矿床课件整理

矿床学（OreDeposits）矿床学是研究矿床在地壳中的产出特征、成矿作用、形成条件、分布规律以及成矿后变化的科学。矿产是地壳中产出的由地质作用形成的有用（天然）物质资源。根据矿产的工业用途和性质分为：1、金属矿产（1）黑色金属——Fe、Mn、Cr（2）有色金属——Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi（3）轻金属——Al、Li（4）贵金属——Au、Ag、Pts（5）放射性金属——U、Th、（6）稀有稀土金属——Nb、Ta、Be、Rb、Cs、Zr、Hf、REE2、非金属矿产冶金辅助原料化工原料工业制造原料压电光学原料陶瓷玻璃工业原料建筑水泥原料宝石工艺美术原料3、可燃有机矿产固体矿产——煤、石煤、油页岩、地蜡、地沥青、可燃冰液体——石油气体——天然气4、水气矿产地下水卤水矿泉水碳酸气矿床是地壳中矿产的集中产地，是矿化集中区的最小单位。包含有用地质体（矿体）及其赖以产出的地质环境。矿床不是一个地质体。成矿域成矿省成矿带成矿亚带矿田矿床‖矿体‖矿石矿物元素同生矿床（syngenetic)——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矿床。例如：沉积矿床／岩浆矿床后生矿床(epigenetic)——矿体明显地晚于围岩形成的矿床。不属于同一地质作用过程。例如：沉积作用形成围岩／／热液作用形成矿床叠生矿床(diplogenetic）——由两次或两次以上成矿作用形成的矿床。例如：黑色页岩型多元素矿床沉积赤铁矿床受到岩浆侵入，在接触带形成磁铁矿床内生矿床（endogenetic)——由内力地质作用在地下深处形成的矿床。外生矿床（exogenetic)——由外力地质作用在地表或近地表形成的矿床。1、矿体——由地质作用形成的，通常情况下由矿石和脉石组成的，具有确切的形态、边界和规模的地质体。矿体形态：一向延长——柱状两向延长——板状、层状三向延长——囊状产状要素——走向、倾向、倾角＋侧伏向、侧伏角、倾伏向、倾伏角侧伏向——矿体走向与矿体最大延伸成锐角的一侧的方向。侧伏角——在矿体延伸面上，矿体最大延长线与走向线的夹角。倾伏向——矿体最大延伸线所指的空间方位。倾伏角——矿体最大延伸线与水平面的夹角（与其水平投影线之间的夹角）。2、围岩（wallrock,countryrock）——包围矿体的岩石。3、母岩（motherrock,parentrock）——提供主要成矿物质的岩石。4、主岩（hostrock）——矿体寄宿的岩石。5、矿源岩（sourcerock）——初步富集某种或某些成矿元素，并为后期热液成矿提供主要成矿物质的岩石。如果具有这种功能的岩石是地层——矿源层。（……的层状岩石。）1、矿石——所含有用物质（元素、化合物、矿物）达到工业要求的矿物集合体。矿石是一种特殊的岩石。矿石通常由有用矿物和无用组份组成。矿石是一个物质概念，是不可数名词，不能论个，一定要加上量词。2、脉石（gangue,gang）——矿体中不能利用的物质。岩块、矿物、夹石。3、夹石——矿体中不符合工业要求的岩石。如果这种岩石超过一定的规模（厚度），就要从矿体中剔除，这个规模限度称为“夹石剔除厚度”。4、矿石结构(texture)——矿石中矿物的形态、大小及相互嵌布关系所构成的图案。粒状、片状、柱状结构粗粒、中粒、细粒、隐晶质结构自形、半自形、它形结构5、矿石构造(structure)——矿石中矿物集合体的形态、大小和相互关系所构成的图案。致密块状、浸染状（稠密、中等、稀疏）、条带状、梳状、晶洞状、斑点状、斑杂状、角砾状等。6、矿石组构（fabric）——矿石结构与构造的统称。1、矿石品位(grade)——矿石中有用组分的单位含量。有用组分计量：元素——多数金属矿床化合物——WO3、P2O5等矿物——金刚石、石棉、云母等品位表示：wt%、g/t、g/m3、Kg/m3、克拉（1克拉＝0.2克）2、边界品位(cutgrade)——区分矿石与岩石的有用组分的最低要求。对于单样品而言。