高級(jí)礦床學(xué)2基本概念

1、中南大學(xué)地學(xué)院中南大學(xué)地學(xué)院2009-11-01主講：劉繼順主講：劉繼順二、礦床成因研究要點(diǎn)2-1 礦床學(xué)基本概念礦床學(xué)基本概念 礦床學(xué) 經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)Economic Geology礦床Mineral Deposits/Ore Deposits礦產(chǎn)資源Mineral Resource2-1礦床學(xué)基本概念 礦石礦石Ore 礦石礦物礦石礦物Ore Mineral 脈石礦物脈石礦物 胚胎礦胚胎礦Protore 含有的有用組分，其量低于所認(rèn)定的礦石品位含有的有用組分，其量低于所認(rèn)定的礦石品位圍巖圍巖礦體礦體脈石脈石礦床礦床礦石礦物礦石礦物脈石礦物脈石礦物礦石礦石2-1礦床學(xué)基本概念 儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量 Prove

2、n 三維三維確定的確定的 Probable 二二維確定，三維維確定，三維存在存在Inferred(Possible) - inferred or thought to be present 2-1礦床學(xué)基本概念固體固體礦產(chǎn)礦產(chǎn)資源資源/儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量分類分類表表 可靠程度可靠程度 經(jīng)濟(jì)意義經(jīng)濟(jì)意義查明礦產(chǎn)資源查明礦產(chǎn)資源潛在礦產(chǎn)資源潛在礦產(chǎn)資源探明的探明的控制的控制的推斷的推斷的預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)的經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)的可采儲(chǔ)量可采儲(chǔ)量(111) 基礎(chǔ)儲(chǔ)量基礎(chǔ)儲(chǔ)量(111b)預(yù)可采儲(chǔ)量預(yù)可采儲(chǔ)量(121)預(yù)可采儲(chǔ)量預(yù)可采儲(chǔ)量(122)基礎(chǔ)儲(chǔ)量基礎(chǔ)儲(chǔ)量 (121b)基礎(chǔ)儲(chǔ)量基礎(chǔ)儲(chǔ)量(122b) 邊際經(jīng)濟(jì)的邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)

3、儲(chǔ)量基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M11) 基礎(chǔ)儲(chǔ)量基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M21)基礎(chǔ)儲(chǔ)量基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M22)次邊際經(jīng)濟(jì)的次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量資源量(2S11) 資源量資源量(2S21)資源量資源量(2S22)內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量資源量(331)資源量資源量(332)資源量資源量(333)資源量資源量(334)?（111334），一位示經(jīng)濟(jì)意義；），一位示經(jīng)濟(jì)意義；1=經(jīng)濟(jì)的；經(jīng)濟(jì)的；2M=邊際經(jīng)濟(jì)的；邊際經(jīng)濟(jì)的；2S=次邊際經(jīng)濟(jì)的。次邊際經(jīng)濟(jì)的。3=內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的；？?jī)?nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的；？=經(jīng)濟(jì)意義未定。二位示可行性評(píng)價(jià)階段：經(jīng)濟(jì)意義未定。二位示可行性評(píng)價(jià)階段：1=可行性研究，可行性研究，2=預(yù)預(yù)可行性研究，可行性研究，3=概

4、略研究；三位示地質(zhì)可靠程度：概略研究；三位示地質(zhì)可靠程度：1=探明的，探明的，2=控制的，控制的，3=推斷推斷的，的，4=預(yù)測(cè)的。預(yù)測(cè)的。B=未扣除設(shè)計(jì)、采礦損失的可采儲(chǔ)量未扣除設(shè)計(jì)、采礦損失的可采儲(chǔ)量2-1 礦床學(xué)基本概念 品位（品位（grade or tenor) 特定礦床中有用組分的含量特定礦床中有用組分的含量 % oz/ton parts per million (ppm)，克克/噸噸 千克千克/立方米立方米 克拉克拉/立方米立方米2-1 礦床學(xué)基本概念 邊界品位邊界品位Cutoff Grade 可采能獲利的最低品位可采能獲利的最低品位,影響影響邊界品位的因素有：邊界品位的因素有： 規(guī)

