深究礦床的形成原因

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摘要：地質構造制圖、地球化學分析和模擬實驗。提出要研究和建立礦床的變化、改建模型；將礦床演變作為含礦區域地質歷史的一個環節，將礦床個體變化研究與區域成礦系統演變相蛄合。

關鍵詞：礦床；地質；模型法

礦床是復雜地質作用的結果。礦床形成后又經歷不同形式和不同程度的變化。由于已發現礦床的大多數是在其形成后經過變化而保存下來的，因此礦床學研究應兼顧礦床的形成(成因)和礦床的變化、保存(產出)兩個方面，以提高礦產預測的能力。礦床變化與保存的研究內容包括：

(1)控制要素；

(2)變化，改造的過程；

(3)變化、改造的產物；

(4)不同礦床類型的變化；

(5)不同時－空域中礦床的變化；

(6)礦床保存條件。研究成礦后變化的基本方法有：地質構造制圖、地球化學分析和模擬實驗，提出要研究和建立礦床的變化、改造模型；將礦床演變作為含礦區域地質歷史的一個環節，將礦床個體變化研究與區域成礦系統演變相結合。礦床變化研究既有利于礦產預測和勘查，又可為改善礦區和區域生態環境提供基礎資料。由地質作用形成的、有開采利用價值的有用礦物的聚集地。包括地質的和經濟的雙重含義。礦床是地質作用的產物，但又與一般的巖石不同，它具有經濟價值。礦床的概念隨經濟技術的發展而變化。19世紀時，含銅高于5％的銅礦床才有開采價值，隨著科技進步和采礦加工成本的降低，含銅0.4％的銅礦床已被大量開采。

確定礦床的基本條件是：

①有用元素或礦物的含量要達到最低可采品位，如銅的最低可采品位是0.4％，鐵的最低可采品位一般是2.5％。

②礦石工藝性質，包括有用組分的賦存狀態。如鋁在霞石和高嶺石中含量較高，也可分離出來，但加工工藝復雜，成本很高，因此一般只從鋁土礦中提取鋁。

③礦體的形狀和內部結構。有用物質在巖石中是均勻分布，還是在局部集中(如礦脈)，對于采礦難易和成本影響很大，因而也對確定礦床的最低可采品位有重要影響。

④礦床規模。指可采礦石的儲藏量。礦床規模大，礦山建設投資大，但經濟效益很高。獲得礦產品的全部部用，包括采礦、選礦、交通運輸、設備、能源和水源供應，勞動工資等的開支，也決定著礦床的最低可采品位。上述條件的綜合分析和評價決定著一個礦床的經濟價值。

礦床種類繁多，固體礦床分布最廣，液態礦床有石油、熱鹵水和地下水，氣態礦床有天然氣，按成礦作用方式，礦床可分為內生礦床(內力地質作用生成)、外生礦床(外力地質作用生成)和變質礦床(變質作用生成)。按礦產性質和工業利用情況可分為金屬礦床(如金礦床、鎢礦床)、非金屬礦床(如耐火粘土、螢石礦床)和能源礦床(如石油、煤和天然氣)。

指地殼中富集了有用礦物或組分，在質和量上目前已達到工業要求，并具備開采條件的部位。礦床中含有礦石，礦石是指在目前技術、經濟條件不可從中提取有用元素、有用組分或有用礦物的礦物集合體，礦石中常包括有用礦物(又名礦石礦物)和脈石礦物兩類礦物，有用礦物是指能提供有用元素(或組分)或本身可直接被利用的礦物，脈石礦物是指礦石中沒有用處的那些礦物。隨著技術和經濟的發展，某種礦物集合體是否可作為礦石是可以變化的，相應地礦床的概念也是可變的。礦石中有用元素、有用組分或有用礦物的含量稱為品位。金屬礦石的品位是指其中有用金屬元素或組分的含量；非金屬礦石品位常指其中有用礦物或有用組分的含量。礦床周圍的巖石叫做圍巖，而提供礦床中成礦物質來源的巖石叫做母巖。