3、工业品位（paygrade）当前能供开采的矿体或矿段的最低平均品位。矿石品位处于下降趋势，因素：需求的增加、高品位矿石竭尽、回收的工艺水平提高。Cu：10％———2％———0.3％Au：3g/t——5g/t-----------1g/t——3g/t同一矿种不同矿床的工业品位可能是不一样的，取决于：矿床规模——Mo大矿0.06％———小矿0.2％－0.3％综合利用价值大小矿石加工技术性能——Ti钛铁矿（8-10％）／／金红石（3-4%）4、有益组分——矿石中能作为副产品回收利用的、能够改善主产品性能的、能改善矿石冶炼工艺的组分。5、有害组分——矿石中对产品性能和选矿冶炼工艺流程产生不良影响的组分。6、矿石品级(grade)——根据矿石品位、有益有害组份和其他技术指标划分的矿石质量等级。1、矿石矿物（oremineral）——矿石中可以被利用的矿物。即有用矿物。2、脉石矿物(ganguemineral)——矿石中不能被利用的矿物，即无用矿物。注意：矿石矿物－脉石矿物与金属矿物－非金属矿物不是对应的。成矿过程（一）成矿旋回不同的地质作用形成的多个成矿过程。如：同生沉积成矿旋回—变质成矿作用，或热液叠加改造成矿作用旋回。（二）成矿期成矿期是指一个长的成矿过程。标志：两个成矿期之间有较大的时间间隔，如岩浆岩的侵入；物理化学条件明显不同。（三）成矿阶段（矿化阶段）成矿阶段是指一个较短的成矿过程，代表成矿热液的一次脉动，形成一套矿物组合。标志：1、不同脉体的穿插关系2、晚阶段产物胶结早阶段产物3、普遍的交代关系（四）矿物生成顺序同一个成矿阶段中，不同矿物的先后晶出顺序。主要从结构上反映出来。矿床类型1、矿床成因类型——根据矿床形成的成矿作用和地质条件划分的矿床类型。如：风化矿床、沉积矿床、岩浆矿床、接触交代矿床、斑岩型、黑矿型……2、矿床工业类型——在某种矿产中具有重要工业意义、作为主要找矿对象的矿床成因类型。决定矿床工业价值的因素：1、矿床自身的性质（品位高低、储量大小、伴生组分情况、埋藏情况……）2、经济地理条件（交通、能源动力、劳动力、水资源…）3、国防和国民经济发展的需求第三章成矿作用总论一、地球的圈层结构与成矿二、元素的分布三、元素的共生规律地壳中天然存在的92种元素并非平均分布，其中Si、Al、Fe、Mg、K、Na、Ca和O就占到99.34％，其他的84种元素总共占0.66％。元素的分布量遵从原子序数的偶数规则、4倍规则和4Q＋3规则，以及随原子量增大而趋于减少等规则。另一方面，常量元素在地壳各圈层、各种岩石中的分配也有很大差异。成矿元素常常表现出与某些岩石类型之间存在不同程度的亲疏关系——岩石的“成矿专属性”由于岩石与成矿元素之间存在着专属性，导致了在矿田、矿床范围内成矿元素的共生（共同富集）。四、元素的迁移成矿作用的本质是元素的迁移，并导致有用元素的富集或无用物质的分散和迁出。1、元素迁移（1）导致元素迁移的原因（2）衡量元素迁移能力的标志表示元素迁移的性质——集中／分散元素的重力放射性键型能量极化力电负性内因温度压力浓度EhpH外因迁移因素某元素的克拉克值均含量某地质体中某元素的平浓度克拉克值＝表示该元素成矿的难易程度五、成矿作用1、成矿作用方式（1）结晶作用——封闭的物理化学体系，所形成的物质来源于流体自身。岩浆中：铬铁矿、磁铁矿、金刚石等热液中：Fe2++CO32-＝FeCO3（菱铁矿）Sn4++O2＝SnO2（锡石）Hg2++S2-＝HgS（辰砂）地表水：Na++Cl-＝NaCl（石盐）气体中：S（气）S（固）2H2S+O2=2S+2H2O（2）交代作用交代作用——开放体系中流体携带的组分对岩石矿物成分的全部或部分代换。新矿物的形成与旧矿物的消失同时发生；交代前后体积基本保持不变。A保持原矿物晶格类型的交代作用CaCO3+Fe2+＝Ca2++FeCO3Si4++Na++CaAl2Si2O8＝Ca2++NaAlSi3O8+Al3+可以叫做“离子交换作用”B原矿物被分解，部分组分保留矽卡岩型矿床中：+阳起石C主成分没有联系的交代作用石英脉中石英被黄铁矿交代：SiO2Si4++O2Fe2++2S＝FeS2这两个反应同时进行。