5、模規(guī)模Size； 埋藏深度；埋藏深度； 開(kāi)采方法；開(kāi)采方法； 加工性質(zhì)（顆粒，可選冶性）；加工性質(zhì)（顆粒，可選冶性）； 礦物性質(zhì)（伴生組分）礦物性質(zhì)（伴生組分） 距市場(chǎng)的遠(yuǎn)近。距市場(chǎng)的遠(yuǎn)近。 Concentration Factors所找目標(biāo)的含量與地殼平均值所找目標(biāo)的含量與地殼平均值(Clark)之比，為富集因子。之比，為富集因子。2-1 成礦學(xué) 成礦學(xué)成礦學(xué) Metallogeny，gitology 礦床分類礦床分類 沉積礦床（含風(fēng)化礦床）沉積礦床（含風(fēng)化礦床） 變質(zhì)礦床變質(zhì)礦床 巖漿礦床巖漿礦床 熱液礦床熱液礦床2-1 成礦學(xué) 成礦三要素成礦三要素 物質(zhì)來(lái)源（成礦物質(zhì)和載體）物質(zhì)來(lái)源（成

6、礦物質(zhì)和載體） 遷移過(guò)程（成礦過(guò)程）遷移過(guò)程（成礦過(guò)程） 淀積（濕法冶金逆過(guò)程）淀積（濕法冶金逆過(guò)程） 先破解淀積條件信息，再追溯成礦元素的來(lái)源先破解淀積條件信息，再追溯成礦元素的來(lái)源及遷移機(jī)制及遷移機(jī)制成礦動(dòng)力成礦動(dòng)力（活化、驅(qū)動(dòng)、（活化、驅(qū)動(dòng)、物理化學(xué)障）物理化學(xué)障）2-1 成礦學(xué) 成礦作用成礦作用-巖漿、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、成巖、巖漿、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、成巖、變質(zhì)變質(zhì) 巖巖漿漿富集作用富集作用(Magma concentration) 接接觸觸交代作用交代作用(Contact metasomatism) 熱熱液作用液作用(Hydrothermal processes) 空洞空洞充填充填(C

7、avity filling) 交代交代(Replacement) 升華升華作用作用(Sublimation) 沉積沉積作用作用(Sedimentation) 細(xì)菌細(xì)菌作用作用(Bacterial processes) 海底海底噴氣噴氣及火山作用及火山作用 (Submarine exhalative 蒸蒸發(fā)發(fā)作用作用(Evaporation) 殘殘留和留和機(jī)械機(jī)械富集富集 (Residual and mechanical ) 氧化和表生富集氧化和表生富集 (Oxidation supergene enrichment) 變質(zhì)變質(zhì)作用作用(Metamorphism)2-1 成礦學(xué) 熱液熱液作用作用

8、 (Hydrothermal processes) Hydrothermal：Hydrothermal solutions、hydrothermal mineralizing solutions熱熱水。巖水。巖漿漿作作用伴生混合水用伴生混合水或或天水天水 (meteoric water)、原生水、原生水 (connate water)，或，或變質(zhì)礦物變質(zhì)礦物中中釋釋放出放出來(lái)來(lái)的水。的水。后后成礦成礦床床 (epigenetic mineral deposits)的的直直接接來(lái)來(lái)源。源。 Principle of hydrothermal processes：大規(guī)模金屬礦大規(guī)模金屬礦，如如：金

9、：金 (gold)、銀銀 (silver)、銅銅 (copper)、鉛鉛 (lead)、鋅鋅 (zinc)、汞、汞 (mercury)、銻銻 (antimony)、鉬鉬 (molybdenum)；非；非金屬礦金屬礦。 許許多多熱熱液成因的液成因的 大大礦礦區(qū)區(qū)。2-1 成礦學(xué) 熱液作用要點(diǎn)熱液作用要點(diǎn) 有用的成礦流體有用的成礦流體能溶解及搬能溶解及搬運(yùn)礦物質(zhì)運(yùn)礦物質(zhì)（mineral matter） 連續(xù)連續(xù)且且暢暢通的裂通的裂縫縫在巖石中能在巖石中能當(dāng)當(dāng)作溶液的通道作溶液的通道 適當(dāng)適當(dāng)?shù)牡沫h(huán)境環(huán)境、位置位置能能沉積礦物沉積礦物 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)造成造成沉積沉積作用作用 沉積沉積的的礦體礦體有

