礦床

礦床的概念包含地質(zhì)方面和經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面的雙重屬性。礦床的環(huán)境屬性正被越來越多地得到人們的關(guān)注。礦床的地質(zhì)屬性、經(jīng)濟(jì)技術(shù)屬性、環(huán)境屬性相互關(guān)聯(lián)、相互制約，地質(zhì)屬性是礦床的基本屬性；經(jīng)濟(jì)技術(shù)屬性是界定礦與非礦的主要標(biāo)志；環(huán)境屬性是指在保護(hù)環(huán)境較少環(huán)境影響的條件下開發(fā)礦產(chǎn)資源。

礦床是礦產(chǎn)在地殼中的集中產(chǎn)地。它是指在地殼中由地質(zhì)作用形成的，其所含有用礦物資源的數(shù)量和質(zhì)量，在一定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下能被開采利用的綜合地質(zhì)體 。礦床中含有礦石，礦石是指在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)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。隨著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，某種礦物集合體是否可作為礦石是可以變化的，相應(yīng)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。礦床周圍的巖石叫做圍巖，而提供礦床中成礦物質(zhì)來源的巖石叫做母巖。

礦床種類繁多，按照物態(tài)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(tài)礦床有石油、熱鹵水和地下水，氣態(tài)礦床有天然氣；按成礦作用方式，礦床可分為內(nèi)生礦床（內(nèi)力地質(zhì)作用生成）、外生礦床（外力地質(zhì)作用生成）和變質(zhì)礦床（變質(zhì)作用生成），內(nèi)生礦床包括巖漿礦床、偉晶巖礦床、接觸交代礦床、熱液礦床，外生礦床包括風(fēng)化礦床和沉積礦床，變質(zhì)礦床包括區(qū)域變質(zhì)礦床、接觸變質(zhì)礦床和混合巖化礦床；按礦產(chǎn)性質(zhì)和工業(yè)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巖進(jìn)一步詳細(xì)劃分。

巖漿富集作用

在基性巖漿中磷灰石、鉻鐵礦、榍石、金紅石及鋯英石等副礦物可首先結(jié)晶，緊接著是橄欖石及斜方輝石等硅酸鹽礦物，其他硅酸鹽礦物則結(jié)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巖漿內(nèi)沉降下來，并因此而富集成礦床。有時(shí)巖漿流中的應(yīng)力，可使尚未結(jié)晶的部分液體從已結(jié)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(gè)術(shù)語(yǔ)是指圍巖與侵入體接觸所產(chǎn)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(kuò)散，與碳酸鈣巖石反應(yīng)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(shí)形成硅卡巖，并分布于礦床周圍。

熱液作用

是熱水溶液以物理化學(xué)作用方式，沿著其運(yùn)動(dòng)通道及運(yùn)動(dòng)地段所引起的巖石的蝕變作用、交代作用以及礦物在空隙中的沉淀作用，例如，絹云母化作用、硅化作用及硫化物礦化作用等。熱水溶液，特別是重鹵水，在其中可溶解濃度很高的金屬。這種溶液通過斷裂構(gòu)造向上運(yùn)動(dòng)過程中，可沉積銅、銀及其他礦物。

升華作用

固體受熱后揮發(fā)的作用。當(dāng)冷卻時(shí)，揮發(fā)的氣體可呈晶質(zhì)或非晶質(zhì)而沉積，如硫的升華作用可出現(xiàn)于火山噴氣孔中。

沉積作用和機(jī)械富集作用

沉積作用和機(jī)械富集作用∶層狀鹽類礦床是沉積作用的產(chǎn)物；硅藻土、富含鈣的石灰?guī)r以及某些磷酸鹽巖層也是這種作用的產(chǎn)物。形成于地層及封閉湖盆中的鐵和錳的氧化物是由氫氧化物沉淀形成的，隨后轉(zhuǎn)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淀也屬于沉積作用。機(jī)械沉積作用在形成某些類型礦床中也是重要的營(yíng)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(jī)械沉積作用形成的。它們是由攜帶著高比重礦物碎屑的運(yùn)動(dòng)著的砂及礫石的機(jī)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巖或礦床中的礦物經(jīng)過化學(xué)分解和機(jī)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(lán)晶石變質(zhì)巖風(fēng)化形成的藍(lán)晶石礦床也屬于這種作用的產(chǎn)物。

