1、 判别同生矿床与后生矿床的标志;
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。
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。
2、 热液矿床矿化分带(高温金属******;中温金属******;低温金属******;)
3、 机械沉积砂矿种类及其形成条件;
(1)冲积砂矿床:由含重砂矿物的原岩或矿床经风化,被河流搬运到适当地方,经机械分异作用使而形成。
(2)海滨砂矿床:由海水的波浪及岸流作用,使重砂矿物在海滨的浪击地带富集而成。
(3)古砂矿床
4、 结晶分异作用;
岩浆侵位和冷凝过程中,矿物按一定顺序(矿物的晶格能、键性和生成热降低顺序)依次从岩浆中结晶,并在重力作用下发生分异和聚集的过程,称之为结晶分异作用。
5、 蒸发沉积矿床形成条件及主要矿床分带性;
(1)成矿物质来源:A地表原岩风化产物中的易溶物质(主要来源);B火山喷发物(尤其是硼);C深部含盐岩系;D地下热卤水或热泉水
(2)气候条件:干旱炎热气候,蒸发量大于降雨量,如内陆盆地、泻湖、海湾、内陆海;
(3)岩相、岩性条件:碎屑岩建造(砂岩、粉砂岩、页岩),反映强烈的干旱条件,常具泥裂现象;碳酸盐建造(灰岩、白云岩组成);
(4)构造条件:封闭或半封闭的构造盆地(如我国柴达木盆地,南有昆仑山,东北有祁连山,西有阿尔金山,构成了半封闭的盆地,现在其中有大量的盐类矿床形成),盆地边缘多为断裂圈定;
(5)矿床的保存条件:盐类矿床是由易溶的盐类矿物组成,最容易被溶解而破坏,甚至消失。因此矿床形成后必需在其上形成一个不透水的保护层,以使其得以保存。
6、 次火山岩及其主要成矿性;
在火山喷发作用的晚期或间歇期,喷气和热液活动非常强烈,气液中通常含有大量的重金属化合物,在一定的地质条件和物化条件下,这些气液与围岩、与海水或气液之间发生作用,使其中的有用组分聚集和沉淀,形成火山热液矿床
7、 接触交代作用及其形成的主要蚀变岩石类型;
系指主要发生在中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石(或其它钙镁质岩石)的接触带上或其附近,由于气水热液交代作用而形成的矿床。
1)当溶液作用于石英闪长岩时,石英闪长岩蚀变,磁铁矿被溶解,Hb、Bi→Di,正长石→斜长石;K、Na、O、Mg、Fe等先转化为活动组份 。
2)溶液的继续作用,被释放的Ca、Si、Al在两种岩石孔隙溶液中存在化学位和浓度差异、发生相向扩散。在内接触带中,Ca的带入、Si的带出(Al 相对少),石英变得不稳定,导致内接触带形成Di—Pl带, 外接触带形成次透辉石矽卡岩。
3)当内接触带中继续带入Ca,大量的Si被带出(Al 仍相对少),在靠近原始接触面(内带)附近Di—Pl带被透辉石-石榴石矽卡岩代替,继而被交代的透辉石-石榴石矽卡岩而形成钙铁石榴石矽卡岩,而外带则形成钙铝石榴石矽卡岩。
4)随着内接触带Si的继续迁出和伴生Al的迁出,Ca的带入,单矿物矽卡岩得到了充分的发展。
8、 矿石品位及决定矿石品位的主要因素;
所谓矿石品位(Tenor of ore),系指矿石中所含有的有用组分的单位含量。
1、矿床的规模
矿床的规模愈大,工业品位要求愈低。如对钼矿来说,大型矿床的工业品位为0.06%,而小型矿床则为0.2~0.3%左右。又如大型残余硅酸盐镍矿,工业品位为0.5%,而小型的则要求为0.7~0.8%。
