矿床学课件第二章矿床学基础.ppt

1,第二章 矿床学基础,矿床学,2,第二章 矿床学基础,1 基本概念 2 元素地球化学 3 成矿作用 4 矿床类型,3,1 基本概念,一、矿床的组成 二、矿体与围岩 三、矿石与脉石 四、矿床类型,4,1 基本概念,一、矿床的组成 1、概念（复习）矿床是指在地壳中通过地质作用形成的，其质和量符合工业要求，在现有经济技术条件下能被开采利用的地质体。,地 质 体,矿 床,位置,地质作用,工业要求,开采利用,5,矿床的组成:,矿 床,矿体,围岩,矿石,脉石,矿石矿物,脉石矿物,6,矿区地质略图,矿区地质图,矿体,围岩,围岩,矿体,7,8,Ore Body,9,矿体与围岩是矿床的基本组成单位。而且关系非常密切，根据其二者的形成先后关系矿床可分为三大类：,同生矿床：指矿体与围岩是在同一地质作用下，同时或近于同时形成的矿床。如岩浆分结作用形成的矿床、沉积作用形成的矿床。,10,后生矿床 矿体形成明显晚于围岩，二者是在不同的地质作用下形成的。如热液作用形成的脉状矿床。,叠生矿床 叠生矿床是指有用组分由同生期富集和后期有用组分的叠加再富集而形成的矿床。因此，此类矿床既具有同生矿床特点又具有后生矿床特点，属复成因的矿床，如层控矿床。,二、矿体与围岩,1、矿体 2、围岩 3、母岩4、矿体形态5、矿体产状,13,二、矿体与围岩 1、矿体 矿体是指由矿石和脉石组成的独立地质体，是矿床的主要组成部分，是开采和利用的主要对象。矿体具有一定的形状、大小和产状，并占有一定的空间位置，被围岩所包围。,14,2、围岩 围岩泛指矿体周围的岩石，其界线有的很清楚（如脉状矿体），有的呈渐变过渡（如由细脉浸染状矿石组成的矿体）。3、母岩 母岩是指矿床形成过程中，提供成矿物质来源的岩石。与矿床在空间上和成因上具有密切联系。如由岩浆结晶分异作用形成的富镁质超基性岩中的铬铁矿矿床，富镁质超基性岩即是铬铁矿矿床的母岩。围岩和母岩是两个完全不同的概念。对某些矿床而言矿体的围岩就是母岩，如多数岩浆矿床；在另一些矿床中矿体的围岩与母岩无关，如多数热液形成的脉状矿床,由多矿体组成的矿床,16,由两个矿体组成的矿床,17,4、矿体形态 根据矿体在三度空间延伸情况,形状可分为三种最基本的类型。,等轴状矿体 板状矿体 柱状矿体,通常称矿体形态为层状、似层状、脉状、囊状、不规则状等。,18,等轴状矿体 矿体的三轴在三度空间呈大致均衡延伸。根据体积大小和形态分为矿瘤、矿巢、矿袋。,19,板状矿体 矿体在长宽二相延伸较大，而厚度相对较小的矿体。根据矿体与围岩形成的先后：,矿层：与围岩产状一致的板状矿体。通常是沉积形成的同生矿床，即矿体与围岩是在同一地质作用形成的。矿层的特点是厚度较稳定，延伸稳定，规模大，其走向延长可达几公里至几十公里以上，沿倾向延伸也可达数十公里。反映了沉积的特征。,20,矿脉：产在围岩裂隙的板状矿体，通常称为矿脉。属于典型的后生矿床。围岩中的裂隙先形成，矿脉后形成。裂隙通常有两种情况，一种为顺层裂隙，另一种为截层裂隙。反映了热液成矿作用的特点。,沿顺层裂隙充填或交代形成。即矿脉与围岩的产状一致。与矿层的本质区 别在于为后生矿体，即矿体的形成晚于围岩，规模上要小一些。产于岩体中或切穿层状岩石层理的矿脉。即矿脉与围岩的产状不一致。,21,脉状矿体形态,22,23,柱状矿体 指在一个方向延伸很大（大多是垂向），而另外两个方向延伸较小的矿体。这种矿体常称为柱状、筒状或管状矿体。一般金属矿床的柱状矿体直径以几米到几十米最为普遍。,柱状矿体,筒状矿体,24,管状矿体,25,5矿体产状 矿体的产状通常指矿体产出的空间位置和地质环境。常包括下面几个内容：,矿体的空间位置 矿体埋藏深度 矿体与岩浆岩的空间关系 矿体与地质构造空间关系 矿体与沉积岩关系,26,矿体的产状通常指矿体产出的空间位置和地质环境。