變質(zhì)成礦作用

變質(zhì)作用是指巖石或礦床在溫度、壓力變化和熱液作用下，其形態(tài)的變化和礦物的重新組合。在變質(zhì)作用下，在某些巖石中可形成藍(lán)晶石、硅線石、紅柱石或石榴子石等工業(yè)礦物。某些金屬礦床在變質(zhì)作用下，其礦石構(gòu)造也會(huì)發(fā)生變化。地殼運(yùn)動(dòng)可使礦體發(fā)生強(qiáng)烈褶皺，并使礦石構(gòu)造發(fā)生變化。變質(zhì)作用和地殼運(yùn)動(dòng)也可以是一種機(jī)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(fā)生活動(dòng)，而且被驅(qū)趕出來使其在低溫低壓帶中富集。2100433B

礦床耐火原料礦床

如耐火粘土礦床、藍(lán)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(yè)類型分硬質(zhì)粘土、高鋁粘土和軟質(zhì)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(zhì)粘土是制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(zhì)量要求(以熟料計(jì)) Al2O3≥30%,Fe2O3≤3.5%,燒失量≤15%,耐火度≥1630℃。高鋁粘土是制造鋁磚的主要原料，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(zhì)量要求（以熟料計(jì)）Al2O3≥50%，F(xiàn)e2O3≤2.5%，CaO≤0.8%，燒失量≤15%，耐火度≥1770℃。軟質(zhì)粘土在耐火材料工業(yè)中用作粘結(jié)劑，礦物成分主要是高嶺石，次要礦物有伊利石、水云母和蒙脫石。礦石質(zhì)量要求（以生料計(jì)）Al2O3≥22%，F(xiàn)e2O3≤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(fēng)化殘積礦床兩類。中國(guó)主要產(chǎn)于華北和西南奧陶系不整合面上的中石炭世地層中，其次產(chǎn)于上部古生代和中、新生代地層中。一般礦體頂板平直，底板受古喀斯特巖溶影響，變化很大。礦床規(guī)模一般為大、中型。產(chǎn)于砂頁(yè)巖、火山巖中的礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，厚度變化小，礦石類型和品級(jí)變化較簡(jiǎn)單,其規(guī)模一般為中、小型。礦床層位從上部古生代到第四紀(jì)均有產(chǎn)出，其中以中石炭世工業(yè)意義最大，其次是晚石炭世、早二疊世、晚二疊世和第三紀(jì)，其主要成礦期所占百分比及典型礦區(qū)如表1。

②藍(lán)晶石類礦床

主要用于不定形耐火材料和耐火磚的添加劑。工業(yè)礦物有藍(lán)晶石、夕線石、紅柱石，其精礦質(zhì)量要求如表2。礦床類型有：區(qū)域變質(zhì)礦床，由高鋁質(zhì)泥質(zhì)巖變成，是中國(guó)藍(lán)晶石類礦床的主要類型，呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體長(zhǎng)一般是數(shù)十米到數(shù)百米，厚數(shù)米到數(shù)十米，原礦石礦物含量一般10～30%，最高可達(dá)80～90%，礦床規(guī)模一般是大　中型，典型礦床有河北邢臺(tái)衛(wèi)魯藍(lán)晶石礦（太古宙），河南南陽(yáng)隱山藍(lán)晶石礦（元古宙）,黑龍江雞西三道溝夕線石礦（震旦紀(jì)），吉林蛟河藍(lán)晶石礦（二疊紀(jì)）等；此外，還有接觸變質(zhì)紅柱石礦床（如北京周口店）和偉晶巖礦床（如新疆富蘊(yùn)契布拉蓋藍(lán)晶石礦）。

③葉蠟石礦床

葉蠟石是制造葉蠟石磚的主要原料。礦石質(zhì)量要求Al2O3≥16～20%，F(xiàn)e2O3≤1%，CaO<1%，MgO<1%,耐火度≥1630℃。主要由葉蠟石和石英組成。在中國(guó)最主要礦床類型是火山巖熱液蝕變礦床，分布在中國(guó)東部中生代中酸性火山巖帶中，呈似層狀，大透鏡體狀產(chǎn)出，礦體延長(zhǎng)一般長(zhǎng)數(shù)十米到數(shù)百米,厚數(shù)米到數(shù)十米，延深數(shù)十米到200多米。礦石化學(xué)成分為Al2O318～24%，SiO268～75%，F(xiàn)e2O3和K2O Na2O一般均小于1%。探明儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量絕大部分，質(zhì)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(guī)模的區(qū)域變質(zhì)礦床，如浙江常山芳村礦。

