矿床 百科内容来自于: 百度百科

矿床(mineral deposit):地表或地壳里由于地质作用形成的并在现有条件下可以开采和利用的矿物的集合体。一个矿床至少由一个矿体组成,也可以由大小没事的两个或多个,甚至十几个乃至上百个矿体组成。由地质作用形成的、有开采利用价值的有用矿物的聚集地。包括地质的和经济的双重含义。矿床是地质作用的产物,但又与一般的岩石不同,它具有经济价值。矿床的概念随经济技术的发展而变化。19世纪时,含铜高于5%的铜矿床才有开采价值,随着科技进步和采矿加工成本的降低,含铜0.4%的铜矿床已被大量开采。

基本介绍

矿床,指地壳中富集了有用矿物或组分,在质和量上已达到工业要求,并具备开采条件的部位。矿床中含有矿石,矿石是指在目前技术、经济条件不可从中提取有用元素、有用组分或有用矿物的矿物集合体。矿石中常包括有用矿物(又名矿石矿物)和脉石矿物两类矿物。有用矿物是指能提供有用元素(或组分)或本身可直接被利用的矿物;脉石矿物是指矿石中没有用处的那些矿物。随着技术和经济的发展,某种矿物集合体是否可作为矿石是可以变化的,相应地矿床的概念也是可变的。矿石中有用元素、有用组分或有用矿物的含量称为品位。金属矿石的品位是指其中有用金属元素或组分的含量;非金属矿石品位常指其中有用矿物或有用组分的含量。矿床周围的岩石叫做围岩,而提供矿床中成矿物质来源的岩石叫做母岩

特征

矿床的大小、形状及产出深度可以有相当大的变化。矿体的形状可以有不连续的脉状及凸镜状、不规则块状、筒状或胡萝卜状、裂隙网脉状、破碎岩石及沉积地层中的浸染体及沉积层状等。目前对矿床形成的确切深度或最大深度知道得还不多。金刚石晶体可能形成于几十公里深的上地幔硫化物矿物形成于几百至数千公尺深的范围内。许多矿床形成的深度可深达16公里。成矿的温度及压力变化范围很大,这取决于成矿的深度。由岩浆熔融体分异作用形成的岩浆分凝矿床在非常高的温度和压力条件下形成。成矿时的压力-温度关系可能是复杂的。静水压力梯度取决于地下水的密度或含盐量,一般每加深30公尺增加3千克/平方公分(每加深100迟增加40~45磅/平方寸)。在同样深度下,地静压力或岩石压力是静水压力的2~3倍。
共生次序是指在某个矿床内不同矿物形成的先后次序。在同一矿床内,随着成矿熔液温度、压力及化学成分的变化,在不同时间将产生不同矿物的沉淀。在不仅有一个热液活动期的成矿条件下,共生次序会进一步复杂化。根据对全世界许多热液矿床的研究,按照矿物的稳定性顺序,已确定了矿物沉积的一般顺序。与矿物共生次序有关的是矿床的分带现象。当成矿熔液沿着岩石中通道运动时,它们在温度、压力及化学成分上发生变化。结果在沉积过程中,随着距岩浆源距离的增加,可形成不同矿物的富集。这种分带现象是常见的,但是在矿床中并不都出现。一般情况下,锡、钨及铋矿物比铜矿物更靠近岩浆源,而铅及锌矿物则远些,自然金自然银和含金、银矿物则更远,而距岩浆源最远的是锑和汞矿物。

分类

矿床种类繁多,按照物态可分为固体矿床。液体矿床和气体矿床。固体矿床分布最广,液态矿床有石油、热卤水和地下水,气态矿床有天然气;按成矿作用方式,矿床可分为内生矿床内力地质作用生成)、外生矿床外力地质作用生成)和变质矿床变质作用生成);按矿产性质和工业利用情况可分为金属矿床(如金矿床、钨矿床)、非金属矿床(如耐火粘土萤石矿床)和能源矿床(如石油、煤和天然气)。固体矿床种类还可以按赋存围岩进一步详细划分。

属性

矿床的概念包含地质方面和经济技术方面的双重属性。矿床的环境属性正被越来越多地得到人们的关注。矿床的地质属性、经济技术属性、环境属性相互关联、相互制约,地质属性是矿床的基本属性;经济技术属性是界定矿与非矿的主要标志;环境属性是指在保护环境较少环境影响的条件下开发矿产资源。

