探讨矿床的成因及其研究方法

探讨矿床的成因及其研究方法

付嘉琦

黑龙江省第二地质勘查院

黑龙江 牡丹江 157000

摘要：矿产资源是基础不可再生资源，对国家发展有重大影响。我国地大物博，矿产丰富，由于人们对许多资源认识不足，致使开采不合理，应用不充分，导致矿产资源浪费。基于此，本文详细分析了矿床的成因及其研究方法。

关键词：矿床；成因；研究方法

矿产资源是国家发展建设的重要要素，对国民经济发展、民生保障、国防安全、医疗卫生、科研等领域具有重要影响。我国幅员辽阔，矿产资源丰富，一直是我国经济体系的重要支撑。

一、矿床概述

当天然聚积矿石达到一定规模并可用于工业活动时，即可称为矿床。例如，1977年，在山东省临沭县发现了一颗质地优良、光泽纯正、重158.786克拉的著名钻石。但到目前为止，在发现钻石地方未发现大量的钻石堆积，因此不能称之为金刚石矿床产地。

由此会产生疑问，什么样的规模可被称为矿床？这是一个很难回答的问题，因不同矿种规模各不相同，而矿床主要是根据其经济价值确定。例如，铝土矿的分布呈窝状，对于铝土矿来说，它不能被称为矿床。若中宝石矿，那么不仅是一个有价值的矿床，而且可能是一个大规模的矿床。同样，若是一吨储量铁矿、铝矿或煤矿等常见矿床，人们可能不屑一顾，但若是金矿，很可能被称为中型矿床。也就是说，矿床的规模因矿石类型而异。此外，矿床规模也与其开采方法有关。例如，对于小型矿石聚积体，若露天开采，仍被称为可用矿床。若深埋在地底，可能被置之不理，就不能称之为矿床。总之，矿床是指地壳中地质作用形成的综合地质体，含有用矿物资源数量及质量，在一定经济技术下可开采利用。矿床由至少一个矿体组成，也可由两个或多个，甚至十几个乃至数百个矿体组成。由地质作用形成的有用矿物聚集地，包括地质、经济双重含义。矿床是地质作用的产物，但与一般岩石不同，其具有经济价值。矿床优劣可根据矿床规模、含矿系数、可采厚度、最大勘探深度、夹石剔除厚度等具体指标进行评判。

二、矿床确定条件

确定矿床的基本条件是：①有用元素或矿物含量必须达到最低可采品位，如铜为0.4%，铁为25%。②矿石工艺特性，包括有用成分的赋存状态。例如，铝由于含量高，可从霞石和高岭石中分离出来，但加工工艺复杂，成本高，所以通常只从铝土矿中提取铝。③矿体形状与内部结构。有用物质是均匀分布在岩石中还是局部集中(如矿脉)，对采矿难度及成本有重大影响，因此也对确定矿床最低可采品位有重大影响。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，但经济效益高。⑤获得矿产品的全部成本，包括采矿、选矿、运输、设备、能源、水源供应、劳动工资等开支，也决定了矿床的最低可采品位。对上述条件的综合分析及评价决定了矿床的经济价值。

三、当前我国找矿事业发展状况

自改革开放以来，我国经济飞速发展，特别是进入21世纪以后，各行各业都实现了突飞猛进的巨大进展。矿产资源需求呈现出持续增长态势，大量统计数据显示，我国矿产资源紧张趋势日渐凸显，给经济的健康发展带来了严重的负面影响。调查表明，我国矿产资源已勘测量占矿产资源全部储量的三分之一，矿产勘测工作发展空间巨大。和国外地质勘测工作平均深度800m相比，我国地质勘测技术水平相对较低，平均工作深度不足500m，目前我国地质找矿勘察工作正向着更深的勘察深度发展。

四、矿床的成因

矿床是地质复杂作用的结果，形成后会经历不同程度、不同形式的变化。在当前发现的矿床大多是通过变化形成保存的，因而为提高矿产的预测能力，矿床变化、保存、成因均应成为矿床学的研究对象。矿床变化与保存研究包括：①控制矿床变化与保存要素。②在变化及改造中的相应产物。③矿床变化与改造过程。④不同类型矿床的不同变化。⑤矿床在不同时空条件下的变化与保存。⑥保存矿床的必要条件。

成矿后基本研究方法包括地球化学分析、地质构造制图与模拟实验。矿床变化研究能为改善矿区及其周边生态环境提供资料，更重要的是，它为矿产资源的预测及勘察提供了相对可靠的依据。矿床不仅具有地质含义，而且具有经济价值。

