现代矿床学三文档格式.docx

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→中国非金属矿床成矿地质图

2．非金属矿物学和矿石工艺学

1）非金属矿物：

矿石特性研究和各种测试手段的研究。

粘土矿物

蛇纹石石棉

2）非金属矿物、矿石工业应用研究（环境矿物材料/柱撑矿物）

袁慰顺等对膨润土改型及海泡石应用开发方面的研究

3）非金属矿石工艺学研究（比较分散）

4）工业矿物学和岩石学

人工制造矿物、矿石的科学、人造金刚石、云母、压电石英

3．非金属矿床勘查技术和方法

1）电法、磁法→石墨

2）浅层地震技术→各类非金属

3）地球物理探测含矿条件/了解矿床开采技术条件/原位矿石质量测定

4）遥感可行，化探不可行

十二、非传统矿产资源概念的提出

1．定义与范围

非传统矿产资源是指，由于当今技术、经济原因尚未进行工业利用的资源和尚未发现其用途，因而未被看作矿产的潜在资源，或虽为传统矿产资源但因地质地理原因极难发现的矿产资源。

2．非传统矿产资源

1）新类型

（1）金矿

60年代美国西部卡林型金矿/70年代加拿大太古宙绿岩带中的蚀变岩型金矿/80年代澳大利亚红土型金矿

（2）银矿

Pb、Zn伴生银矿→以银为主伴生铅锌→独立银矿（江西贵溪冷水坑和浙江毫州斑岩型银矿）

（3）铂族元素矿床

铜镍硫化物伴生矿→80年代南非和美国开发利用了基性超基性层状杂岩中的独立铂族矿床→90年代俄罗斯黑色页岩中特大型层状Au—Pt矿床

黑色页岩中特大型层状Au—Pt矿床的发现（中晚里菲期，相当于中国北部震旦纪）。

俄罗斯干谷金矿发现于60年代，70年代已经勘探，求得1350~1620吨金储量，平均品位2.7g/t。

最近几年重新评价了该矿的含Pt性，结果发现Pt的品位与Au不相上下储量翻了一番，由一个特大而较贫的金矿变为一个特大而中富的金—铂矿。

该矿床的矿体厚几十米（局部超过100M），埋藏颇浅，可露采，经济价值巨大。

因此，此类贵金属矿床非常值得重视。

（4）锆矿

锆英石砂矿→80年代初内蒙原生锆矿、含水和钙钠的锆硅酸盐矿物

（5）铍矿

长英质伟晶岩中的绿柱石→80年代初在巴西发现了产于科马提岩中的绿柱石

（6）铀矿

澳大利亚和加拿大不整合脉型铀矿；

澳大利亚钙结核型铀矿；

新疆堆浸砂岩型铀矿

（7）金刚石

金伯利岩或钾镁煌斑岩→超高压变质带（大别山）

金刚石的传统矿床类型是金伯利岩型或钾镁煌斑岩型。

但近年来在板块碰撞带的超高压变质带中陆续发现微粒金刚石。

首次发现是在哈沙克斯坦的片麻岩中；

第二例见于我国的大别山；

第三例是在挪威西部。

这些微粒金刚石粒度不大：

分别为0.02—0.13mm，0.01—0.06mm，0.01—0.02mm。

它们主要以包体形式产于高压变质岩中。

这种微粒金刚石有可能成为未来金刚石矿的新来源。

据《俄罗斯科学院报告》（1997，No.1）最近对原生金刚石矿床类型又有新发现，即著名的乌拉尔金刚石砂矿。

其原生来源类型之一是外来侵入凝灰岩。

96年12月在阿姆斯特丹召开的“国际21世纪金刚石成矿远景讨论会”指出：

20世纪在金伯利岩中找金刚石的时代已经结束，21世纪应在活动带超高压变质岩区及煌斑岩去寻找金刚石。

所有这些实例说明：

突破各类矿床传统成因观念和成矿条件的束缚是发现新类型矿床的必由之路，而先期发现的矿床类型也未必是某种金属和非金属矿床的主导类型。

（8）液态矿物原料

陆间裂谷带热卤水（氯化钙、食盐、溴、铜、铅、锌、铁等元素的组合，如加利福利亚和红海的热卤水资源）