10、足夠的有足夠的濃濃度能成度能成為為有用的有用的礦礦床床 熱液流體壓力大于圍壓，可自行開(kāi)辟通道或爆熱液流體壓力大于圍壓，可自行開(kāi)辟通道或爆破。破。2-1 成礦學(xué)2-1 成礦學(xué) 巖石孔隙（滲透性、淀積空間）巖石孔隙（滲透性、淀積空間） Pore spaces：巖石的孔隙：巖石的孔隙為顆為顆粒粒間間空隙的通空隙的通路路，能夠吸附流能夠吸附流體體。這這些空隙使巖石些空隙使巖石為為可滲可滲透的，且成透的，且成為礦為礦、油、油、氣氣及水的及水的貯存處貯存處。世。世界上大部分的油田、界上大部分的油田、氣氣田、地下水都是保存田、地下水都是保存的巖石孔隙中。的巖石孔隙中。 Porosity：孔隙度是巖石中孔隙的

11、：孔隙度是巖石中孔隙的體積體積百分百分比，比，范圍從范圍從完全沒(méi)有到最大至完全沒(méi)有到最大至50%以上。角以上。角狀狀物物體體比球形物比球形物體體的孔隙度大；角小的物的孔隙度大；角小的物質(zhì)質(zhì)孔隙度比角大物孔隙度比角大物質(zhì)質(zhì)的孔隙度高。的孔隙度高。 2-1 成礦學(xué) 巖石孔隙（滲透性、淀積空間）巖石孔隙（滲透性、淀積空間） Permeability：滲透率是：滲透率是測(cè)測(cè)量流量流體體穿穿過(guò)過(guò)物物質(zhì)質(zhì)難易難易的程度。的程度。與與巖石孔隙巖石孔隙連連通度有通度有關(guān)關(guān)。 Bedding planes層面層面 Vesicles：氣氣孔。是孔。是揮發(fā)氣體揮發(fā)氣體所造成的通道，所造成的通道，特別是在特別是在許多

12、許多basaltic lava flow的最上的最上層層。如果許多如果許多氣氣孔孔緊緊靠在一起形成多孔靠在一起形成多孔狀狀的巖石，的巖石，如同海如同海綿綿一般，一般，稱為稱為scoria。2-1 成礦學(xué) 巖石孔隙（滲透性、淀積空間）巖石孔隙（滲透性、淀積空間） Volcanic flow drains Cooling cracks：在火成巖：在火成巖冷凝收縮冷凝收縮所形成所形成的?？赡苁堑??？赡苁且?guī)規(guī)律的律的節(jié)節(jié)理或不理或不規(guī)則規(guī)則的破裂。的破裂。 Igneous breccias cavities volcanic breccias forming agglomerates intrusiv

13、e breccias 具有粗粒角具有粗粒角狀狀的破碎火成巖的破碎火成巖塊塊，而空隙，而空隙充填細(xì)充填細(xì)粒粒物物質(zhì)質(zhì)。2-1 成礦學(xué) 巖石孔隙（滲透性、淀積空間）巖石孔隙（滲透性、淀積空間） Fissures：fissures是巖石中是巖石中連續(xù)連續(xù)的板的板狀狀裂隙，裂隙，通常相通常相當(dāng)長(zhǎng)當(dāng)長(zhǎng)且深，且深，當(dāng)熱當(dāng)熱液通液通過(guò)時(shí)過(guò)時(shí)造成造成金屬金屬或或礦物礦物充填其中，形成充填其中，形成fissure veins。 Shear-zone cavities：剪力帶造成巖石破碎，：剪力帶造成巖石破碎，不只是集中一不只是集中一個(gè)個(gè)或或兩個(gè)兩個(gè)破裂，而是破裂，而是無(wú)數(shù)無(wú)數(shù)距距離離接近、深成的破裂或接近、深成

