礦床學

礦床學

礦床學(mineral deposits),研究礦床在地殼中形成條件 、形成原因、形成機理和分布規律,是地質科學中的主要學科之一。

定義及綜述

其研究對象是對國民經濟發展有重大利用價值的礦床(可經濟利用的地質體)。礦床學的主要任務是研究各類礦床的物質組成、成礦物質來源、成因機理及其時空分布規律。具體的研究內容則是礦體的規模、產狀、形態和物質組成,礦床的形成條件及控礦因素,礦床成因類型和礦床工業類型等。

研究礦床學的目的是為了經濟合理地進行找礦、勘探和開發利用礦產資源,以滿足人類社會對礦產資源不斷發展的需要。

礦床學是一門既古老而又新穎的學科,它隨著社會生產特別是礦業生產的發展而產生,同時又隨著近代科學理論與技術的發展,尤其是礦業生產技術的進步而充實更新。因此,它是一門技術經濟與地質學相結合的綜合性學科,在西方通常稱之為“經濟地質學”。

發展簡史

礦床研究起源於礦業生產,大致可分3個時期:

①萌芽時期。新石器時代,已開始開採銅、金與瀝青,並出現銅錫為主的青銅製品。中國 戰國時代,采冶範圍已擴展到銀、鉛、汞、鐵和少許鉻,並開始使用煤(當時稱“石涅”)和鑽取油氣以熬鹵。晉朝有以銅鎳制白銅的記載。古代採礦實踐積累了初始礦床地質知識。《管子·地數篇》中記載:上有丹沙者、下有黃金;上有慈石者、下有銅金;上有陵石者、下有鉛錫(赤銅);上有赭者、下有鐵;上有鉛者、其下有銀。這是礦床金屬分帶和地表次生淋濾現象的簡明概括。與此同期,古希臘 哲學家 柏拉圖曾構想礦石之噴發成因;而斯特拉波則將地球生長礦石與神秘“金樹”所結果實類比。

半坡銻礦床地質略圖②奠基時期。16世紀是礦床地質學創建之始,1556年G.阿格里科拉在《論金屬》中提出礦脈是從循環於裂隙的溶液中沉澱出來的。稍晚丹麥 N.斯泰諾等認為是地球內部的噴氣作用從深部帶動金屬上升而沉澱在裂隙中。1770~1773年C.T.德利烏斯等人提出擴散上升水從其經過的岩石中溶解分散的金屬微粒而形成含礦溶液,這實質上是側分泌和次生作用等成礦學說的萌芽。18世紀晚期,火成論者J.赫頓和水成論者A.G.維爾納的兩種對立觀點和長期論戰統治了礦床地質學的思路。

③發展時期。1841年法國 G. -A. 多布雷開始以實驗方法研究礦床。1847年法國博蒙提出多數礦床是火成活動的一個相,強調熱水溶液礦化作用,德國C.G.C.比肖夫開始引用化學原理到礦床研究中,初步提出大氣水側分泌理論。1859年 B.von科塔論述了溫度、壓力與表生作用對礦物分帶的制約。20世紀初,礦床地質學已成為科學的重要分支。1900年洛奈報導了礦脈中礦物組分向下變化分帶後,又於1905年初步提出成礦系列的概念。1901年F.L.蘭塞姆等人確認構造控制礦化作用;C.R.范海斯提出大氣水下滲加熱再上升成礦的見解;J.F.肯普、W.林格倫進一步研究火成來源的礦化溶液。1906年肯普、林格倫與蘭塞姆共同闡明蝕變作用。1907年林格倫提出礦床成因分類,並陸續加以完善。1920年翁文灝提出中國礦產區域論。1923年J.E.斯帕爾提出礦漿論;R.H.拉斯塔爾論述了成礦帶。1927年翁文灝研究砷礦物提出華南成礦系列。1936年Д.С.科爾任斯基提出擴散與滲濾交代作用。1948年Ю.А.畢利賓提出成礦期與成礦帶。1953年G.E.古德斯皮德和H.施奈德勛分別提出與花崗岩有關的活化水礦化作用,以及再生溶液的概念。1954年G.C.托皮茨推斷洋底有岩漿噴流-沉積混合礦床形成。1955年,層控礦床概念已開始流行。1956年J.D.里奇認為含礦流體為絡合物真溶液;而H.L.巴恩斯通過實驗提出影響流體性質的 4個主要變數,即溫度、壓力、離子和活度。

肅李壩金礦床地質特徵1957年,P.B.巴頓、A.T.埃利斯與稍後的K.B.克勞斯科普夫等分別用熱力學參數計算熱水流體性質和測定了岩漿氣成分;C.L.奈特提出礦源層概念;П.М.塔塔林諾夫編製成礦圖。1964年R.S.迪茨首先提出加拿大薩德伯里銅鎳礦床為隕石撞擊成因。1965年C.F.戴維森提出滷水成礦說。1966~1967年A.R.米勒與D.E.懷特等先後開展洋底與海濱礦化現象現場調查。1970年科爾任斯基提出交代分帶理論。1972年R.L.斯坦頓建立礦石岩石學。1973年P.吉爾德首先聯繫全球板塊構造闡述成礦特徵。1975年C.F.Jr.帕克指出“熱水”不一定與火成作用有關。1977年C.T.赫奇森第一次記錄了東太平洋海隆(北緯21度)出現的“黑煙囪”成礦作用的現場現象。1982年В.И.斯米爾諾夫提出岩漿、變質和沉積 3大成礦系列。1985年P.拉茲尼卡提出經驗成礦學,1989年發展了礦床的微區痕量研究。總之,20世紀50年代以後,有多種創見提出。

研究內容

可概括為研究礦床的特徵及形成條件、形成作用與過程時空分布及其控制因素。前闡明礦床的成因,後者查明礦床的分布規律。礦床學正是圍繞著這些問題的提出和解決不斷發展起來的。

研究一個礦床的工作內容大體包括以下方面:1.區域地質特徵,礦床在區域地質構造分區中的位置,該地區的沉積作用、岩漿作用,構造發展和成礦的有利背景。2.礦區地質特徵,區內的岩石、構造類型和特點,礦床的產出及分布。3.礦體的產狀和形態及其空間位置的控制,礦體內外礦化特徵變化的查明。4.礦石的類型,礦石的組成和組構,有用組分的存在形式,影響礦石質量的因素。5.綜合研究,礦床成因和類型的確定,礦床的評價。

教材

袁見齊,朱上慶,翟裕生著. 礦床學,地質出版社,1985

陳洪冶,李立志,李雪梅著. 礦床學,地質出版社,2007

翟裕生,姚書振,蔡克勤 著. 礦床學,地質出版社,2011

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