常包括下面几个内容：矿体的空间位置：一般由矿体的走向、倾向和倾角来确定的。但是对于某一方向延伸较大的矿体（矿体的延伸方向与倾向不一致），比如透镜状、脉状、柱状等形态的矿体，还须确定其倾伏角和侧伏角，才能准确地控制它们的空间位置。狭义的产状,岩层产状要素 ad-走向线；ce-倾向线；cd-倾向；a-倾角,27,矿体产状示意图 倾伏角：矿体的最大延伸方向与其水平投影线之间的夹角。侧伏角：矿体最大延伸方向与走向线之间的夹角。,28,矿体埋藏深度：矿体为出露于地表，还是隐伏于地下。矿体与岩浆岩的空间关系：矿体系产于侵入体内，或位于接触带，或位于围岩中。矿体与地质构造空间关系：指矿体产出在构造中的部位，与褶皱、断层的空间关系。矿体与沉积岩关系：与层理、片理呈整合关系或穿切关系 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。,29,三、矿石与脉石,1、矿石 2、矿石品位 3、矿石品级 4、矿石组构 5、脉石,30,矿体矿石脉石矿体由矿石和脉石组成,脉石,矿石,矿石,31,矿石矿石矿物脉石矿物 矿石由矿石矿物和脉石矿物组成,矿石矿物,脉石矿物,脉石矿物,32,1、矿石 矿石：在现有技术和经济条件下，能够从中提取有用组份（元素、化合物或矿物）的自然矿物聚集体。矿石由矿石矿物和脉石矿物组成。矿石矿物：矿石矿物泛指矿石中各种能被利用的矿物；脉石矿物：脉石矿物泛指在矿石中与矿石矿物相伴生的无用矿物 岩石与矿石的区别 有用组分的含量高低 岩石与矿石的界限是变化的 岩石在目前的经济技术条件不具经济价值,33,1)有用组分：指矿石中主要可提取利用的成分。有用组分有如下类型或表示形式：,2）伴生有益组分:指可综合利用的组分和能改善产品性能的组分。前者如铜矿石中的Au、铅矿石中的Ag等元素常可被综合利用；后者如铁矿中的Mn、V等元素，它们的存在可改善钢铁的性能；3）无用组分:指矿石中不能提取利用的成分；4）有害组分：指对选矿和冶炼或对其产品有不良影响的组分。例如金矿中的As不利于金的氰化选矿；铁矿中的S、P会降低钢铁的韧性和强度。,矿 石 有 用 组 分,有用元素,有用化合物,有用矿物,如Au、Ag、Fe、Cu、Pt等金属元素,如KCl、Cr2o3、WO3、P2O5等,如水晶、冰洲石、绿柱石、香花石等,如Au、Ag、Fe、Cu、Pt等金属元素,如KCl、Cr2o3、WO3、P2O5等,如水晶、冰洲石、绿柱石、香花石等,如Au、Ag、Fe、Cu、Pt等金属元素,如KCl、Cr2o3、WO3、P2O5等,34,2、矿石品位 矿石品位 矿石中有用组份的含量，一般用百分比来表示。如元素(Cu、Pb、Zn)、氧化物（Fe、W、Ti）采用重量百分含量（%）表示；贵金属用g/t来表示；金刚石用mg/t表示；砂矿用g/m3或kg/m3来表示。工业品位 能被开采和利用矿体的最低平均品位。只有当矿体的平均品位达到工业品位时才能计算工业储量 边界品位 用来确定矿石或岩石、矿体和围岩界线的品位,35,矿床的工业品位决定因素：矿床规模大，矿石储量大，其工业品位则确定得低，反之则高。矿石综合利用性：斑岩铜矿中含Mo，可综合利用，Cu的工业品位相应降低。矿石的工艺技术条件：不易冶炼的钛铁矿矿石TiO2 8-10%，易冶炼的金红石矿石TiO2：2-4%。开采方式：露天开采,36,3、矿石品级 矿石品级 工业生产上用一种矿石中有益组份和有害组份的含量来确定的矿石等级。指矿石的质量分级。一般矿石品级的划分依据如下：1）矿石的品位 2）伴生组分 3）工艺性能 一般高品级矿石多是高品位、低有害伴生组分的矿石。,37,4、矿石组构 1）矿石构造 指矿石中矿物集合体的形状、大小和空间上的结合分布特征。即指矿物集合体的形态特征而言。2）矿石结构 指矿石中矿物晶粒的形状、大小和空间上的结合分布特征。即指单种或多种矿物晶粒间或单个晶粒与矿物集合体之间的形态特征而言。