1、1矿 床 学温春齐著 成都理工大学地质酋长摘编目 录内生矿床篇第一章 绪论2第二章 矿床学基础6第三章 岩浆矿床9第四章 伟晶岩矿床15第五章 气水热液矿床概论22第六章 接触交代矿床31第七章 热液矿床37第八章 火山成因矿床41外生矿床篇第九章 风化矿床45第十章 沉积矿床概论49第十一章 机械沉积矿床51第十二章 胶体化学沉积矿床53第十三章 蒸发沉积矿床55第十四章 生物化学沉积矿床58第十五章 可燃有机矿床61叠生矿床篇第十六章 变质矿床63第十七章 层控矿床67成矿规律第十八章 成矿控制与成矿规律70内生矿床篇第一章 绪论1 矿产一、概念及分类 1、概念 21）矿产（useful
2、mineral /ore)：在地壳中由地质作用形成的，目前可被利用的矿物资源。矿产是自然界产出的有用矿物资源。它是一种基本的生产资料和劳动对象，是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。矿产资源通常指地壳中可供人类利用的固、液、气三种状态的矿物原料。2）矿产资源(mineral resources)：矿产资源是指尚未开发利用的矿物原料，是一种自然财富。一方面体现了客观地质作用形成的有用物质的天然富集，另一方面在目前或可以预见的将来，具有一定的经济价值。2、矿产（资源）分类：1）二分 金属矿产、非金属矿产2）三分：如塔塔林诺夫等（1954）将矿产分为金属矿产、非金属矿产和可燃有机矿产。其中，金属矿
3、产又分为黑色金属矿产、特种金属矿产、有色金属矿产、贵金属矿产、放射性金属矿床和稀土金属矿产六类；非金属矿产又分为化学工业原料和农业原料、天然建筑石材和铁路石材等九类。3）四分：如袁见齐等（1985）将矿产分为金属矿产、非金属矿产、可燃有机矿产和地下水资源四大类。4）六分：如宋瑞祥（1997） 3将矿产分为六大类，即（1）能源矿产、 （2）黑色金属与冶金辅助原料矿产、 （3）有色金属、贵金属及稀有金属、稀土金属矿产、 （4）化工原料非金属矿产、 （5）建材及其它非金属矿产和（6）水气矿产。二、我国矿产资源特点1、资源总量较大、人均占有量不足。已探明的矿产资源总量较大，约占世界的 12%，仅次于美
4、国和前苏联，居世界第三位。但人均占有量不足，仅为世界人均占有量的 58 %，居世界第 53 位。2、矿产种类齐全，但结构不尽理想。35 种矿产资源中（1）具有世界性优势的矿产占第一位有钨、锡、铋、锑、稀土、石墨、滑石、重晶石、菱镁矿等， ，其探明储量居世界第二、三位的有钼、铅、锌、煤、钒、萤石、膨润土、芒硝等；（2）储量虽不少，但品位低或成分复杂难选冶，成本高的矿产有铁、锰、镍、铝、硫、磷等；（3）探明储量不足的矿产有石油、天然气、铀、铜、金、银、硼、耐火粘土等；（4）严重短缺的矿产有铬、铂、钴、钾盐和金刚石等。3、单一矿种少，伴生矿种多我国金矿产量中伴生矿占总产量的 40；铁矿资源如攀枝花铁
5、矿，伴生元素达 20 多种。4、富矿少，贫矿多中国铁矿石平均品位仅为 33.5%，比世界平均水平低 10%以上；锰平均品位只有 22%，不及世界商品矿石工业标准 48%的一半，且不少矿区含有较高的杂质磷；铜矿品位大于 1%的储量只占总量的 35%左右，平均品位仅为 0.87%，远低于智利、赞比亚等世界主要产铜国的铜矿品位；磷矿富矿少，平均品位仅为16.95%，且胶磷矿多，选矿难度大。5、中小型矿床多，大型超大型矿床少矿区数量多而单个矿区规模偏小。一些重要的矿床规模以中小型为主，大型、超大型矿床少，如铁、铜、铝、硫铁矿及南方煤炭，不利于规模开发，单个矿区难以形成较大的生产能力，影响了资源开发的总
6、体效益。6、矿产资源分布不均衡有些重要矿产资源的分布格局距消费地区较远，开发利用受交通运输与基础设施建设等因素制约日趋明显。矿产分布具有明显的地域差异，不同地区拥有不同类型、不同规模的矿产。如 74%的煤炭保有储量集中于山西、陕西、内蒙古和新疆四省区，而经济发达、用煤量的东南部地区则较紧缺，形成北煤南调的局面；磷矿中 70%的保有储量集中于云南、贵州、四川和湖北四省，又形成南磷北调的不利格局；铁矿主要集中于辽宁、河北、山西和四川四省，开发利用在一定程度上受地区局限。2 矿床学研究任务和方法一、矿床学及其研究任务1、矿床学及研究对象矿床学(mineral deposits /study of o