14、的破裂或壓壓碎的不碎的不連續(xù)連續(xù)面。面。2-1 成礦學(xué) 巖石孔隙（滲透性、淀積空間）巖石孔隙（滲透性、淀積空間） Folding and warping Volcanic pipes：當(dāng)當(dāng)火山活火山活動(dòng)噴發(fā)時(shí)動(dòng)噴發(fā)時(shí)造成像造成像pipe形形狀狀的通路的通路時(shí)時(shí)，被，被噴噴出的火山物出的火山物質(zhì)質(zhì)可能可能又又會(huì)會(huì)掉回去，或被沖刷再帶回掉回去，或被沖刷再帶回pipe中，形成中，形成角角狀狀的的breccia。 Rock alteration openings：經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)溶液溶液交代交代作作用用后后的巖石，被的巖石，被發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)比未比未經(jīng)交代經(jīng)交代作用的巖石作用的巖石來(lái)來(lái)的多孔，且允的多孔，且允許熱許熱

15、液液進(jìn)入進(jìn)入。硅硅化作用化作用（silicification）能能提高孔隙度及提高孔隙度及滲滲透率。透率。2-1 成礦學(xué) 巖石孔隙（滲透性、淀積空間）巖石孔隙（滲透性、淀積空間）梳狀脈2-1 成礦學(xué) 圍巖蝕變圍巖蝕變（交代蝕變巖及其找礦意義）（交代蝕變巖及其找礦意義） 特征元素與礦物的微跡變化特征元素與礦物的微跡變化 地史時(shí)期災(zāi)變事件地史時(shí)期災(zāi)變事件（熱（熱-溫室效應(yīng)至冰冷；溫室效應(yīng)至冰冷；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級(jí)地幔柱超級(jí)地幔柱 太古代和白堊紀(jì)）太古代和白堊紀(jì)） 太古代金太古代金-鈾礫巖鈾礫巖 早元古代鐵礦、科馬提巖銅鎳礦、中下元古代不整早元古代鐵礦、科馬提巖銅鎳礦、

16、中下元古代不整合面型巨型鈾礦合面型巨型鈾礦 白堊紀(jì)的金剛石白堊紀(jì)的金剛石-石油石油-金礦組合金礦組合 中生代成礦大爆發(fā)中生代成礦大爆發(fā)2-1 成礦學(xué) 遷移過(guò)程遷移過(guò)程 巖漿巖漿 液體液體 氣體氣體 配合物配合物 巖漿到流體轉(zhuǎn)化巖漿到流體轉(zhuǎn)化 出溶出溶 流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué) 大規(guī)模流體運(yùn)移對(duì)流循環(huán)大規(guī)模流體運(yùn)移對(duì)流循環(huán) 流體包裹體（溫、壓、鹽度）流體包裹體（溫、壓、鹽度） 難溶金屬也可所相遷移，鉑金銀銅鉛鋅難溶金屬也可所相遷移，鉑金銀銅鉛鋅 地震泵地震泵2-1 成礦學(xué) 物質(zhì)來(lái)源物質(zhì)來(lái)源 幔源、殼幔源、殼源幔源、殼幔源、殼源 爭(zhēng)論爭(zhēng)論 微量元素、同位素微量元素、同位素 主巖主巖 圍巖圍巖 層位層位

