第二章 有关矿床的基本概念

第二章有关矿床的基本概念

BasicConceptsAbout

theMineralDeposits第二章有关矿床的基本概念

BasicConceptsAbouttheMineralDeposits

矿产的分类同生矿床和后生矿床矿体的形状和产状围岩和母岩、矿石和脉石石的结构和构造矿石的品位和品级本章主要内容一、矿产的分类

1.矿产按产出状态可分为三种：2.矿产按其性质及工业用途可分为四类:

矿产的分类（一）金属矿产

金属矿产是指从中可提取某种金属元素的矿物资源，按工业用途分为：1．黑色金属：Fe、Mn、Ti、V、Cr等，主要钢铁材料；2．有色金属：Cu、Pb、Zn、Ni、Co、W、Sn、Mo、Bi、Sb、Hg等；3．轻金属：Al、Mg等（或归入有色金属）；4．贵金属：Au、Ag、Pt、Pd、Os、Ir、Ru、Rh；5．放射性金属：U、Th、Ra；

金属矿产6．稀有、稀土和分散元素（1）稀有金属：钽、铌、锂、铍、锆、铯、铷、锶等。（2）稀土金属：包括原子序数39（镱Y）和57-71的16个元素，分为两类：1).轻稀土金属（LREE，铈族元素）：La(57)—Eu(63)(La,Ce,Pr,Nd,Po,Sm,Eu)；2).重稀土金属（HREE，镱族元素）：Y(39)+Gd(64)—Lu(71)(Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Y)；（3）分散金属：如锗、镓、铟、铊、硒、碲等。

（二）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。工业上除少数非金属矿产是用来提取某种元素如S和P之外，大多数非金属矿产是利用矿物或岩石的某些物理、化学性质和工艺特性。

按工业用途分为：1．工业制造原料：石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等。2．化学工业和肥料工业原料：磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、岩盐、明矾、石灰石等。3．冶金铺助原料：萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩和石灰石等。4．压电及光学原料：压电石英、光学石英、冰洲石、萤石等。5．陶瓷及玻璃工业原料：长石、石英砂、高岭土和粘土。6．建筑和水泥材料：砂岩、砾岩、浮石、白垩、石灰石、石膏、花岗岩、珍珠岩等。7．宝石及工艺美术材料：硬玉、软玉、玛瑙、水晶蔷薇石、绿林石、琥珀、叶腊石、蛇纹石、孔雀石、电气石和绿林石等。8．研磨材料：金刚石、石英砂等。

（三）可燃有机矿产(能源矿产

)

既是工业和民用的主要燃料，又是重要的化工原料。按产出状态分：1．固体可燃有机矿产：煤、石煤、油页岩及地蜡、地沥青等。2．液体可燃有机矿产：石油。3．气体可燃有机矿产：天然气。

（四）地下水资源包括地下饮用水、技术用水、矿泉医疗水、地下热水以及有用元素（Br、I、B、Ra等）含量达到提取标准的卤水等。

综合分类－周涛发A．

陆地矿产资源；B．

海洋矿产资源；

C．

宇宙矿产资源；

D．非常规矿产资源。

A．

陆地矿产资源

金属资源；非金属资源；宝玉石资源；油气资源；寒带气冰资源；地下水和地热水资源；景观矿产资源；医疗矿产资源。B．

海洋矿产资源a.

海水矿产资源；b.

天然气水合物；c.

海底矿产资源；

金属资源（多金属硫化物矿床、大洋铁锰结核、富钴结壳）；非金属资源；油气资源。C．

宇宙矿产资源月球矿产资源；

其它天体矿产资源；

D．非常规矿产资源。

综合分类A．

陆地矿产资源金属资源；非金属资源；宝玉石资源；油气资源；寒带气冰资源；地下水和地热水资源；景观矿产资源；医疗矿产资源。B．

海洋矿产资源

a.

海水矿产资源；

b.

天然气水合物；

c.

