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矿床学
矿床学
第1章矿产资源及其意义
1.概念:
矿床学或称矿床地质学,是研究矿床在地壳中的形成条件、成因和分布规律的科学。
由于矿床学是直接应用与矿物资源的开发和利用的地质学科,所以在早期也称为经济地质学。
2.矿产:
是指自然界产出的,由地质作用形成的有用矿物资源。
具体而言,是天然赋存于地壳内部或地表,由地质作用形成的,呈固态、液态或气态的具有经济价值或潜在经济价值的物质。
3.指在地壳中由地质作用形成的,其所含有用矿物资源的质和量符合当前经济和技术条件,并能被开采和利用的地质体。
4.矿产资源的特点:
(1)矿产资源的不可再生性;
(2)矿产资源分布的空间不均衡性;(3)矿产资源概念的可变性;(4)矿产资源赋存状态的复杂多样性;(5)矿产资源具有多组分共生的特点。
5.
(1)金属矿产:
a黑色金属:
铁、锰、铬、钒、钛等。
b有色金属:
铜、铅、锌、铝、镍、镁、钴、钨、锡、钼、铋、汞、锑等。
c贵金属:
金、银、铂、钯、锇、铱、铑等。
e放射性金属:
铀、钍、镭等。
d稀有金属:
钽、铌、锂、铍、锆、铯、铷、锶等。
f稀有金属:
轻稀土金属(镧、铈、镤、钕、钜等);重稀土元素等。
(2)非金属矿产:
a冶金辅助原料:
萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云石和石灰岩等。
b化工原料:
磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、岩盐、明矾石、石灰岩等。
c工业制造原料:
石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等。
d陶瓷及水泥原料:
长石、石英砂、高岭土和粘土等。
f建筑及水泥原料:
砂岩、砾岩、浮石、石灰石、石膏、花岗岩、珍珠岩及各种石材等。
g宝玉石:
金刚石、硬玉、软玉、玛瑙、蔷薇辉石、绿松石、电气石和绿柱石等。
(3)能源矿产:
煤、石油、油页岩、天然气水合物、地沥青、石煤、地热水、天然气、煤层气、页岩气等。
(4)地下水资源:
饮用水、工业用水、矿泉医疗水、地下热水等。
6.矿床学研究的最基本的问题主要有三个:
成矿物质的来源;成矿物质的搬迁运移;
成矿物质的沉淀富集。
7.对成矿作用具有重要意义的流体主要有以下七种:
(1)岩浆:
这主要是指硅酸盐熔浆,这种成矿流体主要由硅酸盐成分组成,温度高(1000℃左右),压力大,成矿物质往往与成矿流体一致,即二者同源。
岩浆来源有二:
上地幔原生硅镁质直接来源;下地壳硅铝质的重熔来源。
(2)岩浆热液:
由岩浆熔融体在其演化过程中分异形成的,以水为主体,富含多种挥发份和成矿元素的热流体。
(3)地幔热液:
指上地幔在长期的“排气”(去气)作用过程中所形成的一种含矿气水热液。
人们认为是直接来源于地幔,直接从上地幔的400~700Km深的超壳断裂而达到地壳浅处。
常被称为“原生流体”、“初始流体”。
(4)变质热液:
主要指在区域变质过程中,岩石及矿物中的各种形式的水(如地层水,结晶水,结构水…)及其他挥发组分受温度、压力影响下析出、演化转移而形成的热液。
(5)地下水热液:
指下渗的地表水、海水和雨水、地层囚水封存水等,当在地下一定深处时,其温度压力逐渐升高,并且含盐度增大,故又可称为“热卤水”,其温度一般约为200~300℃。
