矿床学7-8-9-10.docx

第七章 变质环境及矿床
掌握变质矿床的形成条件，本章重点掌握变质成矿作用的类型（接触变质成矿作用、区域变质成矿作用、混合岩化成矿作用）和变质矿床分类。了解变质地质环境中矿床的基本特点；认识受变质矿床和变成矿床的区别
本章基本内容
概念与特点
先前形成的岩石或矿床，由于所处地质环境的改变和温度、压力等物理化学条件的改变，使其矿物成分、化学成分、物理性质、结构构造以及形态、产状等发生一系列的变化，产生这种变化的地质作用成为变质作用。由变质作用所形成的矿床和遭受变质作用改造过的矿床，称为变质矿床
变余特征和变成特征
变余特征：变质前的原岩或原矿床保留的特征
变成特征： 变质过程中新产生的变质特征
变质矿床的形成条件
原岩建造的含矿性
成矿组分的地球化学性质

内部因素

温度
压力
气水溶液的作用

外部因素
变质矿床与成矿作用、矿床的分类

形成地质条件与成矿作用为根据，分为接触变质矿床、区域变质矿床和混合岩化矿床三大类，再向下分为受变质矿床和变成矿床二个亚类
受变质矿床—先前形成的矿床在遭受变质作用后，矿石成分、结构构造以及矿体形态和产状都发生了不同程度的变化， 但其工业用途未改变的矿床
变成矿床—岩石中的某些有用组分经变质作用后，成为有工业价值的矿床，以及原有矿床由于变质作用改变了其工业用途的矿床。
受变质矿床（变质铁矿床、变质金铀砾岩矿床、变质磷矿床、变质金属硫化物矿床）
变成矿床（蓝晶石-矽线石矿床、石墨矿床、石英岩矿床、滑石-菱镁矿矿床）

接触变质矿床
概念：主要由于岩浆侵位引起围岩温度增高而产生矿物重结晶和重组合，并造成有用物质聚集形成矿床的作用，称为接触变质成矿作用。由接触变质成矿作用所形成的矿床，称为接触变质矿床
特点：矿床与岩浆岩体密切相关，通常环绕侵入体数十至数百米的范围内呈带状分布
在围绕侵入体的围岩和矿体中常见分带现象（热接触变质晕）：显著重结晶带、过渡带、原岩带
由于温度起主导作用而压力的影响很小，无或很少有物质的带入带出，因此矿石多具结晶结构或变晶结构，块状（非片状）构造
典型矿床
石墨矿床、大理岩／汉白玉矿床、红柱石、刚玉矿床

区域变质成矿作用与区域变质矿床
概念：受区域构造运动的影响，在高温、高压以及气水热液的联合作用下，原有的岩石或矿石遭受强烈的改组和改造，并产生有用物质的富集，这一作用称区域变质成矿作用，由此作用形成的矿床称为区域变质矿床
特点：
矿床的分布具区域性特征，产于区域变质岩中，多呈层状、似层状、透镜状，延伸远，产状与区域变质岩的构造线方向一致；某些有变质热液参与的矿床，矿体多呈脉状、网脉状和不规则状
成矿中不仅温度起重要作用（使矿物发生重结晶和重组合），而且压力（包括静压力和定向压力）也起十分重要作用，矿物多呈定向排列，形成片状、片麻状等构造
区域变质成矿过程中常有变质热液的活动（变质交代作用），含矿的变质热液通过与围岩的交代可使成矿物质聚集成矿
不同的变质相带常与特定的矿产有关
区域变质铁矿床
多分布于前寒武纪（晚太古代－早元古代，26-18亿年）变质岩系中，这些古老的变质岩系构成地台或地盾区的基底，变质程度深浅不一（沸石相～麻粒岩性）
分布面积广，矿带长数十至数百公里，宽数至数十公里；储量大，单个矿床的矿石量数十至数百亿吨
—矿石由硅质（石英/燧石/碧玉）和铁质（磁铁矿和少量赤铁矿）组成，具条带状和皱纹状构造；因而也称条带状磁铁石英岩矿床
以贫矿为主（5~40%），但在贫矿体中或附近往往有富矿体（50~70%）
—主要分布于：北美地盾、南美巴西地盾、印度地块、澳大利亚地台、非洲地块、中朝地块

