矿床学1-绪论

矿床学专业：地质学08级主讲：任拥军目录第一章绪论第二章矿床学的基本概念第三章成矿作用总论第四章岩浆矿床第五章伟晶岩矿床第六章热液矿床概论第七章矽卡岩矿床第八章其他热液矿床第九章热水喷流沉积矿床第十章风化矿床第十一章沉积矿床第十二章可燃有机岩矿床第十三章变质矿床第十三章控矿条件和成矿规律第一章绪论一、矿产资源及其意义1.矿产资源的概念①矿产天然赋存于地壳内部或地表，由地质作用形成的具有经济价值或潜在经济价值的物质。包括固、液、气态的矿物原料，是地球演化过程中经过各种长期地质作用而形成的。同时含有质和量的要求。资源的原有含义：生产资料或生活资料的天然来源。矿产储量和矿产资源中的术语已经证实经济上划算法律上能够开采未发现资源查明的资源在已知地区在未发现地区储量有条件的资源设想的资源推测的资源可以回收次经济的②矿产资源指已经证实的、假想的和推测的，具有潜在经济意义矿产的总称。从地质研究程度：矿产资源不仅包括已经发现并经勘查工程控制储量的矿床，还包括目前尚未发现，但经预测（或推断）是可能存在的矿物质；从技术经济条件：矿产资源不仅包括在当前经济技术条件下可以利用的矿物质，还包括随技术进步和经济发展，在可见的将来能够利用的矿物质。矿产资源是人类社会存在与发展的重要物质基础，是一种重要的生产资料和劳动对象。目前社会生产所需：80％左右的原材料95％左右的能源70％左右的农业生产资料30％以上的饮用水来自矿产资源。2.矿产资源的作用矿产在很大程度上决定着社会生产力的发展水平和社会变迁。从石器时代到青铜器时代、铁器时代，以至现代的原子和电子时代，人类社会生产力的每一次巨大进步，都伴随着一次矿产资源利用水平的巨大飞跃。矿产的丰富及其开发利用程度是社会发展水平的一个标志，是衡量一个国家经济发达和科学技术水平的重要尺度。2.矿产资源的作用矿产是一种基本的生产资料和劳动对象。矿产在促进社会生产的发展过程中起着极其重要的作用。如石器时代、青铜器时代、铁器时代，这说明矿产对人类社会发展的巨大影响。对矿产资源的开发规模和利用程度早成为衡量一个国家的物质财富、科学技术和经济发展水平的重要尺度。2.矿产资源的作用(1)矿业对经济稳定发展具有支柱作用；在我国目前的国民经济和社会经济发展中，矿业的地位和作用：(2)矿业是国民经济发展中的先行产业;(3)矿业是后发经济效益辐射面宽的产业；在我国主要工业部门中，冶金工业、有色金属工业、电力工业、核工业、建材工业及轻工业等部门的生产，或以矿产品为其燃料和原料，或以矿产品为其主要产品。此外，矿产资源还是交通建设布局的依据之一。我国，铁路运输中，煤、石油、钢铁、矿物性建材的运量，占总货运量的64％。(4)“发展矿业”是实现现代化难以逾越的阶段；矿产基本上不能再生。消耗量日渐增加。为了找出更多的矿产资源(包括新型的矿产资源)。为此形成了矿床学。二、研究矿产资源的学科——矿床学的研究对象和任务矿床(mineraldeposit或oredeposit)系指在地壳中由成矿地质作用形成的，其所含有用矿物资源的质和量符合当前经济和技术条件，并能被开采和利用的地质体。矿床的概念的含义地质意义：矿床是地质作用的产物，矿床的形成应服从于地质规律；经济技术意义：矿床的质和量应符合一定的经济技术条件，能被开发和利用。（铂、沸石、斑岩铜矿）矿床的环境(生态环境)属性：矿床的存在和开发对周围生态环境的影响程度。二、研究矿产资源的学科——矿床学的研究对象和任务矿床学是以矿床为研究对象的地质科学，它的基本任务是研究各种矿床的地质特征、成因和分布规律，为矿产预测和找矿勘探工作提供理论基础。矿床学是地质学的“上层建筑”。矿床学以矿床为研究对象两项基本任务是：第一，正确认识各类矿床的地质特征、形成条件和形成过程，查明矿床的成因。第二，查明矿床在时间上和空间上的演化特征，认识矿床在地壳中的分布规律，以便预测在何种地质环境中，可以期望找到何种矿产和矿床类型。