④硅石礦礦床

礦石是制造硅磚的主要原料。礦石質(zhì)量要求SiO2≥96%，Al2O3≤1.3%,CaO≤1%，F(xiàn)e2O3≤1.5%,耐火度≥1710℃，吸水率≤4%。當(dāng)硅石用作硅鐵、硅錳和其他硅合金原料時(shí)，礦石質(zhì)量要求SiO2≥97%，Al2O3≤1%，CaO≤0.5%，P2O5≤0.03%。礦物主要由石英組成。中國(guó)硅石礦床類型有沉積變質(zhì)礦床和沉積礦床。沉積變質(zhì)礦床主要產(chǎn)于前寒武紀(jì)，如遼寧石門礦，礦體呈層狀產(chǎn)出，長(zhǎng)數(shù)百米到1000多米，厚數(shù)十米到100多米，含SiO296～99%,一般>97%，Al2O30.14～1.5%，一般<1%，F(xiàn)e2O30.08～0.2%，一般<0.15%，礦床規(guī)模為大型。沉積石英巖礦床，產(chǎn)出層位有寒武紀(jì)、泥盆紀(jì)、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)和侏羅紀(jì)等，其中泥盆紀(jì)砂巖經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大。其他地層中一般為中、小型，礦石雜質(zhì)較多，質(zhì)量較次。

⑤菱鎂礦礦床

制造各種耐火鎂磚的氧化鎂，主要來源于菱鎂礦。其礦石質(zhì)量要求MgO≥41%、CaO≤6%，SiO2≤5%。中國(guó)菱鎂礦資源豐富，礦床類型有沉積變質(zhì)礦床，沉積－熱液交代礦床和風(fēng)化淋濾礦床。沉積變質(zhì)礦床主要產(chǎn)于下元古界變質(zhì)巖系中，以遼寧大石橋的菱鎂礦最為著名。礦石為晶質(zhì)菱鎂礦，規(guī)模屬大型，其儲(chǔ)量占探明儲(chǔ)量絕大部分。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，長(zhǎng)1000～5000米。礦石化學(xué)組分MgO35～47%。熱液交代礦床，由白云巖經(jīng)熱液交代形成晶質(zhì)菱鎂礦,如四川漢源桂賢菱鎂礦。礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，長(zhǎng)數(shù)十米到數(shù)百米，厚數(shù)米到100多米。礦石化學(xué)成分MgO33～45%，CaO2.2～16.8%，酸不熔物0.06～1.38%。風(fēng)化淋濾礦床，產(chǎn)于超基性巖風(fēng)化殼的底部碳酸鹽化蛇紋巖帶內(nèi)，礦石以隱晶質(zhì)菱鎂礦為主。主要化學(xué)組分MgO36.7～41.4%，礦石質(zhì)量差，需經(jīng)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(hù)渣的原料，有晶質(zhì)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(hù)渣的石墨，固定碳含量要求30～60%。在中國(guó)最主要礦床類型是區(qū)域變質(zhì)礦床,產(chǎn)于前寒武紀(jì)中-深變質(zhì)巖系中，如山東南墅和黑龍江佛嶺，為晶質(zhì)鱗片狀石墨礦床。礦石含固定碳3～10%，高者可達(dá)20%以上，該類型礦床規(guī)模大，可選性好，儲(chǔ)量占探明儲(chǔ)量的絕大多數(shù)。其次為接觸熱變質(zhì)型礦床，是火成巖與煤系地層接觸經(jīng)熱變質(zhì)作用形成石墨，儲(chǔ)量小，典型礦床如湖南郴縣魯塘和吉林盤石石墨礦。

此外，白云巖、橄欖巖、鉻鐵礦、鋯石、膨潤(rùn)土也廣泛應(yīng)于耐火材料工業(yè)。白云巖的氧化鎂含量是制造耐火磚的主要指標(biāo)。橄欖巖是制造鎂橄欖石磚和不定型耐火材料的主要原料。礦石質(zhì)量要求MgO>40%，耐火度>1750℃。鉻鐵礦是制造鉻磚、鉻美磚的主要原料。鋯石是制作鋯石磚和絕緣板的原料，制磚用鋯石精礦質(zhì)量要求ZrO2≥65%、Al2O3≤0.5%,作絕緣板用的精礦質(zhì)量要求ZrO2≥60%。中國(guó)鋯石精礦主要來源于海南島等地的現(xiàn)代海濱砂礦。

礦床熔劑礦床

在冶金工業(yè)中，需增加其他礦石調(diào)整酸堿度，以達(dá)到鐵渣分離的目的，這種配料礦石稱為溶劑。主要有石灰?guī)r和螢石等礦床。

①石灰?guī)r。是熔劑中的主要原料，冶金工業(yè)對(duì)石灰?guī)r的質(zhì)量要求CaO≥50%、 MgO≤3%，SiO2≤4%、S≤0.15%、P≤0.04%。