岛弧和阿尔比斯期褶皱区热水（Be、NH3）

自流盆地水和卤水（生产食盐、钙盐、钡盐以及铁、溴、碘）

现代蒸发盐盆地卤水（苏打、食盐、钾盐、Li、Br、B、K、Cs、Rb）

海水（Na、Cl、Mg、Br）

伴生的和废弃的水和卤水（溴、碘、氯化钙、食盐，油田）。

目前许多国家都在进行液态矿物原料的研究。

原因包括①许多矿物原料的来源枯竭；

②世界市场上某些种类的原料需求增加；

③用地下水生产各种原料所得的利润比用传统方法生产更高；

④生态因素也起不少的作用；

⑤石油、天然气、煤产量不断增长，大大增加了稀有元素含量高且可顺便回收的高矿化水数量。

综合利用这些工业矿化水经济效益高，因为这可使从深部含水层中抽水和建设基础设施的费用降到最低程度。

2）新领域

（1）海洋矿产资源

类型多，矿种多，资源量大/盐溶液、结核、金属软泥、GasHydrate和油气

海洋矿产是一个极富挑战性的领域。

据估计，仅太平洋就有15000亿吨多金属结核，预测的Cu、Ni、Co资源量达到200—250亿吨，而且这种矿产是可再生的，现在太平洋每年可形成600万吨结核。

在已勘探的结核中所含的Co、Ni、Mn分别是大陆已知这些金属储量的20、90和42倍，而且认为海洋矿产结核的开采可满足人类需求的时间是：

Cu—3千年；

Ni—7万年，Mn—1千万年，Co—42万年。

这几乎成为天文数字。

在深海海底的硅藻土含有大量Ca、Si，红色粘土含有25%的氧化铝。

在红海海底深断裂处发现有富含Ag、Zn、Cu的金属软泥，在苏丹和阿拉维的海岸边在2000m以内深处发现18个矿床，正在寻求从海底开采这些金属的方法。

海水本身就是各类元素的3%浓度的溶液，当今已经从海水中提取盐30%，Mg20%以上以及相当数量的Na、S和K。

其它元素含量较低，但总量很大，例如1m3海水含Au0.008mg，那么在世界大洋海水中含Au总量就达到100亿吨之多，而U则将近40亿吨。

（2）人工矿床

俄罗斯学者近年来提出了人工矿床的概念，认为所谓‘人工矿床”是自然因素和人类生产活动综合影响的产物，主要是指矿山的废石场和尾矿坝等有用资源。

由于开采的富矿渐少而贫矿增加，致使采选过程中产生的废料逐年增多，给环境带来不利影响。

目前，在铁矿石采选过程中，采出岩矿物质总体积的85％是废石场和尾矿坝废料。

选矿厂，每选出1吨金属，就要产生30—100吨尾矿。

若原矿品位继续下降，则再过20—25年要获得同样数量的黑色和有色金属，采选的矿石数量将增加l倍，废料数量也将增加1倍。

目前，选矿过程有用组分的损失很大，对大部分有色金属矿石来说，选矿损失达10—25％（有时高达40%），对稀有金属矿石，选矿损失高达30%—55％。

在尾矿中，某些残余金属的含量水平较高，有时甚至超过原生矿石。

对“人工矿床”进行模拟和地质—工业评价，是选矿生产发展现阶段的一项迫切任务。

B.Л.雅科夫列夫等（1996）论述了“尾矿坝型人工矿床开采利用的技术可行性”。

他指出：

每年有170—180亿吨废石和矿产加工废料进入废石场和尾矿坝，而最终产品大约仅占采出物质总体积的3％。

所有这些尾矿坝都可作为人工矿床加以研究。

这样便出现了尾矿的开采、运输和尾矿坝的复田问题。

国际学术界己对此问题高度重视，仅1998至1999年就召开了几次学术会议。

如98年1月在美国柯林斯堡召开“`98尾矿石与矿山废物会议”，3月在美国图森召开“`98废物管理会议”，8月将在加拿大卡尔加里召开“第3届国际矿产与冶金工业废物处理与回收讨论会”等。

