1、矿床学,主讲教师：,第一章 总 论1.1 矿床学概论 1.2 有关矿床的基本概念 1.3 成矿作用概述 1.4 矿床成因分类,1.1 矿床学概论 一 矿产及意义 二 矿床学的研究任务 三 矿床学研究方法 四 矿床学发展简史 五 我国的矿产资源概况,一 矿产及意义 1、什么是矿产矿产是地表或地壳中的、能被人类利用的天然矿物资源。“矿产”一词，实际上是经济学或者是商业上的名称。意义是衡量一个国家物质财富、科学文化水平和经济发展的重要尺度。,2. 矿产资源的特点与其他自然资源相比，矿产资源有其显著的特点，主要表现在：(1)矿产资源的不可再生性：矿产资源是在地球几十亿年的漫长历史过程中，经过各种地质作
2、用形成的，一旦被开采利用，在人类历史进程中则难以再生出来。地壳上优质易采的矿产资源总是愈来愈少。也就是说，在一定的技术经济条件下，有经济价值的矿产是有限的。因此，人类必须节约、保护矿产资源，并加强地质找矿工作，研究提高采、选、冶等工艺技术，扩大矿产资源，减缓资源危机的到来。(2)矿产资源分布的空间不均衡性：地质历史时期地球上成矿活动的差异极大，加之成矿物质在地壳内的分布本来就不均一，以及成矿地质条件的制约，使得矿产资源分布的不均衡性十分突出。例如，在29种主要金属矿产中，有19种矿产储量的3/4集中在 5个国家，如南非的金、铬铁矿等5种矿产储量占世界总储量的1/2以上；中国的钨、锑占世界总储量
3、的近1/2，中国的稀土资源占世界总储量的90%以上；煤主要集中在中国、美国和前苏联，约占世界总储量的70%以上；石油则主要集中在海湾国家；智利国土面积相当于我国青海省，但铜矿资源量列世界之首。,(3)矿产资源概念的可变性：在自然界，矿产资源是以各种形态地质体(矿床或矿体)的形式存在的，只有在技术经济条件适合的情况下，矿床才能被开发利用，否则得不偿失。随着技术经济条件的变化，矿床的概念也会发生变化。科学技术是不断进步的，社会经济也是不断向前发展的，因此很多原来被认为不是矿床的地质体正逐渐成为可供人类开发利用的矿床。矿产资源的这一特点还进一步导致了矿产资源在数量上的不确定性。由于界定矿床的技术经济
4、条件在不断变化，矿产资源在数量上总是处在动态变化之中。(4)矿产资源赋存状态的复杂多样性：矿产资源只有少部分出露地表，绝大多数隐藏在地下。矿体的形态、产状及与围岩的关系等因素的千变万化，不是任何简单的模式所能概括的。寻找、探明矿床需要进行大量的地质调查和矿床勘探工作。开采过程中，也经常对尚未揭露部分的矿体了解不够，随时可能发生预想不到的变化。因此，探矿和采矿工作具有很大的风险性。此外，随着生产的不断发展，采矿速度的加快，近地表的矿产资源日益减少，找矿任务也日益艰巨，开采、冶炼的条件日益困难和复杂。(5)矿产资源具有多组分共生的特点：矿产资源主要以矿床形式存在于地壳中。由于不少成矿元素地球化学性
5、质的近似性和地壳构造运动、成矿活动的复杂多期性，自然界单一组分的矿床很少，绝大多数矿床具有多种可利用组分共生和伴生在一起的特点。此外，同地质体或同一地质建造内，也可能蕴藏着两种或更多的矿体。因此，在矿产勘查过程中，必须注意综合找矿、综合评价；在开发利用中，必须强调综合开发、综合利用。,3、矿产分类（1）状态分类：,（2）矿产种类按工业用途分为金属矿产、非金属矿产、可燃有机矿产和地下水资源四类。 （）金属矿产1）黑色金属，包括铁、锰、铬、钒、钛等。2）有色金属：铜、铅、锌、镍、钴、钨、锡钼、铋、锑、汞等3）轻金属：铝、镁等（有的分类将其归入有色金属中）4）贵金属：金、银、铂、钯、锇、铱、钉、铑等
6、。5）放射性金属；铀、钍、镭等。6）稀有、稀土和分散金属，可分为三类：稀有金属；钽、铌、锂、铍、锆、铯、铷、锶等。稀土金属： i轻稀土金属：包括镧、铈、镨、钕、钐等； n重稀土金属：包括钇、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥等。分散金属：如锗、镓、铟、铊、铪、铼、镉、钪、硒、碲等。 （二）非金属矿产1）冶金辅助原料：如萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩和石灰岩等。2）化学工业原料：如磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、岩盐、明矾石、石灰岩等。,3）工业制造业原料：如石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等 4）压电及光学原料：如压电石英、光学石英、冰洲石和萤石等。 5）陶瓷及玻璃工业原料：如长石、石英砂、高
