矿床学基本概念

1、矿床学基本概念Basic concepts中国地质大学 北京矿床与勘探教研室,提 纲,矿产主要种类 矿床相关概念,矿产的种类,按产出状态分为三类 气体矿产：天然气、CO2 液体矿产：石油、汞 固体矿产：大部分金属、非金属矿产如金、银、铜、铁、钨、锡、钼、铅、锌等。,据矿产的性质和工业用途可分为： 金属矿产 非金属矿产 可燃有机矿产 地下水资源,1. 金属矿产,黑色金属：铁、锰、铬、钒、钛； 有色金属：铜、铅、锌、镍、钴、钨、锡、钼、 铋、锑、汞等； 轻金属：铝、镁等； 贵金属：金、银、铂、钯、锇、铱、钌、铑等； 放射性金属：铀、钍、镭； 稀有、稀土和分散金属,稀有、稀土和分散金属,稀有金属：铌

2、、钽、锂、铍、锆、锶、铷、铯； 稀土金属：包括原子序数39和5771的16个元素，根据 地化性质和共生关系，分为： 轻稀土金属（铈族元素）：镧、铈、镨、钕、钷（人造元素）、钐、铕； 重稀土金属（钇族元素）：钇、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥； 分散金属：锗、镓、铟、铪、铼、镉、钪、硒、碲等,2. 非金属矿产,从中可提取某种非金属元素或可直接利用的矿物资源 硫、磷：提取元素 金刚石：硬度和光泽 云母：透明度和绝缘性 水晶：光学和压电性 石灰岩：化学成分 花岗岩：色泽和坚固性,按工业用途分为 冶金辅助原料：萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩和石灰岩等； 化学工业原料：磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、岩盐

3、、明矾、石灰岩等； 工业制造原料：石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等； 压电及光学原料：石英、冰洲石、萤石等；,陶瓷及玻璃工业原料：长石、石英、高岭土、粘土等； 建筑及水泥原料：砂岩、砾岩、浮石、白垩、石灰石、石膏、花岗岩、珍珠岩、松脂岩等； 宝石及工艺美术材料：硬玉、软玉、玛瑙、水晶、蔷薇辉石、绿松石、琥珀、叶蜡石、蛇纹石、孔雀石、电气石、绿柱石等； 除上述矿产外，还有铸石材料（辉绿石）、研磨材料（石榴石、金刚石、刚玉等）以及新技术特殊需要的矿物原料（如蓝石棉、钛磁铁矿、金红石等）,3. 可燃有机矿产,指能为工业和民用提供能源的地下资源 固体的：煤、石煤、油页岩、地蜡、地沥青等 液体的

4、：石油 气体的：天然气等,矿产主要种类 矿床相关概念,矿床的组成: 围岩 矿石矿物 矿床 矿石 矿体 脉石矿物 脉石,矿床与矿体,矿床（mineral deposit） 是矿产在地壳中的集中产地。确切地说，矿床是指地壳中由地质作用形成的，其所含有用矿物资源的质和量，在一定的经济技术条件下能被开采利用的地质体,地质含义：促使有用矿物和有用物质聚集的地质作用过程; 服从地质规律 经济技术含义：矿与非矿并非一成不变，随社会经济技术条件改变而变化，取决于有无经济价值，依赖于人们的经济能力和技术水平,西澳Kalgoorlie Super Pit金矿露天采场,美国Carlin矿带Post.Betze矿床露

5、天采场,云南金顶铅锌矿床,山东仓上金矿床,江西德兴铜矿,江西德兴铜矿,云南个旧锡矿,江西冷水坑铅锌矿,山东三山岛金矿,矿胚（protore） 指金属矿物或成矿元素初步富集，还未达到工业品位要求的地质体 是矿床形成的物质基础 现代矿胚概念又演化为“矿源层”（source bed）和“矿源岩”(source rock),矿体 是指在一定地质条件下形成的具有一定形态和产状的，含有在现有技术经济条件下可以开采利用的有用矿物的一个连续的地质体，矿体是矿床的基本组成部分 一个矿床可以由一个或多个矿体构成,矿床、矿点、矿化点,矿床 矿点：有用组分百分含量达到工业要求，但储量规模很小，难以大规模开发，一般为民