矿床的确定可基于以下四点：①矿物含量或有用元素的最低可采品位。②矿石的工艺性。③矿石的内部结构及形状。④矿石天然聚积规模。

矿床类型多种多样，按其存在状态可分为固体、液体、气体矿床。其中，固体矿床规模最大。矿床根据成矿作用可分为外生、内生、变质岩矿床。根据工业利用与矿产性质，可分为非金属、金属、能源矿床。

由于经济与技术发展，矿物集合体能否作为矿石是可变的，这导致矿床概念也可变。矿床产出深度、大小、形状可能变化很大。矿体形状包括不规则筒状、块状或胡萝卜状、破碎岩石、裂隙网络状、不连续凸镜状与脉状，以及沉积地层中的沉积层状与侵染体等。目前尚不清楚矿床形成的最大与确切深度。硫化物矿物的形成深度可达到数百甚至数千公里；金刚石可能只有几公里。由于成矿深度的不同，成矿压力及温度的变化范围较大。在非常高的压力及温度条件下，岩浆分凝矿床才可能由岩浆熔融体分异作用形成。成矿过程中的温度与压力关系可能与成矿作用有着复杂的关系。静水压力取决于地下水的含盐度及密度。在相同深度下，静水压力为岩石压力或地静压力的1/3或1/2。不同矿物在某一矿床中形成的次序被称为共生次序。对于同一矿床，不同的时间，成矿溶液温度、化学成分、压力各不相同，会形成不同矿物。一些成矿条件发生在不同的热液活动期，共生次序更复杂。在许多热液矿床的研究中，矿物的沉积顺序是由矿物稳定性顺序决定。矿床的分带现象与矿物共生次序有关。成矿溶液的压力、温度和化学成分随着其沿岩石通道运动而变化。由于离岩浆源距离不同，沉积过程中形成了不同的矿物富集。

五、矿床的研究方法

1、通过液体包裹体研究矿床。不同类型的矿床形成于不同地质环境中，矿床中液体包裹体特征也不同。因此，液体包裹体可作为识别矿床类型的依据。例如，大多数造山型金矿床含有H2O-CO2的低盐度包裹体；斑岩铜矿床以含气相包裹体及含盐子晶高盐度包裹体为特征；浅成低温热液矿床以低盐度水溶液包裹体为特征；MVT矿床中的大多数包裹体属于H20-NaCl-CaCl2体系，通常具有高含盐度，但不含子品。需注意的是，液体包裹体可被视为矿床类型分类的主要依据，但不是唯一依据。例如，尽管富含CO2的包裹体在造山型金矿床中很常见，但在与花岗岩相关的钨锡矿床、伟晶岩矿床、IOCG型铜-金矿床等矿床中也很常见。利用液体包裹体特征能有效排除某些矿床类型。

2、纳米技术研究矿床。随着纳米技术的兴起，世界各地的科学界都在广泛关注其发展，也出现了许多与纳米技术相关的新科学。例如，纳米生物学、纳米机械学、纳米电子学、纳米医学、纳米材料学等。由于纳米技术的发展，许多纳米技术的研究成果也被引入了地球科学。许多地球科学工作者逐渐发现，一些过去无法解释的地质现象、新发现的矿床类型、不完善的成矿理论等，都可从纳米技术与地球科学相结合研究中得到启发，甚至得到相对完美的解释。

由于纳米微粒产生与体相特性不同纳米效应，这证明了许多以前认为不可理解及反常的东西真实存在。过去，地球科学的发展受到许多难以解释现象的制约，停滞不前。然而，随着纳米技术的发展，许多难以解释的现象得到了令人满意的答案。因此，纳米技术在地球科学中的应用将给地球科学带来质的飞跃。

成矿元素以纳米微粒形式被激活，然后迁移到对金属矿床的理解中，为金属矿床的成因提供了新的线索。这些关于迁移的知识确实能有效而成功地为一些金属矿床的成因和所呈现现象提供合理的解释。例如，原生矿粒通常比砂金矿颗粒小；许多砂金矿找不到源头；砂金矿中出现许多狗头金；原生矿成色不如砂金矿。上述现象用纳米技术能得到很好地解释。

参考文献：

[1]冯伟.剖析矿床的成因及研究方法[J].科苑观察，2016(23).

[2]王友谊.大观金矿矿体地质特征、矿床成因及找矿标志[J].有色金属设计,2019,3（01）:82-87.