海底矿产资源；

金属资源（多金属硫化物矿床、大洋铁锰结核、富钴结壳）；非金属资源；油气资源。

C．

宇宙矿产资源月球矿产资源；

其它天体矿产资源；

D．非常规矿产资源

陆地矿产资源（1）－金属资源陆地矿产资源（2）－

非金属资源

吸声板陆地矿产资源（3）－

宝玉石资源

陆地矿产资源（4）－油气资源

陆地矿产资源（5）－寒带气冰资源陆地矿产资源（5）－地下水和地热水资源

陆地矿产资源（6）－景观矿产资源

陆地矿产资源（7）－医疗保健矿产资源

海洋矿产资源（1）－海水矿产资源

H同位素海洋矿产资源（2）－天然气水合物

气体水合物是一种完全不同于煤、石油、天然气的全新的能源矿产,它是由碳氢气体(主要是甲烷)和水分子组成的一种冰雪状结晶物质。气体水合物是一种高密度的能源矿产。在标准状态下,它所含甲烷与水的体积比为164∶1,即每立方米气体水合物可释放出180ｍ3的甲烷气体,因而单位体积的气体水合物所能释放出的热量远远超过现有能源矿产:为煤的10倍、传统天然气的2～5倍。自1979年在美国东海岸的大西洋海域与东太平洋中的中美洲海槽的深海钻孔中首次发现海底气体水合物以来的近20年间,又陆续在许多地方发现了它。现在已经知道,太平洋东、西岸带,大西洋海岸带蕴藏着或可能蕴藏着丰富的气体水合物资源。估计,仅大西洋西部布莱克海底高原一处的甲烷水合物中的甲烷量就多达10×1010ｔ,可满足全美国105年的天然气需用量,日本海东北部和南海海槽中气体水合物的资源量可满足日本100年的能源需要。全世界海洋总面积的大约10%都可能蕴藏有气体水合物,其总储量约有2×1016ｍ3,这几乎是全世界已知煤、石油、天然气总量的2倍。气体水合物被称为21世纪的能源,受到了各主要工业国家的高度重视。海底气体水合物矿床产于水深为300～5500ｍ的海床之下的沉积物中,主要赋存于上新统,其次为始新统、渐新统和中新统的粉砂质泥岩和泥质粉砂岩及砂岩、粉砂岩和砾岩中,充填岩石孔隙和裂隙,矿体呈层状、透镜状。单个矿体厚n×10cm～n×102m到上千米,矿化面积可达n×104～n×105km2。海洋矿产资源（3）－海底矿产资源

金属资源：多金属硫化物矿床；大洋铁锰结核；富钴结壳。非金属资源；油气资源。

现代海底正在进行着热液活动并形成了许多富有经济价值的矿产,这在今天已是地质学家们所熟知的了。然而这是20世纪60年代以来的事。在这之前,人们虽然发现过一些海底海水的局部异常,也曾设想洋中脊上会有高温环境存在,但由于没有真正见到海底的成矿作用,始终不为多数人所接受。直到本世纪60年代,美国“发现号科学考察船在红海的AtlantisⅡ海渊中发现了高达56℃的热卤水及其后对红海海底的一系列科学考察,尤其是1979年春“Alvin号”潜艇在实施RISE考察计划时对北纬21°东太平洋中脊洋底热液系统所做的直接观察,才使现代海底的热液活动和成矿作用得到了广泛的承认。宇宙矿产资源（2）－其它天体矿产资源

非常规矿产资源

@华南巨量堆积的天然纳米－微米非金属矿物(高岭石，坡缕石等)；@西藏冈底斯中段北麓热泉泉华蛋白石中的微粒铯；@华南沉积岩容矿的微细浸染型金矿床原始矿石中的微粒金（20％TotAu）；@人工矿床－尾矿中的有用组分（如白云鄂博尾矿71种元素）；@原油和油田水中富集的金和其它金属元素；@我国南方黑色岩系中特殊赋存状态的贵金属－重金属元素（Pt,Au,Ag,V,Ni,Mo,Co,U）。二、同生矿床、后生矿床、叠生矿床

1．同生矿床：是指矿体和围岩是在同一地质作用过程中，同时或近于同时形成的，如沉积矿床和岩浆分结矿床等。2．后生矿床：指矿体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，如热液脉型矿床。3．叠生矿床：在先期形成的矿床上又叠加了后期形成的矿床。

三、矿体及其形态和产状

1．矿体：

矿体是矿床的主要组成部分，是开采的利用的对象。一个矿床由多个矿体组成，矿体具有一定的形状和产状。

2．矿体的形状：按矿体在三度空间长度比例，分三类：（1）等轴状矿体

在三度空间上延伸的长度大致相等，如矿瘤（d>10m）、矿巢(d=12m)、矿囊和矿袋（d更小）。若矿体在一个方向上较短，且中厚边簿，为凸镜体或扁豆体。

（2）板状矿体

二向延长较大（长度和宽度），而第三方向（厚度）较小的矿体称为矿脉或矿层。

矿脉(vein)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，可分为层状矿脉和切割矿脉，矿脉规模大者长达千米，一般几十米—几百米，厚几十厘米—几米或十米—几十米，延伸几十米—-几百米，少数可达千米以上。

