礦床學(xué)成礦作用

礦床學(xué)成礦作用第1頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目錄元素在地殼中的遷移富集成礦作用礦床的成因分類(lèi)第2頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集地殼中有用元素必須經(jīng)過(guò)富集作用才能形成礦床。元素克拉克值最低工業(yè)品位濃度系數(shù)Fe5.63%25%4.4Cu0.0063%0.5%79Mo0.00013%0.006%461Sn0.007%0.2%286Au4×10-94×10-61000第3頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集內(nèi)在因素化學(xué)鍵性化合物的化學(xué)性質(zhì)離子的能量性質(zhì)原子的重力性原子的放射性外在因素包括：溫度、壓力、濃度、氧化還原電位、酸鹼度、生物化學(xué)因素等。第4頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集內(nèi)在因素（1）化學(xué)鍵性：鍵性影響單質(zhì)及化合物的硬度、溶解度、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。單質(zhì)及化合物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越高，其遷移能力就越弱。（2）化合物的化學(xué)性質(zhì)：主要表現(xiàn)出為化合物的化學(xué)穩(wěn)定性和化合物的生成熱?；衔镌椒€(wěn)定，其遷移能力就越弱。金屬元素與O、S、Cl等元素同時(shí)存在，一般首先形成生成熱最大的化合物——氧化物。生成熱大的化合物活動(dòng)性能低，所以在地表?xiàng)l件下，氧化物（各種氧化物、硅酸鹽、碳酸鹽）比硫化物穩(wěn)定。第5頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集（3）離子的能量性質(zhì)：元素從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w時(shí)所放出的熱量稱(chēng)為晶格能。內(nèi)生成礦作用一般是在降溫、降壓的過(guò)程中進(jìn)行，礦物的結(jié)晶順序大體與晶格能減小的順序一致。造巖礦物的順序：橄欖石→輝石→角閃石→黑云母→長(zhǎng)石→石英金屬硫化物的順序：輝鉬礦→黃鐵礦→閃鋅礦→方鉛礦第6頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集（4）原子的重力性質(zhì)：是產(chǎn)生機(jī)械分異作用的重要因素。在沉積作用及巖漿分異作用中，因礦物的比重不同而引起的成礦物質(zhì)富集，形成有經(jīng)濟(jì)意義的礦床。（5）原子的放射性：由于放射性分裂蛻變的結(jié)果元素轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢硇再|(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同的其它元素，其遷移性能不同。如U238→Pb206+He，Pb較難遷移，而He是很容易遷移的元素。此外，伴隨著原子蛻變有大量能量釋放。這些熱能對(duì)其它元素的遷移富集影響巨大。第7頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集外在因素（1）溫度：溫度直接影響元素和化合物的物性狀態(tài)和活動(dòng)性。隨著溫度升高，各種元素和化合物從固態(tài)到液態(tài)直至氣態(tài)，活動(dòng)性變強(qiáng)，遷移能力變大。溫度增高促使化學(xué)反應(yīng)的速度增加，并引起吸熱反應(yīng)，礦物巖石熔融和溶解以及重結(jié)晶作用發(fā)生。這些變化在變質(zhì)作用中最明顯。溫度下降減緩反應(yīng)速度，多組分熔體隨溫度下降而順序結(jié)晶，固溶體分解等。這種放熱效應(yīng)在內(nèi)生作用中最為主要，如巖漿冷卻結(jié)晶引起物質(zhì)的聚集。