6、采 矿化点：有用组分有一定富集，其含量超过地壳平均值，但储量和品位达不到工业要求,矿床的规模,铜矿床 10万吨20万吨 50万吨 500万吨 金矿床 5吨10吨20吨100吨 超大型矿床：划分方案较多，以涂光炽（1994）的分类较为流行：大型矿床5倍以上储量,小,中,大,超大,成矿区域的划分,全球成矿域（global metallogenic domain） 成矿域(省) （metallogenic domain/province） 成矿带（ore belt） 矿集区（ore cluster） 矿田(orefield)：由统一地质作用形成的，成因上近似，空间上邻近的一组矿床，分布面积一般在几十

7、到一、二百平方公里,全球三大成矿域及矿床的全球分布,环 太 平 洋,地中海-喜马拉雅,古 亚 洲,环 太 平 洋,三个全球性构造成矿域 环太平洋构造-成矿域 中新生代为主；洋陆俯冲作用。前中生代被动陆缘成矿 (Cu、Pb、Zn等)：美、澳：Pt2-3Pz；亚洲：Pz2Mz1 阿尔卑斯喜马拉雅构造-成矿域 中新生代为主；陆陆碰撞作用 与三大洋（古大西洋、古特提斯洋、新特提斯洋）演化有关 古生代北美欧洲相连，地中海与阿巴拉阡矿带可以对比 中亚蒙古构造-成矿域 古生代为主；多陆块拼合造山多次增生和中新生代山盆耦合 穆龙套Au: 5000吨；阿克泰佩Ag：2.5万吨； 干谷Au：1350吨，Pt100

8、0吨； 卡尔马雷克Cu ：1000万吨；科翁腊德Cu：800万吨,中国成矿构造等距性,阴山天山构造成矿带位于北纬40430，以盛产Fe、Cr、Ni矿床为特征，其次V、Ti、Cu、Pb、Zn等矿床也占重要地位； 秦岭昆仑构造成矿带位于北伟32313430，主要矿床有Cr、Ni、Cu、Mo、Fe以及Pb、Zn等； 南岭构造带位于北纬23302530，为多种构造体系复合的地带，主要产出W和Sn矿床，有色金属、稀有稀土金属矿床的分布也很普遍。,胶东金矿特征 多源、多期叠加 时空集中，规模巨大 岩性界面/断裂构造控矿 金矿受北东向断裂带控制 大型金矿分布在大断裂带 占胶东探明储量的86 胶西北占胶东储量

9、90 三仓断裂是最重要金矿带 大中型金矿3座，200t 占胶东13，成矿强度,胶东金矿集区,矿石、矿石矿物、脉石矿物,矿石(ore)：从矿体中开采出来的，从中可提取有用组份（元素、化合物或矿物）的矿物集合体。 矿石矿物(ore mineral )：指可被利用的金属或非金属矿物，也称有用矿物。 脉石矿物(gangue mineral) ：矿石中不能被利用的矿物，也称无用矿物。 如铜矿石中的黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿等是矿石矿物，石英、方解石及不能利用的方铅矿等是脉石矿物。,脉石、夹石,夹石(horsestone)：指矿体内部不符合工业要求的岩石，它的厚度超过了允许的范围，就得从矿体中剔除。 脉石(g

10、angue)：指矿体中的无用物质，包括围岩的碎块、夹石和脉石矿物，它们通常在开采和选矿过程中被废弃掉。 矿石贫化：矿体中围岩碎块和夹石的含量过多，相对降低了矿石的品位。,矿石分类和命名的方法 矿石可按不同的内容进行分类： 1按矿石中有有用矿物的工业性能可分为金属矿石（如铁矿石、铜矿石、钼矿石等）和非金属矿石（如萤石矿石、石棉矿石等） 2按矿石中所含有用矿物或金属元素的多少可分为简单矿石（如钨矿石、汞矿石等）和综合矿石（如铅锌矿石、钨锡矿石等）,3按矿石中有用成分含量的多少可分为贫矿石（如条带状贫磁铁矿矿石，含铁30%左右）和富矿石（致密块状磁铁矿矿石，含铁60%左右） 4按矿石的结构构造可分为

