第二章 有关矿床学的基本概念及基本理论- 1 -第二章 有关矿床的基本概念及基本理论本章主要讲述矿床、矿体、矿石等的基本概念以及成矿作用、矿床理论研究、成矿物质来源等基本理论，这些是学习矿床学的基础和关键关键词：矿产；矿床；矿体；矿石；成矿理论；物质来源一、有关矿床的基本概念二、有关矿体的基本概念三、有关矿石的基本概念四、成矿作用总论五、矿床的工业类型和成因类型六、矿床学的研究任务、研究内容和研究方法第一节 有关矿床的基本概念一、矿床及其属性1、矿床(Mineral Deposit) (Ore Deposit)－－地壳中由地质作用形成的，其质和量符合当前的经济技术条件，而能被开发和利用的地质体矿床具有三种属性（涵义） 1）地质属性：矿床是一种特殊的综合地质体，是在地质历史上经过特定的地质成矿作用而形成的，以后，它又经过种种地质变化而被保存下来，即矿床是地质作用演化的产物，因此，矿床的根本属性是地质的，地质属性是它的根本属性；————“理论矿床学”（2）经济属性：具有一定的质和量，在一定的经济技术条件下能被开发和利用的地质体，而不是一般的地质体矿床学本来就有经济地质学与应用地质学的别称或/和内涵，与矿产勘查和矿业有着天然的联系。
只是在二十世纪 60 到 80 年代，由于人们过分热衷矿床成因（ore genesis）研究和争论，才淡化和削弱了它的“应用”的特色――――“应用矿床学”（3）环境（生态环境）属性：矿床中既有有用组分，又有对人类和其它动物有害的物质当矿床自然暴露、接近地表或被开采时，一些有害物质渗入土壤、空气和水体中，污染环境，对各类生物造成直接或间接损害，因此矿床又有环境（生态环境）属性，即矿床的存在和开发对周围生态环境的影响程度－－－－环境矿床学在过去的矿床学研究中，注意运用地质理论和方法研究矿床的形成环境、制约因素、作用过程和分布规律，又依据矿业市场需求和矿山开发经济技术条件来评价矿床质量和经济效益，也就是注意依据矿床的地质和经济的双重属性来研究矿床进入二十世纪后，在保护地球生态环境的大前提下，又需要根据矿床环境属性来研究矿床在自然状态下和开采条件下对生态环境的影响，为保护和改善矿山环境通供地质科学依据，以最终达到矿业开发与环境保护相互促进、协调发展的目的总之，这三种属性是相互关联、互相制约的，地质属性是基本，经济技术属性是界定第二章 有关矿床学的基本概念及基本理论- 2 -矿与非矿的主要标志，而环境属性则在尽量保护环境的条件下开发矿产资源。
2、矿田、成矿区、成矿带的概念（1）矿田（Orefield）：指地壳上某一成矿显著地段，存在着在地质构造、物质成分和成因上具有显著联系的两个以上矿床或矿点，面积一般为几十～百余平方公里指由统一的地质作用形成的、在成因上相似、空间上相邻的一组矿床组成，面积一般为几十～百余 km22) 成矿区（ Metallogenetic Province）：也称成矿省，在地壳中某种或某些矿产大量集中的地区，面积可达数千至数万 km2如胶东金矿成矿区、安徽铜陵铜金成矿区等(3)成矿带（Metallogenetic Belt）：全球性的成矿地带，面积几十万至几百万 km2，如环太平洋成矿带、古地中海－喜马拉雅成矿带、长江中下游成矿带第二节 有关矿体的基本概念矿床由两个基本部分（地质体）组成，这就是矿体和围岩一个矿床可由单一矿体构成，也可由多个矿体组成一、矿体与围岩 矿体为矿石在三维空间的堆积体，通常构成独立的地质体它占有一定的空间，具有一定的形态、产状和规模矿体是构成矿床的基本单位，是矿山中被开采和利用的对象围岩有两重含意，一是指侵入体周围的岩石，二是指矿体周围的岩石，矿床学中主要指后者矿体四周常为无实际价值的岩石所包围，这些围绕矿体产出的岩石，称为矿体围岩，简称围岩（Wall Rock） 。