2、矿石综合利用的可能性
如在斑岩型铜矿床中伴生的钼,只要达到万分之几便可综合利用。由于钼等有用元素的存在,扩大了矿床的工业价值,因此对铜的工业品位也可适当降低。
3、矿石的工艺技术条件
如钛矿石,对不易冶炼的钛铁矿矿石,要求其中的TiO2含量不得低于8~10%;而对易冶炼的金红石矿石,则TiO2含量达到3~4%时即有工业价值。对于自熔性铁矿石品位要求,也比非自熔性铁矿石品位要求低。如菱铁矿矿石就比磁铁矿矿石的工业品位低,因在冶炼菱铁矿矿石时,可以不加或少加熔剂。
9、 金刚石矿床产出条件;
金伯利岩是由上地幔富含Mg质、碱质的岩浆结晶而成,主要矿物成分为橄榄石、金云母、镁铝榴石、金刚石,岩石具有角砾状构造,定名为角砾云母橄榄岩。因最早(1887年)发现于南非的金伯利地区,故名金伯利岩,
A、深源(上地幔—200~300km)富Mg、富碱的超镁铁质岩浆,首先晶出金刚石、橄榄石、镁铝榴石等;
B、沿超壳型深大断裂快速上升(不能缓慢减压,否则金刚石就被炭化分解、熔融)达到地表;
C、地表2~4 km 盖层阻止了岩浆上升;
D、岩浆降温、结晶,析出大量挥发分,当内压大于外压时,就产生了爆发作用,这种作用可能反复数次;
E、爆发作用过程中,金刚石被岩浆带入岩筒、裂隙或爆发分散,爆发过程中也有新生细小的金刚石;
F、形成金刚石的碳质来源于上地幔,这已被碳同位素研究结果所证实。最适宜的压力条件6×109~7×109 Pa (上地幔—200~300km),温度1200~1800℃。
10、 铁、锰结核及其产出环境。
二、 简述题(任选2题,每题20分)
1. 简述金属矿产与非金属矿产,并指出下列哪些矿产是金属矿产,哪些是非金属矿产?
硅藻土;花岗石;磁铁矿;黄铜矿;黄铁矿;钾石盐;磷块岩;硼镁石;方铅矿;金刚石;绿柱石;菱镁矿;蔷薇辉石;
金属矿产:是指从矿石中可提取某种金属元素或矿物的有用矿物资源.
非金属矿产:一般是指从矿石中可提取某种非金属元素或矿物的有用矿物资源。
2. 简述亲铁元素矿产主要种类和成因,并指出下列哪些元素是亲铁元素,以什么矿物存在?
Fe、Pd、Cu、Cr、Pb、Ni、Ti、Sn、Zn、W、Mo、V、Co、Os、Pt
3. 简述矿产的基本特征。
(1)矿产资源的不可再生性。矿产资源是在地球几十亿年的漫长历史过程中,经过各种地质作用形成的,一旦被开采利用,在人类历史进程中则难以再生出来。
(2)矿产资源的分布是不均衡的。由于地质历史时期地球上成矿活动的差异极大,加之成矿物质在地壳内的分布本来就不均一,以及成矿地质条件的制约,使得矿产资源分布的布均衡性十分突出。
(3)矿产资源概念的可变性。在自然界,矿产资源是以各种形态的地质体(矿床或矿体)的形式存在的,只有在技术经济条件适合的情况下,矿床才能被开发利用,否则得不偿失。
(4)矿产资源赋存状态的复杂多样性。矿产资源只有少部分出露地表,绝大多数隐藏在地下。矿体的形态、产状及与围岩的关系等因素的千变万化,不是热病和简单的模式所能概括。
(5)矿产资源具有多组分共生的特点。矿产资源主要以矿床形式存在于地壳中。由于不少成矿元素地球化学性质的近似性和地壳构造运动、成矿活动的复杂多期性,自然界单一组分的矿床很少,绝大多数矿床具有多种可利用组分共生和伴生在一起的特点。
三、 论述题(任选2题,每题25分)
1. 论述你所了解的一种矿床成因特征。
1.矽卡岩矿床的特殊性
