地球科学概论第十章 地球的资源汇总

工业上除少数非金属矿产是用来提取某种 非金属元素(如硫和磷等)之外，大多数非金 属矿产是直接利用矿物或矿物集合体的某些 物理、化学性质和工艺特性。如金刚石大多 数利用其硬度和光泽，云母利用其透明度和 绝缘性，水晶利用其光学和压电性能等。
非金属矿产按工业用途分 (1)冶金辅助原料：
萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩和石灰岩等； (2)化学工业及化肥工业原料：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：
综合利用是钴、银、铋、铼、镉、 硒、碲、锗等矿产的主要来源。如在我 国攀枝花铁矿，钒、钛伴生矿产已开始 被利用。
未来人类所需矿产资源相当一部分可能取自海 洋。浩瀚的大洋蕴藏着极其丰富的矿产资源。
滨海砂矿是独居石、钛铁矿、磁铁矿、锆石 、磷钇矿等的重要来源，也是优质硅砂的基地。
海底含金属软泥、锰结核与大洋中脊上的块状 硫化物矿床都可能成为开采对象。
非金属矿产是人类最早利用的一种矿产，石器时代 的石刀石斧、新石器时代仰韶文化的彩陶等都充分说明这 一点。按分类可看出非金属矿产用途很广。实际上，现在 人类对非金属矿产的需要量已远远超过同期对金属矿产的 需要量。
非金属矿产具与金属矿产不同的特点，表现为：
①组成非金属矿产的主要元素O、Si 、Al、Fe、Ca、 Na、K、Mg等克拉克值高，故矿种多、分布广、储量大；
矿产在地壳中的集中产地就是矿床。
一、矿床的基本概念
矿床 指地壳中由地质作用形成的、其中所含某 些物质成分的质和量符合一定的经济技术条件的 要求、能为国民经济所利用的综合地质体。
矿床的概念包括地质和经济技术条件两方面 的涵义。
就地质上而言，矿床是由特殊地质作用－成 矿作用形成的地质体；就经济技术条件而言，矿 床的范畴随经济技术条件的发展而改变，现在无 法利用的矿物和岩石，随着经济的发展和技术的 进步，将来有可能作为矿产加以利用。
石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等； (4)压电及光学原料：
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：
长石、石英砂、石英岩、高岭土和粘土等； (6)建筑材料及水泥原料：砂石、浮石、白垩、石灰岩、 大理岩、石膏、花岗岩、珍珠岩等； (7)宝石及工艺美术材料：硬玉、软玉、刚玉、玛瑙、水 晶、石榴子石、绿松石、琥珀、叶蜡石、蛇纹石、孔雀 石、电气石、绿柱石、橄榄石等。
外生矿床的成矿物质主要来源于地表的矿 物、岩石和矿床，其次是生物有机体和火山 喷出物。在各种外营力作用下，地表的岩石 或矿床发生物理、化学变化，结果有用物质 或在原地聚集成矿或被介质搬运至适当环境 富集成矿。
外生矿床包括风化矿床和沉积矿床。
变质成矿作用
在变质作用条件下形成矿床的作用。 由于地质环境的改变，温度和压力的增高 ，内生矿床、外生矿床以及某些岩石的矿物 成分、化学成分、物理性质、结构构造以及 矿体的形状和产状等发生一系列的变化，最 后使有用物质富集或进一步富集而形成各种 矿床，即变质矿床。 变质矿床包括接触变质矿床、区域变质矿 床和混合岩化矿床。
②利用方式多，除少数矿种用来提取非金属元素或化 合物外，大多数矿种可直接利用某些矿物、矿物集合体和 岩石的某些物理、化学性质和工艺特性；