11、致密块状矿石、浸染状矿石、条带状矿石、角砾状矿石，等 5按矿石受风化程度不同可分为原生矿石、氧化矿石和混合矿石,矿石的结构构造,矿石的结构：矿石中矿物颗粒的特点，即矿物颗粒的形态、相对大小及其相互的结合关系等所反映形态特征。,矿石的构造：指组成矿石的矿物集合体的特点，即矿物集体的形态、相对大小及其空间相互的结合关系所反映的形态特征。,影响结构的因素,矿物的粒度 绝对大小：粗、中、细 相对大小：等粒、不等粒 结晶程度 镶嵌状态,矿石的粒度分级,矿物的晶粒形态,结晶程度：显晶质、隐晶质 根据晶粒晶形的完好程度，可分为： 自形晶晶粒的晶形完整； 半自形晶晶粒的部分晶面残缺； 他形晶晶粒的晶形全不完整

12、。,镶嵌类型,自形粒状结构 半自形粒状结构 他形粒状结构 斑点结构 包含结构 文象结构 假象结构 残余结构 交叉交错结构 镶边反应边结构 乳浊状（乳滴状）结构 叶片状结构 格状、结状结构 放射状变晶结构,矿石结构,铬铁矿,蛇纹石,Py,Qz,辉锑矿,Au,Sp,Cpy,矿物集合体的形态,粒状集合体：各向发育相等的晶粒组成。 晶簇：一种矿物或多种矿物的许多晶形发育比较完好的晶从不规则地生长、发育在同一基底上、这种形态称为晶簇,鳞片状：系由片状矿物组成的集合体形态。 纤维状和放射状：系由针状或柱状矿物聚集而成。若彼此平行排列则称为纤维状；若大致围绕一中心向四周散射排列则称为放射状。,结核状：结晶质

13、或胶体围绕某一中心生长，使集合体的体积由中心向周围逐渐扩大，形成球状或瘤状，称为结核。 鲕状：许多细小球粒聚集而成的块体。 钟乳状：溶液或胶体因失去水份而逐渐聚集而形成的集合体。据其大小又分为豆状、葡萄状、肾状、钟乳状等形态。 土状：均匀细小的物质组成的疏松块状形态。,块状构造：有用矿物集合体在矿石中含量占80%以上，呈无空洞的致密状，矿物排列无方向性者，即为块状构造。颗粒有粗大、细小、隐晶质的几种。若为隐晶质者称为致密块状,块状赤铁矿,矿石构造,浸染状构造：状集合体(粒径一般小于0.5cm)，有用矿物集合体在矿石中含量占30%以下，相互不结合地、孤立地、疏散地分布在脉石矿物构成的基质中。当矿

14、石矿物含量大于30%时称稠密浸染状构造。,浸染状自然金,矿石构造,斑点状构造：矿石矿物集合体呈近等轴状斑点，斑点大小较均匀，粒径多数可达0.5cm，分布较均匀且无方向性称斑点状构造。当斑点形状不规则，大小不一，且分布不均匀时，称斑杂状构造。,斑点状辉钼矿,矿石构造,角砾状构造：一种或多种矿物集合体构成的角砾，被另外一种或多种矿物集合体不规则地胶结,角砾状萤石矿石,矿石构造,角砾状铅锌矿石,条带状构造：矿物集合体 在一个方向上延伸，呈条带相间出现,矿石构造,纹层状构造,矿石构造,晶洞状构造,晶洞状构造 多孔状或蜂窝状构造 皮壳状构造 胶状构造 鲕状，肾状，结核状构造 片状和片麻状构造 气孔状构造

