《矿床学基础》PPT课件.ppt

第二章第二章 矿床学基础矿床学基础福建寿山石矿福建寿山石矿目的和要求目的和要求术语是自然科学最基本的专门用语，要要求求理理解解诸如矿矿体体、围围岩岩、母母岩岩、矿体的形状、产状、矿矿石石的的结结构构、构构造造、矿矿石石的的品品位位和品品级级、矿石的组成和组份等等基本术语。本章的重点本章的重点了解元元素素在在地地球球内内部部的的分分布布规规律律、共共生生组组合合，掌掌握握矿矿床床中中矿矿石石的的形形成成方方式式、矿床的成成矿矿作作用用的的概概念念，根据成矿作用对矿床进行分类，即矿床的成因分类矿床的成因分类。本章内容本章内容l与与矿矿床床和和矿矿床床类类型型、矿矿体体和和矿矿石有关的基本概念石有关的基本概念l元素的富集和成矿元素的富集和成矿l成矿作用成矿作用l矿床的成因分类矿床的成因分类1、基本概念基本概念：矿体、矿石、伴生有益组份、矿体、矿石、伴生有益组份、有害组份、品位、品级、矿床成因类型、有害组份、品位、品级、矿床成因类型、矿床工业类型矿床工业类型2、成矿作用的类型。3、矿床中矿石矿物的形成方式。4、宝（玉）石矿床的分类？复习思考题复习思考题一、一、与矿床有关的基本概念与矿床有关的基本概念1、矿矿体体指矿矿床床的的主主体体部部分分，在在空空间间上上是是一一个地质体，因而有一定的大小、形状和产状个地质体，因而有一定的大小、形状和产状。矿体由矿体由矿石矿石和和脉石脉石两部分组成两部分组成：矿矿石石是从矿体中开采出来的，在现有的经济条件、科学技术下能够从中提取有用组份（元素、化合物、矿物）的矿物集合体，是矿山开采的直接对象。脉脉石石，也称矸石，是矿石开采过程中无工业价值的矿物集合体。2、围围岩岩在矿床学中，指矿体周围的岩石。3、夹夹石石指矿体内部不符合工业要求的岩石。4、母母岩岩指提供成矿物质来源的岩石。5、主岩主岩泛指矿体所赋存的岩石。福建寿山石矿福建寿山石矿二、二、与矿体有关的基本概念与矿体有关的基本概念1、矿矿体体的的形形状状根根据据矿矿体体在在三三维维空空间间延延伸伸的的不不同同，将矿体的形状分为三种基本类型：等等轴轴状状矿矿体体：指三维空间均衡延伸的矿体，按大小有矿瘤、矿巣、矿囊、矿袋等；板板状状矿矿体体：在空间上以两个方向延伸的矿体，如矿层；柱状矿体柱状矿体：在空间上以一个方向延伸的矿体，如矿筒。2、矿体的产状矿体的产状指矿体在空间产出的位置矿体在空间产出的位置，包括：矿体的空空间间位位置置：即矿体的产状要素（走向、倾向和倾角），对柱状矿体还要测量它们的侧伏角和倾伏角，以确定其空间位置，对勘探和开采有重要意义。矿体的埋藏情况埋藏情况：出露、隐伏，埋藏深度？矿体与围岩面理的关系矿体与围岩面理的关系？矿矿体体与与火火成成岩岩体体空间位置关系：产于侵入体内、接触带还是侵入体周围的围岩中。矿矿体体与与地地质质构构造造空间位置关系：产于哪种构造单元，与褶皱、断裂构造在空间上的关系。三、三、矿石的基本概念矿石的基本概念1、矿石的组成矿石的组成矿石主要由矿石矿物和脉石矿物两部分组成由矿石矿物和脉石矿物两部分组成。矿矿石石矿矿物物：有有用用矿矿物物，指可被利用的金属和非金属矿物，如铁矿石中的磁铁矿。脉脉石石矿矿物物：无无用用矿矿物物，指矿石中目前还不能被利用的矿物，如铁矿石中的石英等。除有用矿物外，在选、冶过程中还可回收某些有益成分，它们被称为伴伴生生有有益益组组份份，如铁矿石中的锰、镍、钴等。综合评价伴生有益组份，可提高矿床的工业价值，适当降低对有用组份的要求。