第一章矿床学导论地大

第一章矿床学导论

OreDepositIntroduction一、矿床学学科特点及与其它学科的关系二、矿床学发展简史及发展趋势三、矿床学研究的基本内容及方法四、矿床学基本概念五、成矿作用总论六、矿床成因分类一、矿床学学科特点及与其它学科的关系矿床地质学（oredepositgeology）矿床地质学是应用地质学及有关学科的理论、技术和方法，研究矿床的规模、质量、产状、形成机制与时空演变规律的学科。由于矿床学是直接应用于矿物资源的开发和利用的地质学科，所以也称为经济地质学（economicgeology）。矿床学学科特点及与其它学科的关系矿床地质学是成矿预测，找矿和勘探的理论基础和依据。矿床地质学研究涉及的问题十分广泛，小至元素的质子，大到宇宙；深到地球核心，远到外层空间。研究对象是对国民经济有重大意义的矿床。研究目的是为了经济合理地进行找矿、勘探和开发工作，以满足人类社会对矿产资源不断增长的需要。二、矿床学发展简史及发展趋势发展简史古代朴素唯物论认识阶段（先秦-中世纪以前）：事实描述、记录及有限认识阶段；中世纪唯心论认识阶段（文艺复兴运动以前）：歪曲事实、凭空捏造阶段；近代矿床学发展阶段（文艺复兴——十九世纪中叶）：片面观察、描述，认识无限发挥阶段；现代矿床学发展阶段（十九世纪中叶——二十世纪初期）：矿床学从矿物学中独立出来，形成了系统的理论体系和研究方法，进入了全面发展时期；当代矿床学发展阶段（二十世纪六十年代以后）：由定性描述向定量分析转变，由单个矿床研究到区域成矿分析再到成矿系统分析转变；矿床学发展简史及发展趋势1、深入研究矿床的形成和分布规律．为矿产勘查提供新的成矿学理论基础（理论矿床学）；2、扩大矿床学研究对象．发掘地质体的有用性，加强对非传统矿产资源的研究“应用矿床学”；3、拓宽研究领域。探索为矿业开发和环境保护协调发展服务的矿床学研究（环境矿床学）；4、矿床学研究成果为发展地球科学和丰富科普内容服务发展趋势1、矿床成因研究及矿床成因分类；2、板块构造与成矿；3、矿床模式研究；4、区域成矿学研究；5、超大型矿床研究；6、海底现代热液成矿作用的发现与研究；7、成矿年代测定；8、层控矿床研究；9、人工矿床研究；10、环境矿床学研究；当前矿床学主要研究领域三、矿床学研究的基本内容及方法基本方法矿床学研究的基本方法四、矿床学基本概念（一）矿产（mineralresources）

1.概念：矿产是自然界产出的有用矿物资源。

2.矿产分类

（1）状态分类

应用分类1.定义：是矿产在地壳中的集中地。具体是指存在于地壳中的、由地质作用形成的、其所含有用矿物集合体的质和量达到当前工业经济技术指标要求，能被开采利用的地质体。矿床由矿体和围岩两部分组成。（二）矿床(oredeposit)2.同生矿床：矿体与围岩同时或近同时形成矿床。

3.后生矿床：矿体明显晚于围岩形成的矿床。

4.叠生矿床：由两种或两种以上成矿作用形成的矿床叠加共生在一起所构成的矿床。基本概念

矿体(orebody)

矿体是矿床中可供开采利用的、由矿石和夹石组成的地质体。

矿体是矿床的主体，一个矿床可由一个或多个矿体组成。

（三）矿体、围岩、母岩围岩(wall-rock)

围岩是指矿体周围的岩石。

矿体与围岩的关系：

a、接触关系，可分为突变接触（截然清楚）和渐变接触（模糊不清）。

b、时间关系，可分为二者同时或近同时形成的和矿体明显晚于围岩的两种情况。

围岩母岩(originrock)

在成矿过程中提供主要成矿物质的岩石（矿源岩、矿源层）。

注意：围岩与母岩是两个完全不同的概念，在一些矿床中二者可以是同一地质体，在另一些矿床中二者则可能完全无关。母岩大冶铁山铁铜矿床矿床→围岩（灰岩、闪长岩、大理岩、矽卡岩）+矿体（象鼻山、狮子山、尖山、尖林山、铁门坎、龙洞六个矿体）。矿体→矿石（铁矿石、铜矿石、铁铜矿石）+脉石（大理岩、矽卡岩、灰岩、闪长岩等的夹石）。矿石→脉石矿物（石英、石榴石、方解石、透辉石…）+矿石矿物（磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、菱铁矿…）。矿石矿物→无用部分（O、CO2、P、S…）+有用部分（Fe、Cu、Co、Au、Ag…）。矿床实例矿床实例图（四）