第8頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集（2）壓力：含礦巖漿或含礦氣水溶液，在地殼發(fā)生深斷裂或裂隙，造成壓力差的條件下，才沿著深斷裂或裂隙逐漸向壓力減小的方向運(yùn)移，并形成內(nèi)生礦床。壓力增高促使化學(xué)反應(yīng)向比容小的方向進(jìn)行，如在變質(zhì)成礦中，原來(lái)一些在低溫低壓條件下穩(wěn)定的礦物組合在高壓下就不穩(wěn)定，變?yōu)橐恍┍戎卮?、比容小的礦物組合。第9頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集（3）物質(zhì)濃度：各種元素濃度的差別是引起物質(zhì)遷移富集的一個(gè)因素。擴(kuò)散作用中，物質(zhì)總是從高濃度向低濃度方向運(yùn)移。巖漿或熱液與圍巖發(fā)生物質(zhì)交換的現(xiàn)象。在一定溫度、壓力條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向取決于反應(yīng)物與生成物之間的濃度變化，生成物濃度的乘積與反應(yīng)物濃度乘積之比為一常數(shù)，即“質(zhì)量作用定律”。在平衡體系中，如反應(yīng)物的濃度增加，平衡就向生成物的方向移動(dòng)。第10頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集（4）介質(zhì)的酸堿度（pH值）：在沉積作用中，各種類(lèi)似的化合物，由于溶解沉淀的pH值不同，往往可以發(fā)生分異。例如：SiO2常在弱酸性至中性溶液（pH<7）中發(fā)生沉淀；Al2O3弱酸到弱堿溶液（pH=4～9）中發(fā)生沉淀；在酸性泉水及礦水中（pH=3～4）Al2O3易溶，SiO2不溶故有硅質(zhì)泉華沉淀。當(dāng)pH=5～9時(shí)，SiO2的溶解度增高，而Al2O3不溶，此時(shí)可形成富鋁紅土。pH<4時(shí)，天然水中相對(duì)富Al貧Si，形成高嶺石（Al2O3：SiO2=1：2）pH=4～9時(shí)，天然水中相對(duì)富Si貧Al，形成膠嶺石（Al2O3：SiO2=1：4）第11頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集(5)氧化還原電位（Eh、E或rH）：介質(zhì)的氧化還原條件的變化對(duì)某些元素，特別是變價(jià)元素遷移富集有很大影響。當(dāng)溶液中同時(shí)存在兩種或兩種以上的變價(jià)元素時(shí)，元素的氧化還原電位（Eh值）愈大，則該元素的高價(jià)離子使溶液中其它元素氧化的能力越強(qiáng)，同時(shí)其本身易于被還原為低價(jià)離子。第12頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集例如，金屬礦床氧化帶的水溶液中含有Fe2+、V4+和Cr3+，它們的氧化還原電位分別為：Fe2+→Fe3++e-=+0.75伏特V4+→V5++e-=+1.00伏特Cr3+→Cr6++3e-=+1.30伏特當(dāng)Fe2+、V5+和Cr6+在溶液中相遇時(shí)，F(xiàn)e2+將被氧化為Fe3+

，同時(shí)V5+和Cr6+被還原為V4+和Cr3+

。其反應(yīng)式如下：V5++Fe2+→Fe3++V4+

Cr6++Fe2+→3Fe3++Cr3+在水體中，pH每增加一個(gè)單位，Eh就降低0.06伏特。第13頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素在地殼中的遷移富集（6）生物化學(xué)作用：生物有機(jī)體是煤、石油、泥炭的主要物質(zhì)來(lái)源。此外，對(duì)一些金屬元素，生物有機(jī)體有選擇性的濃集作用。生物對(duì)稀有元素、分散元素和放射性金屬在外生作用中的富集成礦有密切關(guān)系。如在煤中Ga、Co、Ni可聚集成綜合利用的元素。在一些巨大的U、V、Mn、Ni、Cu的黑色頁(yè)巖中，U、V等含量始終和炭質(zhì)物呈正比關(guān)系，以及高度集中在某些固態(tài)瀝青類(lèi)和石油灰燼中，都說(shuō)明U與有機(jī)質(zhì)的濃集吸收有關(guān)。