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| 礦床 |
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中文名；礦床 外文名；mineral deposit 性質；礦物的集合體 特點；具備開採條件 |
礦床(mineral deposit)是指在地殼中由地質作用形成的，其所含有用礦物資源的數量和質量，在一定的經濟技術條件下能被開採利用的綜合地質體。一個礦床至少由一個礦體組成，也可以由兩個或多個，甚至十幾個乃至上百個礦體組成。由地質作用形成的、有開採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，但又與一般的岩石不同，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，含銅高於0.5%的銅礦床才有開採價值，隨着科技進步和採礦加工成本的降低，含銅0.4%的銅礦床已被大量開採。[1]
概念
礦床是礦產在地殼中的集中產地。它是指在地殼中由地質作用形成的，其所含有用礦物資源的數量和質量，在一定的經濟技術條件下能被開採利用的綜合地質體。礦床中含有礦石，礦石是指在技術、經濟條件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。隨着技術和經濟的發展，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。礦床周圍的岩石叫做圍岩，而提供礦床中成礦物質來源的岩石叫做母岩。
特徵
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、筒狀或胡蘿蔔狀、裂隙網脈狀、破碎岩石及沉積地層中的浸染體及沉積層狀等。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於幾十公里深的上地幔；硫化物礦物形成於幾百至數千公尺深的範圍內。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範圍很大，這取決於成礦的深度。由岩漿熔融體分異作用形成的岩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-溫度關係可能是複雜的。靜水壓力梯度取決於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/平方寸)。在同樣深度下，地靜壓力或岩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後次序。在同一礦床內，隨着成礦熔液溫度、壓力及化學成分的變化，在不同時間將產生不同礦物的沉澱。在不僅有一個熱液活動期的成礦條件下，共生次序會進一步複雜化。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。當成礦熔液沿着岩石中通道運動時，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，隨着距岩漿源距離的增加，可形成不同礦物的富集。這種分帶現象是常見的，但是在礦床中並不都出現。一般情況下，錫、鎢及鉍礦物比銅礦物更靠近岩漿源，而鉛及鋅礦物則遠些，自然金、自然銀和含金、銀礦物則更遠，而距岩漿源最遠的是銻和汞礦物。
分類