(1)成矿过程是复杂的,多期多阶段性的表现是明显的。
(2)具有双交代作用,晚期形成的石英硫化物组合虽和一般的热液矿床无明显差异,但它并非独立的产物,而是与夕卡岩在统一成矿过程中的一个组成部分;
(3)物质来源不是单一的;
2. 矿床多产于岩浆与地层接触带
3.硫同位素资料分析,硫的来源主要来自上地慢,也有的来自地壳。说明岩浆岩、矽卡岩、矿体三者系同一岩浆一围岩系统演化过程的不同阶段的产物。
4. 某些接触交代矿床有具有明显的层控特征。
具体问题具体分析:混合岩浆热液、岩浆、矿浆等观点。这里与岩浆的专属性和围岩的性质有关。
5.形成环境和成矿动力学-与俯冲岩浆作用有关
2. 论述风化沉积矿床的形成条件及主要矿产类型特征。
(1)物质来源
主要来源:大陆岩石、矿床的风化产物;
其 次:还有火山、热泉喷出物、生物残骸;
此外,可能有陨石等
(2)气候条件:不同的沉积矿床产于不同的气侯背景。如:一般是炎热潮湿气候,在准平原化地区的海或湖
1)盆地边缘地带——沉积型铝土矿;
2)温暖潮湿环境——沼泽铁、Cu矿 ;
3)潮湿和干旱季节性交替气候带——沉积型鲕状铁、锰矿床。
(3).岩性岩相古地理:沉积矿床与岩性岩相有极为密切的联系。如:
1)海相沉积赤铁矿:在石英砂岩和页岩系中—潮下浅水相环境产物;
2)海相沉积锰矿层:在硅质岩、碳酸盐岩、粉砂岩和粘土岩系—潮下深水相环境产物;
3)海相沉积的含磷岩系——粉砂岩和碳酸盐岩—滨海潮下相环境产物。
4)对于盐类矿床的含盐岩系——有陆相碎屑岩系和海相碎屑岩系和碳酸盐系。
(4). 地质构造条件:沉积矿床和沉积岩的形成都是地壳发展的产物,严格地受着大地构造背景控制。
3. 论述矿床成因的研究方法。
1、对矿床学的研究,最基本的方法是野外地质研究,野外应详尽的观察和记录,做好相应的图件,尤其注意矿体的研究,应克服重室内轻野外的倾向;
2、室内各种分析测试,如矿相学研究、包裹体测试研究、地球化学研究(同位素、微量元素、稀土元素等)、同位素测年研究、必要的模拟试验研究;
3、综合研究。特别注意加强与其它地质学科(普通地质学、构造、岩石、古生物、地球物理、地球化学、遥感等)和基础学科(数学、物理、化学、计算机等)的密切联系。
一、 名词概念简释(每个6分):
1、 判别同生矿床与后生矿床的标志;
2、 围岩蚀变;
围岩蚀变:在气水热液矿床矿体四周的围岩,成矿作用过程中经常发生蚀变作用,称为围岩蚀变
3、 机械沉积砂矿种类及其形成条件;
4、 结晶分异作用;
结晶分异作用:岩浆侵位和冷凝过程中,随着温度的缓慢下降,矿物按一定顺序(矿物的晶格能、键性和生成热降低顺序)依次从岩浆中结晶,并在重力作用下发生分异和聚集的过程,称之为结晶分异作用。
5、 原生晕与次生晕;
6、 次火山岩及其主要成矿性;
7、 接触交代作用及其形成的主要蚀变岩石类型;
8、 矿石品位及决定矿石品位的主要因素;
9、 热液型矿床的主要类型;
(1)接触交代矿床(狭义的矽卡岩矿床)
(2)岩浆热液矿床
(3)地下水热液矿床
(4)火山-次火山热液矿床
10、 铁锰结核及其产出环境。
二、 简述题(任选2题,每题20分)
1、 简述现代矿床学的研究现状及发展趋势;
20世纪初期以来,由于工业经济逐步发展,矿产资源的大规模开发与利用,被开采的矿床日益增多,提供了丰富的矿产地质方面的信息,促进了矿床学研究的全面展开,加之物理、化学、地质学的其他学科的发展,人们对矿床的认识程度逐步提高,越来越逼近于真实,形成了许多新的成矿理论。同样,人们找矿能力日益增强,新的矿种、矿床不断发现和开采,为经济的发展提供了不可或缺的物质基础,因此在一定程度上促进了人类的发展与进步。