为了完成上述两项基本任务，矿床学需要研究以下具体内容：1)研究矿石的物质成分、结构构造及其在矿体中的分布和变化，并了解矿石的形成条件，确定矿产的质量和加工工艺性质；2)测定矿体的形状、大小、产状及其与围岩的关系，查明矿床的规模、产出位置和开采条件；3)研究矿床与地层、构造、岩石及岩浆活动、沉积作用、变质作用、生物活动、气候、地貌等因素的关系，查明它们对成矿的控制作用；4)研究矿床形成的物理、化学，生物等作用和演化过程，阐明矿床的成因；5)研究矿床所在区域的大地构造、地球化学和地球物理特征及其对矿床分布的控制作用，研究矿床形成和分布与地壳发展演化的关系，阐明矿床的时间、空间分布规律。矿床学与其他学科的关系矿床是由地质作用形成的产物，其成因及分布是与各种地质体和地质作用密不可分的，因而矿床学是地质学科的一个组成部分，与地层学、古生物学、地史学、构造地质学、大地构造学等学科具有密切关系。在研究矿床的成矿物质、成矿条件及成矿作用时必然涉及到物理、化学、生物化学、力学等基础学科。在查明及研究矿体时、空分布规律时所应用的知识和技术手段又会涉及到地球化学、地球物理学等学科。矿床学研究的最终目的是为社会经济服务，因此，还必须了解找矿勘探地质学、选矿学、冶金学等科学知识，显现了矿床学与上述学科间的密切关系。矿床学在地学中的地位三、矿床学的研究方法（一）野外（现场）观察（二）室内研究（三）综合研究地质的物理的化学的四、中国矿业发展简史中华民族的祖先和世界上许多民族一样，从他们诞生之日起，就开始从事矿产开发利用活动。历史学家将人类历史划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代，都是以当时人们开发利用的主要矿产种类为特征。(一)中国古代矿业和对矿床的认识1.玉石原料和玉石的利用旧石器时代：“巫山人”（距今约200万年）、“元谋人”（距今约170万年）起，到“蓝田人”（距今约60万年）、“北京人”（距今约50万年）就开始利用石片、石块等石料矿产制作石器工具来采集食物和抵御毒虫猛兽的袭击。所用岩石为：脉石英、石英岩、燧石、角页岩等。新石器时代：北方草原上的居民用玛瑙、玉髓制箭头、黄河流域民族可以烧彩陶。新石器时代在矿业开发利用方面的最大贡献，就是开发利用黏土、陶土等非金属矿产为原料来烧制陶器。另外，对玉石矿产、铜矿和煤矿也有利用。浙江余姚和姆渡遗址第四文化层中，发现有璜、珏、管、珠等玉制品（5000~7000年）。玉璜玉珏玉管玉珠河南安阳殷墟五号墓（前14~11世纪）出土玉器700件。古玉绝大部分为软玉或类似软玉的玉料制成，早期为岫岩玉和南阳玉为主，晚期以和田玉为主。岫岩玉为蛇纹石玉，因盛产于辽宁岫岩县得名。此玉产于元古界辽河群大石桥组蛇纹石化白云石大理岩中。（含蛇纹石质或透闪石质）老玉以透水白玉、芙蓉玉、绿玉价值较高。南阳玉硬度6～6.5。有玻璃光泽，多数不透明，少数微透明。南阳玉又称“独山玉”属糟化石（致密黝帘石），以产于产自中国河南南阳独山而得名，为倾入片麻岩中的斜长岩经钠黝帘石化而成。以绿、白、绛紫色为主，各色浸染交错，“多色交辉”是其突出特点。新石器时代龙山文化，南阳黄山遗址春秋晚期，淅川下寺一号楚墓和田玉为软玉，依据工艺质料分为白、青、碧，产于受闪长岩和花岗岩倾入体作用的蛇纹石化、硅化及透闪石化大理岩透镜体中，以盛产于新疆和田、于田、墨玉、洛浦、策勒等县而得名。此外还有绿松石（土尔其玉），我国古称“碧琉璃”、“甸子”等。由隐晶质至微晶质致密块状绿松石组成。为含水的铜、铝磷酸盐矿物，产于富铝岩石蚀变带中。湖北竹山、郧西等县志留系含磷碳质板岩和碳质石英板岩中有脉状和透镜状矿体产出。2.彩陶文化、青铜文化与矿产距今6000年左右，黄河流域在新石器时代中期，已经能烧制彩陶，称为仰韶文化或彩陶文化。在长江、淮河下游称青莲文化。新石器时代晚期（4000~5000），黄河、长江流域的祖先已经能制造黑陶、石刀、石镰等收割农具，比石斧、石锄等垦植农具多得多，称为龙山文化。