矿层矿层一般指沉积形成的板状矿体，矿体和围岩是在相同的地质作用下同时形成的，二者产状一致。矿层厚度稳定，延伸大。

（3）柱状矿体

一个方向（多为垂向）延伸很大，而另外两个方向延伸较小的矿体，通常称为柱状，筒状或管状矿体。

（4）其它形状矿体

矿体实际形状多种多样，介于等到轴状与板状之间，或介于板状与柱状之间等，如网状矿脉、梯状矿脉、马鞍状、串珠状等。

（三）、矿体的产状

矿体的产状是指矿体产出的空间位置和地质环境，包括五个方面内容：

1．矿体的空间位置2．矿体的埋藏情况3．矿体与岩浆岩的空间关系4．矿体与围岩层理、片理的关系5．矿体与地质构造的空间关系

1．矿体的空间位置

矿体的空间位置包括两方面内容：一是与围岩或构造的关系，如整合、接触带，断裂破碎带或褶皱中等；二是矿体的产状要素，包括矿体的走向、倾向和倾角等。侧伏角（<abc）：矿体最大延伸方向（即矿体轴线）与走向之间的夹角。

倾伏角（<dbc）:矿体最大延伸方向与其中水平投影线间的夹角。

倾角（<bfe）:矿体真倾斜线与其在水平面投影线之间的夹角。

2．矿体的埋藏情况

指矿体出露了地表还是隐伏于地下，埋藏深度如何等分为：露天矿：矿体大部分出露地表，或其产出经浅剥离后可以开采的矿体。隐伏矿（盲矿体）：完全隐伏的矿体

3．矿体与岩浆岩的空间关系指矿体产于岩体内,接触带或围岩中。

4．矿体与围岩层理、片理的关系是整合，还是切割等。

5．矿体与地质构造的空间关系

矿体产状的研究意义：1）为找矿勘探和开采提供指导意义；2）阐明控矿地质因素；3）有助于研究矿床成因。

四、围岩和母岩

1、围岩：指矿体周围的岩石，后生矿体与围岩的界线或是清晰的（如脉状矿体），或是呈渐变过渡的，没有明显界线，需通过化学方法，按照工业指标加以矿体圈定。

2、母岩：母岩是在矿床形成过程中，提供主要成矿物质的岩石，它与矿床在空间上和成因上有着密切的联系。

围岩和母岩的关系

有些矿床的围岩即是母岩，如岩浆结晶分异作用形成的富Mg质超基性岩中的铬铁矿矿床，超基性岩就是铬铁矿床的母岩，又如蛇纹岩在地表风化形成的残余型含Ni硅酸盐矿床，蛇纹岩即为镍矿床的母岩。

3．矿源层地层中富集了某些成矿组分，但未达到工业要求，后来的热液活动，使地层中成矿组分发生活动和转移，富集成矿，矿床受地层控制。这些能为后期热液活动提供成矿物质的岩层，称之为矿源层。它与母岩的意义相近。

4、主岩有人称后生矿床的围岩为主岩，也有人把矿体赋存的岩石叫主岩。（建议少用）

5、夹石矿体内夹有的、不符合工业要求的岩石。

五、矿石和脉石

矿石矿物和脉石矿物

1、矿石：矿石是从矿体中开采出来的，从中可提取有用组分（元素、化合物或矿物）的矿物集合体。矿石由矿石矿物和脉石矿物两部分组成。

矿石矿物－OreMineralsTheeconomicmineralsintheoredepositCommonlysulfides,/~marcouet/images/chalcopyrite.jpg.minas.upm.es/.../Minerales/Buscador/image20.jpg

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SomecommonoremineralsForcopper:

Chalcopyrite CuFeS2

Bornite Cu5FeS4

Chalcocite Cu2S

Covellite

CuSForzinc:

sphalerite ZnSFortin:Cassiterite SnO2Stannite Cu2SnFeS4FornickelPentlandite (Fe,Ni)9S8ForironHematite Fe2O3Magnetite Fe3O4ForsilverArgentite Ag2SArgentiferousgalena (Pb,Ag)S ForgoldNativegold AuCalaverite AuTe2脉石矿物－GangueMineralsThe

