿床的定义矿床是指在地壳中，由于地质作用，使某种或几种有用矿物富集到一定程度，并具有一定的工业开采价值的岩石或矿体。矿床的形成条件矿床的形成需要多种条件，包括地质构造环境、矿物富集作用、物理化学条件等。矿床的价值矿床是人类重要的资源来源，为我们提供各种矿产资源，用于工业生产、能源供应和日常生活。1.2矿床的组成矿石矿床中具有工业价值的岩石或矿物，是矿床的主要组成部分。它们是矿产资源开采的对象，包含着可利用的金属或非金属元素。围岩包围矿石的岩石，它们在矿床的形成和演化过程中起着重要的作用，可以帮助了解矿床的成因和性质。脉石与矿石共生的无用矿物，它们通常是岩石的组成部分，在矿石开采和冶炼过程中需要分离去除。地质构造矿床形成过程中受到的地质构造作用，例如褶皱、断层等，它们会影响矿床的形态、分布和储量。1.3矿床的类型岩浆岩矿床岩浆岩矿床是指由岩浆冷凝结晶形成的矿床，例如：铁矿、铜矿、金矿、铂矿等。沉积岩矿床沉积岩矿床是指由地表风化、剥蚀产物经过搬运、沉积、固结成岩形成的矿床，例如：煤矿、石油、天然气、盐矿等。变质岩矿床变质岩矿床是指由已有的岩石在高温、高压或化学成分改变的情况下发生变质作用形成的矿床，例如：大理石、石墨、云母矿等。2.地球内部结构了解地球内部结构对于理解矿床的形成至关重要。地球内部结构主要包括地壳、地幔和地核三个部分，它们拥有不同的物理化学特征和物质组成，并对矿床的形成具有重要的影响。地壳地球最外层，厚度不均匀，大陆地壳较厚，约30-70公里；海洋地壳较薄，约5-10公里。主要由硅酸盐岩石组成，含有丰富的矿产资源。地幔地壳下方，厚度约2900公里，主要由橄榄石和辉石等矿物组成，具有较高的密度和温度。地核地球中心，半径约3486公里，主要由铁和镍等金属组成，具有极高的温度和压力。地球的形成与演化1星云假说太阳系起源于星云2吸积过程星云物质相互吸引碰撞3地球分层重力作用使物质分化地球诞生于大约45.5亿年前，经过漫长的演化过程，才形成了我们今天看到的地球。地球形成的星云假说认为，太阳系起源于一个巨大的星云，星云中的物质相互吸引碰撞，逐渐形成了太阳和行星。吸积过程是地球形成的关键，星云物质在重力的作用下不断吸积，最终形成了地球。随着地球的逐渐冷却，重力作用使地球内部的物质分化，形成了地核、地幔和地壳，并逐渐演化形成了我们今天看到的地球。2.2地壳和地幔的物理化学特征地壳地壳是地球最外层，由各种岩石组成，厚度约为35公里。地壳可以分为上地壳和下地壳，上地壳主要由花岗岩组成，下地壳主要由玄武岩组成。地幔地幔位于地壳之下，是地球最厚的一层，厚度约为2890公里。地幔主要由硅酸盐岩石组成，温度和压力都比地壳高很多。地球内部物质循环1地幔对流地球内部的热量主要来自放射性元素的衰变，导致地幔物质不断对流。高温、低密度的地幔物质上升，而低温、高密度的地幔物质下降，形成一个循环系统，驱动着板块运动。2岩浆活动地幔对流会导致部分地幔物质熔融，形成岩浆。岩浆上升到地表，形成火山喷发和岩浆侵入，将地幔物质带到地表。3风化和侵蚀暴露在地表的岩石会受到风化和侵蚀，形成碎屑物质，并被河流、冰川等搬运到海洋或湖泊中沉积。4沉积和成岩作用沉积物在沉积环境中经过压实、胶结等作用，形成沉积岩。沉积岩中可能含有丰富的矿物和化石，是重要的矿产资源来源。5地质构造运动地壳运动会将沉积岩深埋地下，在高温高压下发生变质作用，形成变质岩。变质岩中也可能含有丰富的矿产资源。6循环闭合变质岩或沉积岩在地质构造运动中可能再次上升到地表，再次经历风化侵蚀，完成地球内部物质循环过程。3.矿床形成环境矿床形成环境指的是矿床形成过程中所处的地球物理、地球化学和地质环境。矿床的形成是一个复杂的过程，受多种因素的影响，其中最主要的就是地质环境。