矿床学研究内容及与其他

绪论 矿床学研究内容及与其他学科关系
矿床：在地壳中由地质作用形成的、其所含有用矿物资源的质和量，
在一定经济技术条件下能被开采和利用的地质体
矿床学（ore deposit geology）：研究矿床在地壳中形成
条件、成因及分布规律的科学
矿床学任务
1、认识各类矿床形成条件、和形成过程，即查明矿床成因 2、查明矿床形成时间和空间位置
• 由于我国人口众多，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式 仍不容乐观，有些矛盾日益突出。当前， 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，但人均占 有量偏低。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，但若以国土面积平均，则居世界第6位，人均资源 产值低于世界人均产值的1/3，居世界第53位。一些矿产 品大部分可以自给，部分有余并可出口。 • （2）具有一些优势矿种的同时，尚有一些急需短缺矿种， 制约着国民经济发展。我国约有20种矿产资源名列世界前 列，如钨、锡、锑、锌、钛、钒、稀土、硫矿石、菱镁矿、 萤石、重晶石、石膏、石墨、铌、钼、汞、锂、煤等。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、硼、钴、石油、天然气等，石油和不少 金属矿产依赖进口。 • （3）多数矿种以中小型矿床为主，缺少大型、超大型矿 床，如金、磷、铀、锰矿等。 • （4）多数矿种的贫矿多，富矿少。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。
外生成矿作用：主要在太阳能影响下，在岩石圈上
部、水圈、大气圈、生物圈的相互作用过程中，在地 壳表层形成矿床的各种地质作用。
变质成矿作用：在内生作用或外生作用中形成的岩
石或矿床，经过变质作用改造原来的矿床，或形成新 的矿床。 叠生成矿作用
绪论 矿床成因分类（genetic classification）
矿石构造（ore structure） ：组成矿石的矿物集合体的特点， 即矿物集合体的形态，相对大小及其空间相互结合关系等 反映的形态特征。 • 矿石的品位和品级
品位（Tenor of ore） ：矿石中有用组分的百分（？）含量。 边界品位、工业品位 品级（grade of ore） ：主要根据矿石品位、有益和有害组分 含量确定。
类别
金属矿产
亚类 黑色金属矿产 有色金属矿产 轻金属矿产 贵金属矿产 稀有、稀土金属矿产 分散元素矿产 放射性金属矿产 冶金工业辅助原料 制造业原料 化学工业及 肥料工业原料
主要矿产 铁、锰、铬、钛、钒 铜、铅、锌、镍、钴、钨、锡、钼、铋、汞、锑 铝、镁 金、银、铂族金属（铂、钯、铑、铱、钌、饿） 钽、铌、铍、锂、锆、铯、铷、锶、铈族元素（轻稀土） 、钇 族元素（重稀土） 锗、镓、铟、铊、铪、铼、镉、钪、硒、碲 铀、钍、镭 菱镁矿、耐火粘土、石灰岩、萤石、造型用砂、造型粘土等 石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等 磷、硫（硫铁矿、自然硫） 、钾盐、镁盐、盐（岩盐、池盐、 天然卤水）天然碱、钠硝石、芒硝、碘、溴、钾长石、含钾 岩石 滑石、石墨、石膏、水泥原料（石灰岩、黄土、粘土、石膏、 铝矾土等） 、建筑材料（石料、砂、砾） 、砖瓦粘土、大理石、 耐酸石材用花岗岩、铸石原料（辉绿岩、玄武岩、角闪石、 白云岩、 萤石、 铬铁矿） 、膨胀珍珠岩原料 （珍珠岩、 松脂岩、 黑耀岩） 、叶腊石、蛭石、白垩、膨润土、漂白土、矽藻土、 浮石 长石、石英砂、石英砂岩、白云母、石灰岩、长石、萤石、 芒硝、高岭土、塑性粘土等 压电石英、冰洲石、光学萤石 硬玉、软玉、玛瑙、水晶、琥珀、绿柱石、金刚石、石榴石、 孔雀石等 铸石材料（辉绿岩） 、研磨材料（石榴石、刚玉、金刚石等） 煤、油页岩、石油、天然气、地蜡、地沥青、油砂、泥炭等 地下饮用水、地下热水、技术用水、矿泉医疗水及可提取某 成分、形态、大小和产状，元素或矿物共生状况、矿石结构、 构造、矿体和周围地质体关系，成矿后改造情况、采、选 、治等
绪论 矿床学研究内容及与其他学科关系
矿床学研究方法
野外地质调查：剖面、填图、取样、矿床图件、各种找矿方法手 段。 实验室：各种测试、化探、电子探针、扫描电镜、电子显微镜、 质谱分析 成矿模拟实验 综合研究
• （5）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、40%的金矿、 80%的有色金属矿和大多数地区的煤矿都有其它矿产与之 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。例如钒，91%产于磁铁矿中；锡也是如 此，虽然储量大，但有相当部分分散于硅酸盐或氧化矿物 中，难于选矿和冶炼。 • （6）矿产的地域分布极不均衡，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，如西藏的铬铁矿、 铜，新疆的石油和镍，广西和云南、贵州的锰、锡、铝土 矿等，由于交通条件、自然地理条件等影响，开采较为困 难。 • 此外，随着现有矿产资源的开发利用，隐伏矿多、露天矿 少，找矿和开采难度越来越大，以及大型矿山资源接替明 显不足等矛盾也日益突出。
• 内生矿床：岩浆矿床、伟晶岩矿床、接触交代矿床、热
液矿床、火山成因矿床
• 外生矿床：风化矿床、沉积矿床、可燃有机矿床 • 变质矿床：区域变质矿床、接触变质矿床、混合岩化矿