7、re deposits)：又称矿床地质学(geology of ore deposits) ，是研究矿床在地壳中形成条件、成因和分布规律的科学。由于矿床学是直接应用于矿物资源的开发和利用的地质科学，故又称为经济地质学(Economic geology)，当侧重于工业类型时则称为经济矿床学 (Economic mineral deposits)。矿床学的研究对象是矿床。2、研究内容1）基本任务 （1）正确认识各类矿床地质特征、形成条件、成矿作用和形成过程, 以查明矿床成因；（2）查明矿床的成矿控制因素和时空分布规律，提供进一步工作的基地, 即对研究区进行成矿预测；（3）查明矿床中有意有害元素及其
8、含量，以利合理地充分地有效地综合利用矿产资源。2）研究内容 为了完成矿床学研究的主要任务，矿床学需要研究以下五个方面的具体内容：（1）研究矿床所处大地构造背景、研究地球化学、地球物理特征及其对矿床分布的控制作用，查明3矿床的时、空分布规律；（2）研究矿床形成的物理、化学、生物等作用，研究成矿物质来源和成矿过程，分析成矿物理化学条件，探讨矿床成因；（3）研究地层、构造、岩浆岩及围岩蚀变与矿床关系，查明其对矿床的控矿作用，提出有利于找矿的地质标志；（4）确定矿体的形态、大小、产状及其与围岩关系，查明矿床的规模、产出位置和开采条件；（5）研究矿石的物质组分、组构及其在矿床中空间分布特征，查明元素的赋
9、存状态及矿物的嵌布特征，确定矿产的质量和加工工艺性质。3、矿床学与其它学科关系1）为某些学科的上层建筑（1）运用矿物学、岩石学来研究成矿物质和矿石组分；（2）运用古生物学、地层学、地史学来研究成矿地质历史；（3）运用构造地质学、大地构造学、地质力学来研究成矿地质构造条件；（4）运用地球化学来研究成矿元素的迁移富集机理；（5）运用基础学科如化学、力学、物理学、生物学、数学、地球物理、物理化学、生物化学等理论知识对矿床成因进行理论解释和深入研究；（6）近年来，天体地质、海洋地质、深部地质、地球动力学、同位素地质、遥感地质、数学地质等新的分支学科的发展，有力地促进了对各种成矿作用过程和地质环境的研究
10、。2）为某些学科的理论基础：矿床学的研究成果可直接或间接为找矿勘探、采矿、选矿、冶炼、环境地质、地质经济及矿产资源评估等服务。（1）具体矿床的研究有利于该矿及外围的找矿勘探工作；（2）矿床规模、矿体形态的确定，有利于布置采矿工程；（3）矿石物质组分的研究有利于矿石的分选和精矿的冶炼；（4）矿区地质、矿床开采-选矿和冶炼，需要对环境地质的深入研究和环境保护；（5）矿床研究为资产评估提供依据二、矿床研究方法的一般方法1、矿床研究的指导思想1）辩证思维思维是人类从社会实践生产中产生的一种特有的精神活动，是在表象、概念的基础上进行分析、综合、判断、推理等认识活动的过程。由于观察研究工作的局限性，难免产
11、生对矿床认识的片面性。（1）理论与实践相结合：不应当重理论而轻实践或不实践，也不应只实践而不总结经验教训，而应当既重理论又重实践。（2）野外与室内相结合：野外工作既为地质工作者提供第一手感性认识，又是进一步进行室内研究所需采集样品的天然宝库。因此，野外工作是地质研究最重要的基础工作，必须引起高度重视。不能只重视野外工作而忽视室内研究，更不能只室内研究而忽视野外工作。必须经过反复地，即多次野外室内野外室内实践，更有利于认识的深化与提高。（3）宏观与微观相结合 对于地质矿产调查工作，首先必须从宏观考察分析。如对成矿构造分析，必须首先了解区域构造格架的总体展布与矿化间关系，了解矿田构造中地质构造类型
12、及其在控制矿床分布方面的规律。从小的一块岩矿石手标本上，宏观的可了解岩矿石构造和部分结构如粒度、晶形等，并确定岩矿石名称（野外定名） 。但要准确定名，则必须通过岩矿石的光薄片进行镜下微观观察、鉴定矿物成分和显微结构构造。（4）常规方法与现代方法相结合 常规的矿床研究，主要是对岩矿石的观察鉴定及对矿体中矿石进行化学全分析、有益和有害元素分析，以确定矿体的形态、产状和矿床的规模，这仍然是十分重要的。但为了更好地研究矿床的成因，必须采用现代测试技术，如电子显微镜、电子显微探针、质子显微探针、同步加速辐射和激光显微探针惰性气体质谱分析等。（5）多学科综合研究 矿床学的研究涉及多学科领域，需要相互渗透、