相反，有害杂质的存在会影响矿石的质量，如铁矿石中硫、磷含量多，会降低金属的抗张强度，使钢脆性增加。2、矿矿石石的的结结构构指矿矿石石中中同同一一矿矿物物集集合合体体内内各各矿矿物物颗颗粒粒的的形形状状、大大小小和和相相互互关关系系。矿石的结构类型由形成条件所决定，因此，按成因按成因五类：1、与与熔熔融融体体和和溶溶液液中中结结晶晶作作用用有有关关的结构：如花岗结构等；2、由由固固溶溶体体经经结结晶晶分分离离作作用用形形成成的结构：如带状结构等；3、由由胶胶体体或或结结晶晶物物质质经经重重结结晶晶作作用用形形成成的结构：如交代结构等；4、与与沉积作用沉积作用有关有关的结构：如胶状结构等；5、与与压力压力有关有关的变质结构：如定向结构等；3、矿石的构造矿石的构造矿石中矿物集合体之间的相互关矿石中矿物集合体之间的相互关系系，它包括矿物集合体的形状、大小和空间分布集合体的形状、大小和空间分布特征特征等。矿石的构造是根据形态形态-成因成因分类，常见的矿石构造有：斑点状构造、条带状构造、梳状构造、斑点状构造、条带状构造、梳状构造、脉状构造、角砾状构造、蜂窝状构造脉状构造、角砾状构造、蜂窝状构造等。研究矿石的结构构造的意义：理论意义理论意义确定矿体中矿物集合体形成的期次，每一期次中矿物的生成次序，有助于了解矿床的形成过程和形成方式。实际意义实际意义了解矿石中各种有用组份的分布情况和赋存状态，为加工选矿提供实际资料。4、矿石的品位和品级矿石的品位和品级矿石中有用组份的含量矿石中有用组份的含量称为品位品位。矿石的种类不同，矿石品位的表示方法也不同，常用的有金属元素、氧化物、化合物、有用矿物含量的重量百分数表示，单位为g/T、ct/T等。在当前经济技术条件下，能能供供工工业业开开采采和和利利用用的的最最低低品品位位要要求求，称为最最低低工工业业品品位位。在矿床勘探时，矿体的平均品位必须达到或超过最低工业品位，才能计算工业储量。矿石的品品级级是根根据据矿矿石石中中有有益益或或有有害害组组份份的的含含量量进进行行等等级级划划分分。如磁铁矿富矿石，TFe55%，而贫矿石的TFe2025%。四、四、与矿床类型有关的概念与矿床类型有关的概念矿矿床床成成因因类类型型按按照照矿矿床床的的形形成成作作用用不不同同而划分的矿床类型而划分的矿床类型。是现代矿床分类最基本的方法，探讨每类矿床的形成机理和分布规律，是矿床学研究的基本内容。常见的矿床成因类型有岩浆矿床、热液矿床、沉积矿床、变质矿床等等。根据矿矿体体与与围围岩岩间间相相互互关关系系划分：同生矿床、后生矿床、叠生矿床。同同生生矿矿床床指矿体与围岩在相同地质作用过程中同时或进于同时形成，如沉积矿床、岩浆分结矿床等。后后生生矿矿床床指矿体的形成时间晚于围岩，并且是在不同的地质作用过程中形成的。典型的有呈脉状产出的伟晶矿床。叠生矿床叠生矿床是在早先形成的同生矿床又叠加了晚期的后生矿床。矿田、矿带矿田、矿带和成矿区（带）成矿区（带）的概念矿矿田田指统一的地质作用下形成，成因相近、空间相邻的一组矿床分布区域。矿带矿带指区域性的成矿单元。成矿区（带）成矿区（带）指大区域的成矿单元，是与地壳大地构造单元划分相一致，边缘受深大断裂控制，如环太平洋成矿带。环太平洋成矿带环太平洋成矿带矿矿床床工工业业类类型型指某某种种矿矿床床在在工工业业上上有有重重要要作作用用的矿床类型的矿床类型。工业类型的划分立足于矿床工工业业意意义义的的大大小小，其目的在于突出有重要意义的矿床类型，作为找矿和研究工作的重点。例如铁矿床，它的矿床成因类型有十多种，其中沉积变质型和海相沉积型分别占世界铁矿储量的60%和30%。