[科普中国]-矿床

概念

矿床是矿产在地壳中的集中产地。它是指在地壳中由地质作用形成的，其所含有用矿物资源的数量和质量，在一定的经济技术条件下能被开采利用的综合地质体1。矿床中含有矿石，矿石是指在目前技术、经济条件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），内生矿床包括岩浆矿床、伟晶岩矿床、接触交代矿床、热液矿床，外生矿床包括风化矿床和沉积矿床，变质矿床包括区域变质矿床、接触变质矿床和混合岩化矿床；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。如铝在霞石和高岭石中含量较高 ，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、菱镁矿矿床和石墨矿床等。

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，次要矿物有一水硬铝石、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、水云母和蒙脱石。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