第14頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用成礦作用是在地球的演化過(guò)程中，使分散在地殼和地幔中的化學(xué)元素和有用物質(zhì)在一定的地質(zhì)環(huán)境中，相對(duì)集中形成礦床的作用。它是地質(zhì)作用的一部分，按作用性質(zhì)和能量來(lái)源可劃分為內(nèi)生成礦作用、外生成礦作用和變質(zhì)成礦作用三大類(lèi)。它們相應(yīng)形成內(nèi)生礦床、外生礦床和變質(zhì)礦床。第15頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用一、內(nèi)生成礦作用主要是由地球內(nèi)部熱能，導(dǎo)致形成礦床的各種地質(zhì)作用。這些熱能有：放射性元素的蛻變能；地幔及巖漿物質(zhì)的熱能；在地球重力場(chǎng)中物質(zhì)調(diào)整過(guò)程中所釋放的位能；地表及上部物質(zhì)轉(zhuǎn)入地殼內(nèi)部，在高壓下發(fā)生變化（如脫水、礦物變化和礦物相變）過(guò)程中所釋放的能量。第16頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用內(nèi)生成礦作用按其物理化學(xué)條件不同可分為巖漿成礦作用、偉晶成礦作用、接觸交代成礦作用、熱液成礦作用。1、巖漿成礦作用：指在巖漿結(jié)晶和分異作用過(guò)程中，各種有用組份聚集成礦的作用，所形成的礦床叫巖漿礦床。巖漿礦床包括：巖漿結(jié)晶分異作用形成的巖漿分凝礦床；巖漿熔離作用形成的巖漿熔離礦床；巖漿結(jié)晶和氣液交代復(fù)合作用形成的巖漿自變質(zhì)礦床；與火山、次火山巖漿活動(dòng)有關(guān)的巖漿噴溢礦床和巖漿爆發(fā)礦床。第17頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用2、高揮發(fā)份熔漿成礦作用（偉晶成礦作用）：指富含揮發(fā)份的熔漿，在穩(wěn)定的地質(zhì)和物理化學(xué)條件下，經(jīng)過(guò)結(jié)晶作用和氣液交代作用所發(fā)生的成礦物質(zhì)聚集作用。這種作用形成偉晶巖礦床。形成偉晶巖礦床的熔漿來(lái)源可以是多種多樣的，包括殘余巖漿、偉晶巖漿以及變質(zhì)成因的富含K、Na及揮發(fā)組份的高熱流體。第18頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用3、接觸交代成礦作用：是指侵入體與圍巖接觸時(shí)所發(fā)生的復(fù)雜的巖漿—圍巖—?dú)馑芤褐g的成礦作用，由這種作用形成的礦床叫接觸交代礦床。這類(lèi)礦床主要發(fā)生在中性、中酸性、中基性侵入巖與鈣鎂質(zhì)碳酸鹽及蒸發(fā)巖之間，并產(chǎn)生典型的矽卡巖礦物組合，因而也稱(chēng)為矽卡巖礦床。4、熱液成礦作用：由含礦熱水溶液（包括巖漿成因熱液、地下水熱液、變質(zhì)熱液及復(fù)合成因熱液），在與圍巖相互作用過(guò)程中，由于溫度、壓力、濃度等變化，使成礦物質(zhì)的集中。由熱液成礦作用形成的礦床稱(chēng)熱液礦床。第19頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用二、外生成礦作用外生成礦作用主要指在太陽(yáng)的影響下，在巖石圈上部、水圈、氣圈、生物圈的相互作用過(guò)程中，導(dǎo)致在地殼表層形成礦床的各種地質(zhì)作用。外生作用的能源主要是太陽(yáng)的輻射能，也有部分生物能、化學(xué)能，在有火山活動(dòng)的地區(qū)還有大量地球內(nèi)部熱能參加。外生成礦作用基本上是在溫度、壓力比較低（常溫、常壓）的條件下進(jìn)行。第20頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用外生成礦作用可分為風(fēng)化成礦作用和沉積成礦作用。1、風(fēng)化成礦作用：是指暴露在地表的巖石和礦石在太陽(yáng)能、大氣、水、生物的作用下，發(fā)生物理的、化學(xué)的、生物的分解作用，使有用物質(zhì)基本上在原地聚集形成礦床的作用。