7、岭土和粘土等。 6）建筑及水泥原料：如砂岩、砾岩、浮石、白至、石灰岩、石膏、花岗岩、珍珠岩 和松脂岩等。 7）宝石及工艺美术材料：如硬玉、软玉、玛瑙、水晶、蔷薇辉石、绿松石、琥珀、蛇纹石、孔雀石、电气石和绿柱石等。 还有铸石材料（加辉绿岩），研磨材料（如石榴石、金刚石、刚玉等）以及新技术矿物原料（如蓝石棉、钛磁铁矿、金红石等）。 （三）可燃有机矿产 1）固体的：如煤、石煤、油页岩、还有地蜡、地沥青等。 2）液体的：如石油。 3）气体的：如天然气等。 （四）地下水资源 包括地下饮用水、技术用水、矿泉医疗水、地下热水以及有用元素（溴、碘、硼、镭等）含量达到提取标准的卤水等。,二、矿床学的研究任务矿
8、床学或矿床地质学是地质学中的主要学科之一,是研究各类矿床的特征、形成条件、成因、经济意义及其时空分布规律的科学。由于矿床学是直接应用于矿物资源开发和利用的地质学科，所以也称为经济地质学。矿床学以矿床为研究对象，其基本任务是：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。 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，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，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
9、，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。由上述可见，矿床学的研究内容是多方面的，它是一门综合性的直接用于生产实践的地质科学。它的研究成果直接用于矿产预测、找矿、勘探、评价和采矿、选矿、冶炼等工作，因此是国家建设很需要的一门科学。,三、矿床学的研究方法在长期
10、的实践过程中，人们逐步总结出一套对矿床进行研究的方法，主要包括野外 (现场)观察、室内研究和综合分析3个阶段。1、野外(现场)观察：在系统研究和总结区域地质、矿区地质和矿床地质资料的基础上，在矿床范围内进行详细的观察和编录，测制各种地质图、剖面图和素描图等，查明矿床范围内的地质情况，即地层、岩浆岩、构造活动等情况；利用槽探、井探和坑道等手段，查明矿体在空间上的具体位置和形状、大小、产状特征；对矿体和围岩进行系统的取样和分析，了解矿体和围岩的物质成分及其在空间上的变化规律；应用地球物理勘探技术方法，了解矿体在空间上的分布和延伸情况；应用地球化学勘探技术方法，研究地壳中元素的分布及其运动规律，其目
11、的是通过发现与矿化有关的地球化学元素异常，寻找有经济价值的矿床。,2、实验室研究：用反射光和透射光显微镜鉴定、研究透明与不透明矿物的种类、结构构造、生成顺序和形成方式，划分成矿阶段。查明一些矿物的赋存状态，以及测量矿物颗粒大小和交生关系等影响矿石加工工艺的性质。矿物包裹体研究：这里包裹体指的主要是矿石中某些矿物内部的气液相包裹体，它们是当矿物形成时被捕获在其晶体缺陷中的少量成矿流体。在显微镜和冷、热台上研究改变温度时气液相包裹体的变化可测得或计算出成矿时的矿液成分及温度、压力，也可以测定其盐度、密度、pH值、氧化还原指标等。用各种化学分析方法、发射和原子吸收光谱、X光萤光分析、中子活化、电子探
12、针和离子探针等分析方法，确定有关岩石和矿物的化学成分及矿物微区的化学成分；利用差热分析、X光分析、电子显微镜、红外光谱、顺磁共振、穆斯鲍尔谱及其他谱学方法，研究有关矿物的结构、种类和原子价态；用同位素地质学方法确定成矿时代、成矿物质来源、成矿的物理化学条件等；进行有关的成矿成岩模拟实验：采用高温、高压实验装置，模拟成矿过程。3、综合分析：在野外和实验室工作的基础上，运用计算机技术处理数据资料，提取有用信息，对各种数据、资料、信息进行综合分析与对比，编制综合性的图件和专题性图件，如地质图、岩相古地理图、构造裂隙系统图、岩浆岩及岩相图、围岩蚀变图、成矿阶段与矿物生成顺序图，以及各种辅助图件，总结矿
