矿山地质学课件

矿山地质学第一讲绪论•矿山地质学是应用地质学的一个分支。地质学研究的对象是地球。地壳中矿产的形成都和地球表面以及地球内部的地质作用有关。地质学基础知识，则着重说明地壳的物质组成、发展变化以及各矿物产资源的蕴藏规律。通过对各种地质作用、地质现象、地层层序、矿物岩石、地质构造等的了解，为掌握成矿理论、矿床类型、矿床水文地质、勘探方法等打下基础。•目录•1.第一讲绪论•2.第二讲矿床地质与矿山地质图件•3.第三讲矿床勘探•4.第四讲矿床开发利用相关地质工作•5.第五讲专门性地质工作地球是太阳系的一员，地球是个旋转的椭球体，赤道半径约为6378公里，极半径约为6357公里。地球表面积约为5.1亿平方公里，其中海洋占71%。地壳是地球表面的坚硬外壳，平均厚33公里，表面5%为沉积岩，上部岩石成分相当于花岗岩类，岩石化学成分富含硅、铝，又称硅铝层。下部岩石成分相当于玄武类岩石，化学成分除硅铝外，铁、镁相对增多，又叫硅镁层。地幔：地壳以下至2900公里深处的一个圈层，又称中间层。以900——1000公里深处为界面又分为上、下地幔。上地幔主要由硅酸盐组成，下地幔主要由镁、镍金属的氧化物和硫化物组成。在上地幔上部，深约60——250公里的范围内，因放射性元素大量集中，蜕变生成热能使这一带有局部的熔融状态物质存在，一般认为这是岩浆的发源地。地核：2900公里以下的中心部分。地核的组成物质为铁、镍金属的氧化物和硫化物。目前，根据钻探资料显示，在地深20公里范围内的大部分地区，从常温带以下，平均加深100米，温度升高3˚C左右。深于20公里后，地温增幅会大大变缓。据推测，地球中心温度不超过2000—3000˚C。第一节矿山地质专业术语定义•地质学（geology）是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系。是研究地球及其演变的一门自然科学。•矿山地质学（mininggeology）是一门介于地质与采矿学科之间的边缘应用学科。它研究矿床开采阶段为保证矿山有计划持续正常生产、资源合理利用以及扩大矿山规模、延长服务年限所需进行的各项地质工作的基本原理和方法。是应用地质学的一个分支。矿山企业的地质部门完成矿山地质的各项工作，它起着矿山生产技术管理和采掘生产技术监督的作用。•矿床(mineraldeposit)：地表或地壳里由于地质作用形成的并在现有条件下可以开采和利用的矿物的集合体。有开采利用价值的有用矿物的聚集地。包括了地质的和经济的双重含义。矿床是地质作用的产物，但又与一般的岩石不同，它具有经济价值。•矿床的概念随经济技术的发展而变化。19世纪时，含铜高于5%的铜矿床才有开采价值，随着科技进步和采矿加工成本的降低，含铜0.2%的铜矿床已被大量开采。•矿体：含有足够数量矿石、具有开采价值的地质体。它有一定的形状、产状和规模。矿体周围的无经济意义的岩石是矿体的围岩。矿体与围岩的界限有的清楚截然，有的逐渐过渡。在后一种情况下，矿体的界限需根据采样的成分分析所查定的边界品位（见矿产工业指标）加以确定。矿体中与矿石伴生的无用岩石，称为夹石或脉石。•矿石：是指在目前技术、经济条件不可从中提取有用元素、有用组分或有用矿物的矿物集合体。矿石中常包括有用矿物(又名矿石矿物)和脉石矿物两类矿物。有用矿物是指能提供有用元素(或组分)或本身可直接被利用的矿物；脉石矿物是指矿石中没有用处的那些矿物。随着技术和经济的发展，某种矿物集合体是否可作为矿石是可以变化的，相应地矿床的概念也是可变的。•矿物(mineral)指由地质作用所形成的天然单质或化合物。它们具有相对固定的化学组成，呈固态者还具有确定的内部结构；它们在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。绝对的纯净物是不存在的，所以这里的纯净物是指物质化学成分相对单一的物质。•品位：矿石中有用元素、有用组分或有用矿物的含量称为品位。