混合岩化成矿作用与混合岩化矿床
概念
在区域变质基础上，地壳内部热流值进一步升高，使变质岩部分熔融产生熔浆（“混浆”），并通过与周围岩石相互作用，使原岩向成分接近花岗岩质岩的混合岩/混合花岗岩转化，同时使部分成矿物质发生迁移和富集，这种作用称为混合岩化成矿作用，由此所形成的矿床称为混合岩化矿床
特点
—矿床与含矿原岩建造的区域性分布一致
—矿床属交代成因范畴，成矿过程中有明显的物质带入与带出
—矿体的形态产状受混合岩化时期的地质构造控制，形态多为透镜状，也有产于构造裂隙中的脉状或不规则状
—矿石和蚀变矿物组合、矿石结构构造与混合岩化主阶段形成的岩石相似，如常具条带状、阴影状、肠状等构造

典型矿床：条带状磁铁石英岩建造中的富铁矿体
硼镁铁矿、硼镁石矿床
P、Au、U、Cu、稀有、稀土等矿床
第八章 沉积作用及其矿床
沉积成矿作用及矿床分类：机械沉积矿床；蒸发沉积矿床；胶体化学沉积矿床；生物化学沉积矿床。重点学习掌握沉积矿床的每类型的概念、特点、形成条件。
本章基本内容
基本概念：沉积矿床，沉积分异作用，机械沉积分异作用、化学沉积分异作用、生物（化学）沉积分异作用，机械沉积矿床，蒸发沉积矿床，胶体化学沉积矿床，生物化学沉积矿床，可燃有机矿床
一、概念与特点
风化→搬运→沉积
地表岩石（矿石）的风化产物、 火山喷发物质、有机物残骸及宇宙尘埃等，被水、风、冰川、生物等外营力搬运到有利于沉积的环境中，经沉积分异作用而沉积下来，当有用组份达到工业要求时便构成了沉积矿床。

沉积分异作用：流水等营力在搬运物质过程中，由于种种因素的影响而使搬运物质按一定顺序依次沉积下来，这种作用称为沉积分异作用
分为机械沉积分异作用、化学沉积分异作用、生物(化学)沉积分异作用
机械沉积分异作用—碎屑物质在流水等营力的搬运过程中，由于搬运能力的减弱，便发生按颗粒大小、形状、比重和矿物成分的差异而依次沉积，这种作用称机械沉积分异作用。
影响机械沉积分异作用的因素为比重、颗粒大小、矿物形态、矿物的抗磨蚀和抗腐蚀强度

化学沉积分异作用—当物质以真溶液或胶体溶液形式搬运时，由于受溶解度、介质pH值和Eh值等化学规律控制而依次沉积，这种作用称化学沉积分异作用。影响化学沉积分异作用的因素有溶解度、介质的酸碱度(pH值)、介质的氧化还原性(Eh值)。当物质以胶体状态进行迁移时，由于胶体具带电性，胶体间的吸附作用是主要影响因素

生物(化学)沉积分异作用—通过生物的生命活动所造成的物质分异，称为生物(化学)沉积分异作用。可通过生物遗体的直接堆积、生物有机体分解产生H2S、生物腐烂产生有机酸等发生分异作用。生物分异常受气候和地理环境的控制

二、矿床特征
1沉积矿床属同生矿床
2 受一定层位控制——成矿专属性
3 矿体呈层状、似层状、透镜状顺层产出，具明显的层
理与围岩产状一致
4矿石矿物组成：氧化物、含氧盐类、卤化物、硫化物、有机物、自然元素等，但一个具体矿床的物质成分相当简单，常具有沉积岩的组构特点
5一般规模大，厚度、品位稳定，连续性好
6经济价值很大，盐类矿产、黑色金属原料（铁、锰）、化肥原料（磷、钾）、建筑材料等大部分来自沉积矿床。另外，金和放射性矿产、有色金属（铜、铅、锌等）、稀有金属等