②螢石礦。由于其熔融溫度低，有較高的活潑性、流動(dòng)性，在冶金工業(yè)中常用作使金屬與雜質(zhì)分離，以及脫渣、脫硫和脫磷的作用。礦石質(zhì)量要求CaF2≥65%、SiO2≤32%、S≤0.15%、P≤0.06%。礦石成因以中、低溫?zé)嵋旱V床為主，多呈充填的脈狀礦床，如浙江烏義礦；在碳酸鹽巖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(nèi)蒙古莫干敖包地區(qū)發(fā)現(xiàn)了規(guī)模巨大的層狀螢石礦床，產(chǎn)于下二疊紀(jì)的火山沉積巖系的碳酸鹽巖夾層之中。

礦床的大小、形狀及產(chǎn)出深度可以有相當(dāng)大的變化。礦體的形狀可以有不連續(xù)的脈狀及凸鏡狀、不規(guī)則塊狀、筒狀或胡蘿卜狀、裂隙網(wǎng)脈狀、破碎巖石及沉積地層中的浸染體及沉積層狀等。對(duì)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于幾十公里深的上地幔；硫化物礦物形成于幾百至數(shù)千公尺深的范圍內(nèi)。許多礦床形成的深度可深達(dá)16公里。成礦的溫度及壓力變化范圍很大，這取決于成礦的深度。由巖漿熔融體分異作用形成的巖漿分凝礦床在非常高的溫度和壓力條件下形成。成礦時(shí)的壓力-溫度關(guān)系可能是復(fù)雜的。靜水壓力梯度取決于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，地靜壓力或巖石壓力是靜水壓力的2～3倍。

共生次序是指在某個(gè)礦床內(nèi)不同礦物形成的先后次序。在同一礦床內(nèi)，隨著成礦熔液溫度、壓力及化學(xué)成分的變化，在不同時(shí)間將產(chǎn)生不同礦物的沉淀。在不僅有一個(gè)熱液活動(dòng)期的成礦條件下，共生次序會(huì)進(jìn)一步復(fù)雜化。根據(jù)對(duì)全世界許多熱液礦床的研究，按照礦物的穩(wěn)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(guān)的是礦床的分帶現(xiàn)象。當(dāng)成礦熔液沿著巖石中通道運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們?cè)跍囟?、壓力及化學(xué)成分上發(fā)生變化。結(jié)果在沉積過程中，隨著距巖漿源距離的增加，可形成不同礦物的富集。這種分帶現(xiàn)象是常見的，但是在礦床中并不都出現(xiàn)。一般情況下，錫、鎢及鉍礦物比銅礦物更靠近巖漿源，而鉛及鋅礦物則遠(yuǎn)些，自然金、自然銀和含金、銀礦物則更遠(yuǎn)，而距巖漿源最遠(yuǎn)的是銻和汞礦物。

確定礦床的基本條件是：①有用元素或礦物的含量要達(dá)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(zhì)，包括有用組分的賦存狀態(tài)。如鋁在霞石和高嶺石中含量較高 ，也可分離出來，但加工工藝復(fù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)。有用物質(zhì)在巖石中是均勻分布，還是在局部集中（如礦脈），對(duì)于采礦難易和成本影響很大，因而也對(duì)確定礦床的最低可采品位有重要影響。④礦床規(guī)模。指可采礦石的儲(chǔ)藏量。礦床規(guī)模大，礦山建設(shè)投資大，但經(jīng)濟(jì)效益很高。⑤獲得礦產(chǎn)品的全部費(fèi)用，包括勘查、采礦、選礦、交通運(yùn)輸、設(shè)備、能源和水源供應(yīng)、勞動(dòng)工資等的開支，也決定著礦床的最低可采品位。上述條件的綜合分析和評(píng)價(jià)決定著一個(gè)礦床的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

礦床是自然界中分散存在的礦質(zhì)富集到一定程度的產(chǎn)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(jīng)過地質(zhì)作用富集到5倍以上并具有一定規(guī)模，才能成為礦床。導(dǎo)致有用元素或礦物高度富集的地質(zhì)作用稱成礦作用。發(fā)生明顯礦化的地點(diǎn)叫礦點(diǎn)。

碳酸鹽巖中鉛、鋅礦床；與花崗巖有關(guān)的鉛、鋅礦床；斑巖型鉛、鋅礦床；矽卡巖型鉛、鋅礦床；泥巖—細(xì)碎屑巖中鉛、鋅礦床；砂礫巖中鉛、鋅礦床及火山巖系中塊狀硫化物多金屬礦床等。