因此，可以认为这两种铁矿成因类型是世界铁矿的主要来源。由于各种矿产的形成特点和工业要求不同，矿床工业类型一般是按矿种按矿种进行划分和阐述的，如铁矿床工业类型、水晶矿床工业类型等。五、元素的富集和成矿五、元素的富集和成矿l与人类社会生活、经济建设密切相关的各种金属元素和非金属元素在地壳中的平均含量一般都很低，当它们分散存在时，不能直接为人类所利用。例如，铁铁在地壳中的平均含量为5.8%，工业上铁矿石的最低品位在25%，因此，必需富集4-5倍才能达到工业要求。又如铜铜，必须富集80倍，对于稀有金属和贵金属要达到工业要求，必须比它们在地壳中的平均含量富集几百-几千倍，如钼钼要500倍、钨钨需1000倍，金金则要6000倍。所以，地壳中有有用用元元素素只只有有经经过过成成矿矿富富集集作作用用，才能形形成矿床成矿床。研究矿床的成因和分布规律，首先应该了解元素在地壳和上地幔的分布量，克拉克（1924）分析了世界上5159个岩石的化学成分，得到16Km厚地壳内50种元素的平均质量。国际上将该元素在地壳中的平均质量分数%，称克克拉拉克克值值，又称地地壳壳元元素素的的丰度丰度。地壳中化学元素在地质作用过程中的迁移和富集，受多种因素的影响。它们通过固体、气体、液体三种状状态态转转化化，以分子、原子和离子等结合方式，经过物理的、化学的和生物的作用完成。l影响地壳中元素迁移和富集的因素可分为内内部部因因素素和外部因素外部因素两类：1.1.元素迁移的内部因素元素迁移的内部因素：包括化学键性、化合物的化学性质、化学键性、化合物的化学性质、离子的能量、原子的重力、离子的能量、原子的重力、放射性放射性等。2.元素迁移的外部因素元素迁移的外部因素：包括温度、压力、浓度、温度、压力、浓度、氧化还原电位、酸碱度、氧化还原电位、酸碱度、生物化学生物化学等因素。六、成矿作用六、成矿作用l在地球的演化过程中，通过成矿作用可以使分散在地壳和上地幔的化学元素和有用物质在一定的地质环境中，相对集中形成矿床。所以，成矿作用和地质作用一样，按其作作用用性性质质和能量来源能量来源分为三大类：内生成矿作用内生成矿作用外生成矿作用外生成矿作用变质成矿作用变质成矿作用1、内生成矿作用、内生成矿作用地球内部热能地球内部热能：包括放射性元素蜕变蜕变能能、地幔和岩浆的热能热能、在地球重力场物质调整过程中释放的位能位能、以及表生物质转入地球内部在高压下发生变化（如脱水、矿物相变相变）所释放的能等等，导致形成矿床的各种地质作用。l内生成矿作用除了部部分分到到达达地地表表的作用（例如火山成矿作用等）外，都在地壳不同深度、不同压力、不同温度和不同地质构造条件下进行的。内生成矿作用一般不不能能直直接接观观察察，对于这类成矿作用的认识，只有根据结果，即矿床的研究和高温高压成矿模拟实验，追溯其形成的过程。l经过详细研究，物理化学实验，以及同位素地球化学的研究，表明内生成矿作用是十分复杂的。内生成矿作用进一步按物理化学条件物理化学条件分为两大类：岩浆成矿作用岩浆成矿作用 热液成矿作用热液成矿作用是在太阳能太阳能的影响下，通过岩石圈上部、水圈、通过岩石圈上部、水圈、大气圈、生物圈的相互作用，导致在地壳表层大气圈、生物圈的相互作用，导致在地壳表层形成矿床的各种地质作用形成矿床的各种地质作用。外生成矿作用的能源主要是太阳辐射能太阳辐射能，其它有生物能、化学能生物能、化学能等，基本是在常温常压条件常温常压条件下进行的。