矿石和脉石1.矿石(ore)

从矿体中采出的可从中提取有用组分的矿物集合体。矿石是由矿石矿物和脉石矿物组成。

2.矿石矿物（oremineral）：矿石中可供利用的矿物,也称有用矿物。

3.脉石矿物（ganguemineral）：矿石中不能利用的矿物，也称无用矿物。矿床学的基本概念注意：矿石矿物与脉石矿物是相对于一个具体的矿床而言的，在一个矿床中某种矿物可利用则是矿石矿物，而在另一矿床或矿体中这种矿物不能利用则是脉石矿物，脉石矿物的概念也是如此。（例自然金和石英）（五）夹石(interlayerrock)

矿体中未达到工业要求的矿物集合体。（矿体中的岩石）（采矿学上的概念）。矿体中厚度小的夹石在计算矿体储量时不剔除，但当夹石厚度达到了规定的厚度指标时它的体积必须从矿体中剔除而不能计算储量。这一规定的夹石厚度指标称为最大夹石厚度。（六）脉石(gangue)

矿体中的无用矿物及岩石（脉石矿物及夹石的统称）（矿床学上的概念）。

矿床学的基本概念夹石、脉石矿床学的基本概念（七）矿石品位(oreattribute)

指矿石中有用组分的含量。

1.有用组分表示法：

a.有用元素（多用于金属矿石）；

b.化合物，如WO3、Cr2O3、P2O5、KCl等；

c.有用矿物，如云母、石棉、冰洲石等。

2.品位表示方法：

a.重量的百分含量(%)法；

b.克/吨(g/t)法（多用于贵金属）；

c.毫克/吨(mg/t)法（用于金刚石）；

d.克/立方米(g/m3)法（多用于重金属砂矿）；

e.公斤/立方米（kg/m3）法（多用于石棉、云母等）。品位2.矿体的产状1.工业品位（economicgrade）：目前可供开采利用的矿体或矿段平均品位的最低平均品位。只有达到这个品位才能计算工业储量。如铜矿工业品位为0.40%-0.50%。

2.边界品位(subeconomicgrade)：是矿体边部所允许的最低品位值。用来划分矿与非矿界限的最低品位，如铜矿边界品位为0.20%-0.30%。

上述工业指标的选定和影响因素：

地质因素（矿体的规模及开采条件）；

市场因素（价格）；

采选技术(选冶成本)；(八)圈定矿体应用的指标

边界品位和工业品位应用示意图1-围岩；2-表内矿体；3-表外矿体；4-样品及品位品位圈定示意图是指矿石的质量分级分级依据：

a、矿石的品位

b、工艺性能

c、伴生组分

例磁铁矿矿石，平炉富矿要：TFe≥56%、SiO2≤8%、S≤0.1%、P≤0.1%、Cu≤0.2%、（Pb、Zn、As、Sn均）≤0.04%。3.矿石品级(qualityclassiation)1.矿体的形状（orebodyshape）：

（九）有关矿体观察描述的主要内容及术语

矿体形状矿床学的基本概念形态示意图1.矿石的矿物组合（mineralparagenesis）：（十）有关矿石观察描述的主要内容及术语2.矿石的结构和构造(fabericandstructure)：a.结构是指单个矿物的大小、形状及矿物间的相互关系；b.构造是指矿物集合体的形状和有用矿物的分布状况；注意：矿石构造与岩石构造术语的异同（如块状、星点状、浸染状、团块状、斑杂状等构造）矿床学的基本概念结构构造黄铁矿的草莓结构包含结构（黄铁矿中的自然金和方解石）自形板状结构乳浊状结构（固溶体分解结构）示意图1胶状构造浸染状构造肾状构造

(铁矿石)葡萄状构造

(铜矿石

)示意图2块状矿石铁矿石矿石类型多根据矿石构造划分，如块状矿石、浸染状矿石、条带状矿石、角砾状矿石等。也可根据矿物类型、容矿岩石类型划分。3.矿石的类型（oretype）a.有益组分：指可综合利用的组分和能改善产品性能的组分。例：铜矿石中的Au、Ag等元素、铁矿中的Mn、V等元素。b.有害组分：指对选矿和冶炼或对其产品有不良影响的组分。例：金矿中的As、铁矿中的S、P。