13、交叉。要探讨矿床成因，要从矿物学、岩石学、矿相学、矿床学、地球化学等方面进行研究；要成矿预测，除了详细勘查矿床、控矿因素及成矿规律外，必须借助航空航天技术、地球物理探测技术等。只有多学科综合研究，才能充分发挥科学找矿扩大资源量的目的。2）求实创新我们应当充分利用前人的研究成果，尊重前人的研究成果，但不迷信前人的研究成果。科学研究要“不唯上，不唯书，只唯实” ，以客观事实为依据，发扬开拓进取、求实创新的精神。只有这样，地质科学的研究才能发展，才有新的生命力。矿床的研究不能靠行政命长官意识，而应当尊重事实。对于书本上的东西应当既要尊重又不迷信，又敢于向过去的理论挑战。2、工作方法通过长期的普查、找
14、矿勘探实践，人们逐渐地总结了有关矿床研究的一般方法。对具体矿床进行深全面入的观察使研究矿床的基本方法。在具体研究一个矿床时，一般采用以下四个阶段，即野外地质调查、实验室研究、模拟实验和综合分析。1）野外地质调查（野外现场观测）（1）区域地质：通过中比例尺填图，了解成矿地质背景（地层、构造、岩浆岩及其与矿化的关系） ；（2）矿区地质：通过现场观测和编录，测制大比例尺地质图、剖面图和必要的地质素描图，查明矿4区内地层、构造、岩浆岩特征及其与矿化的关系；（3）矿床地质（矿体、 矿石及 围岩蚀变）：对探矿工程编录，确定矿体的形态、大小和产状；对矿石观测与素描，根据矿石的物质组分、组构及共生矿物特征，确
15、定矿物生成顺序及矿化期次；系统取样。2）实验室研究 （1） 矿物结构及物性：利用偏光显微镜、反光显微镜、阴极发光显微镜、电子显微镜、X-射线衍射、红外光谱、差热分析仪等仪器，鉴定岩矿石中矿物成分、含量及相互关系，进一步确定矿物生成顺序和成矿期次的划分；研究矿床中典型矿物的物性特征。为矿床成因、找矿预测及矿石综合利用提供可靠的资料。（2）常微量元素与稀土元素：通过化学分析和仪器分析，查明矿石中常量元素、微量元素含量及有益、有害元素含量。为矿床的规模、矿体形态的圈定、矿产资源综合利用提供依据，为矿床成因提供佐证。（3）流体包裹体：测定成矿流体温度，估算流体的盐度、密度和压力；测定成矿流体的气相、液
16、相成分；通过热力学计算，探讨成矿流体的逸度、酸碱度和氧化还原电位及成矿流体的来源。（4）同位素：测试样品的稳定同位素（碳、氢、氧、硫、铅等同位素）和放射性同位素（Rb-Sr Sm-Nd K-Ar 等） ，估算成矿温度，确定成岩、成矿时代，判断成矿物质来源，为矿床成因、找矿预测提供依据。（5）有机地球化学：了解矿床中生物标志化合物(胶质和沥青质、干洛根和孢粉等)的一般特征，分析有机碳、有机硫、干洛根和孢粉成分和氯仿沥青 A(饱和烃、芳烃、非烃和沥青质）组分及气相色谱分析。（6）古地磁3）模拟实验 为了更深入的研究矿床成因，需要进行成矿模拟实验，以便将所获得的成矿物理化学信息应用于实验中检验，验证
17、提出的成矿过程。目前主要有成岩-成矿实验、热力学计算和计算机模拟三种方法。4）综合研究 （1）编制综合图件：以单因素图件为基础，编制多因素图件或专题性图件，如综合地层柱状图等。（2）资料综合分析：根据野外和实验室内研究成果进行综合分析，去粗取经、去伪存真。（3）综合地质报告：通过野外现场观测和实验室内的综合研究、分析，最终形成一份科研报告。3 矿床学研究的进展从历史发展的观点，可将矿床研究分为以下几个阶段一、萌芽阶段 据考古研究，我国人民早在约 50-60 万年前的旧石器时代，中国猿人-蓝田人、北京猿人为了生存已认识了某些矿物和岩石的有用性质，如开始利用燧石、玛瑙、水晶、石髓和石英的坚硬性来制
18、造原始劳动工具；20 万年前，山顶洞人开始利用玛瑙、石墨作饰品，用赤铁矿作饰品的涂料；青铜时代，主要用孔雀石和自然铜炼铜并制造青铜器；已能利用天然陨铁作刃的青铜器；已利用的矿物和岩石达 40 余种。二、初期阶段 进入铁器时代，2000 多年前即能用褐铁矿、赤铁矿和磁铁矿生产铸铁，对某些矿物的聚合富集体矿体进行较大规模的开采。春秋战国时即已开采的山东金岭镇铁矿可能是世界上开采最早的铁矿；在秦岭、中条山、太行山一带开采原生铜矿，已开采七宝山和德兴、铜官山、东川等铜矿；开始用金铸币，我国是世界上最早使用金币的国家。明李时珍本草纲目中已列举了 160-217 种矿物的产地、产状、物理性质和在医疗、工业