,38,块状铜矿石,39,条带状铜矿石,40,伟晶黄铁矿矿石,41,含矿石英脉状矿石,42,风化矿石,43,5、脉石 1）脉石 脉石是指矿体中与矿石相伴生的非矿石部分，即无用的围岩碎块及夹石 2）夹石 夹石是指夹于矿体中或矿体间的非矿岩石。即矿体内部不符合工业要求的岩石，其厚度超过了允许的范围。在煤层中称为矸石或夹矸。,44,四、矿床类型,1、成因类型 2、工业类型,45,1、成因类型 矿床成因类型是指按矿床的形成作用和成因划分的矿床类型。如内生成矿作用形成的矿床属内生矿床，岩浆作用形成的矿床属岩浆矿床，岩浆熔离作用形成的矿床属岩浆熔离矿床，沉积作用形成的矿床属沉积矿床，对矿床进行成因类型的划分，主要是为了便于研究。,46,2、工业类型 矿床工业类型是指在矿床成因分类基础上，据在工业上的使用价值和现实意义，尤其是在采矿、选矿和冶金等加工工艺方面特征来划分的矿床类型，如按金属矿产主要来源的矿床属金属矿床，黑色金属矿产主要来源的矿床属黑色金属矿床，铁矿产主要来源的矿床属铁矿床。一般将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，称之为矿床工业类型。,47,2 元素在地壳及上地幔中的分布规律,1、概念 2、元素在地壳和上地幔中的分布量 3、成矿元素在地壳和上地幔中的分布特点,48,1、概念 1）元素的丰度：是指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丰度值。即某元素在地壳中的平均含量。3）浓度克拉克值：元素在某地区（或某一地质体）的平均含量与该元素的克拉克值的比值。元素的丰度/克拉克值其值1，表示富集，其值1，表示分散。有的称为富集系数 4）浓度系数：是指某元素的工业品位与该元素克拉克值的比值。=工业品位/克拉克值,49,2、元素在地壳和上地幔中的分布规律 1）各元素在地壳和上地幔中的分布量极为悬殊（1）分布量最多的是氧；46%（地壳）,43%（上地幔）（2）分布量最少的是氢：1.6%10-9（地壳），0.19%10-9（上地幔）2）地壳和上地幔中分布量最多的是7种元素，即O、Si、Al、Fe、Ca、Na、Mg，其总量占地壳总成分的99.4%，占上地幔总成分的99.11%。由于这些元素是地壳中各类岩石的基本成分，故统称其为造岩元素。造岩元素族在地壳及上地幔中的分布占主要地位。,50,3、成矿元素在地壳和上地幔中的分布特点 1）地壳中主要集中稀有元素（包括稀土元素族）、放射性元素族和岩浆射气元素族；2）上地幔中主要是铁族元素、铂族元素和岩浆射气元素族。,3 成矿作用,一、内生成矿作用 二、外生成矿作用 三、叠生成矿作用,成矿作用 使分散在地壳中的元素发生富集而形成矿床的地质作用，称为成矿作用。按其性质和能量作用的来源分为三大类。,一、内生成矿作用,1、概念：内生成矿作用 主要是由地球内部热能的影响导形成矿床的各种地质作用。能量来源于地球内部（如放射性元素的蜕变能、地幔及岩浆的热能等），与岩浆活动有关的一系列成矿作用岩浆活动：,53,1）岩浆成矿作用 2）伟晶成矿作用 3）接触交代成矿作用 4）热液成矿作用 5）火山成矿作用,2、分类：内生成矿作用按其形成过程可分为正岩浆阶段、残余岩浆阶段和气水热液阶段。按其物理化学条件不同可分为,54,二、外生成矿作用,1、概念：外生成矿作用 主要指在太阳能的影响下，在岩石圈、水圈、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各种地质作用。其能量来自于地球以外（主要是太阳的辐射能、部分生物能和化学能），通常是在温度、压力较低（常温、常压）的条件下进行的。