（3）吸附作用粘土颗粒、胶粒、微生物，由于具有很大的比表面而具有吸附性，可以选择性吸附不同的成矿元素离子或离子团，在适宜的条件下沉淀下来，富集成矿。黑色页岩型矿床——Mo、V、Co、Ni、Mn、P、U、Au、Ag、Cu…粘土风化壳中REE矿床原生铜矿氧化带（4）胶体聚沉作用胶体的性质之一是带电性，同性电荷相斥，异性电荷相吸；吸引和排斥力保持平衡，胶体溶液稳定，其中的成矿物质得以搬运；一旦力的平衡被打破，胶粒的碰撞就会导致矿质的沉淀。地表水中：Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)4、SiO2、粘土中低温热液中：胶状黄铁矿、铁碧玉等。该元素的克拉克值某元素的工业品位浓度系数＝（5）生物－化学作用A生物、微生物的新陈代谢B生物生命活动影响环境，导致成矿C生物遗体的堆积、分解，成矿2、成矿作用类型（1）内生成矿作用成矿作用发生在地下深处成矿条件是高温高压能量来源——自能（放射性元素衰变能…）按成矿介质岩浆成矿作用伟晶岩流体成矿作用气水热液成矿作用变质成矿作用内生成矿作用成矿物质聚集发生在熔融体阶段流体是高温的压力可大可小结晶分异熔离结晶岩浆成矿作用岩浆向气液流体过渡或者为反过程压力比较大温度范围大先结晶，后交代伟晶岩流体成矿作用成矿流体是以水为主的流体成矿发生在地下0.n—nKm受各种构造控制交代作用／充填作用气水热液成矿作用（2）外生成矿作用成矿作用发生在地表或近地表（几十到几百米深度）常温常压太阳能（3）联生成矿作用内生成矿与外生成矿的过渡两类因素同时作用成矿发生在地表—一定深度（4）叠生成矿作用两次及两次以上的成矿作用在同地重叠内生+外生内生矿床的次生富集外生+外生沉积矿床次生富集外生+内生沉积改造矿床形成内生+内生变质岩浆矿床形成六、气水热液及其性质(一)气水热液存在于地下一定深度，处于较高温度(50℃)和压力的气态、液态以及超临界状态的稀薄流体。（二）气水热液的化学组成载体成分——H2O基本成分——阳离子：Na+、K+、Ca2、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Si4…；阴离子：Cl-、F-、SO42-、CO32-成矿组分——各种成矿金属、非金属气体成分——H2S、CO2、FCl…其他——Li、Rb、Cs、Br、I、Se、Te…（三）几种组分的重要性质1、H2O弱电解质：H2O=H++OH-(1)水解：水对化合物的分解作用TiCl4+2H2O＝TiO2+HCl(高温)(2)水合:将H2O或[0H]-结合到矿物晶格中CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O2、SH2S解离400℃400℃H2+S2＝H2S＝H++HS-HS-＝H++S2-S2-+Me＝Sulfides所以，气液矿床中，大量硫化物沉淀于中-低温阶段。当溶液为碱性时，H+浓度降低，有利于硫化氢的分解，S2-的浓度增高有利于形成金属硫化物。因此，金属硫化物在中-碱性溶液中产生。3、O2(1)地壳表层有少量O2，溶于水成O2-,氧的含量与深度有关,一般浅部氧含量高,向下减少。因此，一般规律是：深部还原性增强，金属矿床深部以硫化物为主，浅部氧化性增强，以氧化物为主。当然，还与局部性的氧化剂或还原剂的分布有关，如有机质富集体等。既有亲氧性，又有亲硫性的金属，即可以形成氧化物，也可以形成硫化物，取决于O和S作用的相对强弱。比如Fe，可以形成黄铁矿、白铁矿；也可以形成磁铁矿、赤铁矿等。Cu：既可以形成黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等硫化物；也可以形成赤铜矿、黑铜矿等氧化物。4、CO2CO2+H2O＝H2CO3H2CO3＝H++HCO3-HCO3-＝H++CO32-碳酸的离解在300℃以下更容易.所以，碱性介质中有利于碳酸根的形成，从而有利于形成碳酸盐矿物。因此，大量碳酸盐矿物在中低温碱性介质中产生。5、Cl——最重要的矿化剂（MeCln），它们在热液中的溶解度