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1、第二篇 矿石成因 一、地球概述 一）地球的时空概念 1太阳系的组成：九大行星 2九大行星公转特点：共向性、共面性 3九大行星的分类： 1)类地行星 靠近太阳的水、金、地、火四颗行星的物理特征类似地球。 体积小、密度较大、含重元素多，卫星较少，有固体表面。,2)类木行星 距离太阳较远,包括木星、土星、天王星、海王星，物理特征类似木星。 体积大、密度较小、含轻元素多,没有固体表面。 根据行星体积大小，可分为三类 大星：木星、土星； 中星：天王星、海王星； 小星：类地行星和冥王星。其中最大的木星比最小的水星大73500倍。 地质学家根据地壳中生物化石、同位素以及构造运动等将地球进化历史划分出一系列的
2、时期和阶段，编制出地质年代（地层）表。 (太阳系真实全貌）,二）地球的内部构造 1地球的形状 旋转椭球体：赤道半径6378.140km，两极半径-6356.755km，平均半径6371.004km。 2内部圈层划分：根据地震波、重力、地磁、地热等间接信息，地球从地表到地心分为地壳、地幔和地核，其中地壳和地幔间为莫霍面，地幔和地核间为古登堡面。 1)地壳 地壳平均厚度35km左右，平均密度2.8g/cm3，上地壳叫硅铝层，平均密度2.7g/cm3，由沉积岩、岩浆岩和变质岩组成；下层叫硅镁层，平均密度2.9g/cm3，由岩浆岩和变质岩组成；地壳上下层的界面为孔拉德面。,在大陆地区，硅铝层、硅镁层同
3、时存在， 在大洋区只有硅镁层，没有硅铝层。 2)地幔 深度为35-2891km，上地幔深度35-670km，其中软流层深度为80-220km；下地幔深度670-2891km，密度为5.1g/cm3，由固态物质组成。 3)地核 深度从2891km到地心，分为外核、过渡层、内核三部分，平均密度为10.83g/cm3，成分以铁为主，含有部分镍，也叫铁镍核。（地球组成结构类似于鸡蛋的结构）,各行星都是逆时针方向运行的行星公转的共向性，各行星的轨道平面都接近地球的轨道平面，除了冥王星外其间的交角都小于8。,地 球 的 结 构,二、成岩、成矿作用概述 一）两种地质作用概念 1、成岩作用 在一定的自然条件下
4、，形成岩石的地质作用叫成岩作用。 2、成矿作用 在成岩作用过程中，伴有矿产形成的成岩作用叫成矿作用。 注解： 成岩作用非常普遍，而成矿作用只有在特定的地质条件下才能发生，只有当分散在地壳和上地幔中的有用元素在迁移过程中发生富集，才有可能形成矿石。,二）成矿作用的分类 按照成矿作用的性质和能量来源不同分为 内生成矿作用、外生成矿作用与变质成矿作用。 1内生成矿作用 内生成矿作用的能源来自地球内部（放射性元素的蜕变能，岩浆热，重力场引起物质调整过程中放出的势能），指与地球内部热能有关形成矿床的地质作用。 注解： 内生成矿作用都是在地下不同深度、压力、温度和地质构造条件下进行的，内生成矿作用复杂多样
5、，不易被人觉察。,按照成矿物理化学条件的不同，内生成矿作用分为岩浆成矿作用、伟晶成矿作用、气化热液成矿作用和火山成矿作用。 (1)岩浆作用 岩浆 一种处于地下深处高温高压环境下，含有大量挥发性成分及少量金属氧化物和硫化物，以硅酸盐成分为主的、粘稠的、炽热的熔体，少数岩浆为碳酸盐熔融体。,岩浆作用,意大利埃特纳火山，意大利西西里岛东岸活火山。其名来自希腊语Atine（意为我燃烧了）。为欧洲最高活火山,海拔3,200公尺以上.,意大利埃特纳火山,埃特纳火山熔岩流（图片提供：Carsten Peter, National Geographic）,埃特纳火山熔岩流（图片提供：Carsten Peter