礦床種類繁多，按照物態可分為固體礦床。液體礦床和氣體礦床。固體礦床分布最廣，液態礦床有石油、熱滷水和地下水，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），內生礦床包括岩漿礦床、偉晶岩礦床、接觸交代礦床、熱液礦床，外生礦床包括風化礦床和沉積礦床，變質礦床包括區域變質礦床、接觸變質礦床和混合岩化礦床；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）。固體礦床種類還可以按賦存圍岩進一步詳細劃分。
屬性
礦床的概念包含地質方面和經濟技術方面的雙重屬性。礦床的環境屬性正被越來越多地得到人們的關注。礦床的地質屬性、經濟技術屬性、環境屬性相互關聯、相互制約，地質屬性是礦床的基本屬性；經濟技術屬性是界定礦與非礦的主要標誌；環境屬性是指在保護環境較少環境影響的條件下開發礦產資源。
條件
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25%。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，但加工工藝複雜，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。有用物質在岩石中是均勻分布，還是在局部集中（如礦脈），對於採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。指可採礦石的儲藏量。礦床規模大，礦山建設投資大，但經濟效益很高。⑤獲得礦產品的全部費用，包括勘查、採礦、選礦、交通運輸、設備、能源和水源供應、勞動工資等的開支，也決定着礦床的最低可采品位。上述條件的綜合分析和評價決定着一個礦床的經濟價值。 礦床是自然界中分散存在的礦質富集到一定程度的產物。如鐵在地殼中平均含量約為 5% ，鐵礦石最低可采品位為25%，鐵必須經過地質作用富集到5倍以上並具有一定規模，才能成為礦床。導致有用元素或礦物高度富集的地質作用稱成礦作用。發生明顯礦化的地點叫礦點。 如耐火粘土礦床、藍晶石類礦床、葉蠟石礦床、硅石礦床、菱鎂礦礦床和石墨礦床等。 ①耐火粘土礦床 礦石工業類型分硬質粘土、高鋁粘土和軟質粘土3種，三者常在同一層位或不同的上下層位相伴而生。硬質粘土是製造粘土磚的主要原料，礦物成分主要是高嶺石，次要礦物有一水硬鋁石、三水鋁石,地開石、伊利石、葉蠟石等。礦石質量要求(以熟料計) Al2O3≥30%,Fe2O3≤3.5%,燒失量≤15%,耐火度≥1630℃。高鋁粘土是製造鋁磚的主要原料，礦物成分主要是一水硬鋁石，次要礦物有高嶺石、一水軟鋁石等。礦石質量要求（以熟料計）Al2O3≥50%，Fe2O3≤2.5%，CaO≤0.8%，燒失量≤15%，耐火度≥1770℃。軟質粘土在耐火材料工業中用作粘結劑，礦物成分主要是高嶺石，次要礦物有伊利石、水雲母和蒙脫石。礦石質量要求（以生料計）Al2O3≥22%，Fe2O3≤3.5%，燒失量≤18%,耐火度≥1580℃，可塑性≥2.5。礦床類型主要有沉積礦床和風化殘積礦床兩類。中國主要產於華北和西南奧陶系不整合面上的中石炭世地層中，其次產於上部古生代和中、新生代地層中。一般礦體頂板平直，底板受古喀斯特岩溶影響，變化很大。礦床規模一般為大、中型。產於砂頁岩、火山岩中的礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，厚度變化小，礦石類型和品級變化較簡單,其規模一般為中、小型。礦床層位從上部古生代到第四紀均有產出，其中以中石炭世工業意義最大，其次是晚石炭世、早二疊世、晚二疊世和第三紀，其主要成礦期所占百分比及典型礦區如表1。 ②藍晶石類礦床 主要用於不定形耐火材料和耐火磚的添加劑。工業礦物有藍晶石、夕線石、紅柱石，其精礦質量要求如表2。