由這種作用形成的礦床叫風(fēng)化礦床。第21頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用在風(fēng)化成礦作用中，成礦物質(zhì)從巖石礦物中分離出來(lái)，殘留在原地或只發(fā)生近距離的搬運(yùn)在原地附近堆積形成的礦床叫殘余礦床。如紅土風(fēng)化型鐵礦、金礦，鋁土礦等。如成礦物質(zhì)銅、鎳、釩、鋁等被地下水淋濾到地下水面附近，發(fā)生沉淀和交代作用富集形成礦床叫淋濾礦床（淋積礦床）。第22頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用2、沉積成礦作用：地表巖石在風(fēng)化作用下的破碎和分解產(chǎn)物，以及火山噴出產(chǎn)物、生物有機(jī)體等物質(zhì)，被水、風(fēng)、冰川等攜帶到適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中使有用物質(zhì)聚集形成礦床。該作用形成的礦床稱(chēng)為沉積礦床。按沉積分異作用的不同，可分為：機(jī)械沉積砂礦床：碎屑物質(zhì)在機(jī)械沉積分異下形成的礦床。如砂金、金剛石、金紅石、獨(dú)居石、鋯英石砂礦等。蒸發(fā)沉積礦床：成礦物質(zhì)呈離子狀態(tài)被搬運(yùn)，在蒸發(fā)作用影響下，在水體中濃縮結(jié)晶沉積形成礦床。如鉀鹽、巖鹽、石膏、硼砂天然堿等。第23頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用化學(xué)和生物-化學(xué)沉積礦床：成礦物質(zhì)呈懸浮物，膠體乃至真溶液狀態(tài)被搬運(yùn)，在化學(xué)作用和生物化學(xué)作用下沉積形成礦床。如鐵、錳、鋁、磷塊巖、U、V、Ni、Mo黑色頁(yè)巖、硅藻土、紅層銅礦等。生物沉積礦床（可燃性有機(jī)巖礦床）：通過(guò)生物生命活動(dòng)吸收空氣、水中的各種無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，CO2和H2O等，并把它們轉(zhuǎn)化成生物有機(jī)體中碳?xì)浠衔?，在有利環(huán)境中，通過(guò)生物大量繁殖、死亡、堆積，再經(jīng)一定的化學(xué)變化分解為煤和石油、油頁(yè)巖等可燃性有機(jī)巖礦床。第24頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用三、變質(zhì)成礦作用內(nèi)生作用、外生作用下形成的巖石或礦床，由于地質(zhì)環(huán)境的改變，特別是經(jīng)受區(qū)域變質(zhì)作用時(shí)，由于溫度、壓力增高，它們的礦物成分、化學(xué)成分、物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等都要發(fā)生變化，甚至使原來(lái)的礦床消失（特別是鹽類(lèi)礦床），也可以產(chǎn)生某種有用礦物的富集形成新礦床，或者使原來(lái)的礦床經(jīng)受強(qiáng)烈的改造，成為具有另一種工藝性質(zhì)的礦床則都稱(chēng)為變質(zhì)礦床。形成變質(zhì)礦床的作用稱(chēng)為變質(zhì)成礦作用。第25頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成礦作用變質(zhì)成礦作用按其產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境可分為：1、接觸變質(zhì)成礦作用：指由巖漿侵入引起圍巖溫度增高，而使圍巖產(chǎn)生重結(jié)晶或再結(jié)晶而形成的礦床。如石墨、大理巖、紅柱石等礦床。由接觸變質(zhì)成礦作用形成的礦床稱(chēng)為接觸變質(zhì)礦床或接觸熱變質(zhì)礦床。2、區(qū)域變質(zhì)成礦作用：指在廣大地區(qū)內(nèi)，由于區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響在高溫高壓及巖漿活動(dòng)的條件下，使原來(lái)的巖石或礦石發(fā)