(6)地表水:
主要指大气降水或雨水、海水、湖水、河水等。
这类水溶液对风化矿床及沉积矿床的形成有重要作用,同时也是地下水热液以及变质水热液的主要来源。
(7)塑变岩石:
岩石在高温高压条件下有时会产生塑性变形和流动,如粘土岩、膏岩、碳酸盐岩形成的穿刺、底辟构造。
第2章矿床的基本概念
第一节矿体及其形态、产状、矿石、脉石(夹石)
1、矿体及围岩
1.矿石:
指在矿床中开采出来,并在现有的技术和经济条件下能从其中提取一种或多种有用组分的天然矿物集合体。
(从矿体中采出的可从中提取有用组分的矿物集合体或矿体中达到了工业要求的矿物集合体)
2、脉石:
指矿体中与矿石相伴生的无用固体物质,包括脉石矿物、夹石和围岩碎块等。
(脉石矿物及夹石的统称)
矿石是由矿石矿物和脉石矿物组成。
3.矿石矿物(有用矿物):
矿石中能被工业利用的金属和非金属矿物。
共生金属能够被综合利用的叫做综合矿石。
4.脉石矿物(无用矿物):
指那些虽与矿石矿物相伴生,但目前还不能利用的矿物。
5.注意:
矿石矿物与脉石矿物是相对于一个具体的矿床而言的,在一个矿床中某种矿物可利用则是矿石矿物,而在另一矿床或矿体中这种矿物不能利用则是脉石矿物,脉石矿物的概念也是如此。
(例自然金和石英)。
6.矿体:
矿体是矿床中可供开采利用的、由矿石和夹石组成的地质体。
7.围岩:
围岩有两重含义,一是指侵入体周围的岩石,二是指矿体周围的岩石,矿床学中主要指后者,即矿体四周无利用价值的岩石,称为矿体围岩,简称围岩。
8.矿体与围岩的关系:
a、接触关系,可分为突变接触(截然清楚)和渐变接触(模糊不清)。
b、时间关系,可分为二者同时或近同时形成的和矿体明显晚于围岩的两种情况。
9.母岩:
指给矿床形成提供主要成矿物质的岩石称为成矿母岩,简称母岩。
10.主岩:
指矿体赋存的岩石,它没有成因意义,仅指与矿体的空间位置关系。
11.矿床→围岩(灰岩、闪长岩、大理岩、矽卡岩)+矿体(象鼻山、狮子山、尖山、尖林山、铁门坎、龙洞六个矿体)。
12. 矿体→矿石(铁矿石、铜矿石、铁铜矿石)+脉石(大理岩、矽卡岩、灰岩、闪长岩等的夹石)。
矿石→脉石矿物(石英、石榴石、方解石、透辉石…)+矿石矿物(磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、菱铁矿…)。
矿石矿物→无用部分(O、CO2、P、S…)+有用部分(Fe、Cu、Co、Au、Ag…)。
2、矿体的形态
1.等轴状矿体:
按其规模又有不同名称,例如直径数十米以上的称矿瘤;直径只有几米的称为矿巢;直径更小的称为矿囊或矿带等。
如果矿体在一个方向上较短,并且中厚边薄,则称为凸镜状或扁豆状。
矿体形状综合示意图
矿体形状综合示意图
矿体形状综合示意图
3、矿体的产状
(1)矿体的产状:
指矿体在空间上产出的空间位置和地质环境。
(2)矿体产状要素图。
就
第3节矿石的结构和构造
一、矿石结构和构造的基本概念
1.矿石的结构:
指矿石中矿物颗粒的特点,即矿物的形态、相对大小及其空间相互关系等所显示的形态特征。
2.矿石的构造:
指组成矿物集合体的特点,即矿物集合体的形态、相对大小及其空间相互关系等所反映出来的形态特征。
3、矿石结构与构造的主要类型
1.自形粒状结构:
由一种或多种矿物组成的矿石,多数(一般》=80%)矿物颗粒呈完好的自形晶。
岩浆矿床中铬铁矿、磁铁矿、裂隙或晶洞中的矿物晶体等。
2.半自形粒状结构:
由一种或多种矿物组成的矿石,多数(一般》=50%)矿物颗粒呈半自形晶。
