现代矿床学三

1十、低温热液成矿作用提到了议事日程1．概述低温250℃，实验、测温低温热液矿床（epithermaldeposits）主成矿温度200℃（美国中西部/中国西南地区）2．进展1）低温热液矿床类型（1）卡林型金矿：80年代在扬子地块西南缘滇黔桂交界区和西北缘川、甘边界找到了大量卡林型金矿（微细浸染型金矿）（Au与Hg、Sb、As等在低温下共生，找金在已知的Hg、Sb、As（雄黄、雌黄、度砂）矿田成矿带中进行，效果很好）（2）浅成微细浸染热液型金矿，福建上杭紫金山金矿，陆相火山岩区（3）火山岩型银矿（4）非金属矿产（5）砂岩型矿床（Cu、Ca—Mo、Mo、Pb—Zn、Cu—Ag、V）/含碳岩系中的矿床/不整合脉型铀矿/碳硅泥岩型铀矿2）低温热液矿床集中分布区的地质特点（1）巨厚的地壳36–50km（2）基底区域变质作用不强，成矿元素未被结晶（变质）分异作用排出，成矿元素含量较高。（3）盖层巨厚，长时间，大面积稳定下沉，岩浆活动不强烈。（4）成矿物质来自深部（同位素）。（5）沉积环境交替变化（海进/海退、氧化-还原）3）低温矿床和矿化点（85个）的研究（1）分散元素矿床：贵州烂木厂和云南南华的铊矿，贵州牛角塘和云南都龙的镉矿，云南临沧的锗矿，鄂西南鱼塘坝和西秦岭拉尔玛的硒矿，四川大水沟的碲矿（2）金、银和铂族元素等贵金属的低温成矿4）低温条件下元素的活化、迁移及沉淀实验（1）铂族元素的低温迁移富集能力（S、Cl络合物）（2）金与二氧化硅在成矿过程中的地球化学关系（3）金的沉淀机理－歧化反应实验（4）水－油－岩系统中金银低温成矿作用实验十一、非金属矿床研究获得重大进展1．非金属矿床成矿规律1）含矿建造研究1990年徐惠忠首次提出了中国非金属矿床含矿建造的分类方案。2）成矿系列研究1989年陶维屏根据非金属矿床的找矿特点定义了非金属矿床成矿系列的概念和划分原则，根据已掌握的资料划分出中国非金属矿床的13个成矿系列及它们的五种形成模式。3）非金属矿床区域成矿规律（三个层次、三类图件）单矿种矿床区域分析→矿点分布图从区域成矿的角度着眼研究某一非金属矿种的矿床分布规律→单矿种成矿预测图从地壳三维空间演化入手，研究非金属矿床成矿构造环境与成矿活动的各种必然2规律，注重大陆壳形成和以后的活动对非金属矿床形成与赋存的相互关系，引入了全球构造的概念。→中国非金属矿床成矿地质图2．非金属矿物学和矿石工艺学1）非金属矿物：矿石特性研究和各种测试手段的研究。粘土矿物蛇纹石石棉2）非金属矿物、矿石工业应用研究（环境矿物材料/柱撑矿物）袁慰顺等对膨润土改型及海泡石应用开发方面的研究3）非金属矿石工艺学研究（比较分散）4）工业矿物学和岩石学人工制造矿物、矿石的科学、人造金刚石、云母、压电石英3．非金属矿床勘查技术和方法1）电法、磁法→石墨2）浅层地震技术→各类非金属3）地球物理探测含矿条件/了解矿床开采技术条件/原位矿石质量测定4）遥感可行，化探不可行十二、非传统矿产资源概念的提出1．定义与范围非传统矿产资源是指，由于当今技术、经济原因尚未进行工业利用的资源和尚未发现其用途，因而未被看作矿产的潜在资源，或虽为传统矿产资源但因地质地理原因极难发现的矿产资源。2．非传统矿产资源1）新类型（1）金矿60年代美国西部卡林型金矿/70年代加拿大太古宙绿岩带中的蚀变岩型金矿/80年代澳大利亚红土型金矿（2）银矿Pb、Zn伴生银矿→以银为主伴生铅锌→独立银矿（江西贵溪冷水坑和浙江毫州斑岩型银矿）（3）铂族元素矿床铜镍硫化物伴生矿→80年代南非和美国开发利用了基性超基性层状杂岩中的独立铂族矿床→90年代俄罗斯黑色页岩中特大型层状Au—Pt矿床黑色页岩中特大型层状Au—Pt矿床的发现（中晚里菲期，相当于中国北部震旦纪）。俄罗斯干谷金矿发现于60年代，70年代已经勘探，求得1350~1620吨金储量，平均品位2.7g/t。最近几年重新评价了该矿的含Pt性，结果发现Pt的品位与Au不相上下储量翻了一番，由一个特大而较贫的金矿变为一个特大而中富的金—铂矿。