金属矿石的品位是指其中有用金属元素或组分的含量；非金属矿石品位常指其中有用矿物或有用组分的含量。最低工业品位：是指单个勘探工程所揭露的矿段主要有用组分平均含量的最低要求，或者说它是可供工业利用的矿段或矿体的最低平均品位。第二节矿山地质学的学科性质与特点矿山地质学研究内容：矿山建设阶段的地质工作、生产勘探、生产矿山矿石质量研究与管理、矿山储量计算与管理、矿石贫化与损失的计算与管理、采掘（剥）地质指导与采矿单元结束的地质工作、矿山环境地质、矿产资源保护和综合利用、矿山矿产资源核算与评价、矿山隐伏矿床（矿体）寻找与预测。矿山地质学的特点1.实践性。2.综合性。3.经济性。性质：应用经济地质学。第三节矿山地质工作的基本任务及内容•在矿山，为保证采矿工作顺利、安全地进行，对矿床生产地段或整个矿区的各种地质现象进行的调查研究，且直接或间接为生产服务的地质工作，称为矿山地质工作。即从矿山建设到矿山投产并进入正常生产的整个过程中，为进一步了解与掌握矿床地质条件，更深入、细致地了解矿体的特点、分布、变化规律以及矿石的质量和储量、预测可能发生的地质变化、地质灾害预报及预防等问题展开的地质工作。矿山地质工作的基本任务：•为矿山的生产和建设服务，主要包括：•①利用探矿及采矿坑道，深入细致地研究矿体产状、矿石质量及影响采矿的地质条件，以提高对矿产储量的控制程度，及时掌握储量变动情况，保证采掘计划均衡进行。•②指导采掘工作的方向，参与探、采工程的施工管理与验收。•③矿山资源的合理开采和利用，测定及检查矿石的损失与贫化，检查、验收矿石的质量和产量，以及伴生有益组分的回收利用等。•④开展矿山深部和外围探矿，为扩大矿山的生产能力或延长生产年限，增补所需要的矿产储量。•⑤及时解决水文地质、工程地质（如边坡稳定、采空区塌陷）等影响矿山安全生产的各种地质问题。•⑥充分利用矿山生产所提供的丰富资料及有利条件，进行矿床地质理论等方面的研究。•为矿山设计、建矿、采掘进度计划编制、工程施工等提供可靠的地质资料。•参与生产技术的管理工作。如储量计算、矿石质量、矿石损失贫化等管理工作，开展专门性地质调查等。•矿山地质工作内容：•①生产勘探。•②矿山经常性生产中的地质管理。•③及时对各项采矿和探矿工程进行编录和取样，经综合整理编制为矿山生产所需的一整套图件•④矿山资源保护和综合利用。在矿山设计和生产各个环节都要考虑资源的合理和充分利用问题。在生产中，低品位矿石或表外矿的利用途径、回收利用伴生有益组分的工艺矿物学、废石做为补充资源利用途径等的研究都将对矿山经济效益和资源充分利用起到重要的作用。•⑤矿山环境地质研究。防止生态环境污染，特别是注意含有害物质的尾矿和废水的处理研究。⑥矿山岩体移动、露天采矿边坡稳定等工程地质、水文地质的综合及专门观测和研究，是防止大面积采空区塌陷和露天采场边坡滑落而造成生产损失和人员伤亡的重要矿山地质问题。⑦在勘探矿床已获得的成矿规律认识的基础上，通过开采过程中不断观察编录和综合研究，进行矿床预测，组织开展矿山深部和外围找矿，扩大矿产资源远景及增加新储量，延长矿山服务年限或扩大生产规模。•⑧矿山地质经济研究。主要研究矿产资源的经济评价，矿山地质与生产中的经济活动规律，以求降低成本，提高经济效益。矿山地质学有其特点，它可以在开采过程中观察到很多此后无条件保存的地质现象，对矿床地质学理论起到重要作用。在勘探方面它可进行探采对比，总结经验，指导矿床勘探工作。矿山地质学有其指导和监督采矿和选冶工作最优化进行的大量研究内容。•近年来，矿山地质学在不断发展，一些问题仍是今后重要研究方向，如：矿山工艺矿物学、矿山环境地质、矿产补充资源、矿产资源保护、矿石合理工业指标和矿山地质技术经济以及深部盲矿预测等。第四节矿山地质在矿山企业中的地位与作用•1.服务生产•2.管理生产•3.监督生产•4.提供资源•5.延长矿山服务年限•6.环境保护•7.地质灾害预防•从上面的叙述可以看出，地质工作做的好与坏，直接关系到采矿工作安全生产的质量。生产中出现的各种技术问题，又往往与地质工作有关。