二十世纪六十年代以来,物理学和化学广泛地渗透到地球科学中,测试方法和技术的提高和实验地质学与野外地质结合,成岩成矿实验研究的广泛开展,使矿床学的理论研究由单纯的现象分析进入到实验论证阶段。与此同时,矿床学的边缘学科有较快的发展,这一时期发展和创立了同位素地质学、矿床地球化学、地球物理学、数学地质、海洋地质学等,它们不同程度促进了矿床学理论的发展。尤其二十世纪六、七十年代,板块构造学说的建立和发展是地质学的一次重大革新,也为成矿作用时空背景研究提供了新的契机,极大地推动了矿床形成的宏观分析,对区域成矿理论的发展具有决定性意义。
我国矿床学的研究始于建国以前。二十世纪三十年代起,翁文灏、谢家荣、孟宪民、丁道衡、徐克勤、冯景兰、王竹泉等一批地质学家先后发现或调查、指导了白云鄂博铁矿、攀枝花铁矿、个旧锡矿、东川镍矿、赣南钨矿、湘黔汞矿等金属矿产及若干煤、石油和非金属矿产。发表了不少论文和专著,为中国矿床学的发展铺下了基石,但由于当时恶劣的政治、社会环境和有限的经济技术条件,作为一门专业学科来说,矿床学的发展极为迟缓。
(2)现代矿床学发展趋势
A.多成因矿床成矿研究
从多成因角度,研究矿床中成矿物质来源、成矿作用和成矿过程等,尤其是从非成岩的元素或矿物矿产角度,研究成矿物质来源的多来源以及成矿作用是多种地质作用复合、成矿阶段多期性。
B.共生矿床的研究
从共生矿床关系角度,研究在自然界,各种矿产的形成内在联系性.
1)金属矿床与油气共生 ;
2)金属矿床与蒸发盐共生 ;
3)金属矿床与非金属共生 ;
4)各种非金属矿床的共生煤与铝土矿、粘土等的复合,成矿规律与预测
C.成矿地球化学
从地球化学角度,研究矿床成因、共生关系。如何在极短的时间内大量、多种元素矿产集中堆积于范围狭小的空间内。其成矿物质来源、搬运介质、成矿物理化学条件、成矿作用及其保存条件等都是值得研究矿床地球化学课题。
2、 简述亲铁元素矿产主要种类和成因,并指出下列哪些元素是亲铁元素,以什么矿物存在?
3、 简述我国金属矿产资源的基本特征。
三、 论述题(任选2题,每题25分)
1、 论述你所了解的一种矿床成因地质特征。
岩浆爆发矿床的主要地质特征:
(1)矿体产于金伯利岩(角砾云母橄榄岩)中;
(2)岩体规模较小,呈岩管、岩筒、岩脉;
(3)矿床多产于深大断裂附近,受断裂控制明显;
(4)矿石中的矿石矿物是金刚石,而橄榄石、镁铝榴石、铬钛铁矿、金云母等是脉石矿物;
(5)金刚石被岩浆带入岩筒、裂隙或爆发分散,爆发过程中也有新生细小的金刚石;
(6)矿石具斑状结构、角砾状构造等。
2、 论述岩浆熔离矿床的形成条件及主要矿产类型特征。
熔离作用的形成条件:
(1)岩浆本身的地球化学特征,硫和亲硫元素含量高,有利于硫化物的熔离作用; Fe、Mg、Ca、Al、Na的氧化物则有利于熔离作用
(2)同化混染作用中加入Al、Na、Si有利于熔离作用发生
(3)物理化学条件,如fO2的升高、T下降、P降低,有利于熔离作用发生
Ⅰ、浅部熔离
1)上悬矿体:熔离作用中,岩浆熔体快速凝固,滴状硫化物未能达到底部,形成上悬矿体,多呈浸染状,与母岩呈渐变过渡关系;
2)底部层状矿体:缓慢凝固,硫化物沉于侵入体底部,多呈稠密浸染状或致密块状,与母岩呈渐变关系;