三、矿床形成条件
1、物质来源：
大陆风化产物、火山喷发物和生物残骸。不同物源可形成不同类型的矿床
2、气候条件
温暖潮湿 → 沼泽铁矿
炎热潮湿 → 铝土矿
干旱 → 盐类矿床
3、岩性岩相条件
4、 地质构造条件
5、矿床受大地构造、沉积盆地控制
地台区 铝、铁、锰、磷矿床、盐类矿床
地槽区 火山沉积型铁、铜矿床、重晶石矿床

四、矿床分类
根据成矿物质物理化学特点、成矿物质来源和成矿作用的地质特征，可以分为以下四种：
机械沉积矿床、蒸发沉积矿床、化学沉积矿床、生物—化学沉积矿床

五、各类型概论

各类型概论：特点，形成条件，矿床类型分类
（一）机械沉积矿床
概念：大陆风化的碎屑物质（包括岩屑和矿物碎屑），在被地表流水、风、冰川等介质搬运
过程中，由于搬运能力的减弱便按粒度、形态、大小、比重的不同而发生沉积分异，由此形成的矿床称为机械沉积矿床
岩屑矿床—有用物质为岩屑或矿块
砂矿床—有用物质为稳定的矿物
砂矿床的分类及主要矿床类型
形成时间：现代砂矿(晚于N) 和古砂矿床
搬运介质：风成砂矿、冰川砂矿和水成砂矿
水成砂矿：河流冲积砂矿、洪积砂矿、湖泊砂矿和海滨砂矿等
以河流冲积砂矿和海滨砂矿最重要
冲积砂矿床：岩石或矿床的风化破碎物，在被河水的搬运过
程中通过机械沉积分异作用而形成。是机械沉积矿床中最重要的一类（~90％）
主要矿产：砂金、砂铂、砂锡、金刚石、白
钨矿、黑钨矿、磁铁矿、铬铁矿、铌钽铁矿

滨海砂矿床：由于海水的波浪和岸流作用，使重砂矿物在滨
海的浪击带或潮间带分选聚积，形成海滨砂矿
主要矿产：金、钛铁矿、铬铁矿、锆石、金红
石、独居石、金刚石、石英砂等。

（二）蒸发沉积矿床
概念：水盆地中某些溶解度较大的无机盐类，通过蒸发作用产生各种有用盐类矿物的沉淀、富集 而 形 成 的 矿 床 ， 称 为 蒸 发 沉 积 矿 床
分为真溶液矿床—有用物质以真溶液形式搬运
盐类矿床—有用物质为盐类矿物
1特点：
（1）多产于造山作用之后的山前凹地和山间凹地或陆
台的内陆凹陷盆地 干燥炎热的气候条件
内陆湖或在海盆地环境
（2）含矿岩系主要为红色碎屑岩系和蒸发碳酸盐相
盐层与石灰岩、白云岩或盐层与粘土岩互层 含盐岩系
（3）常具明显的沉积韵律
碳酸盐岩-石膏/硬石膏-石盐-钾盐-（石盐）-石膏/硬石膏
（4）矿体呈层状、凸镜状 亦有呈液态存在的卤水层中
在后期构造运动影响下产生复杂的变形 盐丘构造
（5）矿物组成：已知盐类矿物达100余种
主要是K、Na、Mg、Ca的氯化物、碳酸盐、
硫酸盐、重碳酸盐以及它们的复盐，有时也有硼
酸盐、硝酸盐等
（6）呈结晶粒状或板状集合体，一般为无色或白色、杂质染色（灰、红、褐）， 比重小于3，硬度小于4 易溶于水， 有味感：咸（NaCl）、微甜（CaSO4·2H2O） 苦(MgCl2）、辣（KCl）、涩（Na2CO3）
矿石具块状、条带状、板状构造，结晶粒状结构，颜色多变，矿物有味。
矿石矿物类型多，主要为K、Na、Ca、Mg的硫酸盐、氯化物如石膏、芒硝、泻利盐、石盐、钾盐、光卤石等。