在甘肃洮河、滑河上游和青海湟水流域的祖先，陶器多为细泥红陶和粗砂灰陶，并出现了红铜器，铜石并用，称为齐家文化。目前推测，夏早期为红铜时代（自然铜），晚期为青铜时代。3.春秋战国时代矿产的重要地位春秋齐国官书《考工记》系统记载了冶炼不同用途青铜的铜、锡比例。“金（即铜）有六齐（Cu-Sn比），六分其金而锡居一，谓之钟鼎之其；五分其金而锡居一，谓之斧斤之其；四分其金而锡居一，谓之戈戟之其；三分其金而锡居一，谓之大刃之其；五分其金而锡居二，谓之削矢之其；金锡半，谓之鉴燧之其（可制镜子）。”春秋时最重要的是开始使用铁器，而战国时期已经可以称为铁器时代了。商代青铜的铸造已经是重要的手工业，经1100年到春秋末期，已经积累了丰富的开采铜矿和冶铸青铜的经验。《山海经》中《山经》是战国时期的作品，为我国最早系统叙述山岳、地理、矿产的古书，除描述山脉的位置、特征、范围外，还详细记载了多种矿物和多处金属矿产地，可列为世界上最早的矿产地质文献，比世界上公认的最古老地质文献：希腊学者狄奥弗拉斯特（前371-287）所著的《石头志》还要早。4.古代矿产开发盛况及矿业法规秦始皇统一中国以后，聚民间各式兵器铸成12铜人，重24万斤。汉武帝实行朝廷铸钱，至西汉末年120年内铸出五铢钱（实重3.5克）280亿枚，平均每年用于铸钱的铜800吨。西汉有铁官49处，分置鲁、豫、苏、皖、湘、川、甘、陕、晋、冀、辽，京等，可见铁矿开发之盛。据记载，秦始皇骊山墓，用水银制成江河大海；王莽死时，国库中黄金达70万斤（约179.2吨）；东汉史书记载，云南曾设铁官两处；铜业发展了私营作坊；中条山开始采炼黄铜矿石；云南采锡、铅、银、金；四川采银、辰砂、沙金，用天然气煮盐。隋唐时期是我国古代矿业的繁荣时期。除了金属矿产的开发利用出现了一个高峰外，盐业的生产也有很大的发展。隋唐矿政的一个重要特点是全力发展铜矿并将采矿权全部收归国有。《新唐书·食货志》和《新唐书·地理志》曾概括记载了当时全国主要金属矿产的矿山分布、产量。铜冶96处、银冶58处、铁山5处、铅山4处、锡山2处。元和初年（806）产铁207万斤，铜26.6万斤（唐最多年产超200万斤），银17万两。李白之《秋浦歌》：“炉火照天地，红星乱紫烟。赧郎明月夜，歌曲动寒川。”即为夜观安徽贵池炼铜景象而作。《宋史·食货志》记载，北宋初期全国金属矿场有201处。1078年官府收入之金10710两、银21.5万两，铁550万斤，铜1460.5万斤，锡232万斤，铅919万斤，汞3356斤，朱砂3646斤。煤在宋代已成为人们日常生活和手工业较为普遍使用的燃料，山西已有很多人以采煤为生。煤炭已成为国计民生的重要资源。元、明、清矿产的利用规模继续扩大。明代官铁曾创记录（1370年前后，年产1800万斤），采银出现封建社会最后一个高潮（1460年课银18.3万两）。明朝宋应星在《天工开物》中记载了火法炼锌。十八世纪三十年代被英国人传入欧洲，该法比欧洲早400年。黄铜（Cu-Zn合金）和白铜（Cu-Ni合金）制品明清时大增，并远销海外，为我国矿业的又一大成就。非金属矿产的利用在我国的历史悠久，沈阳新石器时代的煤玉雕饰；汉代开始利用煤、油、气；瓷土和高岭土在殷代以前就被用作陶瓷原料，商代“青釉器”可称瓷器的始祖。中国的瓷器震动世界文化技术界，今天以高岭石为原料的瓷石尚被外国人称为“chinastone”5.古代对矿床的认识我国古代把五行：金木水火土称为组成宇宙的五种基本元素。《博物志》载：“石者，金之根甲”，所以矿物被称为“金石”四千年前发现了Au、Ag、Cu、Fe、Sn、Pb；三千年前就记述了矿产的分布和形成特点。古人利用矿产是从出露地表的砂矿、堆积矿和露头矿开始的，所以对矿床的认识也由次生到原生。《管子·地数篇》（成书于前180年前）记载：“黄帝问于伯高，……伯高对曰：上有丹砂者，下有黄金（在Au-Hg矿中，辰砂在上，Au在下）；上有慈石（Fe3O4）者，下有铜金（我国矽卡岩型Fe–Cu矿在古代已经开发常为Fe–Cu–Au共生）；上有陵石（可能指含菱锌矿、孔雀石