3)脉状矿体:构造作用下,硫化物熔体贯入到母岩原生裂隙或围岩裂隙之中;
Ⅱ、深部熔离
4)岩矿同体:深部熔离成富含硫化物的硅酸盐熔融体,同时上侵到地壳表部,侵位后整个岩体即为矿体,如红旗岭七号岩体;
5)纯硫化物后成交切矿体:深部熔离成的硫化物矿浆沿岩体的裂隙、边部或底部充填形成。
(3)由于硫化物熔浆的结晶温度比硅酸盐矿物结晶温度低,形成典型的海绵陨铁结构,此外还可见到硫化物交代橄榄石、辉石、钛铁矿等
(4)矿石中的金属矿物主要是磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、紫硫镍矿等,此外还有含铂族元素的矿物。
3、 论述矿床成因的研究方法。
一、 名词概念解释(每个10分,共60分):
1、 矿石
矿石(Ore):指含有经济上有价值、技术上可利用的元素、化合物或矿物的岩石。
2、 矿石结构构造
矿石构造(Ore structure),是指矿石中矿物集合体的特点,包括集合体的形态、大小以及集合体之间的相互关系。
矿石结构(Ore texture),系指矿石中矿物颗粒的形状、大小和相互关系。
3、 硫化物矿石
4、 氧化物矿石
5、 矿物反射率
6、 矿物反射色
二、 论述题(每题20分,共40分):
1、 论述鉴定矿石的主要工作方法;
2、 说明矿相显微镜与岩石显微镜及生物显微镜的异同。
一、 名词概念简释(每个3分):
1、 同生矿床与后生矿床
2、 机械沉积砂矿种类及其形成条件
3、 结晶分异作用
4、 接触交代作用及其形成的主要蚀变岩石类型
5、 岩浆熔离作用
指较高温度下的、一种均一的岩浆熔融体,当温度和压力下降时,熔体分离成两种或两种以上的熔融体的作用
6、 克拉克值与浓集系数
克拉克值:元素在地壳中的平均含量
浓度系数:工业品位与该元素克拉克值之比,表征元素在地壳中集中到能成为矿床的程度。
7、 成矿系列
成矿系列(或称矿床系列)/矿床组合:是指在一定地质环境中,形成的在时间、空间和成因上有密切联系的一组矿床类型,它们由一种或若干种矿床元素组成,包括两个以上的矿床成因类型。
8、 铁帽
在氧化带的表部,铁和锰的硫化物和碳酸盐很容易被氧化形成氧化物或氢氧化物,它们和难溶物质(如粘土、砂粒等)残留地表,胶结形成了通常讲的“铁帽”。
9、 矿石矿物与脉石矿物
矿石矿物(Ore mineral) :也叫有用矿物,是指矿石中可以被利用的金属或非金属矿物。
脉石矿物(Gangue mineral) :是指矿石中与矿石矿物相伴,但当前经济技术条件下暂时不能被利用的矿物。
10、 沉积矿床
地表岩石、矿石在风化作用下被破碎、分解的产物以及有机残骸和火山喷出物等,被自然界水、风、冰川、生物等营力搬运到有利于沉积的地质环境中,经过沉积分异作用沉积下来,当其有用物质富集到质和量都达到工业要求时的堆积体,称为沉积矿床。
二、 简述题(任选2题,每题15分)
1、 简述现代矿床学的研究现状及发展趋势;
2、 简述沉积矿床的基本特征。
(1)产出环境:产于沉积岩系或火山一沉积岩系中;
(2)矿体与围岩关系:属生沉积成因,表现沉积的同时性和连续性,属于同生矿床,并显示一定的矿产与一定的岩性岩相内——专属性。
(3)岩相古地理:常具特定的地层层位。例如:
我国沉积磷灰岩矿床,在震且系的陡山陀组和灯影组,寒武系下统的渔户村组;
华北的海相沉积铁矿床——震旦系串岭沟组,华南的海相沉积铁矿床——泥盆系。