3.他形粒状结构:
矿石中的金属矿物多数(一般》=50%)无完好的晶形、见不到矿物的晶面,呈形状不规则的他形晶。
4.海绵陨铁结构:
他形金属矿物(集合体)产在自形或半自形的硅酸盐矿物晶隙之间。
是岩浆分异过程中,金属矿物晚于硅酸盐矿物晶出的一种典型结构。
岩浆成因的铜镍硫化物矿石常具有这种结构。
5.斑状结构:
矿石中的一种矿物呈具有一定自形程度的粗大斑晶,分布在细粒矿物组成的基质中。
相对而言,斑晶通常早于基质矿物形成。
6.包含结构:
在矿石的一种粗粒矿物中,包含有其他矿物的细小晶体。
7.文象结构:
某种矿物呈蠕虫状,似象形文字,分布在另一种矿物中。
两种矿物的接触界线是平滑的,这种结构通常是固熔体分离而成。
8.骸晶结构:
某种矿物具有比较完整的晶形,在其晶体内部常被另一种矿物所占据,但仍保留晶体的外形轮廓。
9.假象结构:
某种先形成矿物或生物有机体结构被后期矿物全部交代,但仍保留着先成矿物的晶形或生物有机体的形态。
10.残余结构:
某种矿物颗粒被部分交代后,其残余体可保留个别晶面、解理或呈孤岛状分布在交代矿物中,各残余体之间有的结晶方位多具有一致性,连接这些残余体可以恢复原来矿物颗粒的大致轮廓。
11.交叉(交错)结构:
在某种被交代矿物颗粒的解理或裂隙中,有另一种(交代)矿物呈交叉的细脉分布,这些细脉一般长度不大、宽窄不一,脉壁不规则且不平行。
12.网状结构:
在某种矿物颗粒的不规则裂隙中,分布有另一种交织成网状的矿物细脉。
13.镶边(反应边)结构:
某种矿物颗粒的外缘有另一种矿物呈镶边状包围(产出)。
14.乳浊结构(乳滴):
某种矿物呈细小乳滴状,无规律地分散在另一种矿物颗粒中。
当细小乳滴沿矿物的解理、裂隙或双晶纹等呈定向排列时便称为定向乳浊状结构。
15.叶片状结构:
某种矿物呈纺锤状、板状叶片,分布在另一种矿物的解理或裂隙中。
16.格状结构:
某种矿物呈纺锤状或板状、叶片状,沿另一种矿物的几组解理或裂隙分布,当叶片相交时可以构成三角形、矩形、菱形等各种格子。
17.结状结构:
一种矿物沿另一种矿物颗粒的边缘环绕成绳结状。
18.放射状变晶结构:
某些矿物纤长的针状变晶呈放射状排列,其外表呈半球状的曲面,保留有胶状同心环带。
19.草莓结构:
某些金属矿物继承了藻类微生物的遗体轮廓,其形态特征是由圆形或椭圆形的莓粒组成莓群。
莓粒大小不一,一般小于20微米,可呈有序或无序排列,莓粒间常充填碳质有机物和硫化物的混合物,莓粒形状似草莓而得名。
20.碎屑结构:
某些矿物颗粒呈浑圆的或不规则的碎片与碎屑,被另一种矿物所胶结。
21.花岗变晶结构和斑状变晶结构:
前者是近于等粒的重结晶矿物颗粒紧密镶嵌的结构。
后者是指矿物颗粒径相差悬殊,粗大的粒状变晶分布在细粒致密变晶基质中的结构。
变晶可保留胶状残余或反映受动力作用的痕迹如双晶、碎裂或变形等。
22.揉皱结构:
某些塑性矿物的晶形、解理或双晶纹等呈弯曲的塑性变形。
1.块状构造:
矿石矿物含量为80%或以上,且矿物颗粒粒径相近,矿物集合体为不规则的或不定形状,分布无方向性,致密均匀且无空洞。
富矿石多呈块状构造。
2.浸染状构造:
矿石矿物集合体的形状不定,一般小于0.5cm,多呈星散状较均匀地分布在矿石中。
矿石矿物含量约为55%-80%时称为稠密浸染状构造、矿石矿物含量约为30%-55%时称为中度浸染状构造、矿石矿物含量小于30%时称为稀疏浸染状构造。
3.斑点状构造和斑杂状构造:
矿石矿物集合体呈近等轴状斑点,斑点大小较均匀,粒径多数
可达0.5cm,分布较均匀且无方向性称斑点状构造。
主要见于轻微热接触变质的泥质岩石中。
斑点成分常为碳质、铁质或新生成的红柱石、堇青石等的雏晶。
当温度升高后这些斑点可重结晶形成变斑晶。
当斑点形状不规则,大小不一,且分布不均匀时,称斑杂状构造。
4.豆状构造:
矿石矿物集合体为浑圆状、形似豆粒,其大小一般为0.5-1cm,豆粒可以相互连接,但无固定分布规律,有时亦可呈定向排列。
外生条件下形成的豆粒内部常具有同心环带。
5.条带状构造:
矿物集合体呈单一方向延长的条状或带状、且条带彼此间平行或近于平行分布。
6.脉状、交错脉状和网脉状构造:
脉状构造是指由一种或多种矿石矿物组成的集合体呈单一方向延长的脉状,分布与矿石或围岩中。
两组矿脉相互交切时称为交错脉状构造,几组不规则的矿脉交切则称网脉状构造。
7.角砾状和环状构造:
角砾状构造是指一组(包括围岩或矿石的)矿物集合体呈破碎角砾,被另一组矿物集合体胶结,胶结物可以由矿石矿物或脉石矿物组成。
若是以角砾为核心,由某种或多种矿物集合体依次呈环状包围便称为环状构造。
8.晶洞状构造:
是指在围岩或矿石的裂隙或空洞内,生长着具有一定完好晶面的矿物集合体且保留有部分空洞的构造。
空洞内的矿物晶体常称为晶簇。
9.多孔状和蜂窝状构造:
多孔状构造是指矿石疏松、有许多形状和大小不一的孔洞,且孔洞分布无一定规律的构造。
若孔洞的分隔壁是由难溶矿物组成的骨架,且孔洞呈矩形、方形或菱形等规则几何形态,则称为骨架状或蜂窝状构造。
10.土状或粉末状构造:
矿石的矿物集合体呈疏松粉末,粉末聚集形成土状或呈粉末状的被膜,且粉末是由次生矿物组成。
11.皮壳状构造:
矿石的矿物集合体为两个方向延长,呈弯曲的弧形壳层,壳层的界线都较清楚且都是由次生矿物组成。
12.胶状构造:
矿石的矿物集合体主要为隐晶质或非晶质、形态复杂,表面具球状、椭球状或弧形凸起,断面呈弯曲环带、同心环带、贝壳状或波浪状,环带间界线可清楚或逐渐过渡,也可由孔隙或组分不同而分开,可以具有星状孔隙或干裂纹,裂纹可平行或近于垂直环带。
13.鲕状构造:
矿石的矿物集合体形态为浑圆的,形似鲕粒,其直径约为2mm或更小些,鲕粒较密集,其间胶结物较少,鲕粒与胶结物的组分可以相同或各异,鲕粒内具有同心环带结构。
14.肾状构造:
矿石的矿物集合体的形态呈半球或半椭球的凸面、形似肾状,一般约1cm或再大些,其内部呈半圆形同心环带。
15.结核状构造:
矿石的矿物集合体呈大小不等(由几毫米到几十厘米——的球状或椭球状的独立结核,结核内部具有同心壳层。
鲕状、肾状及结核状是胶状构造的特殊形态。
16.纹层状构造:
矿石的矿物集合体呈两向延长的微层或微细条带展布,微层(或微细条带)之间是渐变的(也可以是显示出矿物组分或结构不同等特征),各微层(或微细条带)相互交替平行分布且与层理一致。
17.片状和片麻状构造:
片状构造是指矿石矿物集合体的形态为延长的,由柱状或片状矿物呈定向排列与平行分布且显片理面的构造。
若除片状和柱状矿物外,还夹有呈定向排列的粒状矿物,但延续性不强,显示出片麻理时便称为片麻状构造。
18.皱纹状构造:
矿石中延长状矿石矿物集合体,呈弯曲的波状或小褶皱等发杂花纹分布。
19.叠层状构造:
矿石矿物集合体沿不同类型叠层石的基本层分布,各层连续性差,层间近于平行。
按叠层石的形态不同可分为波纹状、球核状等叠层状构造。
该类矿石的结构保存叠层藻的特点。