13、床成因、矿床和矿体的时空分布规律，对找矿勘探工作提出建议。还要综合地质勘探、水文地质及其他经济技术资料准确评定矿床的工业价值及其利用的可能性。,四 矿床学发展简史春秋战国：铁铸刑鼎、盐井、石棉做布 秦、汉：煤做燃料，钢铁达较高水平 唐、宋：李时珍（本草纲目）、宋应星（天工开物）描述160种以上矿物用途、产地和性状 远古时代：旧石器、新石器，铜器、铁器 十六世纪中叶(1546年)：地表水渗透至地下加热，溶解岩石中成矿物质，沉淀在裂隙中（阿格里格拉）成矿。 十七世纪中叶：地球深处金属呈溶液或升华物上升到冷凝地壳裂隙中沉淀（笛卡尔）。 十八世纪：“水成论”、“火成论”激烈争论崩落或地震，洋底裂隙，化
14、学物质充填形成矿脉（维尔纳）。成矿物质以熔融状态注入地壳，硅酸盐和硫化物不溶于水（赫 顿）。 十九世纪： “火成论”占主导 二十世纪：多元成矿论,五、我国的矿产资源概况我国幅员辽阔，从成矿角度看，世界三大成矿域都进入中国境内，所以矿产资源丰富，矿产种类较为齐全。截止2002年底，我国已发现矿产171种，其中158种已探明了储量(陈毓川，2005)。有些矿产的储量相当丰富，如稀土金属、钨、锡、钼、锑、铋、硫、菱镁矿、煤等均居世界前列，尤其是我国钨资源量占世界总量的43%(主要集中在华南地区)，锑资源量占世界探明总量的 44%，内蒙古白云鄂博一个矿床的稀土金属储量即相当全球总储量的3倍。 然而，由
15、于我国人口众多，经济技术目前还不够发达，而大规模的经济建设对矿产的需求量则日益增加，已发现并能为之利用的矿产资源有相当部分目前还不能满足经济建设的需求。因此，我国目前矿产资源形势仍不容乐观，有些矛盾日益突出。,我国矿产资源的总体形势是： 1、成矿地质条件多样，矿产资源比较齐全我国矿产潜在储量总值居世界第3位 (仅次于美国和原苏联)，是世界上少数矿产资源比较齐全的国家之一。一些矿产品可以自给，部分有余并可出口。但是，若以国土面积平均，则居世界第6位；人均资源占有量则远低于世界平均水平，位居世界第53位。 2、有的矿产资源十分丰富，但有的却严重不足在主要金属、非金属矿产中，我国拥有储量居世界前列或
16、具相当优势的有：钨、锡、钼、锑、稀土、钽、铌、铍、锂、芒硝、菱镁矿、重晶石、膨润土、耐火粘土、石棉、萤石、滑石、石膏、石墨、煤等，我国较丰富的矿产还有铁、铝、铅、锌、汞、硫、硼、高岭土、珍珠岩、磷等。但有的矿产资源不足，甚至严重短缺，如富铁、铜、钾盐、铬铁矿、金刚石、钴、石油、天然气等，石油和不少金属矿产依赖进口。 3、一部分重要矿种富矿少、贫矿多我国探明铁矿储量仅次于原苏联、巴西，但富矿却只占6%，需要进口；铝土矿探明储量居世界第五位，但质量低，冶炼难。 4、伴生矿多，单一矿种少，综合利用程度低，浪费严重我国许多矿石都不是单一矿种，常伴有多种元素。据统计(翟裕生，2002)，我国25%的铁矿
17、、40%的金矿、 80%的有色金属矿和大多数地区的煤矿都有其他矿产与之共生或伴生。这有利于资源的综合利用，但也给选矿和冶炼带来不少难题。 5、矿产分布极不均衡，有不少重要矿产位于边远地区如北方富煤、南方富磷，需“南磷北运，北煤南调”；许多重要矿产资源位于边远地区，如西藏的铬、铜，新疆的石油和镍，广西和云南、贵州的锰、锡、铝土矿等等，由于交通和其他条件不便，开采较为困难。 6、许多矿产资源开发的潜力很大 例如石油、天然气、铜、银、铅、锌、铀、金、钼等，以及许多非金属矿产。,1.2 有关矿床的基本概念 一、 矿床的概念 二、 矿石的概念 三、 矿体的概念,一 矿床的概念 1、矿床矿床 指在地壳中由
18、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。 矿床的概念包括地质方面和经济技术方面的双重含义(属性)。就其地质意义来说，矿床是地质作用的产物，矿床的形成应服从于地质规律；就其经济技术意义来看，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，即矿床的概念是随着经济技术的发展而改变的。一个矿床可由单一矿体构成 ，也可由数个至数十个（乃至数百个）矿体组成。,2、同生矿床指矿体与围岩基本是在同一地质作用过程中同时或近于同时形成的矿床。如沉积-成岩过程中形成的沉积矿床、在岩浆结晶分异过程中形成的某些岩浆矿床。3、后生矿床 成矿作用晚于围岩，矿体与