15、 皱纹状构造 叠层状构造,其他矿石构造,矿石构造,矿石构造,同生矿床、后生矿床,同生矿床：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。如由沉积作用形成的沉积矿床以及在岩浆结晶分异过程中形成的岩浆分结矿床等，都属于同生矿床。 后生矿床：矿床的形成明显地晚于围岩的一类矿床。矿体和围岩是由不同地质作用和在不同时间形成的。如沿地层层理面或穿切层理的各种热液矿脉，属于典型的后生矿床。,矿石结构构造研究意义,有助于分析成矿的物理化学环境、成矿作用特点、成矿过程以及矿床的次生变化，为矿床成因研究提供资料。 了解有用组分的分布和赋存状态，有用矿物的粒度、形态和嵌布特征，为矿石的工业评价、选择加工技术

16、方法和选矿流体提供基础资料。,围岩与母岩,围岩：矿体周围的岩石。 矿体与围岩的界限有的清楚，有的呈渐变过渡状。 母岩：矿体形成过程中，提供主要成矿物质的岩石，它与矿床在空间上的成因上有密切的联系。 有些矿床，围岩即母岩，如岩浆结晶分异的铬铁矿床； 矿源层：能为后期热液活动提供成矿物质的岩层。,矿体的形状,根据矿体在三度空间的延伸情况，分为： 等轴状矿体：三轴在三度空间大致均衡延伸。 矿瘤、矿巢、矿囊和矿袋，有时呈凸镜状或扁豆状 板状矿体：长度和宽度延伸较大，厚度较小的矿体，也称矿脉或矿层。 矿脉：产在各种岩石裂隙中的板状矿体，为典型的后生矿床，据矿脉与围岩的关系，分为层状矿脉和切割矿脉。 矿层

17、：指沉积生成的板状矿体，矿体与岩层是在相同的地质作用下同时形成的。基性超基性杂岩中的铬铁矿也称层状矿体。,矿体形状,柱状矿体：垂向延伸很大，长宽较小的矿体。也称筒状矿体或管状矿体。 网状矿体 梯状矿体,矿体的产状,指矿体产出的空间位置和地质环境。 矿体的空间位置 走向、倾向和倾角来确定地质体的产状。,侧伏角(abc)：矿体最大延伸方向（矿体轴线bc）与走向(ab)之间的夹角。 倾伏角(dbc) ：矿体最大延伸方向（矿体轴线bc）与其水平投影线(db)之间的夹角。,矿体的埋藏情况 露天矿、隐伏矿（盲矿） 矿体与岩浆岩的关系 岩体内、接触带中等 矿体与围岩层理、片理的关系 整合、穿层 矿体与地质构

18、造的空间关系 矿体产于构造中的位置，如断层的上盘或下盘。,矿石的品位,品位：矿石中有用组份的含量 多数金属矿产：铜、铅、锌等以其中金属元素含量的重量百分比表示 部分金属矿产：以其中氧化物，如WO3、V2O5等的重量百分比表示 大多数非金属矿产：钾盐、明矾石等，以其中有用矿物或化合物的重量百分比表示 贵金属矿产：克/吨(g/t) 原生金刚石：毫克/吨(mg/t)、克拉/吨 砂矿：克/ 立方米(g/m3)或公斤/立方米(kg/m3),边界品位：划分矿与非矿的最低品位。 如铜矿：0.20.3%，钼矿为0.020.04% 工业品位：当前能供开采和利用矿段或矿体的最低平均品位。 铜矿：0.40.5%；钼

19、矿0.040.06% 工业品位是一个历史概念。铜10%0.5%,工业品位的决定因素： 矿床的规模大小 大型钼矿：0.06%；小型钼矿：0.2% 矿石综合利用的可能性 伴生元素提高矿石的价值，可使矿石品位要求降低。 矿石的工艺技术条件 不易冶炼的钛铁矿矿石：810%；易冶炼的金红石：34%。,有益组份、有害组份,有益组份：可以回收的伴生组份或者能改善产品性能的组份。 铁矿石中伴生锰、钒、铌、稀土； 铜矿石中伴生钴、镍、金、银等； 铅锌矿石中的伴生金、银。 有害组份：对矿石加工利用有害的元素。 铁矿石中的硫和磷，硫使钢高温变脆，磷使钢低温变脆。,矿石的品级,也称技术品级，指工业加工利用过程中据矿石的品位及有益和有害组份的含量综合确定的。 如磁铁矿矿石在工业上可