6、, National Geographic）,2010年4月，冰岛埃亚菲亚德拉冰盖火山喷发的火山灰中出现了一道道闪电。 当不断涌动的火山灰粒子相互摩擦生电，就会产生火山闪电。,火山闪电（图片提供：Peter Vancoillie, Your Shot）,大雁从始于2010年4月的冰岛埃亚菲亚德拉冰盖火山喷发形成的火山灰云中飞过。这座火山喷发的火山灰使欧洲空中交通中断超过一个月。,埃塞俄比亚沸腾的泥浆,三座火山比邻而居,熔岩流入太平洋,2） 岩浆岩 岩浆岩概念 由岩浆冷凝结晶而成的岩石。 主要矿物成分有长石、石英、普通辉石和云母，这些矿物占岩浆岩总成分的90%，其中长石占50%，石英占20%左右
7、。 岩浆岩分类 根据岩浆岩的产出环境分为两大类 侵入岩 岩浆侵入到地下一定深度内形成的岩石。根据侵入深度可分为深成岩和浅成岩。,喷出岩 岩浆喷到地面冷凝结晶而成的岩石叫 喷出岩或火山岩。 按照岩浆中Si02含量分为 超基性岩(SiO245，如橄榄岩)、基性岩(SiO2 4552，如辉长岩)、中性岩(SiO2 5265，如闪长岩)、酸性岩(SiO2 65，如花岗岩）。 根据岩体的大小和形状分为：岩床、岩株、岩盆、岩盖等。,岩浆岩的产状及岩浆岩的相 岩浆岩的产状：岩浆岩岩体在空间的形状、大小与围岩的关系以及形成时所处的深度和构造环境; 把不同地质条件下形成的岩石和岩体总特征叫做岩浆岩的相。 (1)
8、岩床 又称岩席，板状侵入体，厚薄较均匀、中部略厚，向边部变薄以至尖灭，与围岩层理面或顶底板近于平行。 岩床的厚度一般从几厘米至数米，最厚的有千米以上，面积最大达数万或数十万平方公里。,(2)岩盆 岩体的原始形态与围岩构造形态吻合，顶底面均向下凹，形似盆状。 (3)岩盖 为底面上凸的穹窿状水平侵入体，由岩盖中部至边部，厚度迅速变薄而尖灭，平面上呈蘑菇状或弯窿状。 岩盖的规模不大，直径可达36km左右，厚度约1km，地表出露常呈圆形或椭圆形，岩盖多见于酸性或中酸性岩浆岩。,(4)岩脊或岩鞍 位于背斜顶部或向斜槽部的整合侵入体。这种岩体大致与褶皱构造同时形成，成组出现。 (5)岩墙 岩浆沿切穿围岩层
9、理或片理的裂隙贯入，形成的厚度比较稳定、形状规则的板状侵入体。 注解 ：岩墙的大小不一，厚度从几十厘米至数十米，长度从数十米至数公里，个别可达几十公里。 实例：南非律巴布韦大岩墙，长达500km，宽达3-14km。,(6)岩株 各种成份的岩浆岩都可以呈岩株产出，但以中酸性岩的岩株较为常见。 产状：不整合于围岩中，呈向下延伸的树干状大型侵入体，又称“岩干”。 平面上近圆形或不规则状，与围岩接触面较陡，出露面积小于100km2。,岩浆切穿围岩层理或片理,常见岩浆岩的类型及特征 1、花岗岩和流纹岩 均为酸性岩，是同类岩浆在不同地下环境下形成的岩石。花岗岩为深成岩，流纹岩为喷出岩。 主要矿物成分： 石
10、英、正长石、酸性斜长石，其次是云母和角闪石。 相关矿产： W、Sn、Mo、Fe、Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Hg 、Sb及宝石等。 花岗岩在大陆地壳中分布很广，占大陆壳所有岩浆岩的一半。,2、闪长岩和安山岩 为中性岩，是同类岩浆在不同环境下形成的岩石，闪长岩为深成岩，安山岩为喷出岩。 主要矿物：斜长石、角闪石，其次是辉石和黑云母。 3、辉长岩和玄武岩 为基性岩，是同类岩浆在不同环境下形成的岩浆岩，辉长岩为深成岩，玄武岩为喷出岩。在二者之间有浅成相岩石-辉绿岩。 主要矿物：基性斜长石和辉石，其次是云母和角闪石。 相关矿产：含Cu、Fe、Co的矿物及玛瑙、冰洲石等。 玄武岩是分布最广和面积最大的
11、一类喷出岩。,玄武岩应用 玄武岩是铸石的理想原料 铸石是一种经加工而成的硅酸盐结晶材料，采用天然岩石（玄武岩辉绿岩等基性岩页岩）或工业废渣（高炉矿渣钢渣铜渣铬渣铁合金渣等）为主要原料经配料、熔融、浇注、热处理等工序制成的晶体排列规整、质地坚硬、细腻的非金属工业材料。,4、橄榄岩 超基性深成岩浆岩。新鲜岩石为橄榄绿色，易变成黑色。 矿物成分：主要是橄榄石和辉石，有少量的角闪石。 注解： 以上四种岩浆岩，从花岗岩到橄榄岩，浅色矿物逐渐减少，深色矿物不断增加，岩石的颜色由灰白色向绿黑色过渡。,橄榄岩（peridotite）,2.1岩浆成矿作用及矿石 1岩浆成矿作用 地下深处的岩浆在动力作用下，向上部