19、围岩是在不同的地质作用过程中形成的矿床。如热液沿裂隙充填、交代形成的矿床均为后生矿床。4、叠生矿床在早期形成的矿床基础上又叠加了后生矿化的矿床。（由两种或两种以上成矿作用形成的矿床叠加共生在一起所构成的矿床。）如内蒙白云鄂博的稀土-铌-铁矿床，早在中元古时形成了沉积型含稀土的贫铁矿床，其后又叠加了海西期与花岗岩有关的稀土-铌矿化，使其经济价值更高。5、再生矿床在早期形成的原生矿床基础上,由于后期的成矿活动使其中的成矿物质发生活化转移再沉淀集中而形成的矿床,二 矿石的概念 （一）矿石1 、矿石是指在矿床中开采出来，并在现有的技术和经济条件下能从其中提取一种或多种有用组分(元素、化合物或矿物)的天
20、然矿物集合体。矿石通常由矿石矿物和脉石矿物组成。 2、矿石矿物系指矿石中能被工业利用的金属和非金属矿物。3、脉石矿物指那些与矿石矿物相伴生，但不被利用或在当前经济技术条件下暂时不能被利用的矿物。4、夹石-在矿体内有些达不到工业要求而不被利用的部分，一般称为夹石。5、 脉石-指矿床中与矿石相伴生的不能被利用的固体物质，包括脉石矿物、夹石和围岩碎块等。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）矿石组构矿石结构和矿石构造统称为矿石组构。矿石组构是成矿作用方式、条件和过程的记录。不同成因的矿石中常有其较为特征的构造和结构类型
21、，根据矿石的结构和构造特点可以划分成矿阶段和期次，根据矿石的结构特点可以判断矿物生成的先后顺序。研究矿石的结构构造可为解决矿床的成因提供依据，也可了解各种有用组分在矿石中的分布情况，以及各种有用矿物的粒度大小、形状和嵌布关系，为选矿加工提供资料。1.矿石构造：系指矿石中不同成分和不同结构的矿物集合体的形态、大小和相互关系 ( 及其所构成的图案)。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。矿石构造类型甚为复杂多样，其中最主要和最常见的有最主要的有块状构造、浸染状构造、斑点状构造、条带状构造、脉状构造、角砾
22、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。2. 矿石结构：系指矿石中同一矿物集合体内各矿物颗粒之间的形状、大小和相互关系。矿石结构类型主要决定于矿物颗粒。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，其中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等。结构类型可多达数十种，其中最主要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、破碎结构、骸晶结构、草莓状结构等。,黄铁矿
23、的草莓结构,包含结构（黄铁矿中的自然金和方解石）,自形板状结构,乳浊状结构（固溶体分解结构）,电子探针测试自然金的成分,浸染状构造,胶状构造,（三） 矿石品位及其表示方法1 矿石品位指矿石中有用矿物或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相同，是衡量矿石质量好坏的主要标志。因矿种不同, 矿石品位的表示方法也不同, 如：1).多数金属矿石，如铁、铜、铅锌等，以其中金属元素含量重量百分比表示2) 有些金属矿石，则以其中氧化物(如WO3、V2O5等)的重量百分比表示；3) 多数非金属矿物，以重量百分比或有效面积平方厘米表示；4) 贵金属矿石以克/吨表示；若是砂矿以克(毫克)/立方米或
24、公斤/立方米表示；5) 原生金刚石矿石的品位，以毫克/吨表示；(0.2 克 = 1克拉)。,2边界品位 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的最低品位要求。3工业品位(矿石的最低工业品位) 指在当前经济技术条件下，能够供工业开采和利用的矿体、矿段的最低平均品位。矿体的平均品位只有达到最低工业要求时，才能计算工业储量。矿石的工业品位是随着经济技术条件的发展和需求程度而不断变化的，如19世纪到现在，铜矿的工业品位自10%降到0.4%，甚至一些大型铜矿床的工业品位可降到0.3%。对同一矿种但不同类型的矿床，最低工业品位要求也不一致，因此它不是固