2蒸发沉积矿床形成条件
盐源条件 大陆风化剥蚀 火山喷发物 古盐层溶解
温泉或地下水热液 海水
气候条件持续的干燥气候 蒸发量大于降水量
古地理条件（盆地的封闭条件）盆地的封闭、半封闭性质是成盐必不可少的
条件之一
构造条件 长期构造凹陷地区 海湾、泻湖或内陆海等
保存条件
不透水层（粘土层）的覆盖
—盐矿形成后地壳轻微下降
—干旱的气候有利于盐矿层的保存
1）成盐盆地是一个海湾，其出口处有沙洲（砂坝）与大海隔开；
2）由于蒸发作用很强，海湾中水面低于大海海面而使海水周期性地补给海湾
3）持续地蒸发作用使海湾中盐分不断最高，最后形成卤水
4）这种卤水继续蒸发，其中各种盐类物质按其溶解度由小到大依次沉淀：
白云石—→石膏—→石盐—→钾镁盐

3盐矿成因说
“沙漠说”（大陆说）
1）陆源岩石风化形成的易溶物质迁移到内陆沙漠盆地（盐湖）之中 (地表岩石风化产生可溶盐类)
2）由于强烈的蒸发作用，卤水逐渐达到饱和(蒸发作用－卤水饱和－蒸干－盐类沉淀)
3）持续的蒸发直至蒸干，沉积晶出各类盐类物质而形成盐矿

萨布哈式成盐说
由于波斯湾海边的萨布哈（sabkha）沉积物中堆积了大量的石膏和石盐
1）潮上带的潜水沉积区，含盐类物质的海水、陆源水补给的地下水；
2）由于蒸发作用使地下水水头向上运动（蒸发泵作用）使含盐类的地下水上升；
3）当其含盐浓度增大，使向上的Mg2+交代石灰岩中的部分Ca2+形成白云石，被置换出的Ca2+与SO42-结合形成石膏；若不断蒸发，含盐度增大而在孔隙中形成石盐。

沙洲说
在海边隆起区形成沙洲及海湾由于蒸发，当盐度达到海水盐度的5倍（15~17％）时，沉淀出碳酸盐和石膏。进一步蒸发，当盐度达到海水盐度的11倍（~36％）时，沉淀出石盐。海湾底部填高，母液水面超过沙坝顶部向外洋溢出，大洋水带入的硫酸钙沉淀形成石膏→硬石膏沙洲继续升高露出水面，海湾与大洋完全隔绝，K、Mg盐类过饱和沉淀析出

三、 胶体化学沉积矿床
概念：成矿物质主要呈胶体状态被流水搬运到海洋或湖泊中，通过胶凝作用而聚沉所形成的一类矿床。最重要的为沉积铁、锰、铝矿床。
特点：Œ①矿床产于一定地质时代的沉积岩系和火山沉积岩系内，层位稳定。
②成矿物质主要来源于地质构造比较稳定的经长期风化的准平原地区，故矿体赋存于沉积间断面之上的海侵岩系中。上部—Mn中部—Fe、Mn下部—Al、Fe
③矿体常呈层状、似层状或透镜体状，产状与围岩一致。常沿海湾边缘或湖盆边缘展布，从岸边向海方向依次出现铝土矿→铁矿→锰矿。
④矿石成分主要为金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐和硅酸盐等，且常具明显的矿物分带。
⑤矿床规模大，分布普遍，具很大的经济价值