20.气孔状构造:
矿石中具有大小不一(从约1mm至2-3cm不等)、形态不规则的气孔,气孔壁常不平整,多为棱角状、椭球状等,可由矿物的晶面砌成,气孔内常被其他矿物充填。
注:
1.矿石的结构和构造统称为矿石组构。
矿石组构是成矿作用方式、条件和过程的记录。
不同成因的矿石常有其较为特征的构造和结构类型,根据矿石结构和构造特点可以划分成矿阶段和期次,根据矿石的结构特点可以判断矿物生成的先后顺序。
2.矿石构造与岩石构造术语的异同(如块状、星点状、浸染状、团块状、斑杂状等构造)。
3.夹石:
指矿体内不不符合工业要求的岩石,其厚度大于夹石剔除厚度时,必须从矿体中剔除。
第4节矿石的组分、品位和品级
1、矿石的组分
1.有用组分:
矿石中可提取利用的有用元素、有用化合物和有用矿物。
2.无用组分:
矿石中不能提取利用的元素或化合物。
3.伴生有益、有害组分:
伴生组分指矿石(或矿床)中与主要有用组分相伴,但不具有独立工业价值的元素、化合物或矿物,其存在与否和含量的高低常影响着矿石质量。
伴生组分可分为有益组分和有害组分。
有益组分是可回收的伴生组分,或能改善产品性能的组分。
有害组分是矿产中对加工生产过程或产品质量起不良影响的组分。
2、矿石的品位
1.品位:
指矿石中有用矿物或有用组分的单位含量。
2.品位的表示方法:
(1)金属元素的质量百分比表示,而有一些金属矿石则以其中的氧化物质量百分数表示;
(2)克/吨(g/t)法(多用于贵金属);(3)毫克/吨(mg/t)法(用于金刚石);(4)克/立方米(g/m3)法(多用于重金属砂矿);(5)公斤/立方米(kg/m3)法(多用于石棉、云母等)。
3.矿石品位是衡量矿石质量的主要标志。
4.边界品位:
指在当前经济技术条件下用来划分矿体与非矿体界限的最低品位,是在圈定矿体时对单个矿样中有用组分的最低品位要求。
5.工业品位:
(矿石的最低工业品位)指当前经济技术条件下,能够供工业开采和利用的矿体、矿段的最低平均品位。
矿体的平均品位只有达到平均最低工业要求时,才能计算工业储量。
矿石的最低工业品位时随着经济技术条件的发展和需求程度而不断变化的。
6.矿石品级:
(或称技术品级、工业品级)。
主要根据矿石的工业品位及有益组分(如铅锌矿石中的银)和有害组分(如铁矿石中的S、P)的含量而对矿石质量划分的不同级别。
如贫矿石、富矿石、一级品矿石、二级品矿石等。
第5节成矿期、成矿阶段及矿物生成顺序
1、成矿期、成矿阶段
1.概念:
成矿期是指在一个具有相同成岩成矿动力学背景和物理化学条件的较长地质作用中,形成矿床的成矿作用过程。
它代表一种地质作用和一个较长的成矿作用过程。
如在古大陆边缘的拉张-裂陷-沉积作用中,在断陷盆地内产生海底喷流-沉积成矿作用,并形成喷流-沉积矿床的成矿过程。
不同的成矿期之间往往有较长的时间间隔。
从宏观来看,根据成矿作用、成矿物理化学条件的不同,可以划分出岩浆成矿期、伟晶岩成矿期、气成热液成矿期、热水喷流-沉积成矿期、风化成矿期、沉积成矿期以及变质成矿期等。
2.成矿阶段:
指在成矿期内一个较短的成矿作用过程,表示一组或一组以上的矿物在相同或相似的地质和物理化学条件下形成的过程。
2、矿物的生成顺序
1.概念:
在同一成矿阶段不同矿物结晶的先后顺序叫做矿物的生成顺序。
2.正常情况下,脉石矿物的结晶顺序,首先是硅酸盐,然后是石英,最后是碳酸盐和硫酸盐类。
矿石矿物的形成次序也有规律,一般情况下首先形成高价离子的氧化物和含氧盐。