人工矿床研究和评价，不仅具有资源利用的经济效益，它的评价内容不仅包括有用组分及其含量，还要评价有害组分含量及其迁移规律以及对环境的污染危害评价等，进而制定出有效的防治措施，从而使这项工作具有极其重要的环保意义。

3）新深度

3.矿产资源研究和利用的非传统方法

1）新工艺

（1）生物成矿

生物—有机物—有机流体参与金属矿床的形成

①俄罗斯、德国大陆科学钻探发现，在地壳8—12公里深度范围内，存在大量流体，且正发生着流体—生物—成矿作用。

瑞典大陆深钻在地下4—6公里的结晶岩中获得大量含烃类的高温度流体矿泥。

这些科学钻探证明，地壳深部存在大量CO2、烃类、盐水流体。

2北美特大型MVT矿床中存在大量烃类包裹体，成矿流体由烃类和盐水溶液构成。

3我国滇黔桂微细浸染型金矿、长江中下游某些层控铅锌多金属矿床成矿流体中也均含烃类流体。

某些油气田原油中含金达工业品位，汞的储量达超大型规模。

传统金属矿床的形成，忽略了生物、有机物流体的作用，因此金属矿床的形成，普遍归纳为由高温—低温的逐渐成矿过程，高温下岩石、矿物中的微量有用元素才能被活化出来。

温度逐渐降低后，金属离子溶解度降低从而过饱和沉淀下来，形成工业富集。

在生物、有机质、有机流体参与下，在低温（60—150℃）条件下，金属离子可以从岩石、矿物中被活化萃取出来，形成金属—有机络合物长距离迁移，在较高温度条件下金属—有机络合物不稳定，热裂解，沉淀聚集成矿。