③可一矿多用，如膨润土、高岭土等粘土矿物既可作 耐火材料和陶瓷原料，又可作填充料、涂料等；石灰岩可 依据其不同性能用作电石、水泥、化工、熔剂、建材等原 料。
尽管非金属矿产矿种多、分布广，但 对于某些开采生产技术要求较高、工艺 性质特殊的矿种在世界上的分布也有局 限性，如硫、磷、钾盐、宝石等，再如 金刚石主要分布在扎伊尔、博茨瓦纳、 澳大利亚，重晶石主要分布在美国、印 度和加拿大。
在目前经济技术条件下可利用的矿产 资源量称为储量。实际上，许多矿产都 有比储量大得多的资源量。
随着找矿工作的继续进行和科学技术 的不断进步，一些潜力资源和未经发现 资源将转化为储量，而且还会发现很多 新类型矿床与矿产新来源。
当今世界对矿产品的需求量不断增长，而 地表或近地表富矿日益减少，这就必然要大量 利用贫矿、杂矿，开采深部矿、新类型矿床和 边远地区矿床。近年来世界很多矿产储量的增 长，在很大程度上是靠降低工业品位、扩大开 采深度和发现矿床新类型取得的。
内生成矿作用
主要由地球内部能源的温高压环境而 引起岩浆活动，岩浆在活动过程中携带本身及 围岩中的成矿物质向地壳浅部运移侵入。随着 温度、压力逐渐降低，在地壳不同深度、不同 温度、不同压力和不同地质构造条件下，由岩 浆分异作用产生的或由岩浆分泌出来的气液物 质逐渐冷凝沉淀，使有用元素富集而形成内生 的各类矿床，即内生矿床。
二、矿产资源的种类、分布与前景
(一)矿产资源的种类及分布
目前，世界上已知矿产1150多种。按矿产性质和工 业用途可分为金属矿产、非金属矿产和可燃有机矿产（ 划归能源类型）。
1.金属矿产
从中可提取某种金属元素的矿产资源。按工业用途分 (1)黑色金属矿产：铁、锰、铬、钒、钛等； (2)有色金属矿产：铜、铅、锌、铝、镁、镍、钴、钨、 锡、钼、铋、锑、汞等； (3)贵金属矿产：金、银、铂、钯、锇、铱、钌、铑等； (4)放射性金属矿产：铀、钍、镭等； (5)稀有、稀土和分散金属矿产：钽、铌、锂、铍、锆、 铯、铷、锶、镧、钕、钐、钇、锗、镓、镉、硒、碲等
矿产资源与其它自然资源不同，总体上说 是开采后不可再生的有限资源，特别是那些优 质、易采的矿产，目前在世界上已经屈指可数 ；并且由于矿产资源分布极不均衡，即使是国 土面积居世界前列的国家，也不可能在所有矿 产资源上完全自给自足。。
以我国2010年的矿产需求为例，铁 矿石的对外依存度在40%左右，铜和 钾的对外依存度高达70%左右。
金属矿产是现代工业的重要支柱。黑色金属 矿产中的铁矿是钢铁工业最基本的原料；有色金 属矿产中的铜、铝、铅、锌广泛用于电气工业、 机器制造、化学工业及国防工业的各个方面；贵 金属矿产中的金是货币的代表，在工业上也有广 泛用途。
金属矿产提供工业使用的主要是金属元素。这 些元素的克拉克值通常都比较低，它们必须通过 成矿作用才能富集成具有工业开采价值的矿石。 许多矿物都含有金属元素，但只有其中的某些矿 物才具有工业价值。如开采铁的矿物只有磁铁矿 、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿4种，适合开采金的 矿物主要是自然金、银金矿、 碲金矿3种。
因此在未来的找矿工作中，人们将日益重视 寻找隐伏矿、深部矿及一些近地表的大而贫的 矿床。同时根据新的地质理论和找矿技术以及 开采、冶炼等方面成就重新评价已知矿床的储 量与研究老矿区潜力，也具重要意义。
综合开采利用矿床的方法今后将日 益普及，目前有些国家伴生产品的增长 速度已超过主要产品的增长速度。