uneconomic

mineralsinanoredepositCommonlysilicatesandcarbonates,butmayalsoincludesulfidesandoxidesQuartz:SiO2e.g.inagoldveindepositDolomite:CaMg(CO3)2 e.g.inlead-zincoreMuscoviteorsericite:KAl3Si3O10(OH)4Chlorite:(Mg,Fe)12(Si,Al)8O20(OH)16Pyrite:FeS2e.g.inacopper-zincmassivesulfidedepositPyrrhotite:FeSe.g.inatindepositSomethingthatisanoremineralinonedepositcanbeaganguemineralinanotherdepositandviceversa.（1）．矿石矿物：可被利用的金属或非金属矿物，也称有用矿物。如铜矿石中的黄铜矿、石棉矿石中的石棉等。（2）.脉石矿物：矿石中不能利用的矿物，也称无用矿物。如铜矿石中的石英、绢云母、石英等，石棉矿石中的白云石和方解石等。

矿石矿物和脉石矿物的划分是相对的。

2、矿石贫化：矿体中围岩碎块和夹石的含量过多，就相对地降低了矿石的品位，称之石矿石贫化。

六、矿石的构造和结构（矿石的组构）

矿石的构造（OreStructure）：是指组成矿石的矿物集合体的特点，即矿物集合体的形态，相对大小及其空间相互的结合关系等所反映的形态特征。矿石的结构（OreTexture）

：是指矿石中矿物颗粒的特点，即矿物颗粒的形态、相对大小及其空间相互的结合关系等所反映的形态特征。七、矿石的品位和品级

1．品位：矿石中有用组分的含量。是衡量矿石质量的尺度。

2．品位的表示方法和方式1）、元素含量重量百分比：大多数金属矿床的表示法，如铁：50%的铁矿。2）、氧化物重量百分比：如铬铁矿中的Cr2O3,磷矿中的P2O5及WO3、V2O5等。3）、有用矿物或化合物重量百分比：主要为大多数非金属矿床，如钾盐、明矾石、盐矿(NaCL12%)等。品位的表示方法和方式4）、贵金属及宝石：贵金属矿石的品位一般以克/吨表示，g/T、mg/T、如Au、Re等；原生金刚石矿石的品位的克拉/吨（1克拉=0.2g）表示。5）、砂矿：品位一般以克/立方米或公斤/立方米。3．边界品位和工业品位边界品位：及来划分矿与非矿界限的最低品位，如铜矿的边界品位为0.2-0.3%，钼矿为0.02-0.04%等。工业品位：指在当前能供开采和利用矿段或矿体的最低平均品位，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。如铜矿的工业品位为0.4-0.5%,钼矿为0.04-0.06%。工业品位随着经济技术条件的发展和需求程度是不断变化的。4．平均品位：矿石品位的平均值。

5．矿石工业品位的主要决定因素⑴矿床的规模大小：矿床的规模愈大，工业品位要求愈低。如Mo矿：大型的工业品位为何0.06%,小型的为0.2-0.3%等。⑵矿石综合利用的可能性：斑岩铜矿中的Mo达万分之几即可综合利用。由于Mo的存在，扩大了矿床的工业价值，对铜的工业品位也可适当降低。⑶矿石的工艺技术条件：根据冶炼和选矿的难易，如不易冶炼的钛铁矿矿石，要求其中TiO2的含量不得低于是8-10%；而对易冶炼的金红石矿石，则要求TiO2达到3-4%即有工业价值。

6．有益组分和有害组分⑴有益组分：矿石里除主要有用组分外，还常伴生有一些有用的组分，称这些可以回收的伴生组分、或者能改善产品性能的组分统称为有益组分。有铜矿石中伴生的Ni、Co、Au、Ag、Se、Te等，铁矿石中伴生的Mn、V、Co、Ni和REE等。

⑵有害组分：矿石中的杂质元素，对矿石的质量有很大影响，称这些杂质元素为有害元素。如铁矿石中的S和P。含硫高会降低金属抗张强度，使铜在高温下变脆；磷多了会使钢在冷却时变脆。7．矿石的品级（技术品级）即矿石质量的等级，其确定主要依据矿石的品位及有益和有害组分的含量。非金属矿石则主要依据矿石或矿物的工艺技术特性以及不同用途的加工方法。

例如：铁矿石（Mt）：1）平炉富矿石（TFe>55%）；2）高炉富矿石（TF>50%）；3）选矿贫矿石（TFe>20%-25%）。

滑石：

SiO2MgOFe2O3

I级品≥60≥30≤0.8；

II级品≥40≥30≤1.8.(有益组分)(有害组分)

八、决定矿床工业价值的因素

(评价因素)

因素很多，主要包括三个方面