矿床学中一些基本概念

第二章矿床学中一些基本概念第一节有关矿石的基本概念一、矿物、岩石和矿石二、矿石的矿物组成和元素组成三、矿石的结构和构造四、矿石的质和量第二节有关矿体的基本概念一、矿体与围岩二、矿体的形态和产状第三节有关矿床的基本概念一、矿床及矿床学二、决定矿床工业价值的因素三、矿床成因类型和工业类型的概念四、同生矿床和后生矿床五、矿田、矿带和成矿区（带）第四节成矿作用概述与矿床成因分类一、影响矿床形成的主要因素二、浓度克拉克值和浓度系数三、成矿作用及其类型四、成矿作用的主要方式五、矿床的成因分类一、矿物、岩石和矿石矿物——元素在各种地质作用的影响下，通过结晶作用、升华作用、化学（反应）作用等途径形成矿物（mineral）–自然界已发现的矿物约3000~3300种左右。–在地壳中，以硅酸盐、碳酸盐、氧化物等造岩矿物分布最为广泛，其中硅酸盐类矿物和石英等造岩矿物约占地壳总重量的82.6%。第一节有关矿石的基本概念一、矿物、岩石和矿石岩石——矿物以集合体形式出现者，即构成为岩石（rock），其可以由单一矿物或两种以上不同的矿物集合体组成。矿石——如果岩石中含有经济上有价值，技术上可利用的元素、化合物或矿物，即称为矿石（ore）。–矿石也称原矿、粗矿或毛矿。虽然矿石与岩石都是由地质作用形成的天然矿物集合体，但是矿石中含有在一定技术经济条件下可被提取和利用的有用组分。简言之，矿石即是一种可利用的特殊岩石。第一节有关矿石的基本概念1.矿石矿物与脉石矿物，矿石矿物和脉石矿物的划分只有相对意义，而无绝对界限。–矿石矿物（oremineral）亦称有用矿物，系指可以被利用的金属或非金属矿物。如铜矿石中的黄铜矿、斑铜矿，石棉矿石中的石棉等。–脉石矿物（ganguemineral）则是指那些虽与矿石矿物相伴，但不能被利用或在当前技术经济条件下暂时不能被利用的矿物，如铜矿石中的石英、绢云母等，石棉矿石中的白云石等。–并不是所有金属矿物都是矿石矿物，同样，并不是所有非金属矿物都是脉石矿物。矿石矿物和脉石矿物的划分只有相对意义，而无绝对界限。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念2.夹石与脉石–夹石——矿体内这些达不到工业要求而不被利用的部分，一般称为夹石（horse-stone）。当夹石的厚度超出允许的范围，就得从矿体中剔除。–脉石——一般将矿床中与矿石相伴生的无用固体物质称为脉石（gangue），包括脉石矿物、夹石、围岩的碎块等。它们通常在开采和选矿过程中被废弃掉。矿体中围岩碎块和夹石的含量过多，就相对降低了矿石的品位，一般称其为矿石贫化。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念3.共生组分与伴生组分，矿石是可以从中提取有用组分的矿物集合体。其中除主要有用组分外，还可以有共生组分和伴生组分。–共生组分，是指矿石（或矿床）中与主要有用组分在成因上相关，空间上共存，品位上达标，可供单独处理的组分。在一定的经济技术条件下，这些组分的工业意义小于主要有用组分。共生组分在空间上与主要有用组分既可共生于同一矿体中，即“同体共生”，也常表现为彼此分离，甚至各自独立圈定矿体，即“异体共生”。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念3.共生组分与伴生组分–伴生组分是指矿石（或矿床）中虽与主要有用组分相伴，但不具有独立工业价值的元素、化合物或矿物，其存在与否和含量的多寡常影响着矿石质量。–据对矿石质量的影响，伴生组分可分为有益组分和有害组分。伴生有益组分指矿石中除有用组分外，可以回收的伴生组分，或能改变产品性能的伴生组分，如铜矿石中的Au、Ag，镍矿石中的Co、Se、Te，铁矿石中的V、Ti、Mn、Co等组分。有害组分则指矿石中对有用组分的选矿、冶炼、加工有危害的某些组分。如铁矿石中的S、P、As、Pb、Zn，金矿石中的As等。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念3.共生组分与伴生组分–综合评价伴生有益组分可以提高矿床的工业价值，有时还可以适当降低对主要组分的要求。因此，查明伴生有益组分的含量及赋存状态有重要的现实意义。