围岩
指矿体周围的岩石。矿体与围岩的界线通常是清 楚的，但有时逐渐过渡，这时只能依靠取样和化学 分析数据，按工业指标的要求来圈定矿体边界。
成矿作用
在地球演化过程中使分散在地壳和上地幔 中的元素相对富集而形成矿床的作用。成矿作
用是地质作用的一部分，按作用性质和能量来源不 同，可分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成 矿作用三大类，相应形成的矿床分别称为内生矿床 、外生矿床和变质矿床。
内生矿床，包括岩浆矿床、伟晶岩矿床、夕卡 岩矿床、热液矿床和火山矿床等。
图10－1 内生矿床理想综合示意图
1－岩浆矿床；2－伟晶岩矿床；3－夕卡岩矿床； 4－热液矿床；5－次火山岩矿床
外生成矿作用
主要由太阳能的影响，在岩石圈上部、 水圈、大气圈和生物圈的相互作用过程中导 致在地壳表层形成矿床的作用。
另外，海底还有大量磷酸盐、重晶石、 沸石、海绿石、红色粘土(可提供锰、镍、 铜、钼、钴等资源，可能还有铀)等，总量 也相当可观。
海水中的矿物含量也相当丰富，含量较 高的元素近60种。目前 1/3的商品盐、1/5 的镁、大量的溴来自海水。
我国金属矿产分布也不均衡。如铁矿主要 分布在辽宁、冀东、川西等地，铜矿主要分布 在川滇、西藏昌都、山西中条和长江中下游等 地区，铅锌矿主要分布在南岭、川滇和秦岭－ 祁连山一线，金矿主要分布在山东、青海等地 ，钨矿主要分布在南岭地区。
2.非金属矿产
可提取非金属元素及其化合物或可直 接利用的非金属矿物及其集合体的矿产 资源。
品位 矿石中有用组分的含量，是衡量矿石质量
的主要指标。大多数金属矿石以其中所含金属元
素或氧化物的质量百分数表示，大多数非金属矿石 以其中有用矿物或化合物的质量百分数表示，而贵 金属以“g／t”表示，砂矿以“g／m3”表示。
母岩
指提供主要成矿物质的岩石。如形成纯橄榄岩和 辉长岩过程中可分别结晶分异出铬铁矿和钒钛磁铁 矿，这样形成的纯橄榄岩和辉长岩就分别是该铬铁 矿和钒钛磁铁矿矿体的母岩。
地球资源的种类很多，其中最主要的是矿产资 源、能源、土地资源、水资源和生物资源。
第一节 矿产资源
一、矿床的基本概念 二、矿产资源的种类、分布与前景
矿产泛指自然界里一切埋藏于地下(或 分布于地表)的可供人类利用的矿物或岩石 资源。
它是提高人民生活水平和进行经济建设 的重要物质基础。
自从现代化工业和农业出现以来，对矿产 的种类和需求量日益增长。矿产的丰富程度 及开发利用程度是一个国家物质财富、经济 发展和科学技术水平的重要标志。
(二)矿产资源前景
二次世界大战后矿产品种显著增加。 至20世纪80年代初期元素周期表中可提取利 用的元素已由40年代的30多个增加到70多个， 工业上利用的矿物占已知2500种矿物的15％。 1976年世界开采的矿石量超过120亿吨，连 废石在内总开采量达1000亿吨以上。 近30年来，世界矿产开采量的增长速度显著 加快,1961～1980年间，铁矿石开采量占20世 纪以来80年中总产量的近55％，钾盐占67％， 铝土矿占近80％。
海底锰结核含锰约35％、铁18.5％、镍和铜各 1％左右、钴0.5％，还含有可供利用的钛、钒、 铅、锌等元素，具很高的开采价值。估计海底锰 结核总量达3万亿吨，所含锰、镍、铜、钴四种金 属总量分别是陆地储量的200、320、40和1000余 倍，而且现在还以每年增加1000万吨结核的速度 继续堆积。