例如矿床地质条件的变化，矿体形态、产状、质量的急剧变化、矿体的突然错失等等将引起生产技术条件的改变。在生产中寻找新矿体，特别是盲矿体的发现，即可增加矿产资源，又可延长矿山服务年限。•又如，巨大的破碎带的出现，意外的涌水，片帮、冒顶，采空区处理不当引起地表陷落等，都可成为生产中的不安全因素。为解决这些问题，都需要矿山地质工作人员提供可靠的基本地质资料。因此，矿山地质工作对于矿产资源的开发，保证矿山安全生产，具有重要意义。第二讲矿床地质与矿山地质图件矿山地质作用•地球的演化迄今约有46亿年的历史。在这漫长的时间里，经历了许多复杂的变化发展过程，形成了地壳。地壳的年龄约为38亿年左右。今天看到的地球只是它全部运动和发展中的一个阶段。不论是地壳的物质成分和内部结构，还是地表形态等不断形成、变化、发展，这种不断变化发展的作用，就叫做地质作用。•地质作用可以引起矿物、岩石及矿床的产生和破坏，可以引起地壳、海陆分布的变迁，可以酿成巨大的灾害，有的地质作用人们可以直接觉察到，如火山喷发、地震、山崩等，但大多地质作用进行得很缓慢，在短暂的人生中很难直接观察到，如大陆下沉、海岸上升等。地质作用按其能源来源不同，可以分为内动力地质作用和外动力地质作用。第一节成矿作用1.岩浆作用•岩浆是一种源于地壳深处，成分十分复杂的炽热的硅酸盐熔融体，岩浆沿岩石裂缝或薄弱地带向上运动，侵入岩石圈上部，甚至喷出地表。这种从岩浆的形成、移动，直至冷凝成岩的全过程，称为岩浆作用。由岩浆作用形成的岩石称岩浆岩，岩浆岩又可分为侵入岩与喷出岩。岩浆岩是组成岩石圈的主要岩石类型。2.变质作用•变质作用是原来已固结成岩的固体岩石，由于受温度、压力、化学活动性流体等影响，发生矿物成分、化学成分或结构、构造变化的地质作用。由变质作用形成的岩石称为变质岩，由变质作用形成的矿床叫变质矿床。•1.接触变质矿床：石墨矿床、红柱石矿床、硅灰石矿床、大理石矿床•2.区域变质矿床：大部分玉矿•3.混合岩化矿床：金矿、铀矿、铜矿及稀有和稀土矿床。•矿床特点：•1.矿床分布于区域变质带中，不限于岩体附近或与其无直接的成因联系。•2.控矿因素是含矿原岩建造和变质程度（相）矿床规模取决于富矿质原岩建造。•3.变质范围和变质程度矿化受构造裂隙控制，常伴有明显的围岩蚀变。3.沉积作用•被搬运物质由于搬运介质能力减弱，搬运介质物理化学条件的变化或在生物作用下，从搬运介质中分离出来，形成沉积物的过程叫沉积作用。沉积作用方式有机械沉积、化学沉积及生物沉积三种。沉积物受到的成岩变化有固压作用、胶结作用、脱水作用、重结晶作用等几种形式。由此形成的矿床主要有1）机械沉积矿床2）化学沉积矿床3）生物化学沉积矿床•机械沉积矿床:砂金矿、砂磁铁矿、砂金矿、石英砂、金刚石•蒸发沉积矿床：盐湖矿床、石膏矿•胶体化学沉积矿床：河北宣龙式（宣化龙关）铁矿床、广西下雷锰矿床、广西平果铝土矿矿床•生物-化学沉积矿床：沉积磷块岩矿床、黄铁矿矿床、自然硫矿床、生物灰岩矿床矿床特点•1。矿床受地层及岩相、岩性控制。•2。矿体呈层状、似层状、凸镜状顺层产出并与上下围岩呈整合接触关系（同生矿床），矿体规则、稳定。•3。矿石常具沉积结构构造（碎屑结构、生物结构、胶状结构、层理构造、条纹（带）构造、鲕状构造）。•4。沉积矿床的分布范围广，储量规模大，矿石品位均匀，易于勘探开采。例如煤、石油、天然气等，在国民经济中具有重要意义。第二节矿山地质构造•组成地壳的岩层和岩体，在内、外动力地质作用下发生的变形，表现形式为岩石的弯曲和断裂，形成褶皱和断裂构造。这种现象称为地质构造。地壳中各种矿产的形成、分布和赋存状态都受一定地质构造的控制，许多已形成的矿产还会遭受后来地壳运动影响而变形，产生弯曲和断裂，地下水的活动和富集与地质构造也有密切关系。1.岩层产状•岩层的产状是指岩层的产出状态和空间方位。地质构造大多都是由水平的、倾斜的或直立的岩层构成的，因此分析岩层产状，是分析地质构造的一项基础工作。岩层的产状要素有走向、倾向和倾角，如图1所示。走向