19、方面的用途和宏观地质研究。 山海经五藏山经中记载 600 多个矿产地的 80 多种矿物、岩石和矿石，并将矿床的产出环境进行了初步分类，如有的矿产于山（原生矿床） ，有的矿产于水（砂矿） ，有的矿产于谷（沉积矿床） ；根据矿物、岩石的物性把矿产分为金、玉、石、土四类。同时注意到矿物共生关系和分带，如管子地数篇中叙述了“山上有赭者，其下有铁；上有铅者，其下有银；上有丹砂者，其下有金；” 。但未重视应用性研究，而侨居捷克矿石山的德藉阿格里科拉（1546）首先提出成矿的概念，认为矿脉中物质来源于地壳，因大气水受地热影响溶解了成矿物质后在地壳裂隙中沉积形成；笛卡尔（1644）则认为所有金属矿物都是由地壳
20、深处通过溶液或喷气作用上升贯入到已冷凝的地壳裂隙内沉淀而形成的。这一阶段是矿床学理论的最初萌芽阶段，出现矿床成因上最早的“水”、 “火” 之争。到 18 世纪，逐渐形成学术上矿床成因两大学派，即魏尔纳（1775）提出的所有岩石和矿床都是由地表水形成的，即“水成论” ；赫屯（1788）提出矿床都是熔融物质充填在已冷凝的地壳裂隙中形成，即“火成论” 。三、发展阶段 19 世纪中叶，由于冶金工业的需求发明了“垂直照明器” ，从而产生了金相学，即在显微镜下观察磨光面上金属矿物的微观形态、大小及特征，极大地推动了矿床学理论的发展。20 世纪中叶，现代测试技术的引用使对矿床学的研究得到进一步的发展。如同位
21、素地球化学、包裹体矿物学、成岩成矿实验等研究，微区形貌研究的电子显微镜、矿物结构研究的 X 射线衍射分析、高灵敏度仪器分析如原子吸收光谱、中子活化和电子探针等及确定年龄和成因的同位素分析新技术、新方法的引入，使矿床学研究有一个飞速地发展。四、综合阶段 20 世纪 70、80 年代以来，由于新技术、新方法不断地发展，人们认识到对矿床的研究不能单一的就5矿论矿，而应当综合各学科诸如地质学、地球物理学、地球化学、遥感地质学、环境地质学等在矿床研究中应用；正确利用化学成分分析和现代仪器分析、宏观与微观分析研究、野外与室内分析研究的成果，利用成矿模拟实验以修正自己的研究成果，使成矿作用过程更趋近于真实。
22、通过综合研究，认为某些矿床具有“三多”的特点，即成矿物质多来源、成矿作用多阶段和多成因的特点。新的成矿理论不断出现，如层控矿床、生物成矿、地幔柱成矿、海底喷流成矿、成矿动力学、成矿系统、数字矿床等。矿床学的三基：基本知识：有关矿床的基本概念、矿床地质特征、形成条件；基本理论：有关成矿作用、成因类型和成矿规律的系统认识；基本技能：包括野外工作方法和判读矿床地质图件的能力，肉眼和镜下研究矿石和蚀变岩石的能力及能利用各种材料对矿床形成条件和成因进行综合分析的初步能力。第二章 矿床学基础1 基本概念一、矿床 矿床(mineral deposit)：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
23、现有经济技术条件下能被采用利用的地质体。矿床由矿体和围岩构成，矿床中可以包括一个或多个矿体。矿床(mineral deposit)：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采用利用的地质体。矿床由矿体和围岩构成，矿床中可以包括一个或多个矿体。1、同生矿床(syngenetic deposits)：指矿体与围岩是在同一地质作用过程中同时或近于同时形成的。2、后生矿床(epigenetic deposits)：矿体的形成明显晚于围岩的一类矿床。二、矿体与围岩 1、矿体(ore body)：由矿石(ore)和脉石(gangue)组成的独立地质体，是矿床的主要组成部
24、分，是开采和利用的主要对象。矿体具有一定的形状(form / morphology)、大小和产状(mode of occurrence)，并占有一定的空间位置，被围岩所包围。2、围岩（country rock, host rock，wall rock）：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(mother rock)：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。4、矿体形状(form of or