矿体和围岩的界线可以是清晰的，如脉状矿体；但也可以是界线不清而呈逐渐过渡的，如由细脉浸染状矿石组成的斑岩型矿体对于后者，则需根据化学分析结果，即根据矿石的边界品位加以圈定，凡未达到边界品位者，即为围岩 根据矿体和围岩形成时间的关系，可把矿床分为同生矿床和后生矿床 同生矿床(Syngenetic Deposit)，是指矿体和围岩在同一地质作用下，同时或基本同时形成的矿床例如，在表生沉积作用过程中形成的沉积矿床，岩浆结晶分异过程中形成的岩浆分结矿床等 后生矿床(Epigenetic Deposit)系指矿体与围岩分别在不同的地质作用过程中形成的，且矿体的形成时间明显晚于围岩的矿床例如，穿切岩浆岩、沉积岩、变质岩的含黑钨矿石英脉是这些围岩形成后，在另一地质作用下，含矿热液沿断裂、裂隙充填结晶而成，故属于后生矿床热液沿裂隙充填、交代形成的矿床均为后生矿床除同生矿床和后生矿床外，自然界还存在另一类矿床，它们是在早期形成的矿床或矿体上，又受到了后期成矿作用的叠加，此类矿床称为叠生矿床(Superimposed Deposit)叠生矿床可以是不同地质时期成矿作用的叠加，也可以是不同成因矿化的叠加我国内蒙白云鄂博铁-稀土矿床普遍认为是典型的叠生矿床，中元古代沉积作用形成了含稀土的贫铁矿床在海西期叠加了岩浆热液型富铌稀土矿化，最终形成储量居世界之首的超大型稀土矿床。
在研究矿床时，还常常涉及成矿母岩（简称母岩）和矿源层的概念给矿床形成提供主要成矿物质的岩石称为成矿母岩，或简称母岩（Mother rock） 如充填于裂隙中的含黑钨矿石英脉，是由花岗岩侵位冷凝时析出的含钨气水热液运移至裂隙结晶而成的，所以花岗岩便是含钨石英脉矿床的母岩又如纯橄榄岩结晶分异过程中形成了铬铁矿矿床，斜长-辉长岩分异晚期形成了钒钛磁铁矿矿床，橄榄岩和斜长-辉长岩分别是铬铁矿和钒钛磁铁矿矿床的母岩在一些矿床中，矿体的围岩即是母岩，如由岩浆结晶分异作用形成的超镁铁质第二章 有关矿床学的基本概念及基本理论- 3 -岩中的铬铁矿矿床，这种富镁质超镁铁质岩石就是铬铁矿矿床的成矿母岩根据近代矿床学的研究，不少矿床是受地层控制的，而这些地层中往往相对富集了某些成矿组分，但还未达到工业要求如炭质页岩中的 Cu、Pb、Zn 含量可分别达到20~30×10-6，20~400×10 -6 和 100~1000×10-6，较一般同类岩石高数十至数百倍其它还有含铜的页岩、含铅锌的白云岩等当后来有热液在这些岩层中活动时，可使成矿组分发生活化和转移，并在附近有利的岩层和裂隙构造中富集成矿这些能为后期热液活动提供成矿物质的岩层，称之为矿源层（Source bed） 。
它与成矿母岩具有相似的意义习惯上，母岩常指能提供成矿物质的岩浆岩，矿源层是指提供成矿物质的沉积岩层二、矿体的形态和产状 正确认识矿体的形态和产状，对矿床研究、找矿、勘探、评价和开采工作，均有重要的指导意义一）矿体的形态矿体形态系指矿体在空间的产出样式和形状根据矿体在空间三个方向延伸情况的不同，可把矿体划分成不同的几何类型：1、等轴型矿体：是指在空间的三个方向上，矿体的延伸状况大体相同，如矿巢、矿囊、矿袋等此类矿体一般规模较小，直径几米至几十米2、柱状型矿体：指在空间上一个方向延长（主要指垂直方向） ，其余两向不发育或缩短的矿体如矿柱、矿筒、矿管等这类柱（筒、管）体的横断面直径一般几米至几十米已知的最大直径（金伯利岩筒）达百米以上，延深达一公里以上3、板状型矿体：指在空间上二个方向延伸大，第三个方向不发育的矿体，如矿脉、矿层等矿脉是产在各种岩石裂隙中的板状矿体，属典型的后生矿床按矿脉与围岩的产状关系，又可分为层状矿脉和切割矿脉两种前者指与层状岩石的层理产状相一致的矿脉，是顺层充填和交代作用的产物；后者指产在岩体中的或穿切层状岩石层理的矿脉矿脉的规模不等，大者可延长千米以上，一般在几十米至几百米之间。