矿石中有害组分的存在，对矿石质量有很大的影响，如铁矿石中含硫高，会降低金属抗张强度，使钢在高温下变脆；含磷高又会使钢在冷却时变脆等，因此需要限制有害组分的含量。由此可见，伴生有益组分和有害组分也是衡量矿石质量和利用性能的重要标志。–根据矿石中所含有用组分的情况，可把矿石分为简单矿石和复杂矿石2类。前者指从中仅能提取一种有用组分；后者则指从中可以同时提取数种有用组分。二、矿石的矿物组成和元素组成第一节有关矿石的基本概念1.矿石结构（oretexture），系指矿石中矿物颗粒的形状、大小和相互关系。–矿石结构类型主要决定于矿物颗粒的形成条件，它是研究矿物生成顺序的重要标志。–矿石结构现象有大型和小型之分，大型结构用肉眼即可分辨，小型结构通常在显微镜下观察研究。–矿石结构类型甚为多样，有：由熔体和溶液中结晶形成的结构、由固溶体分离作用形成的结构、由再结晶作用形成的结构、由沉积作用形成的结构、由压力作用形成的结构等。三、矿石的结构和构造第一节有关矿石的基本概念矿石结构类型最常见的矿石结构有等粒自形结构、不等粒结构、纤维状结构、环带状结构、叶片状结构、乳滴状结构、胶状结构、破裂结构、骸晶结构、草莓状结构等（图2-1）。1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环带状结构第一节有关矿石的基本概念2.矿石构造（orestructure），系指矿石中矿物集合体的特点，包括集合体的形态、大小以及集合体之间的相互关系。–矿石构造类型的形迹规模较大，通常都可通过肉眼在矿石研究中辨认，部分构造类型需在矿体露头上观察确定，少量显微构造类型则需通过显微镜确定–矿石构造类型主要决定各类矿物集合体的形成环境，是确定矿床成矿阶段的重要标志。三、矿石的结构和构造第一节有关矿石的基本概念矿石构造类型矿石构造类型最主要和最常见的有块状构造、浸染状构造、斑点状构造、条带状构造、脉状构造、角砾状构造、梳状构造、环带状构造、晶簇状构造、鲕状构造、胶状构造、揉皱构造等（图2-1）。11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第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量1.矿石品位及其表示方法–矿石品位（Tenorofore），系指矿石中所含有用组分的单位含量。–因矿种不同，矿石品位的表示方法也不同。大多数金属矿石，如铁、铜、铅、锌等矿石，是以其中金属元素含量的重量百分比表示；有些金属矿石的品位则以其中氧化物的重量百分比表示，如WO3、V2O5等；大多数非金属矿物原料的品位以其中有用矿物或化合物的重量百分比表示，如钾盐、明矾石等；原生贵金属矿石的品位一般以克/吨（10-6或ppm）表示；第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量1.矿石品位及其表示方法–矿石品位（Tenorofore），系指矿石中所含有用组分的单位含量。–因矿种不同，矿石品位的表示方法也不同。原生金刚石矿石的品位以克拉/吨（1克拉=0.2克）或毫克/吨表示；砂矿品位一般以克/立方米或公斤/立方米表示；金刚石砂矿常用克拉/立方米或毫克/立方米表示。–矿石品位是衡量矿石质量好坏的主要标志。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位–边界品位是指在当前经济技术条件下用来划分矿体与非矿体界限的最低品位，是在圈定矿体时对单个矿样中有用组分所规定的最低品位数值。如铜矿的边界品位为0.2%~0.3%钼矿为0.02%~0.04%。–最低工业品位，是指在当前经济技术条件下能供开采和利用矿段或矿体的最低平均品位。如铜矿的工业品位为0.4%~0.5%，钼矿为0.0%4~0.06%。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。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位–工业品位主要决定于以下因素：（1）矿床的规模：矿床的规模愈大，工业品位要求愈低，–如对钼矿来说，大型矿床的工业品位为0.06%，而小型矿床则为0.2%~0.3%左右；–又如大型残余硅酸盐镍矿，工业品位为0.5%，而小型的则要求为0.7%~0.8%。