因此，在生物、有机质、有机流体参与下金属矿床的成矿概括起来应为：

低温条件下的基化（形成各种羧基、烃基、炭基等）、而在内生成矿过程中的烷化（各种烃类化合物，如甲烷，乙烷等）。

因此，在找矿方面可以建立新的水平和垂直分带有机地球化学探矿模式。

（2）生物找矿

利用生物、微生物的吸附特征，根据特殊的微生物与某些金属元素的富集关系，进行找矿。

例如：

腊状芽孢杆菌对金有特殊韵关系，在金矿体附近，醋状芽孢杆菌大量富集。

为此可利用腊状芽孢杆菌作为隐伏金矿床的找矿标志。

（3）生物选矿

我国众多微细浸染型金矿、锰矿、铁矿为多元素复杂组分难溶难选的矿床，利用生物工程技术进行这些难溶、难选矿种的选矿是—个大有作为的领域。

前苏联有色金属研究所，利用生物形成有机酸从而对难溶酌微细粒金矿进行选矿并己投入工业生产。

利用有机酸使超微金粒形成较粗颗粒，从而分离出来。

（4）生物净化

利用生物技术，对矿山尾矿、矿碴、污水等进行微生物净化处理，是一项重要的绿色革命。

4.非传统矿业（高附加值型、高新技术型、后矿业经济型、综合服务型）

1）稀土元素矿产

自80年代早期以来，稀±

在能源、环保、高新技术产业中起着越来越重要的作用。

①代替重金属颜料；

②用做柴油添加剂；

③作为水泥添加剂，从而降低能耗；

④磁共振照相；

⑤挠性超导体；

⑥储存动态全息图像；

⑦光纤脉冲转换器；

⑧固体氧化物燃料电池。

2）非金属矿产

环保事业的发展和防治要求的提高为一些非金属矿产开辟了应用的新领域。

如前苏联切尔诺贝利核电站核物质泄漏后，人们利用沸石修筑护坝，以防止受到放射性污染的水发生渗透；

同时在土壤中直接施放沸石、硅藻土等天然吸附剂，可以防止放射性元素被冲走并随之参与植物的生命循环。

此外，在城市垃圾和工业三废处理中，非金属矿产均有广泛应用。

3）磷霞岩

磷霞岩是顺便回收贵金属的非传统原料。

磷霞岩由85％的霞石及其交代产物组成。

霞石是富含氧化铝的矿物，在氧化铝生产过程中，可顺便回收Au、Pt、苛性钾和镓等。

还可回收某些稀有和分散元素。

5.非传统矿业经济

1）两种资源与两个市场（国际、国内）

2）战略资源与国家安全

3）资源开发与生态保护

4）矿地产经济

十三、微生物成矿作用

1．微生物成矿作用方式

1）微生物直接聚集成矿元素的作用

微生物在生存过程中有选择性地吸取某些元素导致成矿元素的生物聚集（硅藻土，Si）

2）微生物改变环境物化条件的作用（PH，络合物）

从而改变成矿物物质的沉淀过程与性质

3）微生物通过产生有机质而参与成矿作用

生物死亡后产生大量有机质

4）微生物通过改变元素价态而参与成矿作用

生物的新陈代谢将成矿元素从一种状态转变为另一种状态（Eh）

2．微生物成矿作用研究进展

Fe、Mn、Au、Cu、S、P

3．微生物成矿理论的一些重点研究动向

1）生物→有机体→流体成矿系统的研究

生物→预富集/有机质→再富集/有机流体→成矿

2）综合对比研究现代的与古代的生物成矿作用的机制和条件

3）从生物地质学的其它相关分支学科角度综合研究微生物成矿作用

4）微生物成矿机制的新应用

微生物找矿，细菌数量固定异常区（Au）

微生物选矿

十四、矿田构造学研究取得重要进展

1．主要进展

1）课程建设与研究生培养

60年代，翟裕生在北京地质学院开出矿田构造课程，开始培养矿田构造方向研究生（池三川、姚书振、邓军、黄方方等），出版内部教材，组织构造学术交流活动。

2）控矿构造类型

地层不整合面控矿/侵入接触构造体系控矿/构造裂隙控矿/韧性剪切带控矿/变质核杂岩及伸展构造控矿/变质构造控矿/层控矿床的控矿构造（层理、同生、假整合和不整合与岩溶、皱褶、复合构造）

