08第2章矿床学基础

矿床学CTUT温春齐2第二章矿床学基础§1基本概念§2元素地球化学§3成矿作用§4矿床类型3§1基本概念一、矿床的组成二、矿体与围岩三、矿石与脉石四、矿床类型4§1基本概念一、矿床的组成1、概念(复习矿床)矿床(mineraldeposit)是指在地壳中通过地质作用形成的，其有用组分的质和量达到工业要求，在现有经济技术条件下能被开采利用的地质体。地质体矿床位置地质作用工业要求开采利用5矿床的组成:矿床矿体围岩矿石脉石矿石矿物脉石矿物6矿区地质图OrebodyWallrockCountryrock矿体Oredeposit=Orebody+CountryrockWallrock7OrebodyOrebodyWallrockWallrock8OrebodyWallrock91011121314OrebodyCountryrock15矿体与围岩是矿床的基本组成单位。而且关系非常密切，根据其二者的形成先后关系矿床可分为三大类：同生矿床：——指矿体与围岩是在同一地质作用下，同时或近于同时形成的矿床。如岩浆分结作用形成的矿床、沉积作用形成的矿床。(syngeneticdeposit)16后生矿床矿体形成明显晚于围岩，二者是在不同的地质作用下形成的。如热液作用形成的脉状矿床。(epigeneticdeposit)17叠生矿床叠生矿床是指有用组分由同生期富集和后期有用组分的叠加再富集而形成的矿床。因此，此类矿床既具有同生矿床特点又具有后生矿床特点，属复成因的矿床，如层控矿床。(telescopicdeposit)18二、矿体与围岩1、矿体2、围岩3、母岩4、矿体形态5、矿体产状19二、矿体与围岩1、矿体矿体是指由矿石和脉石组成的独立地质体，是矿床的主要组成部分，是开采和利用的主要对象。矿体具有一定的形状(form/morphology)、大小和产状(modeofoccurrence)，并占有一定的空间位置，被围岩所包围。(orebody)orebody＝ore+gangue202、围岩围岩泛指矿体周围的岩石，其界线有的很清楚（如脉状矿体），有的呈渐变过渡（如由细脉浸染状矿石组成的矿体）。3、母岩母岩是指矿床形成过程中，提供成矿物质来源的岩石。与矿床在空间上和成因上具有密切联系。如由岩浆结晶分异作用形成的富镁质超基性岩中的铬铁矿矿床，富镁质超基性岩即是铬铁矿矿床的母岩。围岩和母岩是两个完全不同的概念。对某些矿床而言矿体的围岩就是母岩，如多数岩浆矿床；在另一些矿床中矿体的围岩与母岩无关，如多数热液形成的脉状矿床wallrock）（countryrock,(motherrock，parentrock)21江苏梅山玢岩铁矿床22由多矿体组成的矿床23由两个矿体组成的矿床244、矿体形态根据矿体在三度空间延伸情况,形状可分为三种最基本的类型。等轴状矿体板状矿体柱状矿体通常称矿体形态为层状、似层状、脉状、囊状、不规则状等。P925等轴状矿体矿体的三轴在三度空间呈大致均衡延伸。根据体积大小和形态分为矿瘤、矿巢、矿袋。26板状矿体矿体在长宽二相延伸较大，而厚度相对较小的矿体。根据矿体与围岩形成的先后：①矿层：与围岩产状一致的板状矿体。通常是沉积形成的同生矿床，即矿体与围岩是在同一地质作用形成的。矿层的特点是厚度较稳定，延伸稳定，规模大，其走向延长可达几公里至几十公里以上，沿倾向延伸也可达数十公里。反映了沉积的特征。272829②矿脉：产在围岩裂隙的板状矿体，通常称为矿脉。属于典型的后生矿床。围岩中的裂隙先形成，矿脉后形成。裂隙通常有两种情况，一种为顺层裂隙，另一种为截层裂隙。反映了热液成矿作用的特点。沿顺层裂隙充填或交代形成。即矿脉与围岩的产状一致。与矿层的本质区别在于为后生矿体，即矿体的形成晚于围岩，规模上要小一些。产于岩体中或切穿层状岩石层理的矿脉。即矿脉与围岩的产状不一致。30脉状矿体形态3132柱状矿体指在一个方向延伸很大（大多是垂向），而另外两个方向延伸较小的矿体。