外生成矿作用可分为两大类,55,2、分类,外生成矿作用,风化成矿作用,沉积成矿作用,机械沉积成矿作用,胶体化学沉积成矿作用,生物化学沉积成矿作用,生物有机沉积成矿作用,56,三、叠生成矿作用,1、概念 叠生成矿作用 很多矿床的形成不是由某一种成矿作用形成，往往经过多种成矿作用。即是一种复合成矿作用。可以使先形成的矿床或含矿建造经后期成矿作用的改造富集，也可通过后期成矿作用外来物质的叠加而形成矿床。,4 矿床类型,矿床分类是研究矿床的重要手段。其分类方案很多，主要有 1、按成矿地质作用成因类型 2、按矿质来源来源类型 3、按矿岩相对年龄 同生后生类型 4、按矿床主岩赋矿岩石类型 5、按工业用途工业类型,58,4 矿床类型,一、成因类型 二、工业类型,59,内生矿床,外生矿床,叠生矿床,岩浆成矿作用,伟晶成矿作用,接触交代成矿作用,热液成矿作用,火山成矿作用,风化成矿作用,胶体沉积成矿作用,蒸发沉积成矿作用,生物化学成矿作用,生物有机成矿作用,变质成矿作用,沉积叠加改造作用,机械沉积作用,矿 床 成 因 类 型,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,风化矿床,胶体沉积矿床,蒸发沉积矿床,生物化学沉积矿床,可燃有机矿床,变质矿床,层控矿床,机械沉积矿床,内生矿床,外生矿床,叠生矿床,内生矿床,外生矿床,风化矿床,机械沉积矿床,胶体沉积矿床,风化矿床,机械沉积矿床,蒸发沉积矿床,胶体沉积矿床,风化矿床,机械沉积矿床,生物化学沉积矿床,蒸发沉积矿床,胶体沉积矿床,风化矿床,机械沉积矿床,可燃有机矿床,生物化学沉积矿床,蒸发沉积矿床,胶体沉积矿床,风化矿床,机械沉积矿床,生物有机成矿作用,可燃有机矿床,生物化学沉积矿床,蒸发沉积矿床,胶体沉积矿床,风化矿床,机械沉积矿床,蒸发沉积成矿作用,生物化学成矿作用,生物有机成矿作用,可燃有机矿床,生物化学沉积矿床,蒸发沉积矿床,胶体沉积矿床,风化矿床,机械沉积矿床,胶体沉积成矿作用,机械沉积作用,蒸发沉积成矿作用,生物化学成矿作用,生物有机成矿作用,可燃有机矿床,生物化学沉积矿床,蒸发沉积矿床,胶体沉积矿床,风化矿床,机械沉积矿床,60,二、工业类型,1、金属矿床 2、非金属矿床 3、可燃有机矿床 4、地下水资源,61,1、金属矿床 1）黑色金属矿床：包括铁、锰、铬、钛、钒等 2）有色金属矿床：包括铜、铅、锌、铝、镁、镍、钴、钨、锡、钼、锑、铋、汞等 3）贵金属矿床：包括金、银、铂族金属（铂、钯、铱、锇、钌）等 4）放射性金属矿床：包括铀、钍、镭等 5）稀有金属矿床：包括铌、钽、锂、铍、锆、锶、铷、铯等 6）稀土金属矿床：包括钇、钆、铽、镝、铈、镧、镨、钕、钐、铕等 7）分散金属矿床：包括锗、镓、铟、铊、铪、铼、镉、钪、硒和碲等,62,2、非金属矿床 1）冶金辅助原料矿床：如包括菱镁矿、耐火粘土、萤石、蓝晶石、红柱石、熔剂用灰岩、冶金用白云岩等 2）化学工业原料矿床：如包括磷灰石、自然硫、硫铁矿、钠硝石、明矾石、芒硝、重晶石、天然碱、白云岩等 3）工业制造原料矿床：如石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等 4）压电及光学原料矿床：如压电石英、光学石英、冰洲石、萤石等 5）陶瓷及玻璃工业原料矿床：如长石、石英砂、高岭土、粘土等 6）建筑及水泥原料矿床：如砂岩、砾岩、白垩、石灰岩、石膏、花岗岩等 7）宝石及工艺美术材料矿床：如硬玉、软玉、玛瑙、绿松石、琥珀、电气石、孔雀石、绿柱石、蛇纹石等,63,3、可燃有机矿床 1）固体燃料矿床：如煤、油页岩等 2）液体燃料矿床：如石油 3）气体燃料矿床：如天然气 4、地下水气资源 1）地下水资源：如地下饮用水、地下热水、矿泉医疗水等 2）地下气资源：如二氧化碳气、硫化氢气、氦气和氧气等,64,思考,1、矿石与岩石的区别；2、同生、后生和叠生矿床的特征；3、矿体的组成及各部分的含义；4、矿石的工业品味。,