（2）矿石综合利用的可能性：–如：在斑岩型铜矿床中伴生的钼，只要达到万分之几便可综合利用。由于钼等有用元素的存在，扩大了矿床的工业价值，因此对铜的工业品位也可适当降低。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量2.边界品位与最低工业品位–工业品位主要决定于以下因素：（3）矿石的工艺技术条件：–如：钛矿石，对不易冶炼的钛铁矿矿石，要求其中的TiO2含量不得低于8%~10%，而对易冶炼的金红石矿石，则TiO2含量达到3%~4%时即有工业价值；–如：对于自熔性铁矿石品位的要求也比非自熔性铁矿石品位要求低，因此菱铁矿矿石就比磁铁矿矿石的工业品位低，因在冶炼菱铁矿矿石时可以不加或少加熔剂。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量–储量（reserves），是指经地质研究并利用地质勘探技术手段，如钻探、槽探、井探、坑探等查明的矿产储藏量，是衡量矿床规模的重要依据。–储量是根据矿石的体积、矿石的体重与平均品位，按特定公式计算求得的。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量–矿石储量的单位，对于不同矿产往往不同，还有重量单位和体积单位之分。多数矿床以重量计算，通常单位为吨（t），如黑色金属（铁、锰、铬）、一般非金属（磷灰石、钾盐、石棉等）、稀有分散金属（铌、钽、锗等）、一般有色金属（铜、铅、锌等）；稀少的贵金属（金、银等）常以公斤（kg）为单位；一般建筑材料、石英砂等非金属矿产通常只计算体积，单位为立方米（m3）。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量–不同矿产的储量表示方法不尽相同。黑色金属和非金属矿产主要以矿石量计算；贵金属、有色金属、稀有金属、稀土金属和放射性金属多以金属量计算；WO3、BeO、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、Li2O、Cs2O、ZrO2、TiO2、Cr2O3等主要以化合物量计算矿产储量；一些特种的非金属则以矿物量表示矿产储量，如金刚石、压电石英、冰洲石、云母、石棉、石墨等。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量–储量的分类和分级西方国家通常将储量划分为探明的（Proved）、概略的（Probable）和可能的（Possible）三类。以往我国地质勘查部门根据对矿床的勘查研究程度和相应的工业用途，将矿产储量（资源）划分为能利用（表内）储量和暂不能利用（表外）储量两类，A、B、C、D、E、F、G七级。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量–储量的分类和分级1999年12月1日起实施的《固体矿产资源/储量分类》国家标准（GB/T17766—1999）体现了社会主义市场经济的要求，并便于与国际接轨。该“标准”中首先通过地质评价分出了查明矿产资源和潜在矿产资源，然后对发现后的查明矿产资源通过可行性评价分出经济的、边际经济的、次边际经济的和内蕴经济的。综合考虑上述技术和经济的因素将矿产资源分为三大类，即储量、基础储量、资源量，并进一步划分为16种类型。第一节有关矿石的基本概念四、矿石的质和量3.矿石储量–储量的分类和分级1999年12月1日起实施的《固体矿产资源/储量分类》国家标准（GB/T17766—1999）–其中储量是指基础储量中的经济可采部分，在预可行性研究、可行性研究或编制年度采掘计划时，经过对经济、开采、选冶、环境、法律、市场、社会和政府等诸因素的研究及相应修改，结果表明在当时是经济可采或已经开采的部分，用扣除了设计、采矿损失的可实际开采数量标述。依据地质可靠程度和可行性评价阶段不同，又可分为可采储量（111）和预开采储量（121和122）。可见，现在所指的“储量”与原来的储量在概念和涵义上有明显的区别。第一节