这种矿体常称为柱状、筒状或管状矿体。一般金属矿床的柱状矿体直径以几米到几十米最为普遍。柱状矿体筒状矿体33管状矿体345．矿体产状•矿体的产状通常指矿体产出的空间位置和地质环境。常包括下面几个内容：矿体的空间位置矿体埋藏深度矿体与岩浆岩的空间关系矿体与地质构造空间关系矿体与沉积岩关系35矿体的产状通常指矿体产出的空间位置和地质环境。常包括下面几个内容：矿体的空间位置：一般由矿体的走向、倾向和倾角来确定的。但是对于某一方向延伸较大的矿体（矿体的延伸方向与倾向不一致），比如透镜状、脉状、柱状等形态的矿体，还须确定其倾伏角和侧伏角，才能准确地控制它们的空间位置。——狭义的产状岩层产状要素ad-走向线；ce-倾向线；cd-倾向；a-倾角36矿体产状示意图倾伏角：矿体的最大延伸方向与其水平投影线之间的夹角。侧伏角：矿体最大延伸方向与走向线之间的夹角。37矿体埋藏深度：矿体为出露于地表，还是隐伏于地下。矿体与岩浆岩的空间关系：矿体系产于侵入体内，或位于接触带，或位于围岩中。矿体与地质构造空间关系：指矿体产出在构造中的部位，与褶皱、断层的空间关系。矿体与沉积岩关系：与层理、片理呈整合关系或穿切关系正确地认识矿体的产状，对找矿、勘探和开采工作，均有重要的指导意义。38三、矿石与脉石1、矿石2、矿石品位3、矿石品级4、矿石组构5、脉石P12391、矿石矿石(ore)：是指从矿体中开采出来的，可从中提取有用组份且在目前的经济技术条件下具经济价值的矿物集合体。矿石一般由矿石矿物和脉石矿物组成。因此，矿石是矿石矿物的集合体。矿石矿物(oremineral)：矿石矿物是指矿石中有用的矿物脉石矿物(ganguemineral,veinmineral)：脉石矿物是指矿石中无用的矿物岩石与矿石的区别有用组分的含量高低岩石与矿石的界限是变化的岩石在目前的经济技术条件不具经济价值40矿体＝矿石＋脉石——矿体由矿石和脉石组成GangueOreOre41矿石＝矿石矿物＋脉石矿物——矿石由矿石矿物和脉石矿物组成OremineralGanguemineralGanguemineral421)有用组分：指矿石中主要可提取利用的成分。有用组分有如下类型或表示形式：2）伴生有益组分:指可综合利用的组分和能改善产品性能的组分。前者如铜矿石中的Au、铅矿石中的Ag等元素常可被综合利用；后者如铁矿中的Mn、V等元素，它们的存在可改善钢铁的性能；3）无用组分:指矿石中不能提取利用的成分；4）有害组分：指对选矿和冶炼或对其产品有不良影响的组分。例如金矿中的As不利于金的氰化选矿；铁矿中的S、P会降低钢铁的韧性和强度。矿石有用组分有用元素有用化合物有用矿物如Au、Ag、Fe、Cu、Pt等金属元素如KCl、Cr2o3、WO3、P2O5等如水晶、冰洲石、绿柱石、香花石等432、矿石品位矿石品位矿石中有用组份的含量，一般用百分比来表示。如元素(Cu、Pb、Zn)、氧化物（Fe、W、Ti）采用重量百分含量（%）表示；贵金属用g/t来表示；金刚石用mg/t表示；砂矿用g/m3或kg/m3来表示。工业品位能被开采和利用矿体的最低平均品位。只有当矿体的平均品位达到工业品位时才能计算工业储量边界品位用来确定矿石或岩石、矿体和围岩界线的品位(tenorofore)(Productiontenor）(boundarytenor)44矿床的工业品位决定因素：矿床规模大，矿石储量大，其工业品位则确定得低，反之则高。矿石综合利用性：斑岩铜矿中含Mo，可综合利用，Cu的工业品位相应降低。矿石的工艺技术条件：不易冶炼的钛铁矿矿石TiO28-10%，易冶炼的金红石矿石TiO2：2-4%。开采方式：露天开采453、矿石品级矿石品级工业生产上用一种矿石中有益组份和有害组份的含量来确定的矿石等级。指矿石的质量分级。一般矿石品级的划分依据如下：1）矿石的品位2）伴生组分3）工艺性能一般高品级矿石多是高品位、低有害伴生组分的矿石。