高級礦床學2基本概念

1、中南大學地學院中南大學地學院2009-11-01主講：劉繼順主講：劉繼順二、礦床成因研究要點2-1 礦床學基本概念礦床學基本概念 礦床學 經濟地質學Economic Geology礦床Mineral Deposits/Ore Deposits礦產資源Mineral Resource2-1礦床學基本概念 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，其量低于所認定的礦石品位含有的有用組分，其量低于所認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礦床學基本概念 儲量儲量 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礦床學基本概念固體固體礦產礦產資源資源/儲量儲量分類分類表表 可靠程度可靠程度 經濟意義經濟意義查明礦產資源查明礦產資源潛在礦產資源潛在礦產資源探明的探明的控制的控制的推斷的推斷的預測的預測的經濟的經濟的可采儲量可采儲量(111) 基礎儲量基礎儲量(111b)預可采儲量預可采儲量(121)預可采儲量預可采儲量(122)基礎儲量基礎儲量 (121b)基礎儲量基礎儲量(122b) 邊際經濟的邊際經濟的基礎

3、儲量基礎儲量(2M11) 基礎儲量基礎儲量(2M21)基礎儲量基礎儲量(2M22)次邊際經濟的次邊際經濟的資源量資源量(2S11) 資源量資源量(2S21)資源量資源量(2S22)內蘊經濟的內蘊經濟的資源量資源量(331)資源量資源量(332)資源量資源量(333)資源量資源量(334)?（111334），一位示經濟意義；），一位示經濟意義；1=經濟的；經濟的；2M=邊際經濟的；邊際經濟的；2S=次邊際經濟的。次邊際經濟的。3=內蘊經濟的；？內蘊經濟的；？=經濟意義未定。二位示可行性評價階段：經濟意義未定。二位示可行性評價階段：1=可行性研究，可行性研究，2=預預可行性研究，可行性研究，3=概

4、略研究；三位示地質可靠程度：概略研究；三位示地質可靠程度：1=探明的，探明的，2=控制的，控制的，3=推斷推斷的，的，4=預測的。預測的。B=未扣除設計、采礦損失的可采儲量未扣除設計、采礦損失的可采儲量2-1 礦床學基本概念 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； 開采方法；開采方法； 加工性質（顆粒，可選冶性）；加工性質（顆粒，可選冶性）； 礦物性質（伴生組分）礦物性質（伴生組分） 距市場的遠近。距市場的遠近。 Concentration Factors所找目標的含量與地殼平均值所找目標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 成礦學成礦學 Metallogeny，gitology 礦床分類礦床分類 沉積礦床（含風化礦床）沉積礦床（含風化礦床） 變質礦床變質礦床 巖漿礦床巖漿礦床 熱液礦床熱液礦床2-1 成礦學 成礦三要素成礦三要素 物質來源（成礦物質和載體）物質來源（成

6、礦物質和載體） 遷移過程（成礦過程）遷移過程（成礦過程） 淀積（濕法冶金逆過程）淀積（濕法冶金逆過程） 先破解淀積條件信息，再追溯成礦元素的來源先破解淀積條件信息，再追溯成礦元素的來源及遷移機制及遷移機制成礦動力成礦動力（活化、驅動、（活化、驅動、物理化學障）物理化學障）2-1 成礦學 成礦作用成礦作用-巖漿、剝蝕、搬運、沉積、成巖、巖漿、剝蝕、搬運、沉積、成巖、變質變質 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) 細菌細菌作用作用(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) 殘殘留和留和機械機械富集富集 (Residual and mechanical ) 氧化和表生富集氧化和表生富集 (Oxidation supergene enrichment) 變質變質作用作用(Metamorphism)2-1 成礦學 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，或變質礦物變質礦物中中釋釋放出放出來來的水。的水。后后成礦成礦床床 (epigenetic mineral deposits)的的直直接接來來源。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 熱液作用要點熱液作用要點 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礦物質運礦物質（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當作溶液的通道作溶液的通道 適當適當的的環(huán)境環(huán)境、位置位置能能沉積礦物沉積礦物 化學反應化學反應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，可自行開辟通道或爆熱液流體壓力大于圍壓，可自行開辟通道或爆破。破。2-1 成礦學2-1 成礦學 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有到最大至完全沒有到最大至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；角小的物質質孔隙度比角大物孔隙度比角大物質質的孔隙度高。的孔隙度高。 2-1 成礦學 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：滲透率是測測量流量流體體穿穿過過物物質質難易難易的程度。的程度。與與巖石孔隙巖石孔隙連連通度有通度有關關。 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 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?？赡苁堑摹？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，而空隙充填細充填細粒粒物物質質。2-1 成礦學 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，通常相通常相當長當長且深，且深，當熱當熱液通液通過時過時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個或或兩個兩個破裂，而是破裂，而是無數無數距距離離接近、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 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：當當火山活火山活動噴發(fā)時動噴發(fā)時造成像造成像pipe形形狀狀的通路的通路時時，被，被噴噴出的火山物出的火山物質質可能可能又又會會掉回去，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：經過經過溶液溶液交代交代作作用用后后的巖石，被的巖石，被發(fā)現發(fā)現比未比未經交代經交代作用的巖石作用的巖石來來的多孔，且允的多孔，且允許熱許熱

15、液液進入進入。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 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 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 地史時期災變事件地史時期災變事件（熱（熱-溫室效應至冰冷；溫室效應至冰冷；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級地幔柱超級地幔柱 太古代和白堊紀）太古代和白堊紀） 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 白堊紀的金剛石白堊紀的金剛石-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 遷移過程遷移過程 巖漿巖漿 液體液體 氣體氣體 配合物配合物 巖漿到流體轉化巖漿到流體轉化 出溶出溶 流體動力學流體動力學 大規(guī)模流體運移對流循環(huán)大規(guī)模流體運移對流循環(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 物質來源物質來源 幔源、殼幔源、殼源幔源、殼幔源、殼源 爭論爭論 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 存在問題存在問題 殼幔界面表層對流（板塊運動）、核幔界面深層對殼幔界面表層對流（板塊運動）、核幔界面深層對流（亞固定熱點）物質流（亞固定熱點）物質-能量交換能量交換 預富集預富集 巖石圈根成分巖石圈根成分 成礦省的原因成礦省的原因 全球性災變事件全球性災變事件 大陸裂解、氣候突變、超級地幔大陸裂解、氣候突變、超級地幔柱柱 隕擊隕擊2-1 成礦學 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 地史時期災變事件地史時期災變事件（熱（熱-溫室效應至冰冷；溫室效應至冰冷

18、；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級地幔柱超級地幔柱 太古代和白堊紀）太古代和白堊紀） 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 白堊紀的金剛石白堊紀的金剛石-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 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 地史時期災變事件地史時期災變事件（熱（熱-溫室效應至冰冷；溫室效應至冰冷；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級

19、地幔柱超級地幔柱 太古代和白堊紀）太古代和白堊紀） 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 白堊紀的金剛石白堊紀的金剛石-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 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 地史時期災變事件地史時期災變事件（熱（熱-溫室效應至冰冷；溫室效應至冰冷；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級地幔柱超級地幔柱 太古代和白堊紀）太古代和白堊紀）

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 白堊紀的金剛石白堊紀的金剛石-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 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 地史時期災變事件地史時期災變事件（熱（熱-溫室效應至冰冷；溫室效應至冰冷；CO2大氣圈至富氧大氣圈大氣圈至富氧大氣圈 超級地幔柱超級地幔柱 太古代和白堊紀）太古代和白堊紀） 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