25、定不变的，4. 矿石品级（或称技术品级）是一种矿石的综合质量等级,主要根据矿石的品位及有益和有害组份的含量以及矿石的物理性能和用途确定的。例如磁铁矿矿石可分为平炉富矿石，要求TFe55% ，高炉富矿石TFe50%和需选矿的贫矿石TFe2025%。对某些非金属矿石，主要根据矿石或矿物的工艺技术特性以及不同用途和加工方法，可把矿石划分为一级品矿石和二级品矿石。,5矿石储量 储量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。6. 矿床规模：指一个矿床中探明的矿石储量或金属储量
26、的多少。可划分大、中、小型。7共生组分 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，并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。8伴生组分 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、加工带
27、来危害的某些组分，如铁矿石中的S、P、As、Pb、Zn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。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。,三 矿体的概念 （一） 矿体1 矿体：矿床中有用物质富集的地质体，主要由矿石聚集而成，通常构成独立的地质体。它占有一定的空间，具有一定的形状、产状和大小。矿体是构成矿床的基本组成单位。2 围岩：指矿体周围的岩石3 母岩：与矿床在空间、成因上有联系,提供成矿物质来源或与成矿作用直接有关岩石称母岩。4 矿源层:能为矿床的形成提供成矿物质的岩层。5 主岩 指矿体赋存的岩石，它没有成因意义，仅指与矿体的空间位
28、置关系，例如铜矿体赋存于花岗闪长岩中，则花岗闪长岩即为铜矿体的主岩,（二）矿体形态 指矿体在空间的产出样式和形状。它受矿床成因、成矿方式、围岩性质和控矿构造等多种因素控制。根据矿体在三维空间中延伸比例的不同，可将矿体的形状分为以下三种基本类型：1.等轴型矿体：即在三维空间上大致均衡延伸的矿体。按其大小又有不同的名称，直径达数十米以上者称矿瘤；直径只有几米的称矿巢；中等大小（1020m左右）的称矿袋或矿囊。2.柱状型矿体：指在空间上一个方向延长（主要指上下延伸），其余两向不发育或缩短的矿体。如矿柱、矿筒、矿管等。3.板状型矿体：指在空间上二个方向延伸大，第三个方向不发育的矿体，如矿脉、矿层等。,
29、过渡型矿体：自然界许多矿体的形状，实际上介于等轴状与板状之间，或介于板状与柱状之间，而不属于上述三种类型的任一类型，从而构成三种主要几何形态之间的过渡类型。如透镜状、扁豆状矿体等。复杂型矿体：一些矿体产出的形态异常复杂或极不规则，在空间上变化多端，成群出现。这类矿体的形态与构造裂隙形态的关系极为密切。一般来说，断裂或裂隙的形态即矿体的形态，如网格状矿体、鞍状矿体、梯状矿体、马尾丝状矿体、羽状矿体等。,三）矿体产状： 矿体产状：指矿体产出的空间位置和地质环境。其完整含义包括以下内容： 1.矿体的空间位置：指矿体的走向、倾向和倾角。但对一些产状较复杂的矿体，需补充测定其侧伏角和倾伏角。侧伏角系指矿
30、体的最大延伸方向与走向之间的夹角；倾伏角则指矿体的最大延伸方向与其水平投影线之间的夹角。 2.矿体的埋藏深度:指矿体系出露于地表，抑或隐伏于地下。 3.矿体与围岩层理或片理关系：系整合产出，抑或穿切层理、片理。 4.矿体与火成岩的空间关系：指矿体系产出侵入体内，或位于接触带，或位于围岩中。 5.矿体与地质构造空间关系：指矿体产于何种构造单元中的何种部位，与何种构造类型密切相关。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。,为了更好地理解和记忆矿床、矿体和矿石等一系列基本概念，下面以湖北大冶铁山铁铜矿床为实例，进行说明： 大冶铁山铁铜矿床 矿床 围岩（灰岩、闪长岩、大理岩、