12、地壳运移过程中化学成分发生各种分异现象，某些有用组分富集成矿。 根据岩浆分异的性质和特点可分为结晶分异作用、熔离分异作用及爆发作用。 1）结晶分异作用 指岩浆中的各种矿物组分，随着岩浆温度、压力的下降，依次从岩浆熔融体中结晶出来的现象。 分为两种情况：,（1）早期岩浆矿床及其矿石 在结晶分异过程中，有用矿物比硅酸盐矿物（橄榄石、辉石、基性斜长石）先结晶。如果有用矿物的含量达到工业要求，就形成矿石。这种矿床及其矿石叫做早期岩浆矿床及其矿石。 早期岩浆矿床的特征： 早期岩浆矿床的矿体和母岩没有明显的界限，呈逐渐过渡关系，矿石的矿物组合和母岩基本一致，只是在含量上有区别。,矿石中矿物一般结晶程度较好
13、，呈自形晶和半自形晶结构，有用矿物被硅酸盐矿物包围，形成包含结构。 矿体构造一般为瘤状、巢状、透镜状或似层状。由于受到重力或动力作用的影响，因此在岩体的底部或边部成矿，而岩体顶部不容易成矿。 近年来在我国西部发现的铬铁矿、铂矿，东北地区发现的金刚石矿床等，都属于早期岩浆矿床。,（2）晚期岩浆矿床及其矿石 在岩浆结晶分异过程中，由于岩浆中含有较多的挥发份，成矿元素与挥发性组分结合成易溶化合物，大大降低自身的结晶温度，直到主要硅酸盐矿物结晶后，有用矿物才在剩下的含矿熔融体结晶析出，这种矿床及其矿石称为晚期岩浆矿床及其矿石。,晚期岩浆矿床的特征 矿体形状呈条带状或似层状。矿石构造有的为混染状，其次为
14、块状。 有用矿物充填在早期结晶的硅酸盐矿物颗粒之间，或胶结硅酸盐矿物，形成海绵陨铁结构。 矿床的矿体与围岩界限明显，有时围岩发生蚀变，有用矿物一般呈他形晶结构。,典型矿石： 主要有超基性岩中的铬铁矿矿石、铂族元素矿石以及基性岩中的钒钛磁铁矿矿石。 1铬铁矿矿石 产在纯橄榄岩等超基性岩中。矿石矿物为铬铁矿（FeCr2O4），脉石矿物为橄榄石、辉石以及次生变化后生成的蛇纹石等。 矿石多为自形晶、半自形晶结构，浸染状或块状构造，在铬铁矿中常有铂族元素矿物存在。,铬铁矿资源的分布 世界上的铬铁矿资源分布不均，主要集中在非洲大陆南端的阿扎尼亚和津巴布韦，两国的铬铁矿资源占世界总储量的90%左右。 其中最
15、著名的是阿扎尼亚的布什维尔德铬铁矿（早期岩浆矿床）和津巴布韦的罗德西亚铬铁矿；中国西藏的罗布莎铬铁矿属于晚期岩浆矿床，矿石金属矿物为铬尖晶石和少量的磁铁矿。,2、铂族元素矿石 俗称白金，铂族元素包括钌、锇、铑、铱、钯和铂六种元素。主要有以铂为主的铂金矿和少量的锇铱矿。 实例： 云南弥渡金宝山铂钯矿床是中国最大的独立铂族元素矿。 矿体产在黑云角闪单辉橄榄岩中，矿石成分复杂，有50多种矿物，铂的平均含量为0.270.41%； 铂族矿物粒度微细，90%的颗粒小于4um，主要嵌布在金属硫化物（黄铜矿、硫镍铁矿）、氧化物（磁铁矿）和脉石矿物（蛇纹石）中。,3、钒钛磁铁矿矿石 为晚期岩浆矿床，产在辉长岩中
16、，以浸染状、条带状、块状和斑杂构造为主。 矿石中有用矿物是磁铁矿，其次是钛铁矿，磁铁矿和钛铁矿呈格架状、叶片状紧密连生，钛一般没有独立矿物，通常以类质同象的混入物形式分布在磁铁矿中。 实例：四川攀枝花钒钛磁铁矿为该类矿床的典型实例。,辉长岩,辉长岩,2）熔离(液态分离)作用 在高温岩浆中呈均匀状态的熔融体，当岩浆的温度和压力降低时，分离成两种或多种不混熔的熔融体的作用。 岩浆中的金属硫化物，在岩浆逐渐冷却时，从硅酸盐熔融体中分离出来,并胶结早先结晶的硅酸盐矿物，形成海绵陨铁结构（page221如图）； 后期形成的硫化物可以交代早期形成的橄榄石、辉石等硅酸盐矿物，形成各种固溶体分离结构。 这种矿床及其矿石叫做熔离矿床及其矿石。,注解：影响硫化物熔浆在岩浆中熔离的因素： 硅酸盐熔浆中铁的存在可以使硫化物溶解度大为提高。 当正在结晶的岩浆同化围岩中少量的铁时，可增加岩浆中铁的绝对含量，从而增加硫化物的溶解度，此时只能析出少量的硫化物熔浆，不能形成大规模的硫化物矿石。 如果铁和正在结晶的橄榄石结合