该矿床的矿体厚几十米（局部超过100M），埋藏颇浅，可露采，经济价值巨大。因此，此类贵金属矿床非常值得重视。（4）锆矿锆英石砂矿→80年代初内蒙原生锆矿、含水和钙钠的锆硅酸盐矿物（5）铍矿长英质伟晶岩中的绿柱石→80年代初在巴西发现了产于科马提岩中的绿柱石（6）铀矿澳大利亚和加拿大不整合脉型铀矿；澳大利亚钙结核型铀矿；新疆堆浸砂岩型铀矿3（7）金刚石金伯利岩或钾镁煌斑岩→超高压变质带（大别山）金刚石的传统矿床类型是金伯利岩型或钾镁煌斑岩型。但近年来在板块碰撞带的超高压变质带中陆续发现微粒金刚石。首次发现是在哈沙克斯坦的片麻岩中；第二例见于我国的大别山；第三例是在挪威西部。这些微粒金刚石粒度不大：分别为0.02—0.13mm，0.01—0.06mm，0.01—0.02mm。它们主要以包体形式产于高压变质岩中。这种微粒金刚石有可能成为未来金刚石矿的新来源。据《俄罗斯科学院报告》（1997，No.1）最近对原生金刚石矿床类型又有新发现，即著名的乌拉尔金刚石砂矿。其原生来源类型之一是外来侵入凝灰岩。96年12月在阿姆斯特丹召开的“国际21世纪金刚石成矿远景讨论会”指出：20世纪在金伯利岩中找金刚石的时代已经结束，21世纪应在活动带超高压变质岩区及煌斑岩去寻找金刚石。所有这些实例说明：突破各类矿床传统成因观念和成矿条件的束缚是发现新类型矿床的必由之路，而先期发现的矿床类型也未必是某种金属和非金属矿床的主导类型。（8）液态矿物原料陆间裂谷带热卤水（氯化钙、食盐、溴、铜、铅、锌、铁等元素的组合，如加利福利亚和红海的热卤水资源）岛弧和阿尔比斯期褶皱区热水（Be、NH3）自流盆地水和卤水（生产食盐、钙盐、钡盐以及铁、溴、碘）现代蒸发盐盆地卤水（苏打、食盐、钾盐、Li、Br、B、K、Cs、Rb）海水（Na、Cl、Mg、Br）伴生的和废弃的水和卤水（溴、碘、氯化钙、食盐，油田）。目前许多国家都在进行液态矿物原料的研究。原因包括①许多矿物原料的来源枯竭；②世界市场上某些种类的原料需求增加；③用地下水生产各种原料所得的利润比用传统方法生产更高；④生态因素也起不少的作用；⑤石油、天然气、煤产量不断增长，大大增加了稀有元素含量高且可顺便回收的高矿化水数量。综合利用这些工业矿化水经济效益高，因为这可使从深部含水层中抽水和建设基础设施的费用降到最低程度。2）新领域（1）海洋矿产资源类型多，矿种多，资源量大/盐溶液、结核、金属软泥、GasHydrate和油气海洋矿产是一个极富挑战性的领域。据估计，仅太平洋就有15000亿吨多金属结核，预测的Cu、Ni、Co资源量达到200—250亿吨，而且这种矿产是可再生的，现在太平洋每年可形成600万吨结核。在已勘探的结核中所含的Co、Ni、Mn分别是大陆已知这些金属储量的20、90和42倍，而且认为海洋矿产结核的开采可满足人类需求的时间是：Cu—3千年；Ni—7万年，Mn—1千万年，Co—42万年。这几乎成为天文数字。在深海海底的硅藻土含有大量Ca、Si，红色粘土含有25%的氧化铝。在红海海底深断裂处发现有富含Ag、Zn、Cu的金属软泥，在苏丹和阿拉维的海岸边在2000m以内深处发现18个矿床，正在寻求从海底开采这些金属的方法。海水本身就是各类元素的3%浓度的溶液，当今已经从海水中提取盐30%，Mg20%以上以及相当数量的Na、S和K。其它元素含量较低，但总量很大，例如1m3海水含Au0.008mg，那么在世界大洋海水中含Au总量就达到100亿吨之多，而U则将近40亿吨。（2）人工矿床俄罗斯学者近年来提出了人工矿床的概念，认为所谓‘人工矿床”是自然因素和人4类生产活动综合影响的产物，主要是指矿山的废石场和尾矿坝等有用资源。由于开采的富矿渐少而贫矿增加，致使采选过程中产生的废料逐年增多，给环境带来不利影响。目前，在铁矿石采选过程中，采出岩矿物质总体积的85％是废石场和尾矿坝废料。选矿厂，每选出1吨金属，就要产生30—100吨尾矿。