國立大學地質科學系九十六學年度第一學期課程

國立臺灣大學地質科學系九十六學年度第一學期課程地質資源GeologicalResources

(20449110)授課教師：陳正宏[辦公室:地質科學系209研究室；電話：3366-5872]黃武良[辦公室:地質科學系232研究室；電話：3366-2929]鄧茂華[辦公室:地質科學系325研究室；電話：3366-2945]學分數(shù)：

2學分 上課時間：星期四上午10:20~12:10授課對象：大學部四年級必修 上課地點：共同306教室授課大綱：本課程為地質科學系四年級必修課程，內(nèi)容分為三個單元，第一單元闡述礦產(chǎn)資源的基本概念、基礎理論以及形成條件，分析各種礦產(chǎn)成因的地質特徵及其控礦因素。同時根據(jù)近代地質學的發(fā)展，介紹成礦物質的來源、成礦模式、成礦系列和礦床時空分佈及與地體構造之關係等觀念。第二單元涵蓋石油及天然氣資源探勘的基本概念。目的在於協(xié)助學生認識地質學在油氣探勘之應用，課程著重於油氣系統(tǒng)的地質特性及探勘科技。第三單元涵蓋礦物原料、材料科學及其主要應用，目的在於介紹學生認識目前實際應用的主要礦物原料與文明工業(yè)發(fā)展的關係等，尤其著重在從礦物原料到各種工業(yè)成品的過程，強調材料科學與礦物資源間不可分割的關係。教科書及教材：本課程之主要參考書與教材有-1.F.J.Sawkins(1990)"Metaldepositsinrelationtoplatetectonics,2ndedition":Springer-Verlag.2.AnthonyM.Evans(1993)"Oregeologyandindustrialminerals,3rdedition":BlackwellSci.Pub.,Oxford.3.J.R.CragandD.J.Vaughan(1994)"Oremicroscopyandorepetrography,2ndedition":JohnWileyandSons.4.R.C.Selley(1997)*ElementsofPetroleumGeology,2ndedition,*470pp.AcademicPress.5.E.A.Keller(2000)*EnvironmentalGeology,8thEdition,*MacmillanPublishingCompany,NewYork另外由授課老師補充相關講題之講義。成績評量方式：本課程以課堂講授為主，評分方式包括期中考試、學期考試、上課表現(xiàn)與平時成績?yōu)橹鳌Ｔu分百分比： 期中考試 40%

學期考試 40%

上課表現(xiàn)與平時成績 20%緒論礦產(chǎn)(mineralreserves)是自然界產(chǎn)出的有用礦物資源。人類早期社會就是以礦產(chǎn)和其製品來命名，如石器時代、青銅器時代、鐵器時代等。礦床(mineraldeposits)礦產(chǎn)在地殼中的集中產(chǎn)地即是礦床，是指地殼中由地質作用形成，其所含有用礦物資源的質和量，在一定經(jīng)濟技術條件下能被開採利用的地質體。同生礦床

(syngeneticdeposits)指礦體與圍巖是在同一地質作用過程中同時或近於同時形成的，例如由沉積作用形成的沉積礦床以及巖漿結晶分化過程形成的巖漿分結礦床等。後生礦床

(epigeneticdeposits)指礦體的形成明顯晚於圍巖的礦床，常是礦體和圍巖由不同地質作用在不同時間形成的，例如沿地層層理面或穿切層理的各種熱液礦脈。礦產(chǎn)是不能再生的自然資源，發(fā)達的工業(yè)生產(chǎn)需要大量的礦產(chǎn)資源，而近代找礦難度增大，更需加強對地質資源之研究。（一）礦產(chǎn)種類1.金屬礦產(chǎn)2.非金屬礦產(chǎn)3.可燃有機礦產(chǎn)4.地下水資源（二）礦石的品位圍巖指礦體週圍的巖石。母巖在礦床形成過程中，提供主要成礦物質的巖石。礦石從礦體中開採出來，從中可提取有用組分的礦物集合體，一般由礦石礦物和脈石礦物兩部分組成。礦石礦物（oremineral）指可被利用的金屬或非金屬礦物，也稱有用礦物。脈石礦物（ganguemineral）指礦石中不能利用的礦物，也稱無用礦物。品位(tenor)礦石中有用組分百分含量稱為品位，一般用重量百分比來表示。金屬礦石（如鐵、銅、鉛鋅）：金屬元素之重量百分比。非金屬礦石：以氧化物（如WO3、V2O5）之重量百分比。非金屬礦物原料（如鉀鹽、明礬石）：礦物或化合物之重量百分比。貴金屬礦石：克/噸（g/t）。原生金剛石：毫克/噸（mg/t）。砂礦：克/立方米（g/m3）或公斤/立方米（kg/m3）。邊界品位：用以劃分礦與非礦界限的最低品位，如銅礦為0.2-0.3%，鉬礦為0.02-0.04%等。工業(yè)品位：指當前能提供開和利用之礦體的最低平均品位，只有在達到經(jīng)濟上有益之品位時才能計算工業(yè)儲量。有益組份：礦石中可以回收的伴生組份或者能改善產(chǎn)品性能的組份。如有些鐵礦石中伴生錳、釩、鈷、鈮。有害組份：例如鐵礦石中硫含量高會降低金屬抗張強度，使鋼在高溫下變脆，則硫為鐵礦石中之有害組份。品級(grade)根據(jù)礦石的品位、有益和有害組分含量來確定，如磁鐵礦礦石的平爐富礦石品級，要求tFe>55%。（四）礦床成因分類Ⅰ﹒內(nèi)生礦床