3）构造控矿规律

构造体系控矿—构造分级控矿—构造复合控矿—构造分带性控矿—构造等距性控矿

构造应力场及其控矿作用（孙殿卿、杨开庆）

构造地球化学场控矿/侵入岩区含矿岩体“三层结构”模式（翟裕生）

体系

类型

形成时间

区域

应力

岩浆侵入机制

岩浆

演化

岩浆活动次数

成矿

可能性

矿床成因类型

岩体

实例

浅层次接触构造体系<

2Km

晚

拉张环境

渐进顶蚀、吞蚀作用、火山口沉陷、隐爆作用、岩墙扩展

较酸性

复杂

大

热液型

角砾岩筒型

矽卡岩型

斑岩（玢岩）型

丰山洞

铜绿山

铜山口

中层次接触构造体系2~5Km

↑

矿浆贯入型

铁山

阳新

月山

深层次接触构造体系>

5Km

早

挤压环境

气球膨胀

穹隆底辟

较基性

简单

小

自变质型

伟晶岩型

青阳

翟裕生等，长江中下游地区铁铜（金）成矿规律，北京：

地质出版社，1992

4）矿田构造研究方法

5）矿田构造研究应用于隐伏矿床预测

池三川，隐伏矿床（体）的寻找，武汉：

中国地质大学出版社，1988

淮南煤田预测，滑脱构造研究20亿t+90亿t（东部）

韧性剪切带控矿→广东河台、海南戈枕、江西金山、辽宁排山楼

2．发展趋势

1）构造形迹控矿研究→构造动力控矿成矿研究

2）三维控矿分析→四维控矿分析

3）浅部构造研究→深部构造研究

4）定性研究→定量研究

5）单纯构造研究→构造—流体—成矿系统的综合研究

十五、成矿系列

参考文献：

1．翟裕生等，成矿系列研究，武汉：

中国地质大学出版社，1996。

1．成矿系列的概念

成矿系列是指在一定地质构造环境中形成的、在时间上、空间上和成因上有密切联系的一组矿床类型构成的整体。

2．成矿系列研究的思路

成矿背景

矿质来源

热动力源

成矿区（带）

区域构造、区域地球化学

控

矿

地

构

造

因

素

成

地成

质矿

因热

素力

学

、

动力学因素

地质作用

岩浆作用

沉积作用

变质作用

风化作用

↓

含矿建造

岩浆岩建造

沉积岩建造

变质岩建造

风化岩建造

成矿系列组合

成矿系列

Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ…

矿床类型

1.2.3…

成矿系列结构

同源性、共生性、阶段性、分带性、重叠性、过渡型、互补性

成矿系列间关系

共存关系、矿源继承关系、时间更替关系、叠加关系

成矿系列模型

成矿系列形成机理、过程

成矿预测

3．成矿系列的层次（层次和级别）

矿床类型/成矿亚系列/成矿系列组合

4．成矿系列的分类

岩石建造可以作为划分和建立成矿系列的基础

1）．程裕淇等的划分方案

2）．翟裕生等的方案

Ⅰ.岩浆及岩浆—热液成矿系列组合（花岗岩类W、Sn、Mo、Bi、Nb、Ta、Li、Be系列/花岗闪长岩-石英二长岩类Cu、Mo、Au系列/花岗闪长岩类Mo、Pb、Zn、S系列/闪长岩类Fe（Cu、Mo）系列/闪长岩-安山岩类Fe、P、S系列/碱性岩和碳酸盐类Nb、P、TR系列/金伯利岩类金刚石/镁铁-超镁铁质层状杂岩体Cr、Ni、Cu、Pt、V、Ti系列/镁铁-超镁铁质层状杂岩体Cr（Pt）系列/镁铁-超镁铁质Cu、Ni、Pt系列/辉长岩-斜长岩类Fe、Ti、V系列/科马提岩Ni-Cu-菱镁矿-滑石系列/蛇绿岩套豆荚状铬铁矿Cr、Ni和硫化物Cu、Zn、Au系列/陆相火山（次火山）岩Cu、Au、U、Ag、Pb、Zn系列/陆相酸性（中性）火山岩沸石、膨润土、红柱石、明矾石、叶蜡石系列/陆相玄武岩浮石、贵橄榄石、膨润土、凹凸棒石、硅藻土系列/海相火山岩（喷出-沉积岩）的Cu、Pb、Zn、Fe、S系列）

Ⅱ.沉积（含热水沉积）和沉积—改造成矿系列组合（海相黑色岩系V、U、Ni、Co、Mo系列/滨海相碳酸盐岩-碎屑岩Fe、Mn、P系列/海陆过渡相及陆相碎屑岩Fe、Al、煤、石油、油页岩系列/陆相及滨海相蒸发岩、碎屑岩、石膏-岩盐-钾盐系列/砂岩（及页岩型）Cu、U系列/砂岩Pb-Zn硬石膏系列/碳酸盐岩Pb-Zn-重晶石系列/碳酸盐岩Au-Ag系列/碳酸盐岩Hg-Sb系列/河流砂矿Au、Sn等系列/海滨砂矿Ti、Pt、TR系列/古石英砾岩Au-U系列/大洋底结核结壳Fe、Mo、Co系列/洋底热卤水软泥等Fe、Mn、Zn、Cu、Pb系列）

Ⅲ.变质成矿系列组合（条带状含铁建造中含铁硅质岩Fe-Au系列/花岗-绿岩中Au系列/受变质火山热液-沉积型Fe、Cu（Ti）系列/混合岩化热液交代B、Fe、TR系列/混合岩化伟晶岩白云母、长石、石英系列/富铝结晶片岩红柱石-矽线石-蓝晶石系列/碳酸盐岩接触变质大理岩硅灰石、透闪石、透辉石系列/镁质大理岩菱镁矿、滑石、海泡石系列/

Ⅳ.风化成矿系列组合（花岗岩类风化壳高岭土、蒙脱石、TR系列/中性、镁铁质-超镁铁质风化壳（红土型）Ni、Au、Al、Fe系列/硫化物矿床氧化带Au、Mn、Fe系列）