条件

确定矿床的基本条件是:①有用元素或矿物的含量要达到最低可采品位,如铜的最低可采品位是0.4%,铁的最低可采品位一般是25%。②矿石工艺性质,包括有用组分的赋存状态。如铝在霞石高岭石中含量较高 ,也可分离出来,但加工工艺复杂,成本很高,因此一般只从铝土矿中提取铝。③矿体的形状和内部结构。有用物质在岩石中是均匀分布,还是在局部集中(如矿脉),对于采矿难易和成本影响很大,因而也对确定矿床的最低可采品位有重要影响。④矿床规模。指可采矿石的储藏量。矿床规模大,矿山建设投资大,但经济效益很高。⑤获得矿产品的全部费用,包括勘查、采矿、选矿、交通运输、设备、能源和水源供应、劳动工资等的开支,也决定着矿床的最低可采品位。上述条件的综合分析和评价决定着一个矿床的经济价值。
矿床是自然界中分散存在的矿质富集到一定程度的产物。如铁在地壳中平均含量约为 5% ,铁矿石最低可采品位为25%,铁必须经过地质作用富集到5倍以上并具有一定规模,才能成为矿床。导致有用元素或矿物高度富集的地质作用称成矿作用。发生明显矿化的地点叫矿点

类型介绍

耐火原料矿床

如耐火粘土矿床、蓝晶石类矿床、叶蜡石矿床、硅石矿床、菱镁矿矿床石墨矿床等。
①耐火粘土矿床
矿石工业类型分硬质粘土、高铝粘土和软质粘土3种,三者常在同一层位或不同的上下层位相伴而生。硬质粘土是制造粘土砖的主要原料,矿物成分主要是高岭石次要矿物一水硬铝石三水铝石,地开石伊利石叶蜡石等。矿石质量要求(以熟料计) Al2O3≥30%,Fe2O3≤3.5%,烧失量≤15%,耐火度≥1630℃。高铝粘土是制造铝砖的主要原料,矿物成分主要是一水硬铝石,次要矿物有高岭石、一水软铝石等。矿石质量要求(以熟料计)Al2O3≥50%,Fe2O3≤2.5%,CaO≤0.8%,烧失量≤15%,耐火度≥1770℃。软质粘土在耐火材料工业中用作粘结剂,矿物成分主要是高岭石,次要矿物有伊利石、水云母蒙脱石。矿石质量要求(以生料计)Al2O3≥22%,Fe2O3≤3.5%,烧失量≤18%,耐火度≥1580℃,可塑性≥2.5。矿床类型主要有沉积矿床和风化残积矿床两类。中国主要产于华北和西南奥陶系不整合面上的中石炭世地层中,其次产于上部古生代和中、新生代地层中。一般矿体顶板平直,底板受古喀斯特岩溶影响,变化很大。矿床规模一般为大、中型。产于砂页岩、火山岩中的矿体呈层状、似层状、透镜状,厚度变化小,矿石类型和品级变化较简单,其规模一般为中、小型。矿床层位从上部古生代到第四纪均有产出,其中以中石炭世工业意义最大,其次是晚石炭世、早二叠世、晚二叠世和第三纪,其主要成矿期所占百分比及典型矿区如表1。
②蓝晶石类矿床
主要用于不定形耐火材料和耐火砖的添加剂。工业矿物有蓝晶石夕线石红柱石,其精矿质量要求如表2。矿床类型有:区域变质矿床,由高铝质泥质岩变成,是中国蓝晶石类矿床的主要类型,呈层状、似层状、透镜状产出,矿体长一般是数十米到数百米,厚数米到数十米,原矿石矿物含量一般10~30%,最高可达80~90%,矿床规模一般是大 中型,典型矿床有河北邢台卫鲁蓝晶石矿(太古宙),河南南阳隐山蓝晶石矿(元古宙),黑龙江鸡西三道沟夕线石矿(震旦纪),吉林蛟河蓝晶石矿(二叠纪)等;此外,还有接触变质红柱石矿床(如北京周口店)和伟晶岩矿床(如新疆富蕴契布拉盖蓝晶石矿)。
③叶蜡石矿床