(gradeofore)464、矿石组构1）矿石构造指矿石中矿物集合体的形状、大小和空间上的结合分布特征。即指矿物集合体的形态特征而言。2）矿石结构指矿石中矿物晶粒的形状、大小和空间上的结合分布特征。即指单种或多种矿物晶粒间或单个晶粒与矿物集合体之间的形态特征而言。(fabricofores)(structureofores)(textureofores)471等粒结构6结晶定向结构7紧密联晶结构2不等粒结构3片状结构8交代结构4纤维状结构9碎裂结构10胶状结构5环带状结构48图2-31矿石结构图黄铜矿（白色）沿黑钨矿（灰色）解理交代铬铁矿（白色）的自形凝晶分布于橄榄岩（灰色）中49图2-32矿石结构ApyGalGal毒砂（白色）的自形晶被方铅矿（灰白色）从中心交代成残核自然铜（白色）及辉铜矿（灰色）交代木质细胞呈假象结构50图33-矿石结构闪锌矿（灰白色）被方铅矿（白色）交代呈“破布”、“岛屿”、“碎片”状残余51图2-32浸染状-条纹状铁矿石5211斑点状构造16鲕状构造17胶状构造12条带状构造13梳状构造18角砾状构造14细脉状构造19似角砾状构造15鸡冠状构造20骨架网孔状构造的碎片53图2-33纹层-条纹状构造542-36鲕状构造矿石55图2-34条带状铜矿石56图2-36含矿石英脉状矿石57图2-37皱纹状构造矿石58图2-40脉状构造矿石59图2-37风化铜矿石孔雀石由风化作用形成的葡萄状（变胶状构造）60进入选矿厂的矿石615、脉石1）脉石脉石是指矿体中无用的围岩碎块及夹石，与矿石伴生在一起的无用固体物质，包括脉石矿物、夹石、围岩碎块。它们通常在矿石处理过程中被废弃。(gangue)(horse)2）夹石夹石是指矿体内部不符合工业要求的岩石，其厚度超过了允许的范围。采矿时必须将其剔除。夹石夹石62四、矿床类型1、成因类型2、工业类型631、成因类型矿床成因类型是指按矿床的形成作用和成因划分的矿床类型。如内生成矿作用形成的矿床属内生矿床，岩浆作用形成的矿床属岩浆矿床，岩浆熔离作用形成的矿床属岩浆熔离矿床，沉积作用形成的矿床属沉积矿床，……对矿床进行成因类型的划分，主要是为了便于研究。(genetictypes)642、工业类型矿床工业类型是指在矿床成因分类基础上，据在工业上的使用价值和现实意义，尤其是在采矿、选矿和冶金等加工工艺方面特征来划分的矿床类型，如按金属矿产主要来源的矿床属金属矿床，黑色金属矿产主要来源的矿床属黑色金属矿床，铁矿产主要来源的矿床属铁矿床。一般将作为某种矿产的主要来源，在工业上起重要作用的矿床类型，称之为矿床工业类型。(commercialtypes)65§2元素地球化学一、元素地球化学分类二、元素在地壳及上地幔中的分布规律P2166一、元素地球化学分类（A.H.查瓦里茨基分类）671）氢族：H，影响成矿介质的酸碱度和成矿的物理化学条件，可与氧结合成水，为搬运介质。682）惰性气体族：He-Rn，一般不参与成矿，很稳定。693）造岩元素族：Li-Cs、Be-Ba、Al、Si，形成造岩矿物——脉石矿物。704）岩浆射气元素族：B、C、N、O、F、P、S、Cl，可与金属元素形成络阴离子。715）铁族元素：Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni；赋存状态：氧化物、类质同相进入硅酸盐矿物晶格、硫化物来自于下地壳及地幔。组成岩浆矿床的主要成矿元素。726）稀有元素族：Sc、Y、Nb、Mo、Tc、Hf、Ta、W、Re、TR（稀土元素）独立矿物，类质同象。737）放射性元素族：Fc、RA、Ac、Th、Ta、U，以U和Th为主。748）亲硫元素族：Cu-Au、Zn-Hg、Ga-Tl、Ge-Pb，与硫有很强的亲和性，是硫化物的主要元素，形成矿石矿物，类质同象。759）铂族元素：Ru、Rh、Pd、Os、Ir、