25、e body)即矿体的外形。根据矿体在三度空间长度比例的不同，将矿体分为三种基本类型1）等轴状矿体：三向均衡延长的矿体，如矿瘤（直径数十米以上） 、矿巢（直径仅数米以上） 、矿袋和矿囊（直径更小） 。若一个方向上较短，且中厚边薄者为凸镜状或扁豆状。2）板状矿体：二向延长（1）矿层：在沉积作用下形成的产状与围岩一致的板状矿体；又称层状、似层状矿体。（2）矿脉：形成在各种岩石裂隙中的板状矿体，典型的后生。矿层于层状矿脉区别：矿层规模大、厚度均匀，产于顺层裂隙中；层状矿脉有尖灭端，产于穿层裂隙中。3）柱状矿体：一向延长（多为垂向） ，又称筒状或管状。如金刚石矿床发管状矿体5、矿体产状(mode of
26、 occurrence of ore body)：是指矿体在地壳中产出的空间位置。1）产状要素：走向、倾向、倾角，侧伏角、倾伏角狭义的产状2）埋藏深度：露天矿、隐伏矿（也称盲矿体）3）与岩体关系：岩体内或外，或接触带4）与沉积岩关系：与层理、片理呈整合关系或穿切关系5）与构造关系：产于构造中的部位，与断裂和褶皱空间上的关系三、矿石与脉石1、矿石(ore)：指从矿体中开采出来的，可从中提取有用组份且在目前的经济技术条件下具经济价值的矿物集合体。矿石由矿石矿物和脉石矿物组成。岩石在目前的经济技术条件无具经济价值。1）矿石矿物(ore mineral)：矿石中有用的矿物2）脉石矿物(rocky mi
27、neral)：矿石中无用的矿物2、矿石品位(tenor of ore)：矿石中有用组份的百分含量。以元素、氧化物（Fe、W、V、Ti）的重量百分含量（%）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。1）工业品位（production tenor） ；能被开采和利用的矿体的最低平均品位2）边界品位(boundary tenor)；用来确定矿石或岩石、矿体和围岩界线的品位3、矿石品级矿石品级(grade of ore)：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品级。64、矿石组构(fabric of ore)（1）矿石构造
28、(structure of ore)：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(texture of ore)：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。5、脉石 1）脉石(gangue)：矿体中无用的围岩碎块及夹石，与矿石伴生在一起。2）夹石(horse)：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四、矿床类型1、成因类型(genetic types)：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
29、矿床，岩浆熔离作用形成的矿床属岩浆熔离矿床。2、工业类型(commercial types)：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。2 元素地球化学一、元素地球化学分类（A.H.查瓦里茨基分类）1）氢族：H，影响成矿介质的酸碱度和成矿的物理化学条件，可与氧结合成水，搬运2）惰性气体族：He-Rn，一般不参与成矿，很稳定3）造岩元素族：Li-Cs、Be-Ba 、Al、Si，形成造岩矿物脉石矿物4）岩浆射气元素族：B、C、N、O、F、P
30、、S 、Cl，可与金属元素形成络阴离子5）铁族元素：Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni，岩浆矿床的主要成矿元素6）稀有元素族：Sc、Y、Nb、Mo、Tc、Hf、Ta、W、Re、TR（稀土元素）7）放射性元素族：Fc、RA、Ac、Th、Ta 、U，以 U 和 Th 为主8）亲硫元素族：Cu-Au、Zn-Hg、Ga-Tl、Ge-Pb，与硫有很强的亲和性，是血吸虫硫化物的主要元素，形成矿石矿物9）铂族元素：Ru、Rh、Pd 、Os、Ir、Pt，含在基性、超基性岩中10）半金属和金属矿化剂族：As、Sb、Bi 、Se、Te、Po11）重卤素族：Br、I、二、元素在地壳及上地幔中的分布规律1、概念1