床
• 叠生矿床（polygenetic ore deposits） ：层控矿床
矿体形态：等轴状矿体、板状矿体、柱状矿体
产状：空间位置、埋藏（露天矿及盲矿体）、与岩 体、围岩和构造关系
绪论 矿床学基本概念
• 围岩和母岩
围岩（wall rock） ：矿体周围的岩石。围岩化学成分和物理性质 对成矿元素的运移和富集有很大影响。界线分渐变和突变。 母岩（mother rock） ：成矿过程中提供主要成矿物质的岩石。 矿源层或矿源岩
• 一个国家的矿产资源情况不是固定不变的，它随 着社会经济发展和科学技术水平的提高，而呈现 动态变化。从世界矿产资源发展的趋势来看，今 后很长时间内矿产的储量和产量虽然不断生长， 但是增长的速度却逐步降低，投资效益逐步下降； 找矿难度越来越大，找矿方向从地表、浅部向地 壳深部，从陆地向海洋发展；找矿重点从着眼于 找含有用组分高的矿产，不得不转向找含有益组 分较低的矿产。尽管再生性矿产品和代用品会减 轻人类面临的资源不足的压力，但是这种压力并 不会从根本上改变。在发展的二十一世纪，只有 重视和把握矿产资源的形势和变化，加强对矿产 资源形成条件和分布规律的研究，有针对性地进 行地质探矿工作，查明更多的急需矿种资源，努 力扩大矿产资源储量，才能满足社会主义建设需 要。
绪论
• 矿产资源及其特点 矿产（mineral resources）:是经济学或者是商 业上的名词。指自然界产出的，由地质作用形 成的有用矿物资源。具体而言，是指天然赋存 于地壳内部或地表，由地质作用形成的呈固态、 液态或气态的具有经济价值或潜在经济价值的 物质。 从地质研究程度:已发现的并经勘查工程控制储 量的矿床，目前虽然未发现，但经预测（或推 断）是可能存在的矿物质； 从技术经济条件：当前经济技术条件下可以利 用的矿物质，因技术进步和经济发展，在可预 见的将来能够利用的矿物质。
非金属 矿产
建筑材料及水泥原料
陶瓷及玻璃工业原料 压电及光学原料 工艺美术原料 铸石和研磨材料 可燃有 机岩矿产 地下水 资源
矿 产 的 性 质 和 用 途 分 类
• 我国的矿产资源概况 • 我国幅员辽阔，东濒太平洋，属太平洋成矿域外 侧的一部分；西依帕米尔高原，西南为世界屋脊 的青藏高原，为特提斯-喜马拉雅成矿域之东边部 分，隔喜马拉雅山与印度次大陆相望；北邻蒙古 高原，是中亚成矿域的一部分。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。我国已发现矿产171种， 其中已探明储量的有156种，已探明储量的潜在 价值居世界第三位（翟裕生，2002）。有的矿产 储量相当丰富，稀土金属、钨、锡、钼、锑、铋、 硫、菱镁矿、硼、煤等居世界前列。如我国钨资 源量占世界总量43%（主要集中在华南地区）； 我国仅内蒙古白云鄂博一个矿床的稀土金属储量 即相当国外总储量的三倍；我国锑资源量占世界 探明总量的44%。
矿产资源特点： • （1）矿产资源的不可再生性。 • （2）矿产资源分布的空间不均衡性。 • （3）矿产资源概念的可变性。 • （4）矿产资源赋存状态的复杂多样性。 • （5）矿产资源具有多组分共生的特点。
• 矿产资源的分类 • 按存在状态，分为固态、液态和气态。 • 按性质和用途，分为金属矿产、非金属矿 产、可燃有机矿产（能源矿产）和地下水 四大类。 • 金属矿产一般按可提炼的金属及其特性， 分为黑色金属、有色金属、贵金属及稀有、 稀土和分散金属等；
• 矿石和脉石
矿石：从矿体中开采出来的，从中可提取有用组分的矿物集合体； 包括矿石矿物（ore mineral）和脉石矿物（gangue mineral） 。 脉石：泛指矿体中无用物质，包括围岩碎快、夹石和脉石矿物。
绪论 矿床学基本概念
• 矿石的结构和构造
矿石结构（ore texture） ：矿石中矿物颗粒的特点，包括矿物 颗粒自身形态，相对大小及空间相互结合关系等反映的形 态特征。
绪论 矿床学基本概念
• 决定矿床工业价值的因素
矿床本身的特征和性质 国民经济和国防等对矿产的要求 矿区的地理及经济因素
• 矿床成因类型和工业类型
工业类型：作为某种矿产的主要来源，在工业上起 重要作用的矿床类型。
绪论 成矿作用
• 成矿作用：在地球演化过程中，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。 内生成矿作用：主要由地球内部热能影响导致形成 矿床的各种地质作用。放射性元素蜕变能、地幔及岩 浆热能、地球重力场调整释放热能。
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绪论 矿床学基本概念
同生矿床和后生矿床
同生矿床（syngenetic ore deposits） ：矿体与围岩在同 一地质作用过程中同时或近于同时形成。 后生矿床（epigenetic ore deposits） ：矿体形成明 显晚于围岩，含矿热液在裂隙中以充填或交代方式形 成。
矿体形态和产状
矿床学与其它学科关系
矿物学、岩石学、构造地质学、大地构造、地史学、地层学、地 球化学等；数理化基础 采矿学、选矿学、冶金学
绪论 矿床学的形成和发展
• • • • 远古时代：旧石器、新石器，铜器、铁器 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 十六世纪中叶：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）。 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：单一玄武岩浆论，矿床非单一，多元成矿论