叶蜡石是制造叶蜡石砖的主要原料。矿石质量要求Al2O3≥16~20%,Fe2O3≤1%,CaO<1%,MgO<1%,耐火度≥1630℃。主要由叶蜡石和石英组成。在中国最主要矿床类型是火山岩热液蚀变矿床,分布在中国东部中生代中酸性火山岩带中,呈似层状,大透镜体状产出,矿体延长一般长数十米到数百米,厚数米到数十米,延深数十米到200多米。矿石化学成分为Al2O318~24%,SiO268~75%,Fe2O3和K2O+Na2O一般均小于1%。探明储量占总储量绝大部分,质量较佳。典型的叶蜡石矿床有福州峨嵋和浙江青田等矿。此外,还有小规模的区域变质矿床,如浙江常山芳村矿。
④硅石矿矿床
矿石是制造硅砖的主要原料。矿石质量要求SiO2≥96%,Al2O3≤1.3%,CaO≤1%,Fe2O3≤1.5%,耐火度≥1710℃,吸水率≤4%。当硅石用作硅铁、硅锰和其他硅合金原料时,矿石质量要求SiO2≥97%,Al2O3≤1%,CaO≤0.5%,P2O5≤0.03%。矿物主要由石英组成。中国硅石矿床类型有沉积变质矿床和沉积矿床。沉积变质矿床主要产于前寒武纪,如辽宁石门矿,矿体呈层状产出,长数百米到1000多米,厚数十米到100多米,含SiO296~99%,一般>97%,Al2O30.14~1.5%,一般<1%,Fe2O30.08~0.2%,一般<0.15%,矿床规模为大型。沉积石英岩矿床,产出层位有寒武纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪侏罗纪等,其中泥盆纪砂岩经济价值最大。其他地层中一般为中、小型,矿石杂质较多,质量较次。
⑤菱镁矿矿床
制造各种耐火镁砖的氧化镁,主要来源于菱镁矿。其矿石质量要求MgO≥41%、CaO≤6%,SiO2≤5%。中国菱镁矿资源丰富,矿床类型有沉积变质矿床,沉积-热液交代矿床和风化淋滤矿床。沉积变质矿床主要产于下元古界变质岩系中,以辽宁大石桥的菱镁矿最为著名。矿石为晶质菱镁矿,规模属大型,其储量占探明储量绝大部分。矿体呈层状、似层状、透镜状产出,长1000~5000米。矿石化学组分MgO35~47%。热液交代矿床,由白云岩经热液交代形成晶质菱镁矿,如四川汉源桂贤菱镁矿。矿体呈似层状、透镜状产出,长数十米到数百米,厚数米到100多米。矿石化学成分MgO33~45%,CaO2.2~16.8%,酸不熔物0.06~1.38%。风化淋滤矿床,产于超基性岩风化壳的底部碳酸盐化蛇纹岩带内,矿石以隐晶质菱镁矿为主。主要化学组分MgO36.7~41.4%,矿石质量差,需经选矿方能使用。
⑥石墨矿床
石墨是用作坩埚、铝碳砖、镁碳砖、保护渣的原料,有晶质石墨和土状石墨两种。坩埚和制砖用的石墨一般固定碳的含量要在85%以上,用作保护渣的石墨,固定碳含量要求30~60%。在中国最主要矿床类型是区域变质矿床,产于前寒武纪中-深变质岩系中,如山东南墅和黑龙江佛岭,为晶质鳞片状石墨矿床。矿石含固定碳3~10%,高者可达20%以上,该类型矿床规模大,可选性好,储量占探明储量的绝大多数。其次为接触热变质型矿床,是火成岩与煤系地层接触经热变质作用形成石墨,储量小,典型矿床如湖南郴县鲁塘和吉林盘石石墨矿。
此外,白云岩橄榄岩铬铁矿锆石膨润土也广泛应于耐火材料工业。白云岩的氧化镁含量是制造耐火砖的主要指标。橄榄岩是制造镁橄榄石砖和不定型耐火材料的主要原料。矿石质量要求MgO>40%,耐火度>1750℃。铬铁矿是制造铬砖、铬美砖的主要原料。锆石是制作锆石砖和绝缘板的原料,制砖用锆石精矿质量要求ZrO2≥65%、Al2O3≤0.5%,作绝缘板用的精矿质量要求ZrO2≥60%。中国锆石精矿主要来源于海南岛等地的现代海滨砂矿。