31、）克拉克值：元素在地壳中的丰度值。2）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。其值1，表示富集，其值1，表示分散3）浓度系数=某矿石的工业品位/克拉克值2、元素在地壳和上地幔中的分布量1）各元素在地壳和上地幔中的分布量相差极为悬殊（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
32、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。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 成矿作用成矿作用(mineralization / ore-forming process)：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四大类。一、内生成矿作用 1、概念：内生成矿作用(endogenic mineralization)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
33、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：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1）岩浆成矿作用：指主要硅酸盐矿物从岩浆中分离结晶出来2）伟晶成矿作用3）接触交代成矿作用4）热液成矿作用二、外生成矿作用 1、概念：外生成矿作用(exegenic mineralization)：主要指在太阳能的影响下，在岩石圈、水圈、气圈7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
34、（常温、常压）的条件下进行的。外生成矿作用可分为两大类2、分类：1）风化成矿作用2）沉积成矿作用三、变质成矿作用1、概念：变质成矿作用(metamorphic mineralization)：在内生作用或外生作用中形成的岩石或矿石，由于地质环境的改变，如经过深埋或其它热动力事件而使之成矿的地质作用。实质上，变质成矿作用是内生成矿作用一种。变质成矿作用按其产生的地质环境不同可分为三类2、分类： 1）区域变质成矿作用2）接触变质成矿作用3）混合岩化成矿作用四、叠生成矿作用叠生成矿作用(telescopic mineralization)：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
35、。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 矿床类型一、成因类型矿床类型的划分有很多，W.林格仑（1906，1911）提出了以成矿的物理化学作用为基础分为机械作用矿床和化学作用矿床两大类，再以成矿时的物理化学条件（温度、压力）划分若干亚类。施奈德洪（1930）将卡划分为岩浆、沉积和变质三大类矿床。谢家荣（1961）按矿质来源不同将矿床分为地面来源、地壳表层来源、硅铝层再熔化岩浆来源和硅镁层岩浆来源四大类。也有人如按赋矿岩石类型将矿床划分为砂岩型、超基性岩型、斑岩型、碳酸盐型、页岩型、砾岩型、变质岩型等矿床。矿床
36、的成因分类反映人类对矿床成因和成矿过程的认识程度，也是人类对矿床研究成果的高度概括。正确地制定矿床成因分类对了解成矿作用的本质，指导生产实践都具有重要的意义。1、内生矿床1）岩浆矿床：岩浆分结矿床、岩浆熔离矿床、岩浆喷发矿床2）伟晶岩矿床3）接触交代矿床4）热液矿床5）火山成因矿床：火山岩浆矿床、火山-次火山气液矿床、火山- 沉积矿床2、外生矿床1）风化矿床：残坡积矿床、残余矿床、淋积矿床2）沉积矿床：机械沉积矿床、胶体沉积矿床、蒸发沉积矿床、生物化学沉积矿床、海底喷流沉积矿床、可燃有机矿床3、变质矿床1）区域变质矿床2）接触变质矿床3）混合岩化矿床4、层控矿床二、工业类型 1、金属矿床1）黑
37、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、夕线石、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、毒重石、天然碱、灰