礦床的大小、形狀及產出深度可以有相當大的變化，礦體的形狀可以有不連續的脈狀及凸鏡狀，不規則塊狀、筒狀或胡蘿卜狀，裂隙網脈狀、破碎巖石及沉積地層中的浸染體及沉積層狀等。目前對礦床形成的確切深度或最大深度知道得還不多。金剛石晶體可能形成于幾公里深的地方；硫化物礦物形成于幾百至數千公尺深的范圍內。許多礦床形成的深度可深達16公里。成礦的溫度及壓力變化范圍很大，這取決于成礦的深度。由巖漿熔融體分異作用形成的巖漿分凝礦床在非常高的溫度和壓力條件下形成。成礦時的壓力一溫度關系可能是復雜的。靜水壓力梯度取決于地下水的密度或含鹽量，一般每加深30公尺增加3千克／平方公分(每加深100遲增加40-45磅／平方時)。在同樣深度下，地靜壓力或巖石壓力是靜水壓力的2～3倍。

共生次序是指在某個礦床內不同礦物形成的先后次序。在同一礦床內，隨著成礦熔液溫度，壓力及化學成分的變化，在不同時間將產生不同礦物的沉淀。在不僅有一個熱液活動期的成礦條件下，共生次序會進一步復雜化。根據對全世界許多熱液礦床的研究，按照礦物的穩定性順序，已確定了礦物沉積的一般順序。與礦物共生次序有關的是礦床的分帶現象。當成礦熔液沿著巖石中通道運動時，它們在溫度、壓力及化學成分上發生變化。結果在沉積過程中，隨著距巖漿源距離的增加，可形成不同礦物的富集。這種分帶現象是常見的，但是在礦床中并不都出現。一般情況下，錫、鎢及鉍礦物比銅礦物更靠近巖漿源，而鉛及鋅礦物則遠些，自然金、自然銀和含金、銀礦物則更遠，而距巖漿源最遠的是銻和汞礦物。

“礦床模型法”是一種經常用于成礦預測的科學方法。“取象比類”是屬于東方科學思維的另一類科學方法，將它用于礦床研究。

礦床模型法深受應用條件制約。“從已知到未知”同是礦床模型法和取象比類的準則，但是兩者的側重點不同。前者是以物質組成為依據建立礦床模型，后者是將礦床作為一個整體，探索它與外界環境的聯系。在我國用礦床模型法指導找鈾礦已有半個世紀的歷史，經歷了由典型礦床模型、綜合礦床模型，統計模型到成礦概念模型的進化，實現了物理模型向數學模型的轉型。從方法論上它得到了很大的改進與提高，但是它的實際應用效果并未獲得相應提高，其有效率十分有限，對指導我國找鈾礦有實效的只有俄式砂巖型鈾礦床模型，其它各類礦床模型在實踐中都業績不佳。其成敗完壘決定于建模區與預測區地質背景的可比性。俄式砂巖型鈾礦床模型在我國應用的成功，完壘是因為中亞與新疆兩地的地質演化歷史相似所致。

“礦床模型法”的尷尬。礦床模型是以典型礦床或同類礦床為原形建立起來的。國際上都以含礦主巖(除不整合脈型外)作為鈾礦床分類的標準，我國現已發現的鈾礦床分屬四大(即花崗巖、火山巖、碳硅泥巖和砂巖)鈾礦類型。然而，在華南常見到兩種不同的鈾礦類型混在一起不可分割(如上部為碳硅泥巖或火山巖或砂巖型深部為花崗巖型)的現象。這一現象的存在不僅對現行鈾礦床分類的合理性提出了質疑，它還波及到礦床模型法的通用性，使其處境十分尷尬!

我們轉換思維方式，改變研究方法。即將不同類型鈾礦床視為一個整體，用綜合方法揭示鈾礦床與地質環境的內在聯系——“兩階段多次富集鈾成礦理論”。即成巖富集形成鈾高場區，它經過后期改造，使鈾再分布生成鈾成礦帶。在成礦帶內的氧化還原過渡區富集成鈾礦床。按取象比類原理上述成礦理論可用青藏高原，喜馬拉雅山，珠峰與鈾高場區，成礦帶，礦床一一比類，或簡化為“三高”(高原，高山，高峰)，其內涵豐富。

工藝生產安全、效率較高，經濟效益顯著，并可在礦帶大面積推廣應用，這不但是礦床技術進步，而且工業發展將會產生積極作用。對礦床的研究成果，可推廣應用到其他類似礦床賦存條件開采的礦山。將產生巨大的社會效益，對我國采礦事業的發展與技術進步，作出應有的貢獻。