2、外生成矿作用、外生成矿作用风化风化沉积沉积l外生矿床的成矿物质大多数来源于地表暴露的矿物、岩石、矿床、生物有机体、火山喷发物和宇宙物质。l外生成矿作用可以分为：风化成矿作用风化成矿作用 沉积成矿作用沉积成矿作用两类成矿作用即相互独立又紧密联系。3、变质成矿作用、变质成矿作用l上述两类成矿作用形成的矿床，由于地质环境（P、T等）改变，使它们的矿物成分、化学成分、结构构造、物理性质等产生变化、改造，甚至使原来的矿床消失，使某种有用矿物的富集形成新的矿床，通过这种变变质质改改造造的矿床称为变质矿床。形成变质矿床的作用称变质成矿作用。l变质成矿作用按其产生的地质环境不同分为三类：接触变质成矿作用接触变质成矿作用 区域变质成矿作用区域变质成矿作用 混合岩化成矿作用混合岩化成矿作用。即在早先形成矿床的基础上，又有后期成矿作用的叠加。4、叠生成矿作用、叠生成矿作用（复合成矿作用）（复合成矿作用）自然硫自然硫l元素在迁移过程中，由分散、活动的状态转变为相对集中、稳定的状态形成矿床。其中矿石矿物的形成方式主要有：l（1）结晶作用）结晶作用岩浆结晶作用岩浆结晶作用岩浆冷凝，达到饱和点时，矿物就结晶。升升华华作作用用岩浆的热能使低熔物质气化，气化物质直接结晶形成升华物，如火山口附近的自然硫。5、成成矿作用的矿作用的方式方式托帕石托帕石l蒸蒸发发作作用用盐溶液不断的蒸发，使浓度增加达到饱和而沉淀，如盐湖中的石膏、岩盐。l（2）化学作用）化学作用l化合作用化合作用气体、液体和固体间的相互化学反应，生成矿物。例如，岩浆中的高温气体与围岩的强烈反应，形成黄玉、电气石等。石膏石膏蓝铜矿和孔雀石蓝铜矿和孔雀石蓝铜矿蓝铜矿l表生条件下硫酸铜溶液与含碳酸根的溶液反应时，可形成孔雀石、蓝铜矿等。l胶胶体体化化学学作作用用通过吸附作用或离子交换作用，把某些元素固定下来。例如高岭土吸附溶液中的铜形成硅孔雀石。硅孔雀石硅孔雀石硅孔雀石硅孔雀石l分散状的胶体凝聚，结合成较大的微粒，在重力作用下逐渐沉积，形成葡萄状、鲕状、肾状、豆状、结核状等胶体结构的矿石。生物作用生物作用对某些成矿物质的聚集意义非常重要，已成为矿床学基础理论研究的重要方向之一。葡萄石葡萄石l（4）离离子子交交换换及及类类质质同同象象置置换换作作用用 离子交换对稀有、分散元素矿床形成占重要位置，而类质同象置换作用实质上也是通过离子交换的方式进行。（3 3）交代作用交代作用是溶液与围岩的接触过程中，发生组份带出带入的地球化学作用。交代作用的产生范围很广，在各种条件下都可发生，并伴随化学反应，因此是一种十分重要的矿物形成作用。钙铁榴石钙铁榴石七、矿床的成因分类七、矿床的成因分类l矿矿床床的的成成因因分分类类反反映映人人类类对对矿矿床床形形成成过过程程的的认认识识程程度度和和高高度度的的概概括括，正正确确制制定定矿矿床床成成因因分分类类对对了了解解成成矿矿作作用用的的本本质质，指指导导生生产产实实践践具有重要的意义。具有重要的意义。1、矿床学分类简史矿床学分类简史l古时候，由于生产力水平较低，人类对矿床的认识只是限于外部形态。主要根据形形态态划分矿床。这种分类适用于采矿业，不能反映成矿作用的实质。l后来，人们试图根据矿床成成因因来划分矿床类型，将矿床分为原生和次生两类，进一步根据主岩性质、形成作用和矿体形态划分亚类。这种分类比较简单，易于应用，很多有关名词、术语至今仍在使用。l世纪初，欧洲工业生产急剧发展，找矿勘探日益扩大，资料的积累和基础科学的进展，促进了矿床成因的研究，由此出现比较系统的矿床成因分类。以成矿物质来源进行矿床分类是当前矿床成以成矿物质来源进行矿床分类是当前矿床成因、分类研究的一个重要方向。