38、岩、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8纹石等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、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、氦气和氧气等第三章 岩浆矿床1 概述一、概
39、念广义：凡与岩浆活动有成因联系的各类矿床。狭义：（正岩浆矿床）：在地壳深处（主要硅酸盐矿物结晶的过程中）岩浆冷凝过程中，由岩浆分异作用使有用组分富集而形成的矿床。岩浆分异作用：由于物理、化学条件、地质条件改变使单一岩浆化分为多种岩浆的作用。二、一般特点（共同特点）1矿床形成的深度，温度范围变化很大。2矿床成因上主要与基性、超基性岩及部分碱性岩有关，极少数与花岗岩有关。3成矿作用与成岩作用在空间上和时间上具有一致性。 （同生矿床）4矿体一般产于侵入体的内部，少数情况可产于侵入体附近的围岩中，岩体通常即是母岩又是围岩。矿体与围岩接触关系渐变或突变两种关系。5矿体形态以不规则状为主，有：层状、似层状
40、、等轴状、透镜状、脉状、柱状等）6矿体成分特征：矿体中的成分与围岩成分差别不大，仅是量的差别，即同质不同量，矿体中比围岩中更富集矿石矿物。1）成矿元素：Fe（独立矿物钛铁矿，钛铁尖晶石）Cr（独立矿物氧化物，硫化物）Fe（独立矿物：硫化物；类质同象：硫化物晶格替代 Fe）Ni（S ，硫化物，镍黄铁矿）Mg 橄榄石成分，类质同象替代 Mg2+，进入橄榄石。Mn 类质同旬硅酸盐矿物晶格。亲硫元素：Cu 造矿元素（硫化物）Pt 族元素（Pt，Pd，Os，Ir，R， Rh）：自然元素铬铁矿矿床（自然铂、自然钯） ；化合物（S、 As、Sb、Bi、Te ）铜镍硫化物矿床PtAs 2砷铂矿，RuS 2硫铑
41、矿岩浆射气元素：C、P 、S、O 等。2）脉石矿物：主要是基性、超基性岩的造岩矿物和次生矿物。7有关的矿床类型：铬铁矿矿床、钒钛磁铁矿矿床、铜镍硫化物矿床、铂族元素矿床。2 岩浆矿床形成的地质条件岩浆矿床的形成与岩浆的性质、演化有着不可分割的联系，在矿床的形成中起着重要的作用。一、岩浆岩条件岩浆是岩浆矿床成矿物质的主要来源和载体。岩浆岩则是成矿体的母岩和围岩。因此原始岩浆的性质，含有用组份的多少，对能否形成矿床有着重要的影响。1、成矿专属性一定类型的岩浆矿床与特定的岩浆岩有成因上的密切关系与岩浆矿床有关的岩浆岩主要为基性、超基性岩。不同成分的岩浆岩具有不同的成矿专属性。富镁质、超基性岩，m/F
42、6.5 铬铁矿矿床常产于这种岩体中。铁质基性超基性杂岩：Cu-Ni 硫化物矿床常产于其中。富铁质基性岩：20.5，钒钛磁铁矿矿床产于该岩石类型中。为什么岩浆矿床主要与基性、超基性岩浆岩有关呢，这除了和岩浆本身所含成矿元素的种类有关外，还与岩浆的粘度有关。2、岩浆粘度岩浆的粘度决定于岩浆的成分、温度。基本组分是硅氧四而体， 岩浆成分中硅氧四面体含量越多，结构越复杂，其粘度越大。基性、超基性岩浆中硅氧四面体较酸性岩浆中含量少得多，因此基、超基性岩浆的粘度比较小。另外 金属阳离子 Fe、Mg 、Ca 、Sr 、Ba 、Li 、Na、K、Rb 降低岩浆粘度的能力依次减小，也即与硅氧四面体键合的能力依次
43、增大。而基性、超基性岩浆中富含 Fe、Mg、Ca 等，酸性岩浆中富含 K、Na、Ba 、Li 等元素，同时说明基性、超基岩浆粘度比酸性岩浆小。 再者岩浆的温度与粘度成反比，基性、超基性岩浆 T 高于酸性岩浆，因此粘度小。从以上三方面说明了基性、超基性岩浆的粘度小，因此有利于岩浆的活动和分异。同时有利于分散在岩浆中的成矿元素富集。酸性碉浆粘度大，不利于岩浆的分异。岩浆粘度是非常重要的性质，它不仅影响岩浆岩的产状、构造和结构，主要影响岩浆的分异作用，9而分异作用正是岩浆矿床形成的重要作用。3、挥发组份的作用岩浆中挥发组份的成分：H 2O、Cl、CO 2、Br、F 、S、P 等，其中以 H2O 的量