礦床類型有：區域變質礦床，由高鋁質泥質岩變成，是中國藍晶石類礦床的主要類型，呈層狀、似層狀、透鏡狀產出，礦體長一般是數十米到數百米，厚數米到數十米，原礦石礦物含量一般10～30%，最高可達80～90%，礦床規模一般是大 中型，典型礦床有河北邢台衛魯藍晶石礦（太古宙），河南南陽隱山藍晶石礦（元古宙）,黑龍江雞西三道溝夕線石礦（震旦紀），吉林蛟河藍晶石礦（二疊紀）等；此外，還有接觸變質紅柱石礦床（如北京周口店）和偉晶岩礦床（如新疆富蘊契布拉蓋藍晶石礦）。 ③葉蠟石礦床 葉蠟石是製造葉蠟石磚的主要原料。礦石質量要求Al2O3≥16～20%，Fe2O3≤1%，CaO<1%，MgO<1%,耐火度≥1630℃。主要由葉蠟石和石英組成。在中國最主要礦床類型是火山岩熱液蝕變礦床，分布在中國東部中生代中酸性火山岩帶中，呈似層狀，大透鏡體狀產出，礦體延長一般長數十米到數百米,厚數米到數十米，延深數十米到200多米。礦石化學成分為Al2O318～24%，SiO268～75%，Fe2O3和K2O+Na2O一般均小於1%。探明儲量占總儲量絕大部分，質量較佳。典型的葉蠟石礦床有福州峨嵋和浙江青田等礦。此外，還有小規模的區域變質礦床，如浙江常山芳村礦。 ④硅石礦礦床 礦石是製造硅磚的主要原料。礦石質量要求SiO2≥96%，Al2O3≤1.3%,CaO≤1%，Fe2O3≤1.5%,耐火度≥1710℃，吸水率≤4%。當硅石用作硅鐵、硅錳和其他硅合金原料時，礦石質量要求SiO2≥97%，Al2O3≤1%，CaO≤0.5%，P2O5≤0.03%。礦物主要由石英組成。中國硅石礦床類型有沉積變質礦床和沉積礦床。沉積變質礦床主要產於前寒武紀，如遼寧石門礦，礦體呈層狀產出，長數百米到1000多米，厚數十米到100多米，含SiO296～99%,一般>97%，Al2O30.14～1.5%，一般<1%，Fe2O30.08～0.2%，一般<0.15%，礦床規模為大型。沉積石英岩礦床，產出層位有寒武紀、泥盆紀、二疊紀、三疊紀和侏羅紀等，其中泥盆紀砂岩經濟價值最大。其他地層中一般為中、小型，礦石雜質較多，質量較次。 ⑤菱鎂礦礦床 製造各種耐火鎂磚的氧化鎂，主要來源於菱鎂礦。其礦石質量要求MgO≥41%、CaO≤6%，SiO2≤5%。中國菱鎂礦資源豐富，礦床類型有沉積變質礦床，沉積－熱液交代礦床和風化淋濾礦床。沉積變質礦床主要產於下元古界變質岩系中，以遼寧大石橋的菱鎂礦最為著名。礦石為晶質菱鎂礦，規模屬大型，其儲量占探明儲量絕大部分。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產出，長1000～5000米。礦石化學組分MgO35～47%。熱液交代礦床，由白雲岩經熱液交代形成晶質菱鎂礦,如四川漢源桂賢菱鎂礦。礦體呈似層狀、透鏡狀產出，長數十米到數百米，厚數米到100多米。礦石化學成分MgO33～45%，CaO2.2～16.8%，酸不熔物0.06～1.38%。風化淋濾礦床，產於超基性岩風化殼的底部碳酸鹽化蛇紋岩帶內，礦石以隱晶質菱鎂礦為主。主要化學組分MgO36.7～41.4%，礦石質量差，需經選礦方能使用。 ⑥石墨礦床 石墨是用作坩堝、鋁碳磚、鎂碳磚、保護渣的原料，有晶質石墨和土狀石墨兩種。坩堝和制磚用的石墨一般固定碳的含量要在85%以上，用作保護渣的石墨，固定碳含量要求30～60%。在中國最主要礦床類型是區域變質礦床,產於前寒武紀中-深變質岩系中，如山東南墅和黑龍江佛嶺，為晶質鱗片狀石墨礦床。礦石含固定碳3～10%，高者可達20%以上，該類型礦床規模大，可選性好，儲量占探明儲量的絕大多數。其次為接觸熱變質型礦床，是火成岩與煤系地層接觸經熱變質作用形成石墨，儲量小，典型礦床如湖南郴縣魯塘和吉林盤石石墨礦。 此外，白雲岩、橄欖岩、鉻鐵礦、鋯石、膨潤土也廣泛應於耐火材料工業。白雲岩的氧化鎂含量是製造耐火磚的主要指標。橄欖岩是製造鎂橄欖石磚和不定型耐火材料的主要原料。礦石質量要求MgO>40%，耐火度>1750℃。鉻鐵礦是製造鉻磚、鉻美磚的主要原料。鋯石是製作鋯石磚和絕緣板的原料，制磚用鋯石精礦質量要求ZrO2≥65%、Al2O3≤0.5%,作絕緣板用的精礦質量要求ZrO2≥60%。中國鋯石精礦主要來源于海南島等地的現代海濱砂礦。