不同的地质环境会形成不同的矿床类型，例如，火山岩地区会形成火山成因的矿床，而沉积岩地区会形成沉积成因的矿床。3.1火成作用岩浆的形成火成作用是地球内部岩浆活动的结果。岩浆是由地壳或地幔的岩石在高温高压下熔化形成的。岩浆通常含有大量的硅酸盐、氧化物和金属元素。岩浆的侵入岩浆向上侵入地壳，冷却凝固后形成侵入岩，如花岗岩、闪长岩等。侵入岩通常具有块状结构和结晶程度较高的特点。岩浆的喷发岩浆喷出地表，冷却凝固后形成喷出岩，如玄武岩、安山岩等。喷出岩通常具有气孔状结构和结晶程度较低的特点。3.2沉积作用沉积作用简介沉积作用是指在地球表面，岩石、矿物、有机物等物质在风化、剥蚀、搬运和沉积等物理、化学和生物作用下，被搬运到低洼地区或水体中，并最终堆积形成沉积岩的过程。沉积作用是地壳表层最重要的地质作用之一，它与矿床的形成密切相关。沉积矿床的形成沉积矿床是在沉积作用过程中形成的矿床，主要包括：砂矿：由重矿物或经济价值的矿物颗粒在河流、海岸或其他水体中沉积形成。化学沉积矿床：由溶解在水体中的矿物质在化学作用下沉淀形成。生物沉积矿床：由生物活动形成的矿床，例如煤炭和石油。3.3变质作用高温高压下的岩石重生变质作用是指在地壳深处或地表之下，由于温度、压力、化学成分的变化，导致原有的岩石发生矿物成分、结构和构造的改变而形成新的岩石的过程。这些岩石被称为变质岩。常见的变质岩变质岩的种类很多，常见的包括大理石、板岩、片麻岩等。它们在建筑材料、装饰材料等方面具有广泛的应用。变质作用类型变质作用主要分为区域变质作用、接触变质作用和动力变质作用三种。它们分别对应着不同的成因和地质环境。3.4构造作用构造作用是指地球内部力量对地壳的运动和变形，形成各种地质构造，例如褶皱、断层、火山、地震等。构造作用直接影响着矿床的形成和分布，例如，断裂带可以为矿物质的运移提供通道，褶皱可以改变地层的厚度和形态，影响矿体的富集程度。构造作用与矿床的形成密切相关，是矿产资源勘查和开发的重要研究内容。成矿成因理论理解矿床的形成过程是预测和勘探矿产资源的关键。成矿成因理论解释了矿床是如何形成的，涉及地质过程、物质来源和物理化学条件等因素。4.1板块构造理论1板块运动地球的岩石圈并非整体一块，而是被分割成许多大小不等的板块。这些板块漂浮在软流层之上，并不断地运动。板块的运动是地球表面最主要的构造运动，并对矿床的形成有着重要的影响。2板块边界板块边界是板块相互接触的地方，也是地球上地震和火山活动最集中的区域。板块边界的类型包括：扩张型边界、汇聚型边界和转换断层边界。3矿床形成不同的板块边界类型会形成不同的矿床类型。例如，扩张型边界会形成与火山岩有关的矿床，而汇聚型边界会形成与变质岩有关的矿床。4.2流体成矿理论定义流体成矿理论认为，矿床的形成是由地壳深处的热液或气体等流体携带金属元素，并迁移到地表或浅部，在合适的条件下沉淀形成矿床。关键因素流体的性质和成分流体的迁移路径沉淀环境岩浆分异理论1结晶分异岩浆冷却时，不同矿物会依次结晶析出，形成不同的矿物组合，从而导致岩浆成分的变化。例如，早期结晶的橄榄石和辉石等矿物，富含镁铁元素，会使岩浆中硅、铝等元素的含量相对增加。2重力分异密度较大的矿物会沉降到岩浆底部，而密度较小的矿物会浮到岩浆顶部，形成分层结构。这种分异过程会导致岩浆底部富含铁、镁等重元素，而顶部富含硅、铝等轻元素。3气体逸散岩浆中挥发性组分，如水、二氧化碳等，会随着岩浆冷却而逐渐逸散，影响岩浆的化学成分和矿物组合，最终形成不同的矿床类型。4.4热液成矿理论热液是指在地壳深部或地表条件下，含有各种化学成分的热水中溶解的金属元素和非金属元素，在适当的物理化学条件下，通过沉淀作用形成矿床的过程。