44、最大。由岩浆对气族元素为主构成。1） H2O 的解聚作用降低岩浆粘度水对于岩浆中的氧四面体具有解聚作用。H 2O 能使硅氧四面体中的 O 变为 OH-，从而使硅氧四面体SiO44-中性的 Si（OH） 4，失去聚合能力，大大降低岩浆的粘度。2）降低成矿物质的熔点Cl、F、S、Br 等挥发组份能与金属成矿元素结合形成易熔的络合物，使得金属元素长时保留在岩浆中，进一步富集直到大多数硅酸盐矿物晶出后，最后才晶出。有利岩浆分异。如没有挥发组份作用，成矿物质早早的从熔体中晶出，与硅酸盐矿物混在一起，使得成矿物质分散。3）有利载体（成矿物质）挥发组份对温度和压力特别敏感，常可将岩浆中的成矿物质带到有利的部
45、位成矿。4、岩体规模一般情况规模越大的侵入体愈有利于有价值的工业矿床形成，因为它们所管的成矿物质总量多，同时所带的热量也较大，因此有利于成矿作用进行。但这也不是绝对的，有时基性、超基性岩浆在深处分异过程中，可形成含矿丰富的岩浆，这种侵入体虽小，但形成的矿床却较大而富。四川西部力马河铜镍硫化物矿床。5、岩浆侵入期次从不少岩浆矿床的实际资料了解到，矿床的产出与岩浆的侵入期次往往具有这样的关系：从区域上看矿床常常产在同一构造运动形成的岩浆岩带内部较晚期形成的财体中；从一矿区中看，矿体主要与复式岩体的晚期岩相关系密切。得出结论同一岩浆活动期次中，因侵入越晚的岩体分异越完全。同源同期不同阶段对成矿关系越
46、密切。矿床产在同期形成的岩浆岩带中晚期形成的岩体内。二、构造条件大多数岩浆矿床在成因上及时间、空间分布上与基性、超基性岩浆岩有关，控制基性、超基性岩浆岩形成的构造也控制着岩浆矿床的形成。由于基性、超基性岩浆系地幔物质部分熔融而成，因此：1、切穿地壳而达到上地幔的深大断裂，对基性、超基性岩浆岩以及岩浆矿床有严格的控制作用。沿超壳断裂产出。2、由于岩浆矿床是岩浆分异、结晶富集成而，所以地质构造变动相对稳定的地区在有利于岩浆的分异和矿化的富集。一般地槽形成晚期和地台期是构造相对宁静时期。有利于矿床的形成。3、产于地槽褶皱带中的岩浆岩以富镁质超基性岩为主。MgO/FeO=6.512，岩体含Cr、Ni、
47、Co 、Pd 。常形成有工业价值的 Cr 铁矿矿床。产于地台区的岩浆岩以铁质超基性岩及基性岩为主，MgO/FeO 比值低。有关矿产主要是钒钛磁铁矿矿床。Cu Ni 硫化物矿床。三、围岩条件当岩浆侵入或喷出的过程中，不可避免地要和周围岩石发生接触，围岩中的某些成分将通过各种方式加入到岩浆中去，从而使岩浆的成分发生改变，这种作用叫作同化作用。由于围岩中的某些成分的加入，对岩浆成矿作用将产生有利或不利的影响。以基性超基性岩浆同化碳酸盐岩石为例：1、钙将代替部分铁（镁）而形成含钙的硅酸盐，促使更多的金属脱离硅酸盐而进入熔浆；CaCO3+FeSiO3FeO+CO 2+CaSiO3 有利于岩浆的分异。攀枝
48、花钒钛磁铁矿矿床中，矿化较好的基性岩体均侵位于白云质大理岩地层中，这可能是围岩中钙质的加入，促使岩浆中铁质的分异进行得比较彻底。2、CaCO 3 的同化作用对铬铁矿的形成却是不利的。钙进入岩浆往往取代硅酸盐的 Fe 形成钙硅酸盐，而释放出来的铁使岩浆中 Fe 的含量增高则形成铁的氧化物，使得 Cr2O3/FeO 比值降低。因工业上对铬矿石的要求主要考虑两个因素：Cr 2O3 的含量和 Cr2O/FeO 比值，若铁含量高了（不符合冶金要求）仅能用于耐火材料和化工方面。3 岩浆成矿作用使岩浆中有用组份析出，聚集和定位的作用即岩浆分异作用，同时也是岩浆成矿作用。按作用方式和特点，岩浆分异成矿作用：（
49、1）结晶分异成矿作用分异出固相；（2）熔离成矿作用液相。岩浆分异作用：岩浆在深化过程中，受物化条件及地质条件变化控制，使单一的岩浆分化为多种岩浆的现象。一、结晶分异成矿作用：岩浆冷凝过程中，各种矿物依次从中晶出，在重力和动力的影响下发生分异和聚集，而导致岩浆成分不断改变的作用。岩浆在结晶分异过程中，有用组分的析出有两种情况：1、早期岩浆结晶分异作用（金属矿物早于大多数硅酸盐矿物晶出）来源于上地幔含矿性、超基性岩浆侵入地壳后，由于温度的缓慢下降开始结晶。最早晶出的金属矿10物有自然铂（比重 1419）铬铁矿（比重 4.34.6）等，与金属矿物同时或稍后结晶的硅酸盐矿物有橄榄石、辉石和基性斜长石等。 （这些造岩矿物的结晶顺序，基本上是遵循鲍文系列的，特别是暗色矿物，从早到晚为橄榄石斜方辉石单斜辉石角闪石黑云母，由于矿物晶出的先后顺序不同，在重力作用和岩浆对流作用的影响下，先晶出的比重大的金属