5．成矿系列的内部结构

成矿系列的结构指某个系列中各矿床成因类型间的时间、空间、物质和成因上的联系。

1）同源性：

指同一成矿系列中不同成因类型的矿床具有全部或部分相同的物质来源，都与同一种成矿作用有关。

2）共生性：

指一个成矿系列中不同类型矿床间的共生关系，如矽卡岩型—斑岩型矿床共生。

3）阶段性：

指在一个成矿系列的形成过程中，不同类型矿床的形成时间有先有后，可划分出不同阶段。

（岩浆型Fe、V、Ti成矿系列：

熔离型→伟晶岩型→贯入型）

4）分带性：

指成矿系列中不同类型矿床在区域、矿田内的空间排列样式，它们或沿某一含矿岩石建造层位，或围绕某一侵入岩体，或循某一断裂带作有序的分布。

（江西银山：

垂向上Pb—Zn—Ag（上）→Cu—Au（下）/热液脉型（上）→斑岩型（下））

5）重叠性：

指在一个成矿系列中，形成时间有先后的不同矿床类型产于同一空间范围，彼此相互重叠。

热液成矿作用常沿着同一构造—岩浆中心反复地脉动或多次进行。

柿竹园钨钼多金属矿床中，矽卡岩型、云英岩型、石英脉型矿化反复地在同一复式花岗岩体接触带内产生，导致矿质多次重叠富集，形成了超大型矿床。

6）过渡性：

在一个成矿系列形成过程中，矿床类型随着具体地质条件的有序变化而发生递变，成矿系统内各端元矿床之间常出现过渡型矿床。

（1）矿种过渡：

矽卡岩型铜矿→矽卡岩型金含硫矿（大冶鸡冠嘴铜金硫矿床）

（2）成矿流体的过渡：

矿浆型铁矿→热液型铁矿（大冶灵乡脑窖铁矿）

（3）成矿方式的过渡：

晚期岩浆熔离型→矿浆贯入型（伟晶岩型磷灰石—阳起石—磁铁矿矿石，承德大庙）

（4）矿化类型间的过渡：

矽卡岩型→斑岩型

7）互补性

指一个成矿系列中成矿元素种类的分配和矿化强度在不同矿床类型中的分配是不均衡的，具有“此多彼少”的关系。

例：

鄂东南

6．成矿系列间的相互关系

1）共存关系

花岗闪长岩—石英二长岩类斑岩型Cu、Mo、Au系列（A）

陆相火山—次火山（安山岩—流纹岩类）Cu、Au、Pb、Zn、Ag系列（B）

活动大陆边缘带

隆起区（A）

隆起区的断陷火山岩盆地（B）

2）物质来源关系

在一定条件下，一种较早生成的成矿系列是另一种较晚生成的成矿系列的物质来源。

花岗岩—绿岩带中Au系列（风化剥蚀）→河流相砂金系列

镁铁—超镁铁质的Cu、Ni、Pt系列（风化作用）→风化壳红土型Ni、Al、Fe系列

金属硫化物矿床成矿系列（化学风化作用）→铁帽型Au、Mn、Fe系列

砂页岩型铜矿（构造-岩浆活动）→斑岩型铜矿

3）时间交替关系

一种成矿系列在时间上替换了另一种。

沉积铁矿系列：

太古一元古宙（含铁石英岩型硅铁建造）（O2增加）→滨海相Fe、Mn系列（鲕状赤铁矿）→晚古生代—中生代陆相湖沼铁矿系列（菱铁矿）

4）成矿系列的分裂（裂解）

在地史的长期演化过程中，一定岩石建造中成矿物质组合将“由繁到简”。

元古代镁铁—超镁铁质层状杂岩体Cr、Ni、Cu、Pt、V、Ti、Fe系列

①辉长岩—斜长岩Fe、V、Ti系列

②高钙镁质—超铁镁质Cu、Ni、Pt系列

③镁铁—超镁铁质Cr（Pt）系列

5）成矿系列的复合和叠加

在一定的成矿区带中，在不同地质时期形成的成矿系列间存在着复合关系，较晚生成的往