(edogenicdeposits)(1)巖漿礦床(2)偉晶巖礦床(3)接觸交代（矽卡巖）礦床在中酸性-中基性侵入巖與碳酸鹽巖的接觸帶上或其附近，由於含礦氣水溶液進行交代作用而形成的。(4)熱液礦床(5)火山成因礦床Ⅱ﹒外生礦床

(exogenicdeposits)(6)風化礦床陸地表層在單純風化作用下達到工業(yè)要求的有用礦物堆積體。(7)沉積礦床地表巖石經(jīng)風化和沉積作用所形成的沉積物，其中有用礦物達到工業(yè)要求所形成者。(8)可燃有機礦床有機成因可燃燒的礦產(chǎn)，包括煤、油頁巖、石油和天然氣。Ⅲ﹒變質礦床

(metamorphicdeposits)(9)接觸變質礦床由於巖漿侵位引起圍巖溫度增高所形成的礦床。(10)區(qū)域變質礦床由於區(qū)域構造運動的影響使原來的巖石或礦石受強烈的改造。(11)混合巖化礦床（migmatitedeposits）由深部上升的流體，或由巖石部分熔融所產(chǎn)生的混漿，與不同類型的原巖經(jīng)一系列相互作用形成的礦床。Ⅳ﹒疊生礦床

(polygenicdeposits)(12)層控礦床（stratabounddeposits）受多種成礦作用影響，礦體基本呈層狀（包括部分不規(guī)則狀），但仍受一定地層層位控制的礦床。金屬礦床一、緒論（一）金屬的通性穩(wěn)定元素92種之中大於50種為金屬元素。金屬： (1)具獨特光澤，

(2)易失去電子形成陽離子（強還原劑），

(3)具良好的傳熱性及導電性，

(4)大部分具可塑性。比重：最輕Li=0.53，最重Os=22.48。熔點：常溫下除Hg外均為固體，其中Cs=28℃，熔點最低。（二）金屬的工業(yè)分類1.鋼鐵冶金金屬（黑色金屬）－Mn,Cr,V,Ti,Ni,Co,W,Mo2.非鋼鐵冶金金屬（有色金屬）－Cu,Pb,Zn,Sn,Bi,Sb,Hg3.輕金屬－Al,Mg4.貴金屬－Au,Ag,Pt(PGE)5.稀有金屬－Li,Be,Nb,Ta,Rb,Cs,Zr,Hf6.稀土金屬－REEandY,Sc7.放射性金屬－U,Ra,Th8.分散金屬－Cd,Ga,Ge,In,Tl,Re（三）金屬礦床類型劃分的原則1.礦床形成的地質條件－大地構造位置、古地理環(huán)境、巖漿性質和成分、礦體圍巖性質等2.礦床的成因－成礦物質來源和成礦作用方式3.成礦的物理化學條件－溫度、壓力、氧化還原條件4.礦石的礦物組合5.礦石的品位及規(guī)模6.礦石的開採及加工技術條件（四）金屬礦床的經(jīng)濟評價地質因素：礦石的質量、類型、礦物組成，礦體的產(chǎn)狀、規(guī)模、深度及礦床成因。2.其他因素：開採、冶煉技術及地理（包括交通）、政治條件。（五）礦床元素組合與巖石的關係地殼中元素的遷移活動經(jīng)常是成群出現(xiàn)的，表現(xiàn)為特定的共生組合（從元素組合、礦物組合、巖石組合到礦床組合）。元素組合與區(qū)域的主要巖石類型有密切相關，亦即不同的巖石類型常具有不同的元素特徵。以下列舉出一些巖漿巖和沈積巖中常見的元素組合：超基性巖：Fe,Co,Ni,Cr,PGE；基性巖：Ti,V,Mn,Cu,Zn,As,Mo,Ag,Cd,Sb,Hg；中性巖：不明顯，較富的有Ti,V,Cu,As,Zr,Ta；酸性巖：Li,Be,Nb,Ta,Sn,W,Tl,Pb,Bi,In,U,F,Br；鹼性巖：Li,Zr,Nb,Sn,Sb,Ce,Au,Pb,Th,U；黑色頁巖：Cu,Ag,U,As,Mo,Au,V,Ni,Pb,Zn,Cd,Se；錳核：Cu,Mo,Mn,Pb,Ni,Tc,Te,Ti,Zn；鐵質紅土：Fe,Co,Ni,As,Be,Cr,Mo,Cu,Sc,Se,V；富鋁紅土：Al,Fe,Ti,Ga。GeologicTimeScaleandTimeSpansGeologictimescaleunitsareaccordingtotheIUGSGlobalStratigraphicChart(Remane,1998).Accordingtothemaingeodynamiceventsandthemajordeposit-formingandmetallogenicbelt-formingeventsforNortheastAsia,thefollowingtwelvetimespansareusedforgroupingsofmetallogenicbelts.Archean(>2500Ma)Paleoproterozoic(2500to1600Ma)Mesoproterozoic(1600to1000Ma)Neoproterozoic(1000to540Ma)*CambrianthroughSilurian(540to410Ma)DevonianthroughEarlyCarboniferous(Mississippian)(410to320Ma)LateCarboniferous(Pennsylvanian)throughMiddleTriassic(320to230Ma)LateTriassicthroughEarlyJurassic(230to175Ma)MiddleJurassicthroughEarlyCretaceous(175to96Ma)CenomanianthroughCampanian(96to72Ma)MaastrichnianthroughOligocene(72to24Ma)MiocenethroughQuaternary(24to0Ma)*Forsomedesc