31、矽卡岩） + 矿体（象鼻山、狮子山、尖山、尖林山、铁门坎、龙洞六个矿体）。 矿体 矿石 （铁矿石、铜矿石、铁铜矿石）+ 脉石（大理岩、矽卡岩、灰岩、闪长岩等的夹石）。 矿石 脉石矿物（石英、石榴石、方解石、透辉石）+ 矿石矿物（磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、菱铁矿）。 矿石矿物 无用部分（ O、CO2、P、S）+ 有用部分（ Fe、Cu、Co、Au、Ag）。,1.3 成矿作用概述及矿床成因分类一 地球构造及物质成分二 成矿作用概述三 矿床成因分类,一、地球构造 （一）地球圈层构造 地球的外部圈层大气圈 水圈 生物圈 地球的内部圈层地壳 地幔 地核 （二）地球各圈层元素特征 地核： Fe、 Ni 地慢
32、：O 、Si 、Mg 、Fe 、Ca 、Al 、Na 、k 地壳：O 、Si、Al 、Fe 、Ca 、Mg 、Na 、K 水圈：O 、H 、Cl 、Na 大气圈: N 、O,全球植被分布图,地壳 莫霍面（平均33km） 地幔 古登堡面（2900km） 地核 地球平均半径6371 地球平均密度5.5g/cm3,莫霍面（M面）：1909全球地震波速不连续面，P波由7.6km/s(玄武岩的波速)突然增大到8.1km/s（橄榄岩的波速），平均深度33km，被视为地壳与地幔的分界。 古登堡面（G面）：19142900km深度的地震波速不连续面，P波由 13.6km/s突然降低到8km/s，S波消失，被视
33、为地幔与地核的分界，证实外核为液态。 岩石圈:由地壳和上地幔上部坚硬的岩石组成, 平均厚度75km，是固体地球的真正外壳，组成岩石圈板块。软流圈：岩石圈下部上地幔中的软层，地震 波低速带，在1400度高温下（接近岩石熔点），岩石塑性增大，深度延伸到300km，最软的部分位200km处。软流圈驮载着岩石圈板块发生运动。,二、地球的化学成分 1、地壳及上地幔的化学成分形成矿床的成矿物质主要来自地壳和上地幔。因此，了解地壳和上地幔的组成与元素分布的状况，对于认识成矿作用有着重要意义。地球化学家们计算了地壳中各种元素所占的相对份额，即元素的丰度值或克拉克值。1889年克拉克发表研究成果(5159个样品
34、.16公里厚.50种元素)1）丰度：某元素在某地质体中的平均含量。 2）克拉克值：是指某元素在地壳中的平均含量，即某元素在地壳中的丰度。 3）浓度克拉克值：是指一个地质体中某元素的平均含量与其在地壳中平均含量的比值，即地质体中某元素的丰度与其克拉克值的比值（丰度/克拉克值）。该值1表示集中，1表示分散。,组成地壳的化学元素,2、地壳中分布量大的元素地壳中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg八种元素含量占了地壳组成的99.2%，其余几十种元素的总和约近1%。各种元素的克拉克值相差悬殊，O(46%)、Si (29%)为n10%，Al、Fe、Ca、Na、K、Mg为n%，克拉克值0.1%的其余元
35、素还有 H、Ti、C、C1、P、S、Mn等。人们最关心的大多数成矿金属元素如Cu、Zn克拉克值为n10-3，稀有金属为n10-4n10-5、稀土元素为n10-5n10-6，金和铂族元素为n10-6n10-7，大小相差近10个数量级。3、上地幔分布量大的元素上地幔也以上述8种元素为主，约占99.01%，与地壳不同的是铁和镁高，Fe为9.60%，Mg为21%，铁族元素和铂族元素高出地壳几倍到几十倍，而另一些稀有元素如Li、Be、Nb、Ta和稀土元素等，则比地壳少几到十几倍，挥发性元素S、P、F、Cl、B等也少几倍。,三、元素在地壳中的共生规律元素在地壳中并不是以平均分散状态存在的。相反，元素的分布
36、非常不均一，而且在不同岩石类型中有规律地出现相对富集或分散（表1-2）元素在各类岩石中的分配(21页)。从表中可以看出，元素在不同岩石中的分布有以下规律：1造岩元素 从超基性、基性、中性到酸性岩浆岩中主要造岩元素有系统变化，硅的含量依次递增,为19.00%24.00%26.00%32.30%， 铁的含量则递减，为9.85%8.55%5.85%2.70%，镁的含量以超基性岩为最高25.90%，中性岩最低，相差达2个数量级，钠、钾在酸性岩中高于超基性和基性岩几十到上百倍。沉积岩中上述元素的含量基本上在各类岩浆岩含量范围内变化，只有铝超过所有岩浆岩，为10.45%。O、Ca在各类岩石中含量变化不大。