(4)矿体形态:多呈层状、似层状和凸镜状,具明显的层理;矿体与围岩产状一致,并常呈整合接触关系。
(5)矿体规模:一般沉积矿床规模较大,矿层沿走向展布很广;一般长可达数千公里,面积达几万~几十万平方公里;含矿岩系的厚度在数米至数百米不等,最厚可达千余米。
(6)物质组成:沉积矿床的物质组成也较复杂。如:氧化环境形成有氧化物、含水氧化物、含氧盐类、卤化物、自然元素等;还原和生物作用下形成硫化物,由生物遗体或其分解产物沉积而成的则有磷灰岩、硅藻土以及生物灰岩等。
3、 简述我国金属矿产资源的基本特征。
三、 论述题(任选2题,每题20分)
1、 论述SEDEX型矿床的基本特征;
2、 论述风化矿床的种类及产出形成条件;
(1)残积和坡积砂矿床;(2)残余矿床;(3)淋积矿床
1.气候条件:气候环境乃是岩石风化并形成风化矿床最重要的条件之一,受纬度、高度,以及距离海洋远近等因素所控制。如:
极地冻土地带:化学风化弱,一般不形成风化壳,有时可以产生由机械碎屑物质形成残积砂矿。
温带内陆和热带沙漠地区:蒸发量>>降水量,水和生物作用弱;物理风化作用为主,可产生化学风化导致碱金属Na、K等和碱土金属Ca、Mg等的淋滤和淀积。
热带和亚热带的湿润炎热地区:生物活动力强,岩石发生强烈的化学风化作用、元素的迁移能力增强,以利于化学风化矿床的形成。
一些巨大的铝、铁、锰等风化矿床主要分布在热带和亚热带的湿热气候地区内。
2.原岩条件:原岩是成矿物质的直接来源和决定矿床类型。如:
(1)富含铁、镍的超基性-基性岩风化→红土型铁、镍矿床。
(2)富铝霞石正长岩和玄武岩→红土型铝矿床。
(3)长英质岩石-花岗岩类→高岭土矿床。
(4)富含磷的碳酸盐类岩→风化型磷矿床。
(5)含锰高的沉积岩、变质岩→残余锰矿床。
(6)富含REE的酸性岩浆岩→离子吸附型REE矿床。
(7)富含(锡石、锆英石、铌钽矿物)的花岗岩→残积砂矿床
3.地貌条件:主要控制侵蚀和堆积作用
高差小的山区、丘陵:化学风化和生物风化作用强烈,并且风化产物能大量残留原地,有可能使矿物彻底分解,形成大量粘土矿物及残余矿床。
高差大的山岳区:风化作用不彻底,不利于风化壳和风化矿床的形成。
平原、洼地:一般不利于风化矿床的形成,有时微小的地形起伏,可形成具有一定的意义矿床。
4. 岩石的渗透性和水文地质条件
岩石/矿石的渗透性好和长期稳定的地下水面有利于风化矿床形成;
5.地质构造条件
(1)克拉通区:有利于大规模的风化矿床形成,往往产于长期沉积间断的不整合面上。
(2)造山区/活动区:一般不利于风化矿床形成。
(3)断裂构造:裂隙、裂隙带、破碎带的方向及完整程度可决定风化矿床的位置和形态特征。
6.时间条件:风化作用的时间长,有利于矿物(如:硅酸盐、硫化物、硫酸盐、卤化物等)分解、淋滤。
3、 论述成矿流体的类型及特征。
中国地质大学(武汉)
2005 矿床学
一、简答题(60分,每小题10分)
1.“母岩”与“围岩”有何区别?
矿体的围岩(Wall Rock):指矿体周围无实际应用价值的岩石
成矿母岩(Source Rock):在矿床形成过程中,提供主要成矿物质的岩石,为成矿母岩,它与矿床在时间、空间和成因上具密切联系。
2.“浓度克拉克值”与“浓度系数”分别表示的含义?
浓度克拉克值:元素在某一地质体中的平均含量与其克拉克值的比值。 *当浓度克拉克值大于1时,即意味着该元素在某地质体中比在地壳相对集中;小于1时,则意味着分散。