剖析矿床的成因及研究方法

剖析矿床的成因及研究方法

摘要：地质构造制图、地球化学分析和模拟实验。提出要研究和建立矿床的变化、改建模型；将矿床演变作为含矿区域地质历史的一个环节，将矿床个体变化研究与区域成矿系统演变相蛄合。

关键词：矿床；地质；模型法

矿床是复杂地质作用的结果。矿床形成后又经历不同形式和不同程度的变化。由于已发现矿床的大多数是在其形成后经过变化而保存下来的，因此矿床学研究应兼顾矿床的形成(成因)和矿床的变化、保存(产出)两个方面，以提高矿产预测的能力。矿床变化与保存的研究内容包括：(1)控制要素；(2)变化，改造的过程；(3)变化、改造的产物；(4)不同矿床类型的变化；(5)不同时－空域中矿床的变化；(6)矿床保存条件。研究成矿后变化的基本方法有：地质构造制图、地球化学分析和模拟实验，提出要研究和建立矿床的变化、改造模型；将矿床演变作为含矿区域地质历史的一个环节，将矿床个体变化研究与区域成矿系统演变相结合。矿床变化研究既有利于矿产预测和勘查，又可为改善矿区和区域生态环境提供基础资料。由地质作用形成的、有开采利用价值的有用矿物的聚集地。包括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

0.4％的铜矿床已被大量开采。

确定矿床的基本条件是：①有用元素或矿物的含量要达到最低可采品位，如铜的最低可采品位是0.4％，铁的最低可采品位一般是2.5％。②矿石工艺性质，包括有用组分的赋存状态。如铝在霞石和高岭石中含量较高，也可分离出来，但加工工艺复杂，成本很高，因此一般只从铝土矿中提取铝。③矿体的形状和内部结构。有用物质在岩石中是均匀分布，还是在局部集中(如矿脉)，对于采矿难易和成本影响很大，因而也对确定矿床的最低可采品位有重要影响。④矿床规模。指可采矿石的储藏量。矿床规模大，矿山建设投资大，但经济效益很高。获得矿产品的全部部用，包括采矿、选矿、交通运输、设备、能源和水源供应，劳动工资等的开支，也决定着矿床的最低可采品位。上述条件的综合分析和评价决定着一个矿床的经济价值。

矿床种类繁多，固体矿床分布最广，液态矿床有石油、热卤水和地下水，气态矿床有天然气，按成矿作用方式，矿床可分为内生矿床(内力地质作用生成)、外生矿床(外力地质作用生成)和变质矿床(变质作用生成)。按矿产性质和工业利用情况可分为金属矿床(如金矿床、钨矿床)、非金属矿床(如耐火粘土、萤石矿床)和能源矿床(如石油、煤和天然气)。

指地壳中富集了有用矿物或组分，在质和量上目前已达到工业要求，并具备开采条件的部位。矿床中含有矿石，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。随著技术和经济的发展，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。矿床周围的岩石叫做围岩，而提供矿床中成矿物质来源的岩石叫做母岩。

矿床的大小、形状及产出深度可以有相当大的变化，矿体的形状可以有不连续的脉状及凸镜状，不规则块状、筒状或胡萝卜状，裂隙网脉状、破碎岩石及沉积地层中的浸染体及沉积层状等。目前对矿床形成的确切深度或最大深度知道得还不多。金刚石晶体可能形成于几公里深的地方；硫化物矿物形成于几百至数千公尺深的范围内。许多矿床形成的深度可深达16公里。成矿的温度及压力变化范围很大，这取决于成矿的深度。由岩浆熔融体分异作用形成的岩浆分凝矿床在非常高的温度和压力条件下形成。成矿时的压力一温度关系可能是复杂的。静水压力梯度取决于地下水的密度或含盐量，一般每加深30公尺增加3千克／平方公分(每加深100迟增加40-45磅／平方时)。在同样深度下，地静压力或岩石压力是静水压力的2～3倍。

共生次序是指在某个矿床内不同矿物形成的先后次序。在同一矿床内，随着成矿熔液温度，压力及化学成分的变化，在不同时间将产生不同矿物的沉淀。在不仅有一个热液活动期的成矿条件下，共生次序会进一步复杂化。根据对全世界许多热液矿床的研究，按照矿物的

稳定性顺序，已确定了矿物沉积的一般顺序。与矿物共生次序有关的是矿床的分带现象。当成矿熔液沿著岩石中通道运动时，它们在温度、压力及化学成分上发生变化。结果在沉积过程中，随着距岩浆源距离的增加，可形成不同矿物的富集。这种分带现象是常见的，但是在矿床中并不都出现。一般情况下，锡、钨及铋矿物比铜矿物更靠近岩浆源，而铅及锌矿物则远些，自然金、自然银和含金、银矿物则更远，而距岩浆源最远的是锑和汞矿物。

“矿床模型法”是一种经常用于成矿预测的科学方法。“取象比类”是属于东方科学思维的另一类科学方法，将它用于矿床研究。

矿床模型法深受应用条件制约。“从已知到未知”同是矿床模型法和取象比类的准则，但是两者的侧重点不同。前者是以物质组成为依据建立矿床模型，后者是将矿床作为一个整体，探索它与外界环境的联系。在我国用矿床模型法指导找铀矿已有半个世纪的历史，经历了由典型矿床模型、综合矿床模型，统计模型到成矿概念模型的进化，实现了物理模型向数学模型的转型。从方法论上它得到了很大的改进与提高，但是它的实际应用效果并未获得相应提高，其有效率十分有限，对指导我国找铀矿有实效的只有俄式砂岩型铀矿床模型，其它各类矿床模型在实践中都业绩不佳。其成败完垒决定于建模区与预测区地质背景的可比性。俄式砂岩型铀矿床模型在我国应用的成功，完垒是因为中亚与新疆两地的地质演化历史相似所致。

“矿床模型法”的尴尬。矿床模型是以典型矿床或同类矿床为原形建立起来的。国际上都以含矿主岩(除不整合脉型外)作为铀矿床分

类的标准，我国现已发现的铀矿床分属四大(即花岗岩、火山岩、碳硅泥岩和砂岩)铀矿类型。然而，在华南常见到两种不同的铀矿类型混在一起不可分割(如上部为碳硅泥岩或火山岩或砂岩型深部为花岗岩型)的现象。这一现象的存在不仅对现行铀矿床分类的合理性提出了质疑，它还波及到矿床模型法的通用性，使其处境十分尴尬!

我们转换思维方式，改变研究方法。即将不同类型铀矿床视为一个整体，用综合方法揭示铀矿床与地质环境的内在联系——“两阶段多次富集铀成矿理论”。即成岩富集形成铀高场区，它经过后期改造，使铀再分布生成铀成矿带。在成矿带内的氧化还原过渡区富集成铀矿床。按取象比类原理上述成矿理论可用青藏高原，喜马拉雅山，珠峰与铀高场区，成矿带，矿床一一比类，或简化为“三高”(高原，高山，高峰)，其内涵丰富。

工艺生产安全、效率较高，经济效益显著，并可在矿带大面积推广应用，这不但是矿床技术进步，而且工业发展将会产生积极作用。对矿床的研究成果，可推广应用到其他类似矿床赋存条件开采的矿山。将产生巨大的社会效益，对我国采矿事业的发展与技术进步，作出应有的贡献。