热液活动通常与火山、地震、地热等地质活动有关，是重要的成矿方式。热液矿床主要包括金、银、铜、铅、锌、锡、钨等金属矿产，以及部分非金属矿产。主要矿床类型根据矿床形成的地球化学环境和地质作用，可将矿床主要分为四大类型：岩浆型、沉积型、变质型和热液型。岩浆型矿床由岩浆直接结晶或岩浆热液作用形成的矿床，常与侵入岩体有关。沉积型矿床由沉积作用形成的矿床，常与沉积岩层有关。变质型矿床由原岩经变质作用改造形成的矿床，常与变质岩有关。热液型矿床由热液溶液沉淀形成的矿床，常与火山活动或断裂带有关。岩浆型矿床形成过程岩浆型矿床是在岩浆冷却结晶过程中形成的。岩浆中富含各种金属元素，当岩浆冷却时，这些金属元素会逐渐析出，形成矿石。矿床类型岩浆型矿床主要包括：铬铁矿床铂族金属矿床钛铁矿床钒钛磁铁矿床特征岩浆型矿床通常与侵入岩体或火山岩有关，矿石常呈层状或脉状产出。沉积型矿床砂岩型矿床砂岩型矿床是由沉积岩中的砂岩层形成的，例如砂岩型铀矿和砂岩型铜矿。它们通常形成于河流、湖泊或海洋环境中。页岩型矿床页岩型矿床是由沉积岩中的页岩层形成的，例如页岩型油气矿和页岩型天然气水合物矿。它们通常形成于静水环境中，例如深海盆地或湖泊。石灰岩型矿床石灰岩型矿床是由沉积岩中的石灰岩层形成的，例如石灰岩型铁矿和石灰岩型铅锌矿。它们通常形成于温暖的浅海环境中。5.3变质型矿床形成机制变质作用是指在地壳深处或地表附近，在高温、高压或化学活动的作用下，原有的岩石发生矿物成分、结构和构造的改变，形成新的岩石的过程。变质型矿床是在变质作用过程中形成的，它们通常与变质岩密切相关。主要类型接触变质矿床：由岩浆侵入周围岩石而形成区域变质矿床：由大范围的构造运动和热流变化导致的区域性变质作用形成动力变质矿床：由构造运动引起的岩石破碎和摩擦作用形成典型矿产变质型矿床通常富含金、银、铜、铅、锌、铁、锰、石墨等矿产。5.4热液型矿床热液矿床的形成热液矿床是当高温、富含矿物质的热液在岩石中循环时形成的。这些热液通常来自地壳深处的岩浆活动，或从地表流入地下水加热形成的。它们溶解了岩石中的矿物质，然后在合适的条件下沉淀出来形成矿床。热液矿床的特点热液矿床通常具有以下特点：矿体形态多样，可呈脉状、层状、透镜状、斑状等矿物组合复杂，常含多种金属矿物矿石结构和构造多样，常有交代结构和构造破碎带矿床勘查方法矿床勘查是寻找和评估矿产资源的关键步骤。它涉及一系列方法，旨在确定矿床的存在、规模、品位和开采可行性。地质调查地质调查是矿床勘查的基础，通过对地质构造、岩石类型、矿化特征等方面的分析，可以初步判断矿产资源的潜力。地球物理勘查利用地球物理方法，如重力探测、磁力探测和地震勘探，可以识别地下岩石和矿体的分布，并确定矿床的深度和规模。6.1地质调查地质填图通过野外实地考察，收集地质信息，绘制区域地质图，了解地质构造、岩层分布、矿化带等。岩石矿物分析对采集的岩石、矿物样品进行实验室分析，确定矿物的种类、成分、结构、构造等，为矿床成因研究提供依据。钻探验证通过钻探获取岩心样品，对矿体规模、品位、形态等进行进一步确认。6.2地球物理勘查重力勘探利用地球重力场的变化来探测地下地质构造和矿产资源。重力勘探方法主要用于寻找密度较大的矿体，如铁矿、铜矿、铅锌矿等。磁力勘探利用地球磁场的变化来探测地下地质构造和矿产资源。磁力勘探方法主要用于寻找磁性矿体，如铁矿、磁铁矿等。地震勘探利用人工地震波在地下传播的特性来探测地下地质构造和矿产资源。地震勘探方法主要用于寻找油气田、地下水、金属矿等。6.3地球化学勘查11.样品采集地球化学勘查的第一步是采集样品，例如土壤、岩石、水和沉积物。样品应根据勘查目标和地质条件进行科学的采集和分析。22.元素分析对采集的样品进行元素分析，确定各种元素的含量，并绘制元素分布图。