关于矿床地质学介绍

[拼音]：kuangchuang dizhixue

[外文]：mineral deposit geology

应用地质学及有关学科的理论、技术和方法，研究矿床的质、量、产状、形成机制与时空演变规律的学科。又称矿床学，相当于经济地质学。它是地质学的一个分支，又是以地质科学为基础的综合学科。它是成矿预测、找矿和勘探的理论基础和依据。矿床地质学研究涉及的问题十分广泛，小至元素的质子，大到宇宙；深到地球核心，远到外层空间。它的特点是其研究对象矿石必须具有经济价值。

矿床研究起源于矿业生产,大致可分3个时期：

（1）萌芽时期。新石器时代，已开始开采铜、金与沥青，并出现铜锡为主的青铜制品。中国战国时代，采冶范围已扩展到银、铅、汞、铁和少许铬，并开始使用煤（当时称“石涅”）和钻取油气以熬卤。晋朝有以铜镍制白铜的记载。古代采矿实践积累了初始矿床地质知识。《管子·地数篇》中记载：上有丹沙者、下有黄金；上有慈石者、下有铜金;上有陵石者、下有铅锡(赤铜);上有赭者、下有铁；上有铅者、其下有银。这是矿床金属分带和地表次生淋滤现象的简明概括。与此同期，古希腊哲学家柏拉图曾设想矿石之喷发成因；而斯特拉波则将地球生长矿石与神秘“金树”所结果实类比。

（2）奠基时期。16世纪是矿床地质学创建之始，1556年G.阿格里科拉在《论金属》中提出矿脉是从循环于裂隙的溶液中沉淀出来的。稍晚丹麦N.斯泰诺等认为是地球内部的喷气作用从深部带动金属上升而沉淀在裂隙中。1770～1773年C.T.德利乌斯等人提出扩散上升水从其经过的岩石中溶解分散的金属微粒而形成含矿溶液，这实质上是侧分泌和次生作用等成矿学说的萌芽。18世纪晚期，火成论者J.赫顿和水成论者A.G.维尔纳的两种对立观点和长期论战统治了矿床地质学的思路。

（3）发展时期。1841年法国 G. -A. 多布雷开始以实验方法研究矿床。1847年法国E.de博蒙提出多数矿床是火成活动的一个相，强调热水溶液矿化作用，德国C.G.C.比肖夫开始引用化学原理到矿床研究中，初步提出大气水侧分泌理论。1859年B.von科塔论述了温度、压力与表生作用对矿物分带的制约。20世纪初，矿床地质学已成为科学的重要分支。1900年L.de洛奈报道了矿脉中矿物组分向下变化分带后，又于1905年初步提出成矿系列的概念。1901年F.L.兰塞姆等人确认构造控制矿化作用；C.R.范海斯提出大气水下渗加热再上升成矿的见解；J.F.肯普、W.林格伦进一步研究火成来源的矿化溶液。1906年肯普、林格伦与兰塞姆共同阐明蚀变作用。1907年林格伦提出矿床成因分类，并陆续加以完善。1920年翁文灏提出中国矿产区域论。1923年J.E.斯帕尔提出矿浆论；R.H.拉斯塔尔论述了成矿带。1927年翁文灏研究砷矿物提出华南成矿系列。1936年Д．С．科尔任斯基提出扩散与渗滤交代作用。1948年Ю.А．毕利宾提出成矿期与成矿带。1953年G.E.古德斯皮德和H.施奈德勋分别提出与花岗岩有关的活化水矿化作用，以及再生溶液的概念。1954年G.C.托皮茨推断洋底有岩浆喷流－沉积混合矿床形成。1955年，层控矿床概念已开始流行。1956年J.D.里奇认为含矿流体为络合物真溶液；而H.L.巴恩斯通过实验提出影响流体性质的 4个主要变量，即温度、压力、离子和活度。1957年，P.B.巴顿、A.T.埃利斯与稍后的K.B.克劳斯科普夫等分别用热力学参数计算热水流体性质和测定了岩浆气成分；C.L.奈特提出矿源层概念；П.М．塔塔林诺夫编制成矿图。1964年R.S.迪茨首先提出加拿大萨德伯里铜镍矿床为陨石撞击成因。1965年C.F.戴维森提出卤水成矿说。1966～1967年A.R.米勒与D.E.怀特等先后开展洋底与海滨矿化现象现场调查。1970年科尔任斯基提出交代分带理论。1972年R.L.斯坦顿建立矿石岩石学。1973年P.吉尔德首先联系全球板块构造阐述成矿特征。1975年C.F.Jr.帕克指出“热水”不一定与火成作用有关。1977年C.T.赫奇森第一次记录了东太平洋海隆（北纬21度）出现的“黑烟囱”成矿作用的现场现象。1982年В．И．斯米尔诺夫提出岩浆、变质和沉积 3大成矿系列。1985年P.拉兹尼卡提出经验成矿学，1989年发展了矿床的微区痕量研究。总之，20世纪50年代以后，有多种创见提出。