熔劑礦床
在冶金工業中，需增加其他礦石調整酸鹼度，以達到鐵渣分離的目的，這種配料礦石稱為溶劑。主要有石灰岩和螢石等礦床。 ①石灰岩。是熔劑中的主要原料，冶金工業對石灰岩的質量要求CaO≥50%、 MgO≤3%，SiO2≤4%、S≤0.15%、P≤0.04%。 ②螢石礦。由於其熔融溫度低，有較高的活潑性、流動性，在冶金工業中常用作使金屬與雜質分離，以及脫渣、脫硫和脫磷的作用。礦石質量要求CaF2≥65%、SiO2≤32%、S≤0.15%、P≤0.06%。礦石成因以中、低溫熱液礦床為主，多呈充填的脈狀礦床，如浙江烏義礦；在碳酸鹽岩石中呈交代的似層狀礦床如湖南香花鋪和柿竹園等礦。近年在內蒙古莫干敖包地區發現了規模巨大的層狀螢石礦床，產於下二疊紀的火山沉積岩系的碳酸鹽岩夾層之中。
成礦作用
岩漿富集作用 在基性岩漿中磷灰石、鉻鐵礦、榍石、金紅石及鋯英石等副礦物可首先結晶，緊接着是橄欖石及斜方輝石等硅酸鹽礦物，其他硅酸鹽礦物則結晶較晚。在很緩慢冷卻條件下，最早形成的晶體，特別是鉻鐵礦等比重大的礦物，有可能由重力作用而在岩漿內沉降下來，並因此而富集成礦床。有時岩漿流中的應力，可使尚未結晶的部分液體從已結晶的粥狀物中擠出來，而使其富集成礦床，這種作用稱為壓濾作用。 接觸交代作用 這個術語是指圍岩與侵入體接觸所產生的交代作用。在這種作用過程中，由侵入體所分泌出來富含鐵鎂等溶液擴散，與碳酸鈣岩石反應而形成鈣鎂硅酸鹽和氧化物的集合體。在這種礦床形成過程中，往往大約同時形成硅卡岩，並分布於礦床周圍。 熱液作用 是熱水溶液以物理化學作用方式，沿着其運動通道及運動地段所引起的岩石的蝕變作用、交代作用以及礦物在空隙中的沉澱作用，例如，絹雲母化作用、硅化作用及硫化物礦化作用等。熱水溶液，特別是重滷水，在其中可溶解濃度很高的金屬。這種溶液通過斷裂構造向上運動過程中，可沉積銅、銀及其他礦物。 升華作用 固體受熱後揮發的作用。當冷卻時，揮發的氣體可呈晶質或非晶質而沉積，如硫的升華作用可出現於火山噴氣孔中。 沉積作用和機械富集作用 沉積作用和機械富集作用∶層狀鹽類礦床是沉積作用的產物；硅藻土、富含鈣的石灰岩以及某些磷酸鹽岩層也是這種作用的產物。形成於地層及封閉湖盆中的鐵和錳的氧化物是由氫氧化物沉澱形成的，隨後轉變成鐵和錳的氧化物和碳酸鹽。在沉積物中，礦物的其他同生富集，例如賤金屬硫化物的沉澱也屬於沉積作用。機械沉積作用在形成某些類型礦床中也是重要的營力。金、鉑族金屬、金剛石及其他寶石、錫石、金紅石以及鋯英石等砂礦床都是機械沉積作用形成的。它們是由攜帶着高比重礦物碎屑的運動着的砂及礫石的機械作用和簸選作用而富集形成的。 殘積作用與殘積礦床 由地表或靠近地表的圍岩或礦床中的礦物經過化學分解和機械崩解而富集形成的。其中包括紅土礦床、鋁土礦礦床、氧化錳礦床及硅酸鎳礦床等。鐵帽中非常富集的金礦石和含藍晶石變質岩風化形成的藍晶石礦床也屬於這種作用的產物。 變質成礦作用 變質作用是指岩石或礦床在溫度、壓力變化和熱液作用下，其形態的變化和礦物的重新組合。在變質作用下，在某些岩石中可形成藍晶石、硅線石、紅柱石或石榴子石等工業礦物。某些金屬礦床在變質作用下，其礦石構造也會發生變化。地殼運動可使礦體發生強烈褶皺，並使礦石構造發生變化。變質作用和地殼運動也可以是一種機械作用，靠這種作用可使沉積地層中不大富集的金屬硫化物發生活動，而且被驅趕出來使其在低溫低壓帶中富集。
參考來源