元素异常可以指示潜在的矿床。33.数据解释分析元素分布数据，识别异常值，并结合地质背景和矿床成因理论，推断矿床的类型、规模和分布。44.目标区域圈定根据地球化学数据，圈定潜在的矿床区域，为下一步的详细勘查提供目标。6.4钻探和取样1岩芯钻探岩芯钻探是矿床勘查中最常用的方法之一，它可以获取地下的岩石样品，用于分析矿物成分、岩石结构和地质构造等信息。岩芯钻探需要使用专业的钻机和钻头，在目标区域钻取岩芯，然后将岩芯样品取出进行分析。岩芯钻探可以提供详细的地质信息，是矿床勘查的重要手段。2土壤和水样采集土壤和水样采集可以用于地球化学勘查，即通过分析土壤和水样中的矿物元素含量，来判断是否存在矿化迹象。土壤和水样采集通常在矿床周围的区域进行，可以帮助确定矿床的边界和范围。3地球物理勘探地球物理勘探方法可以利用地球物理场的变化来识别地下地质构造和矿体。例如，磁力勘探可以识别磁性矿体，重力勘探可以识别密度异常，电法勘探可以识别地下岩石的电阻率差异。地球物理勘探方法可以为钻探提供指导，帮助选择最佳的钻探位置。矿床评价和采矿矿床评价和采矿是矿产资源开发的重要环节，涉及地质储量评估、开采方法选择、环境影响评估以及资源可持续利用等多个方面。7.1地质储量评估勘探阶段通过地质调查、地球物理勘查和地球化学勘查等手段，确定矿体的位置、规模、品位和形状，并进行初步估算。开采阶段在开采过程中，通过钻探和取样，对矿体进行更详细的评估，并根据开采计划不断更新储量数据。资源可持续利用地质储量评估是矿产资源开发的基础，它可以帮助我们了解矿产资源的分布、储量和开采潜力，从而制定合理的开发计划，实现资源可持续利用。7.2开采方法选择露天开采适用于矿体埋藏较浅、规模较大、地质条件简单、矿石贫化程度较低的矿床。地下开采适用于矿体埋藏较深、规模较小、地质条件复杂、矿石品位较高的矿床。选矿对开采出来的矿石进行选矿，提高矿石的品位，降低成本，提高资源利用率。矿产资源可持续利用保护环境矿产资源开采对环境会造成一定的影响，例如破坏地表植被、污染水资源等。因此，在开采过程中需要采取有效的措施来保护环境，例如减少废弃物排放、恢复土地植被、保护水资源等。节约资源矿产资源是不可再生资源，需要进行合理的开发和利用，避免浪费。在开采过程中可以采用先进的开采技术，提高资源回收率，减少资源浪费。此外，还需要加强资源的循环利用，将废弃物进行回收再利用，减少对原生矿产资源的依赖。案例分析接下来，我们通过一些案例来深入了解矿床分布的实际情况。中国主要矿产资源中国拥有丰富的矿产资源，包括煤炭、石油、天然气、铁、铜、铝、铅、锌、金、银、钨、锡等。典型矿床实例分析我们将分析一些典型的矿床实例，例如：山西大同煤田：典型的大型沉积型煤田，拥有丰富的煤炭资源。四川攀枝花钒钛磁铁矿：大型岩浆型铁矿，以其独特的钒钛资源著称。中国主要矿产资源煤炭中国是全球最大的煤炭生产国和消费国，拥有丰富的煤炭资源，主要分布在华北、华东、西北等地区。铁矿中国铁矿资源储量丰富，主要分布在辽宁、河北、山东、山西、湖北等地。近年来，中国积极发展海外铁矿资源，以满足不断增长的需求。石油和天然气中国石油和天然气资源分布不均，主要集中在东北、华北、西北、东海、南海等地区。中国积极进行油气勘探开发，努力保障能源安全。有色金属中国有色金属资源丰富，主要包括铜、铝、铅、锌、锡、金、银等，分布在全国各地。中国有色金属行业在全球占有重要地位。典型矿床实例分析中国西南地区的铅锌矿中国西南地区拥有丰富的铅锌矿产资源，是重要的铅锌生产基地。例如，云南地区的兰坪铅锌矿，是典型的火山-沉积型铅锌矿床，具有储量大、品位高的特点。华北地区的铁矿华北地区是重要的铁矿产地，拥有丰富的沉积型铁矿资源。例如，河北地区