17、 巖性巖性 巖漿巖成礦專屬性巖漿巖成礦專屬性2-1 成礦學(xué) 存在問(wèn)題存在問(wèn)題 殼幔界面表層對(duì)流（板塊運(yùn)動(dòng)）、核幔界面深層對(duì)殼幔界面表層對(duì)流（板塊運(yùn)動(dòng)）、核幔界面深層對(duì)流（亞固定熱點(diǎn)）物質(zhì)流（亞固定熱點(diǎn)）物質(zhì)-能量交換能量交換 預(yù)富集預(yù)富集 巖石圈根成分巖石圈根成分 成礦省的原因成礦省的原因 全球性災(zāi)變事件全球性災(zāi)變事件 大陸裂解、氣候突變、超級(jí)地幔大陸裂解、氣候突變、超級(jí)地幔柱柱 隕擊隕擊2-1 成礦學(xué) 圍巖蝕變圍巖蝕變（交代蝕變巖及其找礦意義）（交代蝕變巖及其找礦意義） 特征元素與礦物的微跡變化特征元素與礦物的微跡變化 地史時(shí)期災(zāi)變事件地史時(shí)期災(zāi)變事件（熱（熱-溫室效應(yīng)至冰冷；溫室效應(yīng)至冰冷

18、；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級(jí)地幔柱超級(jí)地幔柱 太古代和白堊紀(jì)）太古代和白堊紀(jì)） 太古代金太古代金-鈾礫巖鈾礫巖 早元古代鐵礦、科馬提巖銅鎳礦、中下元古代不整早元古代鐵礦、科馬提巖銅鎳礦、中下元古代不整合面型巨型鈾礦合面型巨型鈾礦 白堊紀(jì)的金剛石白堊紀(jì)的金剛石-石油石油-金礦組合金礦組合 中生代成礦大爆發(fā)中生代成礦大爆發(fā)2-1 成礦學(xué) 圍巖蝕變圍巖蝕變（交代蝕變巖及其找礦意義）（交代蝕變巖及其找礦意義） 特征元素與礦物的微跡變化特征元素與礦物的微跡變化 地史時(shí)期災(zāi)變事件地史時(shí)期災(zāi)變事件（熱（熱-溫室效應(yīng)至冰冷；溫室效應(yīng)至冰冷；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級(jí)

19、地幔柱超級(jí)地幔柱 太古代和白堊紀(jì)）太古代和白堊紀(jì)） 太古代金太古代金-鈾礫巖鈾礫巖 早元古代鐵礦、科馬提巖銅鎳礦、中下元古代不整早元古代鐵礦、科馬提巖銅鎳礦、中下元古代不整合面型巨型鈾礦合面型巨型鈾礦 白堊紀(jì)的金剛石白堊紀(jì)的金剛石-石油石油-金礦組合金礦組合 中生代成礦大爆發(fā)中生代成礦大爆發(fā)2-1 成礦學(xué) 圍巖蝕變圍巖蝕變（交代蝕變巖及其找礦意義）（交代蝕變巖及其找礦意義） 特征元素與礦物的微跡變化特征元素與礦物的微跡變化 地史時(shí)期災(zāi)變事件地史時(shí)期災(zāi)變事件（熱（熱-溫室效應(yīng)至冰冷；溫室效應(yīng)至冰冷；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級(jí)地幔柱超級(jí)地幔柱 太古代和白堊紀(jì)）太古代和白堊紀(jì)）

20、 太古代金太古代金-鈾礫巖鈾礫巖 早元古代鐵礦、科馬提巖銅鎳礦、中下元古代不整早元古代鐵礦、科馬提巖銅鎳礦、中下元古代不整合面型巨型鈾礦合面型巨型鈾礦 白堊紀(jì)的金剛石白堊紀(jì)的金剛石-石油石油-金礦組合金礦組合 中生代成礦大爆發(fā)中生代成礦大爆發(fā)2-1 成礦學(xué) 圍巖蝕變圍巖蝕變（交代蝕變巖及其找礦意義）（交代蝕變巖及其找礦意義） 特征元素與礦物的微跡變化特征元素與礦物的微跡變化 地史時(shí)期災(zāi)變事件地史時(shí)期災(zāi)變事件（熱（熱-溫室效應(yīng)至冰冷；溫室效應(yīng)至冰冷；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級(jí)地幔柱超級(jí)地幔柱 太古代和白堊紀(jì)）太古代和白堊紀(jì)） 太古代金太古代金-鈾礫巖鈾礫巖 早元古代鐵礦、科馬提巖銅鎳礦、中下元古代不整早元古代鐵礦