厚度通常只几十厘米至几米，甚至达十几米至几十米延深一般几十米至几百米，少数可达千米以上矿层一般是指沉积形成的板状矿体，矿体与岩层是在相同的地质作用下同时形成的，因此二者产状一致，多属同生矿床也有人将产于超镁铁质－镁铁质杂岩体中的层状铬铁矿矿体称为矿层矿层的厚度较为稳定，走向延伸较大，可达几公里到数十公里，沿倾向延深可与走向长度相仿，厚度常达数米至数百米4、过渡型矿体：自然界许多矿体的形状，实际上介于等轴状与板状之间，或介于板状与柱状之间，而不属于上述三种类型的任一类型，从而构成三种主要几何形态之间的过渡类型，如透镜状、扁豆状矿体等5、复杂型矿体：一些矿体产出的形态异常复杂或极不规则，在空间上变化多样，成群出现这类矿体的形态与构造裂隙形态的关系极为密切一般来说，断裂或裂隙的形态即矿体的形态，如网格状矿体、鞍状矿体、梯状矿体、马尾丝状矿体、羽毛状矿体等二）矿体的产状矿体产状，系指矿体在空间上产出的空间位置和地质环境其完整含义包括以下内容：1、矿体的空间位置形态较规则的板状矿体的产状，一般根据指其走向、倾向和倾角确定但对凸镜状、扁豆状以及柱状矿体等一些产状较复杂的矿体而言，除测量走向、倾向和倾角外，还需补充测定其侧伏角和倾伏角。
侧伏角（∠abc）系指矿体的最大延伸方向（即矿体轴）与走向线之间的夹角；倾伏角（∠dbc）则指矿体的最大延伸方向与其水平投影线之间的夹角而第二章 有关矿床学的基本概念及基本理论- 4 -倾角是矿体最大倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角（∠bfe） 确定这类矿体的侧伏角和倾伏角对矿床的勘探和开采都有重要的指导意义2、矿体的埋藏深度指矿体系出露于地表，抑或隐伏于地下如矿体大部分出露地表，或由于产出浅经剥离后可以开采的，称为露天矿而完全隐伏的称为隐伏矿，也称盲矿体 3、矿体与围岩层理、片理关系矿体是沿层理、片理整合产出，抑或穿切层理、片理 4、矿体与火成岩的空间关系指矿体产于岩体内，还是产在接触带或位于侵入体的围岩之中5.矿体与地质构造空间关系指矿体产于何种构造单元中的何种部位，与何种构造类型密切相关 影响矿体形态和产状的地质因素很多，其中矿床的成因、围岩性质以及构造条件具有决定性的意义 第三节 有关矿石的基本概念一、矿物、岩石和矿石通常认为，几乎所有构成我们星球的原子，早在地球形成时便已存在了原子又以各种形式相互结合在自然界出现的元素，只有很少几种呈游离状态，大多数系结合于各种化合物之内。
元素在各种地质作用的影响下，通过结晶作用、升华作用、化学（反应）作用等途径可形成为矿物迄今为止，自然界已发现的矿物约在 3000～3300 种左右 在地壳中，以硅酸盐、碳酸盐、氧化物等造岩矿物分布最为广泛，其中硅酸盐类矿物和石英占大多数（占地壳总重量的 82.6%） ，而在工业上具有重要意义的矿物（造矿矿物） ，其所占的比重甚低 矿物以集合体形式出现者，即构成为岩石岩石可以由单一矿物或两种以上不同的矿物集合体组成如果岩石中含有经济上有价值、技术上可利用的元素、化合物或矿物，即称为矿石（Ore） 换言之，矿石是从矿体中开采出来的，从中可以提取一种或多种有用组分（元素、化合物或矿物）的天然矿物集合体矿石也称原矿、粗矿或毛矿可见，虽然矿石与岩石都是由地质作用形成的天然矿物集合体，但矿石中含有在一定技术经济条件下可被提取和利用的有用组分简言之，矿石即是一种可利用的特殊岩石二、矿石的矿物组成和元素组成（一）矿石矿物与脉石矿物矿石通常由矿石矿物和暂时无用的脉石矿物组成矿石矿物（Ore mineral） ，亦称有用矿物，系指可以被利用的金属或非金属矿物如铜矿石中的黄铜矿、斑铜矿，石棉矿石中的石棉等脉石矿物（Gangue mineral）则指那些虽与矿石矿物相伴，但不被利用或在当前技术经济条件下暂时不能被利用的矿物。
如铜矿石中的石英、绢云母等，石棉矿石中的白云石等不过，矿石矿物和脉石矿物的划分只有相对意义而无绝对界线，尤其随着人类对新矿物原料的要求不断增长和采、选、冶技术的提高，一些目前尚无利用价值的脉石矿物。