如首先是黑钨矿、锡石、独居石、黄绿石、磁铁矿等先结晶析出;其次是铁、镍、钴、铜、铅、锌等二价元素的硫化物和砷化物形成,如磁黄铁矿、毒砂。
黄铁矿、针镍矿、砷镍矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等;再次为砷、锑的硫化物以及金、银的硒化物和硫化物。
3.矿物生成顺序的确定:
(1)矿物先后生成的标志:
a穿插:
一矿物穿插另一种矿物或矿物组合,被穿插者生成较早。
如交叉结构和网状结构,以及充填脉中矿物由脉壁向中心一次沉淀反映了由早到晚的顺序。
b交代:
先成的矿物被后成的矿物所交代,被交代的矿物早形成,常显交代残余结构。
确定矿物之间的交代关系需要注意识别以下交代现象:
交代矿物常以尖角状插入被交代矿物中。
如十字形、星形或呈各种不规则的尖角形;被交代矿物常呈港湾孤岛状;被交代矿物颗粒的内部或边缘具明显的溶蚀边。
c包围:
先成矿物的全部或一部分被后成矿物所包围。
d粒间位置:
后成矿物生成于先成矿物的颗粒之间。
e假象:
先成矿物被后成矿物交代后,尚保留其原来的晶形。
如磁铁矿变成假象赤铁矿后仍保留其等轴晶系的晶形。
f构造:
在对称带状构造中,外层矿物早于内层矿物;晶洞构造中的矿物一般晚于洞壁的矿物。
(2)矿物同时生成的标志:
a固溶体分解结构:
固溶体分解的两种矿物属同时形成的,其接触边缘平滑。
如乳浊状、叶片状、格状等能作为同时形成的标志。
b矿物颗粒呈共结边接触:
矿物的接触边界平直、平滑或呈缓波状,无相互插入或溶蚀现象。
常见于由结晶或再结晶作用形成的某些颗粒。
c再结晶作用形成的变晶:
在结晶作用形成的各种变晶为同时形成的,如花岗变晶与放射状变晶等。
第6节同生矿床、后生矿床与叠生矿床
1.同生矿床:
矿体与围岩基本上是在同一地质作用过程中或近于同时形成的矿床。
如由沉积作用形成的沉积矿床、在岩浆结晶分异过程中形成的岩浆分结矿床。
2.后生矿床:
指矿体与围岩分别在不同的地质作用过程中形成的,且矿体的形成明显晚于围岩的矿床。
例如沿地层层理面产出的或穿切层理的各种热液矿脉,穿切沉积岩或变质岩的石英脉型黑钨矿矿床、充填交代型金矿床等,它们是岩层形成后,含矿流体在其裂隙中以充填或交代的方式形成的。
3.叠生矿床:
指在先期形成的矿床或矿体上,又受到了后期成矿作用的叠加形成的矿床(由两种或两种以上成矿作用形成的矿床叠加共生在一起所构成的矿床。
)例如长江中下游铁、铜、金成矿带,石炭纪沉积的黄铁矿矿床被燕山期的岩浆-热液的铜、金矿化所叠加,形成了两个时代、两种不同成矿作用叠加的叠生矿床。
第7节矿床成因类型和矿床工业类型
1.矿床的成因类型:
是按成矿地质作用的类型和成因机理而划分的矿床类型,如岩浆矿床、热液矿床、沉积矿床、变质矿床等,是其最基本的分类方法。
2.矿床的工业类型:
一般把作为某种矿产的主要来源,并且在工业上具有重要意义的矿床类型称为矿床的工业类型,即在矿床成因类型的基础上,从工业利用的角度进行矿床分类。
由于各种矿产的产出条件和工业要求不同,矿床工业类型一般是按矿种来分别描述和研究的,如铁矿床工业类型、铜矿床工业类型、磷矿床工业类型等。
第3章成矿作用总论
第一节元素的分布特征与规律
一、元素的分布特征与规律
成矿物质来源:
地壳、上地幔、壳-幔边界(地幔流体)
1、丰度:
某元素在某地质体中的平均含量。
2、克拉克值:
是指某元素在地壳中的平均含量,即某元素在地壳中的丰度。
3、浓度克拉克值:
是指一个地质体(矿床、岩体或矿物等)中某元素的平均含量与其在地壳中平均含量的比值,即地质体中某元素的丰度与其克拉克值的比值(丰度/克拉克值)。
该值>1表示集中,<1表示分散。
4、浓集系数:
是将矿石中某金属的最低可采品位除以它的克拉克值所得的比值。
用以表示此金属在地壳中相对集中的程度。
浓集系数不是一个固定不变的数值,随最低可采品位的变化而变化。
5.地壳中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg8种元素含量占了地壳组成的99.2%,其余几十种元素的总和不到1%,各种元素的克拉克值相差悬殊。
6.上地幔也以上述8中元素为主,约占99.01%,与地壳不同的是铁和镁的含量高,Fe为9.60%,Mg为21%,铁族元素和铂族元素高出地壳几倍到几十倍,而另一些稀有元素如Li、Be、Nb、Ta和稀土元素等,则为地壳的几分之一到几十分之一。
7.O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg这8种元素组成了各类岩石的主要造岩矿物,它们也可以单独富集形成较大的矿床,如铁矿床,铝矿床,钙、镁碳酸盐矿床,钠、钾盐类矿床等。
元素的聚集程度与克拉克值的高低不完全一致,克拉克值相近的元素聚集程度也不一定相同。
如Pb和Ga的克拉克值相近,分别为0.0012%和0.0018%,但Pb能形成规模巨大的独立矿床,而Ga则只能在铅矿石和铝矿石中分散存在,一般不能形成独立矿物,这是因为Ga具有典型的分散元素的地球化学行为,极难形成独立矿床。
又如金、银的克拉克值虽很低,但可以富集到每吨几十克到上百克,形成规模达数十吨的矿床。
二、元素在地壳和上地幔中的分布特征
1、不同元素在地壳和上地幔中的丰度差异很大。
(O、Si、Al、Fe、Ca、Na、Mg七元素占地壳的99%以上)。
2、同一元素在不同地质体中的丰度差异很大。
在一种地质体中集中,而在另一些地质体中分散。
例:
幔源岩中超基性岩富集的元素有Cr、Ni、Mg、Co、PGE。
基性岩中富集的元素有V、Ti、Cu、Zn。
地壳岩:
花岗岩中富集的元素有U、Th、Li、Be、Nb、Ta、W、Sn、Zr、Pb等。
三、元素在不同岩石中的分布规律
1、造岩元素,丰度值较高的(O、Si、Al、Fe)在各类岩石中变化不大。
从超基性、基性、中性到酸性岩浆岩中主要造岩元素有系统变化,硅的含量依次递增,铁的含量则递减,镁的含量以超基性岩为最高,中性岩最低,相差两个数量级。
沉积岩中上述元素的含量基本上在各类岩浆岩含量的范围内,只有铝超过所有岩浆岩,为10.45%。
2、成矿金属元素,在各类岩石中的含量差别也很显著。
Cr、Fe、Co、Ni、Pt族元素在超基性岩中平均含量最大,并从超基性岩到酸性岩急剧降低。
另一些元素如V、Ti、Cu、Zn、Sb、Mo则以在基性岩中为最高,而U、Th等则在酸性岩中最高,由此可见,金属的富集和分散与岩浆的起源级演化是有关的。
3、沉积岩中也有一些元素含量高于其他岩石的含量,如S、B、C等。
四、元素的地球化学分类
元素的地球化学性质决定着在各种地质作用过程中元素是表现富集还是趋于分散,元素的这种地球化学行为不仅表现在元素的分布与在各地质体中浓度克拉克值的差异,而且也表现在一定类型地质体中元素之间的共生关系。
戈尔施密特以元素周期系为基础,考虑了离子的电子
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