37、2成矿金属元素 在各类岩石中含量的差别也很显著。Cr、Fe、Co、 Ni、Pt族元素在超基性岩中平均含量最大，并从超基性岩到酸性岩急剧降低。另一些元素如V、Ti、Cu、Zn、Sb、Mo则以在基性岩中为最高，而U、Th、Li、Be、Nb、Ta、W、Sn、Pb等则在酸性岩中最高，由此可见，金属的富集和分散与岩浆的起源及演化是有关的。3沉积岩中也有一些元素含量高于其他岩石的含量，如S、B、C等。此外，Sn、Mo、Pb、W、Cu、Zn的含量也很高，其它元素大多介于基性与酸性岩石含量之间。,四、元素的富集与成矿 1、元素迁移 元素迁移元素在地壳和上地幔中的含量不是定值，总是不断运动。其结果，或是分散，或
38、是集中。元素的这种运动转移现象或过程，称为元素的迁移。元素的迁移使地壳各部分元素丰度不一致，为表征元素富集成矿的难易，提出了“浓度系数”的概念。所谓浓度系数就是指成矿金属或非金属元素的矿石工业品位与该元素克拉克值之比。例如铁的克拉克值为5.63%，工业品位是25%，其浓度系数约为4.44，说明铁元素只有比其地壳平均含量富集到4.44倍以上，才能成为工业矿床。同样，可计算出铜的浓度系数为72.7，钼的浓度系数为461，Sn浓度系数为1176，贵金属Au、Ag浓度系数约为2500。,2、影响矿床形成的主要因素 1）元素在地壳及上地幔中的分布量的影响元素在地壳（或岩石圈）中的平均含量，与矿床的形成之
39、间有一定的内在联系。首先，元素分布量会影响各类元素成矿几率的高低，一般情况是克拉克值高的元素容易形成矿床，因而世界上探明的矿床储量也较多，如Fe、Mn、Al等。但这种关系不是绝对的，例如Rb在地壳中的丰度远高于Pb和Cu，但Pb和Cu矿床探明储量却远大于Rb，这是由于Rb的地球化学性质接近K，使其容易分散于含K的岩石中构成类质同像置换。其次，元素分布量会影响到工业品位要求的高低，克拉克值越高的元素，通常其最低工业品位要求也较高。另外，元素分布量还影响到形成矿床时元素所需富集倍数的大小，一般情况是，元素的平均含量越高，则形成矿床所需富集的倍数越小，成矿可能性越大；再次，元素分布量还影响到矿床规模
40、划分的标准，元素的克拉克值越高，往往形成大型矿床时对其储量的要求也较高（表1-4）；此外，元素分布量还影响到形成矿床的过程，如克拉克值高的Al、 Mn、Fe、P等元素通过沉积作用即可成矿，而克拉克值低的Au、W、Be、Sn、Li、B等元素通常需要长期反复的地质过程，在更特殊的条件下才能形成矿床。,2） 元素本身的地球化学性质原子或离子的电子壳层构型、离子半径、电价、电负性等，是影响元素分散与集中的内因。在一定的地质-物理化学条件下，不同类型的元素可以出现不同的地球化学行为，而地球化学性质相近的元素，可以呈现相似的地球化学行为，并在同一矿床中出现，即不同成矿元素的共生或伴生现象。 3）成矿体系的
41、物理化学条件这是影响成矿过程中元素迁移富集行为的外在因素，如温度、压力、各种组分的浓度（或活度），PH值、Eh值，以及生物和生物化学作用等。由于成矿过程总是发生在一定的地质环境中，因此，地质环境必定会对成矿过程产生重大影响。这种影响往往是通过成矿体系物理化学特征的改变显示出来。,1.3 成矿作用概述一、成矿作用 概念 在地球演化中，使分散在地壳和上地幔中的化学元素，在一定地质环境中相对富集而形成矿床的作用。它是地质作用的一部分。二、成矿作用分类成矿作用据作用的性质和能量来源分如下三大类：1. 内生成矿作用由地球内部能源的影响导致 (在不同温度、不同深度、不同地质构造条件下)形成矿床的地质作用。
42、 (1) 岩浆成矿作用内生成矿作用分为 (2) 伟晶成矿作用； (3) 热液成矿作用(4)接触交代成矿作用；2. 外生成矿作用主要由太阳能影响 在地壳表层的岩石、水、生物圈范围内各种外营力相互作用导致形成矿床的各种地质作用。外生成矿作用分为 (1) 风化成矿作用 (2) 沉积成矿作用；3. 变质成矿作用(1)区域变质成矿作用. 变质成矿作用分为 (2)接触变质成矿作用(3)混合岩化成矿作用,1.内生成矿作用主要指由地球内部热能导致矿床形成的各种地质作用。地球内部热能包括放射性元素蜕变能、地幔及岩浆物质的热能、在地球重力场中物质调整过程中所释放出的位能、表生物质转入地壳内部后释放出来的动能等。除