若原矿品位继续下降，则再过20—25年要获得同样数量的黑色和有色金属，采选的矿石数量将增加l倍，废料数量也将增加1倍。目前，选矿过程有用组分的损失很大，对大部分有色金属矿石来说，选矿损失达10—25％（有时高达40%），对稀有金属矿石，选矿损失高达30%—55％。在尾矿中，某些残余金属的含量水平较高，有时甚至超过原生矿石。对“人工矿床”进行模拟和地质—工业评价，是选矿生产发展现阶段的一项迫切任务。B.Л.雅科夫列夫等（1996）论述了“尾矿坝型人工矿床开采利用的技术可行性”。他指出：每年有170—180亿吨废石和矿产加工废料进入废石场和尾矿坝，而最终产品大约仅占采出物质总体积的3％。所有这些尾矿坝都可作为人工矿床加以研究。这样便出现了尾矿的开采、运输和尾矿坝的复田问题。国际学术界己对此问题高度重视，仅1998至1999年就召开了几次学术会议。如98年1月在美国柯林斯堡召开“`98尾矿石与矿山废物会议”，3月在美国图森召开“`98废物管理会议”，8月将在加拿大卡尔加里召开“第3届国际矿产与冶金工业废物处理与回收讨论会”等。人工矿床研究和评价，不仅具有资源利用的经济效益，它的评价内容不仅包括有用组分及其含量，还要评价有害组分含量及其迁移规律以及对环境的污染危害评价等，进而制定出有效的防治措施，从而使这项工作具有极其重要的环保意义。3）新深度3.矿产资源研究和利用的非传统方法1）新工艺（1）生物成矿生物—有机物—有机流体参与金属矿床的形成①俄罗斯、德国大陆科学钻探发现，在地壳8—12公里深度范围内，存在大量流体，且正发生着流体—生物—成矿作用。瑞典大陆深钻在地下4—6公里的结晶岩中获得大量含烃类的高温度流体矿泥。这些科学钻探证明，地壳深部存在大量CO2、烃类、盐水流体。②北美特大型MVT矿床中存在大量烃类包裹体，成矿流体由烃类和盐水溶液构成。③我国滇黔桂微细浸染型金矿、长江中下游某些层控铅锌多金属矿床成矿流体中也均含烃类流体。某些油气田原油中含金达工业品位，汞的储量达超大型规模。传统金属矿床的形成，忽略了生物、有机物流体的作用，因此金属矿床的形成，普遍归纳为由高温—低温的逐渐成矿过程，高温下岩石、矿物中的微量有用元素才能被活化出来。温度逐渐降低后，金属离子溶解度降低从而过饱和沉淀下来，形成工业富集。在生物、有机质、有机流体参与下，在低温（60—150℃）条件下，金属离子可以从岩石、矿物中被活化萃取出来，形成金属—有机络合物长距离迁移，在较高温度条件下金属—有机络合物不稳定，热裂解，沉淀聚集成矿。因此，在生物、有机质、有机流体参与下金属矿床的成矿概括起来应为：低温条件下的基化（形成各种羧基、烃基、炭基等）、而在内生成矿过程中的烷化（各种烃类化合物，如甲烷，乙烷等）。因此，在找矿方面可以建立新的水平和垂直分带有机地球化学探矿模式。（2）生物找矿5利用生物、微生物的吸附特征，根据特殊的微生物与某些金属元素的富集关系，进行找矿。例如：腊状芽孢杆菌对金有特殊韵关系，在金矿体附近，醋状芽孢杆菌大量富集。为此可利用腊状芽孢杆菌作为隐伏金矿床的找矿标志。（3）生物选矿我国众多微细浸染型金矿、锰矿、铁矿为多元素复杂组分难溶难选的矿床，利用生物工程技术进行这些难溶、难选矿种的选矿是—个大有作为的领域。前苏联有色金属研究所，利用生物形成有机酸从而对难溶酌微细粒金矿进行选矿并己投入工业生产。利用有机酸使超微金粒形成较粗颗粒，从而分离出来。（4）生物净化利用生物技术，对矿山尾矿、矿碴、污水等进行微生物净化处理，是一项重要的绿色革命。4.非传统矿业（高附加值型、高新技术型、后矿业经济型、综合服务型）1）稀土元素矿产自80年代早期以来，稀±在能源、环保、高新技术产业中起着越来越重要的作用。①代替重金属颜料；②用做柴油添加剂；③作为水泥添加剂，从而降低能耗；④磁共振照相；⑤挠性超导体；⑥储存动态全息图像；⑦光纤脉冲转换器；⑧固体氧化物燃料电池。2）非金属矿产环保事业的发展和防治要求的提高为一些非金属矿产开辟了应用的新领域。如