熔剂矿床

在冶金工业中,需增加其他矿石调整酸碱度,以达到铁渣分离的目的,这种配料矿石称为溶剂。主要有石灰岩和萤石等矿床。
①石灰岩。是熔剂中的主要原料,冶金工业对石灰岩的质量要求CaO≥50%、 MgO≤3%,SiO2≤4%、S≤0.15%、P≤0.04%。
②萤石矿。由于其熔融温度低,有较高的活泼性、流动性,在冶金工业中常用作使金属与杂质分离,以及脱渣、脱硫和脱磷的作用。矿石质量要求CaF2≥65%、SiO2≤32%、S≤0.15%、P≤0.06%。矿石成因以中、低温热液矿床为主,多呈充填的脉状矿床,如浙江乌义矿;在碳酸盐岩石中呈交代的似层状矿床如湖南香花铺和柿竹园等矿。近年在内蒙古莫干敖包地区发现了规模巨大的层状萤石矿床,产于下二叠纪的火山沉积岩系的碳酸盐岩夹层之中。

成矿作用

岩浆富集作用

基性岩浆中磷灰石、铬铁矿、榍石、金红石及锆英石等副矿物可首先结晶,紧接着是橄榄石及斜方辉石硅酸盐矿物,其他硅酸盐矿物则结晶较晚。在很缓慢冷却条件下,最早形成的晶体,特别是铬铁矿等比重大的矿物,有可能由重力作用而在岩浆内沉降下来,并因此而富集成矿床。有时岩浆流中的应力,可使尚未结晶的部分液体从已结晶的粥状物中挤出来,而使其富集成矿床,这种作用称为压滤作用。

接触交代作用

这个术语是指围岩与侵入体接触所产生的交代作用。在这种作用过程中,由侵入体所分泌出来富含铁镁等溶液扩散,与碳酸钙岩石反应而形成钙镁硅酸盐和氧化物的集合体。在这种矿床形成过程中,往往大约同时形成硅卡岩,并分布于矿床周围。

热液作用

是热水溶液以物理化学作用方式,沿着其运动通道及运动地段所引起的岩石的蚀变作用交代作用以及矿物在空隙中的沉淀作用,例如,绢云母化作用、硅化作用及硫化物矿化作用等。热水溶液,特别是重卤水,在其中可溶解浓度很高的金属。这种溶液通过断裂构造向上运动过程中,可沉积铜、银及其他矿物。

升华作用

固体受热后挥发的作用。当冷却时,挥发的气体可呈晶质或非晶质而沉积,如硫的升华作用可出现于火山喷气孔中

沉积作用和机械富集作用

沉积作用和机械富集作用∶层状盐类矿床是沉积作用的产物;硅藻土、富含钙的石灰岩以及某些磷酸盐岩层也是这种作用的产物。形成于地层及封闭湖盆中的铁和锰的氧化物是由氢氧化物沉淀形成的,随后转变成铁和锰的氧化物和碳酸盐。在沉积物中,矿物的其他同生富集,例如贱金属硫化物的沉淀也属于沉积作用。机械沉积作用在形成某些类型矿床中也是重要的营力。金、铂族金属、金刚石及其他宝石、锡石、金红石以及锆英石等砂矿床都是机械沉积作用形成的。它们是由携带着高比重矿物碎屑的运动着的砂及砾石的机械作用和簸选作用而富集形成的。

残积作用与残积矿床

由地表或靠近地表的围岩或矿床中的矿物经过化学分解和机械崩解而富集形成的。其中包括红土矿床、铝土矿矿床、氧化锰矿床及硅酸镍矿床等。铁帽中非常富集的金矿石和含蓝晶石变质岩风化形成的蓝晶石矿床也属于这种作用的产物。

变质成矿作用

变质作用是指岩石或矿床在温度、压力变化和热液作用下,其形态的变化和矿物的重新组合。在变质作用下,在某些岩石中可形成蓝晶石、硅线石、红柱石或石榴子石等工业矿物。某些金属矿床在变质作用下,其矿石构造也会发生变化。地壳运动可使矿体发生强烈褶皱,并使矿石构造发生变化。变质作用和地壳运动也可以是一种机械作用,靠这种作用可使沉积地层中不大富集的金属硫化物发生活动,而且被驱赶出来使其在低温低压带中富集。
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