43、与到达地表的火山活动有关的成矿作用外，内生成矿作用均是在地壳内部，是在较高的压力(深度)、温度及不同地质构造条件下形成的。 2.外生成矿作用指发生于地壳表层，主要在太阳能的影响下，在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的相互作用过程中导致矿床形成的各种作用。除太阳能外，也有部分生物能、化学能、火山地区地球内部热能提供的能源。3.变质成矿作用指由内生成矿作用和外生成矿作用形成的岩石和矿床，在其形成后，如果地质环境发生变化，特别在区域变质作用时，温度和压力的增高，会使原来的矿物成分、化学成分、结构构造、物理性质等发生不同程度的改变。改变的结果一种情况是使原来的矿床受到破坏，以至完全消失。另一种情况则是使原
44、来岩石（或矿床）中的有用组分进一步富集或者使原来的矿床经过强烈的改造，成为具有另一种工艺性质的矿床，都称为变质矿床。形成变质矿床的地质作用称为变质成矿作用。,1.4 矿床成因分类一、概念及意义1、概念矿床成因分类就是根据形成矿床的地质作用划分的类型。 2、 意义：在任何一门自然科学的研究中,分类是要解决的最重要问题之一。因为分类是阐明自然规律的一种方法，而且据认为是最简单的方法。矿床的成因分类是人们对矿床认识程度的概括和总结，它对于指导生产实践、了解成矿过程、深入研究矿床的形成作用都有重要意义。另外,它还是对初学者给出指导性纲要。.二、分类简史1. 最初根据矿体形态分类，但是矿体形态并不代表形
45、成特征和成因标志。2. 二十世纪初(1906,1911)，W林格仑和尼格里提出以成矿的物理化学作用为基础的成因分类，把矿床分为机械作用矿床和化学作用矿床两大类，再以成矿时的物、化学条件（温度、压力）为基础划分不同亚类。,3. 二十世纪三十年代,德国斯奈德洪提出了以成矿作用和成岩作用之间存在着紧密联系为基础的矿床共生组合分类，他把矿床划分为岩浆、沉积和变质三大类，在此基础上再进一步划分亚类。,4.二十世纪六十年代，谢家荣提出以成矿物质来源为 基础的矿 床成因分类：A地面来源，B地壳表层来源，C硅铝层再熔化岩浆来源，D硅镁层岩浆来源。,5.二十世纪八十年代，武汉地质学院采用三要素分类（成矿物质及其
46、来源、成矿环境和成矿作用）：. 内生矿床一、岩浆矿床 外生矿床（一）岩浆分结矿床 六、风化矿床（二）岩浆熔离矿床 七、沉积矿床（机械沉积、蒸发沉（三）岩浆爆发矿床 积、胶体化学沉积和生物一化二、伟晶岩矿床 学沉积）三、接触交代（矽卡岩）矿床 八、可燃有机矿床四、热液矿床 变质矿床（一）岩浆气液矿床 九、接触变质矿床（二）非岩浆热浪矿床 十、区域变质矿床五、火山成因矿床 十一、混合岩化矿床（一）火山岩浆矿床 叠生矿床（二）火山一次火山气液矿床 十二、层控矿床（三）火山一沉积矿床采用三级分类：一级划分是与三大类地质作用相对应的，即分为内生、外生、变质和叠生矿床；二级按一定地质环境下主要成矿作用划分
47、；三级较灵活。,（三）. 本课程采用的矿床成因分类： 以成矿作用、成矿地质环境及成矿物质来源为依据，分类如下： 一、内生矿床 1 岩浆矿床 6沉积矿床 岩浆分结矿床 机械沉积矿床 岩浆熔离矿床 蒸发沉积矿床 胶体化学沉积矿床 生物-化学沉积矿床 2伟晶岩矿床 三变质矿床 3气水热液矿床 接触交代矿床 7 接触变质矿床 热液矿床 8 区域变质矿床 4火山成因矿床 9 混合岩化矿床 二、外生矿床 5风化矿床 残积和坡积矿床 残余矿床 淋积矿床,复习思考题 1、何谓矿产、矿床、矿体、矿石、同生矿床、后生矿床？ 2、何谓矿石矿物、脉石矿物及脉石？ 3、矿石的结构和构造个表示矿石的哪些特征？研究它们有何意义？ 4、品位、边界品位及工业品位的概念及应用。 5、何谓母岩、围岩、矿源层？ 6、矿体的产状应包括哪些内容？ 7、何谓克拉克值、浓度克拉克值、浓度系数？ 8、元素在地壳及上地幔中的分布有何规律？对矿床的形成有何意义？ 9、是否克拉克值越大的元素越容易富集成矿？为什么？ 10、何谓成矿作用？成矿作用可分为几种类型？ 11、矿床成因分类的依据是什么？ 12、本书采用的矿床成因分类中，共有哪些矿床成因类型？,
