1 什么是矿床
当天然聚积的矿石达到一定规模, 可以应用到工业活动中时, 才能被称作矿床。例如:1977年, 山东省临沭县发现了一颗质地优良, 光泽纯美, 重158.786克拉的著名钻石。可是发现钻石的地方到目前为止都没发现大量的钻石堆积, 因此它不能被称作金刚石矿床产地。
我们会产生疑问, 到底什么规模才能称之为矿床呢?这是一个很难回答的问题, 因为不同矿种的规模不同, 所谓矿床主要是根据其经济价值而定的。例如铝土矿的分布呈窝状, 对于铝土矿来说是不能被称为矿床的。如果是宝石矿, 它不仅是个有价值的矿床, 还可能是个规模较大的矿床。同理, 如果是一吨储量的铁矿、铝矿或煤矿等常见矿床, 可能人们不屑一顾, 但如果换做金矿, 很可能还被称为中型矿床。也就是说矿床的规模因矿种不同而不同。除此以外, 矿床规模还与其开采方法有关。例如, 对于规模不大的矿石聚积体, 如果是露天开采, 仍被称为可利用矿床, 如果它深深埋在地底, 可能被置之不理, 它也就不能称为矿床。
总之一句话, 矿床就是大量矿石天然聚积, 有很大经济利用价值。可以根据矿床规模、含矿系数、可采厚度、最大勘探深度和夹石剔除厚度等具体指标评判矿床的优劣。
2 剖析矿床的成因
矿床是由地质复杂作用的结果, 矿床在形成以后会经历不同程度和不同形式的变化。我们现阶段发现的矿床基本都是形成后经过变化保存下了的。所以为了提高矿产的预测能力, 矿床变化及保存和矿床成因都应该是矿床学研究的对象。矿床的变化及保存的研究包括: (1) 控制矿床变化和保存的要素。 (2) 变化和改造过程中的相应产物。 (3) 矿床变化和改造的过程。 (4) 不同类型矿床的不同变化。 (5) 在不同时间和空间条件下矿床的变化及保存。 (6) 矿床保存应具备的条件。
成矿后的基本研究方法有:地球化学分析、地质构造制图和模拟实验。对矿床变化的研究可以为改善矿区及其周边生态环境提供资料, 更重要的是对矿产的预测和勘察提供了比较可靠的依据。矿床不仅具有地质含义, 还具有经济价值。
确定矿床, 可以从以下四点出发: (1) 矿物的含量或有用元素达到的最低可采品位。 (2) 矿石的工艺性。 (3) 矿石的内部结构和形状。 (4) 矿石天然聚积的规模。
矿床种类繁多, 按照存在状态可以分为固体矿床、液体矿床和气体矿床。其中固体矿床规模最大。矿床按照成矿作用可以分为外生矿床、内生矿床和变质矿床。按照工业利用情况和矿产性质可以分为非金属矿床、金属矿床和能源矿床。
由于经济和技术的发展, 对一种矿物集合体来说能不能作为矿石是可变的, 导致矿床的概念也可变。
矿床的产出深度、大小和形状可以有大的变化。矿体形状有不规则筒状、块状或胡萝卜状、破碎岩石、裂隙网络状、不连续的凸镜状和脉状及沉积地层中的沉积层状和侵染体等。现在还不知道矿床形成的最大深度和确切深度。硫化物矿物形成深度能达到几百乃至几千公里;而金刚石的可能只有几公里。由于成矿深度不同, 导致成矿压力和温度变化范围很大。在非常高的压力和温度条件下, 岩浆分凝矿床才可能由岩浆熔融体分异作用形成。并且成矿时的温度和压力关系可能与成矿有很复杂的关系。静水压力取决于地下水的含盐度和密度。在相同深度条件下, 静水压力是岩石压力或地静压力的1/3或1/2。在某个矿床不同矿物形成的次序称为共生次序。对于同一矿床, 不同的时间, 成矿溶液温度、化学成分和压力各不相同, 将会形成不同的矿物。有的成矿条件是在不同的热液活动期, 共生次序更加复杂。对许多热液矿床的研究, 矿物的沉积顺序由矿物的稳定性顺序决定。矿床的分带现象与矿物共生次序有关。成矿溶液的压力、温度及化学成分在其沿着岩石中通道运动时发生变化。由于离岩浆源距离的不同, 在沉积过程中形成不同的矿物富集。
3 矿床的研究方法
3.1 通过液体包裹体对矿床的研究
不同的地质环境下形成类型不同的矿床, 矿床的液体包裹体特征也不相同, 所以液体包裹体可以当作矿床类型鉴别的一个依据。例如, 绝大部分的造山型金矿床含有H2O-CO2低盐度包裹体;斑岩铜矿床以含气相包裹体和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的水溶液包裹体为特征;MVT矿床的包裹体大多数属于H2O-NaCl-CaCl2体系, 其普遍含盐度较高但却不含子晶。需要特别说明的是, 液体包裹体可以视为矿床类型划分的主要依据, 却不是唯一依据。如:虽然富CO2包裹体常见于造山型金矿床中, 但在与花岗岩有关的钨锡矿床、伟晶岩矿床及IOCG型铜-金矿床等其他矿床中也很常见。用液体包裹体特征可以比较有效的排除某些矿床类型。
3.2 纳米技术在矿床的研究
随着纳米技术的兴起, 全世界科学界都在普遍关注它的发展, 并且还诞生了很多与纳米技术相关的新科学。比如:纳米生物学、纳米机械学、纳米电子学、纳米医学和纳米材料学等。由于纳米技术的不断发展, 地球科学中也引入了纳米科技的很多研究成果, 很多地球科学工作者也逐渐发现, 过去一些解释不了的地质现象, 新发现的矿床类型及没有完善的成矿理论等, 都可以从纳米科技与地球科学的结合研究中得到启发, 甚至得到比较完美的解释。
由于纳米微粒产生与体相特性不同的纳米效应, 它证明了以前很多被认为不可理解和很反常的东西都是真实存在的。过去, 地球科学的发展被很多难以解释的现象制约着, 停滞不前。但是随着纳米技术的发展, 很多难以解释的现象都得到了令人满意的答案。因此, 在地球科学中应用纳米技术, 将会带来地球科学质的飞跃。
成矿元素以纳米微粒的形式被激活, 然后迁移到对金属矿床的认识上, 这就为金属矿床的成因提供了新的线索。并且这种被迁移的认识的确能够有效且成功的为一些金属矿床的成因及所呈现的现象做出合理的解释。如原生矿粒往往比砂金矿的颗粒小;许多砂金矿找不到源头;很多狗头金都出现在砂金矿里;原生矿的成色不如砂金矿的成色好等。利用纳米技术, 上面提到的现象得到了很好的解释。
4 结语
本文剖析了矿床的成因, 并对矿床的研究方法进行了介绍和思考。当我们了解了矿床的成因后, 可以大大提高对矿产的预测能力;另外还能有效全面的了解矿床周围的地质环境。利用介绍研究矿床的方法可以对我国地球科学的发展提供新的思路, 促进这门学科的发展。
摘要：矿产资源属于基础的不可再生资源, 对一个国家的发展有很大影响。我国地大物博, 矿产资源丰富, 可由于人们对很多资源的认识不够, 导致开采不合理, 应用不充分, 造成矿产资源浪费。本文剖析了矿床成因及其研究方法的实践与思考。
关键词：矿床成因,研究方法
参考文献
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[2] 冯伟, 孙燕.剖析矿床的成因及研究方法[J].科苑观察, 2001, 23.