因、分类研究的一个重要方向。l上世纪5年代以来，地球物理和同位素地球化学的明显进展，对地球层圈结构和成分获得的资料，可以从成矿物质来源进行探讨。为此，谢家荣谢家荣（1961）从成矿物质来源为基础成矿物质来源为基础，按矿质的来源将矿床分为四大类四大类：地面来源、地壳表层来源、硅铝层再融化岩浆来源和硅镁层岩浆来源，并把四大物质来源与地壳的莫霍不连续面、康拉德不连续面、地下水下降水与上升热水不连续面、地面与大气圈的不连续面相联系。一、岩浆矿床一、岩浆矿床岩浆分结矿床岩浆分结矿床残浆贯入矿床残浆贯入矿床岩浆熔离矿床岩浆熔离矿床岩浆爆发矿床岩浆爆发矿床岩浆喷溢矿床岩浆喷溢矿床二、伟晶岩矿床二、伟晶岩矿床三、热液矿床三、热液矿床矽卡岩型矿床矽卡岩型矿床斑（玢）斑（玢）岩型矿床型矿床高中温热液脉型矿床高中温热液脉型矿床低温热液矿床低温热液矿床四、热水喷流矿床四、热水喷流矿床火山成因的硫化物矿床火山成因的硫化物矿床沉积成因的硫化物矿床沉积成因的硫化物矿床五、风化矿床五、风化矿床残积和坡积矿床残积和坡积矿床残余矿床残余矿床淋积矿床淋积矿床六、沉积矿床六、沉积矿床机械沉积矿床机械沉积矿床蒸发沉积矿床蒸发沉积矿床胶体化学沉积矿床胶体化学沉积矿床生物化学沉积矿床生物化学沉积矿床七、可燃性有机（岩）矿床七、可燃性有机（岩）矿床八、八、变质矿床变质矿床矿床成因分类矿床成因分类2、宝石矿床的成因分类宝石矿床的成因分类l我国已发现的宝（玉）石矿点200余处，矿种五六十种。宝（玉）石矿床既然作为矿床学的一个分支，应体现当代矿床学的分类理论。由于宝（玉）石矿床形成作用的特殊性，一般根据矿床成因，把宝宝（玉玉）石石矿矿床床分分为为；五五种种类类型型16个亚类个亚类。岩浆矿床岩浆矿床伟晶岩矿床伟晶岩矿床热液矿床热液矿床外生矿床外生矿床变质矿床变质矿床宝（玉）石矿床宝（玉）石矿床成因分类分类成因类型成因类型亚亚类类宝宝玉玉石石种种类类岩浆矿床岩浆矿床1、金伯利岩、金伯利岩2、钾镁煌斑岩、钾镁煌斑岩3、基性杂岩、基性杂岩4、玄武岩、玄武岩5、酸性喷出岩、酸性喷出岩钻石、镁铝榴石、蓝宝石、贵橄榄石钻石、镁铝榴石、蓝宝石、贵橄榄石钻石、钻石、蓝宝石蓝宝石拉长石拉长石蓝宝石蓝宝石、贵橄榄石、贵橄榄石月光石、黑曜岩月光石、黑曜岩伟晶岩矿床伟晶岩矿床6、黄玉、碧玺、海蓝宝石、紫晶、金绿宝石、天河石、红宝石等黄玉、碧玺、海蓝宝石、紫晶、金绿宝石、天河石、红宝石等热液矿床热液矿床7、超基性、超基性8、9、矽卡岩型、矽卡岩型10、云英岩、云英岩11、火山热液、火山热液12、岩浆热液、岩浆热液13、地下水热液、地下水热液红、红、蓝宝石蓝宝石、变石、祖母绿、翠榴石、翡翠、软玉、蛇纹石玉、变石、祖母绿、翠榴石、翡翠、软玉、蛇纹石玉查罗石查罗石尖晶石、紫晶、青金石、钙铝榴石、蔷薇辉石、尖晶石、紫晶、青金石、钙铝榴石、蔷薇辉石、蓝宝石蓝宝石、软玉、软玉海蓝宝石、黄玉、水晶海蓝宝石、黄玉、水晶玛瑙、紫晶、欧泊、鸡血石、叶腊石玉、黄玉、石英岩玉玛瑙、紫晶、欧泊、鸡血石、叶腊石玉、黄玉、石英岩玉独玉、水晶、紫晶、黄晶独玉、水晶、紫晶、黄晶祖母绿祖母绿外生矿床外生矿床14、砂矿、砂矿15、风化淋滤、风化淋滤钻石、红、钻石、红、蓝宝石蓝宝石等多种宝石、玉石等多种宝石、玉石欧泊、绿松石、孔雀石、绿玉髓欧泊、绿松石、孔雀石、绿玉髓变质矿床变质矿床16、红、红、蓝宝石蓝宝石、钙铝榴石、月光石、碧玉、蔷薇辉石、软玉、钙铝榴石、月光石、碧玉、蔷薇辉石、软玉END