4.伴生组分(associatedcomposition)：思考题（thinkingquestions）1.何谓矿床、同生矿床、后生矿床和叠生矿床？2.何谓矿石矿物、脉石矿物及脉石？3.矿石的结构和构造各表示矿石的哪些特征？研究它们有何意义？4.品位、边界品位及工业品位的概念及应用。5.一般影响矿石品级的因素有哪些？6.矿体的产状应包括哪些内容？五、成矿作用总论

成矿作用概念（一）成矿作用概念成矿作用（ore-formingprocesses）是指在地球的演化过程中，使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富集形成矿床的作用。成矿作用是地质作用的一部分。（二）有关元素分布的几个概念1.丰度（abundant）：某元素在某地质体中的平均含量。2.克拉克值(Clarkindex)：是指某元素在地壳中的平均含量，即某元素在地壳中的丰度。

成矿作用总论3.浓度克拉克值(concentrationClarkindex)：是指一个地质体中某元素的平均含量与其在地壳中平均含量的比值，即元素丰度/克拉克值。该值＞1表示集中，＜1表示分散。4.浓度系数（concentrationcofficient）：是指元素的工业品位与该元素克拉克值的比值。成矿作用总论浓度克拉克值、浓度系数

1.不同元素在地壳和上地幔中的丰度差异悬殊O、Si、Al、Fe、Ca、Na、Mg七元素占地壳的99%以上；2.同一元素在不同地质体中的丰度差异很大幔源岩中超基性岩富集的元素：Cr、Ni、Mg、Co、PGE；基性岩中富集的元素：V、Ti、Cu、Zn、Sb、Mo；花岗岩中富集的元素：U、Th、Li、Be、Nb、Ta、W、Sn、Zr、Pb等；沉积岩中富集的元素：S、B、C、Hg、Sn、Mo、Pb、W、Cu、Zn等；（二）元素在地壳和上地幔中的分布特征

1.相关性

a.克拉克值大的元素易成矿、成大矿；

b.元素在丰度高的地质体中易成矿；（成矿专属性）

2.不相关与元素的克拉克值无关而与地球化学行为有关。

例如，Sb（0.00006）、Ga（0.0018）（三）元素分布与成矿关系

1.影响元素迁移富集的因素

a.内因：即取决于元素的地球化学性状。

b.外因：即温度、压力、PH、Eh及流体成分和动力等条件的变化。（四）元素富集成矿的一般方式

迁移富集因素成矿作用总论2.元素富集成矿的一般方式

结晶作用（crystalprocess）：岩浆结晶、溶液结晶及凝华结晶。

无机化学作用(abio-chemicalore-formingprocess)：

a.气体间的反应；如火山喷气中

2H2S+O2=2S↓+2H2O

富集方式b.气体与固体间的反应；如高温条件下长石与水蒸气

3kAlSi3O8+H2O==kAl2[AlSi3O10](OH)2+2kOH+6Si02

成矿作用总论c.液体与固体间的反应；如黑云母与热液反应形成绿泥石

2k(Mg·Fe)3AlSi3010(OH)2+4H+==Al(Mg·Fe)5AlSi3010(OH)8+(Mg·Fe)2++2K++3SiO2

d.固体与固体间的反应；如硅质石灰岩在高温条件下

CaCO3+SiO2+Si02==CaSi03+C02↑

元素的富集与成矿其它反应形成煤、石油的原始物质是生物遗骸；硅藻土是由硅藻死亡后堆积而成；沉积磷块岩矿床由生物排泄物或遗体堆积而成；现代海底热液成矿研究表明，生物对某些金属矿床成矿也起着重要作用。生物化学作用（bio-chemicalprocess）交代作用（alterationprocess）：是指溶液与岩石在接触过程中，发生了一些组份的带入和另一些组份的带入的地球化学作用，也称为置换作用（replacementprocess）。如钠长石与富钾热液反应形成绢英岩化3NaAlSi3O8+K++2H+==KAl2[AlSi3O10](OH)2+3Na++6SiO2成矿作用总论交代作用成矿作用总论离子交换(ioninterchange)及类质同象(isomorphism)置换作用:在稀有、分散元素矿床形成过程中占有重要地位