矿床地质学的主要研究内容可概括为 4方面：

（1）研究形成矿床的有关地质作用，如沉积、岩浆、机械富集,接触、区域变质，热水、生物作用,洋底火山与喷流，蒸发，表生氧化淋滤等。

（2）研究矿区的地层时代及层序、岩石性质及成因、构造格局、地文地貌，以查明矿床形成的地质背景及其时空变化规律，从而论断成矿的主导控制因素。

（3）研究矿体(固体或流体)的分布、形态、产状、规模、品位以及矿体、脉石或围岩的物理化学性质以及有关元素的地球化学性能，作为选用相应探、采方法的主要参考。

（4）研究矿石的物质成分、结构构造和矿物共生组合、生成顺序以及粒级的可选性能，以了解矿石的形成条件与可行的加工工艺。

按矿种可分为金属矿床学与非金属矿床学。前者研究金属矿床，包括贵金属、有色金属、黑色金属和稀有金属等矿床；后者研究非金属矿床，主要包括煤、石油、天然气、地下水，以及冶金辅助原料、化工原料、建筑材料、宝石矿床等。此外还有矿石学，矿相学，矿床地球化学，矿田构造学，区域成矿学，矿床勘查学(包括地质、地球化学和地球物理等勘查方法)和矿山地质学等分支学科和研究领域。

矿床地质学的研究一般采用下述方法：

（1）野外观察。对自然界有用元素的局部浓集区，有经济价值的矿体，特别是有工程控制的矿体、围岩等的地质特征，从地表到地下，利用必要工具与手段进行仔细观察并系统采集各种有代表性的矿物、岩石、矿石以及化石等标本和样品，测制相应图件。在矿化现象的关键部位进行系统观察,加密采样,以探索矿化作用的时空变化规律。对矿化作用正在进行的水体、喷泉、喷气孔，特别是洋底的喷流、火山喷发和热点等进行定期观察，以取得有关矿化作用的具体资料。

（2）室内测试分析。对所采标本与样品，根据需要利用不同方法与相应仪器设备进行鉴定、测试和分析，取得结构构造图像，了解矿石的矿物组分、化学成分甚至痕量元素的含量以及测定矿化年龄等，以期阐明矿化的地质背景和物理、化学条件，论证矿质运移与沉积的可能机制，探讨矿质的来源。

（3）成矿模拟实验。自然界成矿作用的产生是地质历史中多种因素长期交互作用的结果。在实验室内，利用人工造成的几个主要变量（如压力、温度和介质等）的变化来模拟自然界的类似条件，在较短期间和很小的近似封闭的空间内，进行多种成矿现象的模拟实验，其结果可以加深人们对矿产形成条件的理解。有的矿石如水晶、金刚石等可在实验室内人工合成。自然界矿产大多是在近地表的开放系统中形成的，现在先进实验室正在设计与建立模拟开放系统的装置，以使含矿流体在不平衡状态中的结晶与沉淀现象的实验，能更接近自然实际。

（4）综合研究。矿床地质学研究现正从定性研究向定量研究发展，但远未达到定量程度。矿床虽然有的类同，但无完全等同的。因此对典型矿床的区域地质背景、矿床地质、地球化学特征以及开采利用价值等方面，进行综合类比、分析研究，以作为地质找矿预测的线索，依然起主导作用。综合研究提出区域成矿学、成矿模式、品位吨位模式（见矿床模式）、地球化学数据的数学统计模式等。

矿床地质学运用数学、物理学、化学与生物学等的基本原理，采用矿物学、岩石学、地层学、构造学、火山学、沉积学、地球化学、地球物理学等,特别是野外地质学的方法与理论,并参照采矿与冶金的技术以及产品的市场经济要求，进行综合研究分析。矿床学是一门应用性很强而内容十分庞杂的学科，既有其独立的理论基础，又与上述学科有千丝万缕的联系。

矿床地质研究的基础是野外的科学观察。精确的室内测试与实验资料可开拓思路并提高理解程度，但必须紧密结合矿床的客观实际，辩证地、审慎地应用。成矿作用既有明显的区域性又有其演变性。欲以一个或几个典型矿床所总结的设想或“模式”而加以全面概括，为时尚早。许多矿床地质学中的设想，如微生物对成矿的作用，成矿物质的确切来源，含矿流体的运移机制等，有待采用先进的技术与方法，通过到矿区现场进行深入细致的工作而加以认识。

参考书目

1. 中国地质科学院矿床地质研究所编：《中国矿床学》，学术书刊出版社，北京，1989。
2. 袁见齐等主编：《矿床学》,地质出版社,北京，1985。
3. 郭文魁：金属矿床地质的发展，《矿床地质》，10卷，1期，1991。
4. C.F.Jr.Park,R.A.MacDiarmid,Ore Deposits,3rded.,W.H.Freeman Co.,San Francisco,1975.
5. M.L.Jensen, A.M.Bateman,Economic Mineral Depo-sits,3rd ed.,John Wiley & Sons,New York,1979.