胶体化学沉积成矿作用：胶体的产生------胶体的迁移（自然界最重要的护胶剂是腐植酸
）---------胶体的聚沉（电解质作用；自发聚沉作用；pH值的变化等）
胶体化学沉积矿床的形成条件：
成矿物质来源-------大陆岩石长期风化作用的产物是铁、锰、铝等矿床最主要的物质来源；海底火山喷发物和海底岩石的分解物。
沉积环境条件--------大多数胶体物质的沉积环境是海盆地，特别是构造稳定、海岸线较为曲折的海湾浅海区；内陆湖泊或富含有机质的沼泽盆地，也是成矿物质聚集的有利场所；沉积环境的酸碱度和氧化还原电位等物理化学性质，对成矿胶体物质的聚集起重要控制作用
；由于铁、锰、铝化学活动性的差异，在沿岸地带发生分异富集
地质构造条件---------地壳的升降运动引起海侵或海退，矿床主要形成于海侵阶段，缓慢而持续的地壳下降有利于形成巨厚的矿层；巨厚矿层的形成，通常只在平衡补偿性沉积作用下（沉降速度与沉积物堆积速度平衡）产生；长期风化侵蚀的基岩性质对某些矿床的形成有重大影响，铝土矿多产于基岩为碳酸盐岩的侵蚀面上

胶体化学沉积矿床的主要类型及成矿机制
沉积铁矿床、沉积锰矿床、 沉积铝土矿矿床、沉积粘土矿床。每种矿床均分为海相和湖相两类，以海相最为重要。

海相沉积铁矿床的特征
矿床分布于长期隆起的古陆边缘，沿海岸线展布，沉积环境局限性或封闭-半封闭的海盆
矿体多为层状，延伸很稳定，厚几十厘米至几十米不等；矿体产于海侵岩系的中下部，特别是砂页岩与灰岩的过渡部位
矿石成分主要是氧化物、硅酸盐、碳酸盐和硫化物，并呈规律的矿物相带分布，即向海方向依次出现：氧化物相®硅酸盐相®碳酸盐相®硫化物相。
矿石常具胶状结构，具块状、条带状、鲕状、豆状、肾状等构造，可见泥裂、冲沟、槽模等浅海相沉积构造标志。
矿床规模巨大，储量和产量均占世界第二位，储量数亿吨至数十亿吨，个别达上百亿吨；但矿石品位中低（20-50%），并含Mn、V、P、S等杂质元素。
我国有两个主要的成矿时代，北方为震旦纪，称“宣龙式”铁矿；南方为泥盆纪，称“宁乡式”铁矿

海相沉积锰矿床的特征
矿床分布于长期隆起的古陆边缘，沿海岸线展布，沉积环境为局限性陆缘海或浅海陆棚地带，但产出部位较铁矿稍远离海岸线
矿体总体呈层状或透镜状，延伸较稳定，由单层或多层矿组成；含矿岩系由粉砂岩、粘土岩、硅质灰岩、灰岩、白云岩等组成。
矿石成分主要为锰的氧化物和碳酸盐，并呈规律的矿物相带分布，即向海方向依次出现：高价锰氧化物相（软锰矿、硬锰矿）、高低价锰氧化物相（水锰矿）、低价锰碳酸盐相（菱锰矿、锰方解石）。
矿石常具胶状结构、结晶结构，具鲕状或块状构造，但不见泥裂、冲沟、交错层理槽模等浅水沉积构造标志
矿床规模大，世界上大型的锰矿床均属此类；矿石品位较高
我国有四个主要成矿时代：震旦纪（辽宁瓦房子、湖南湘潭），泥盆纪（广西木圭、下雷），二叠纪（贵州遵义），三叠纪（云南斗南）。

海相沉积铝土矿床的特征
矿床产于长期隆起的古陆边缘碳酸盐岩风化侵蚀面上，沿海岸线展布，产出部位较沉积铁、锰矿离海岸线更近，常具海陆交互相沉积特点。
矿体呈厚层状和透镜体状，延伸可达数公里，厚可达数十米。
矿石成分单一，由一水型铝土矿（一水硬铝石、一水软铝石）组成。
矿石具胶状结构，具鲕状、豆状、块状和土状等构造。
矿床规模一般较大，品位较高，易开采。
我国有两个主要成矿时代：石炭纪（贵州修文、云雾山）和二叠纪（广西平果）

研究铁矿物相带和锰矿物相带的变化规律，可以：
确定古海岸线的位置和海盆地的深浅
寻找和勘探沉积型铁矿床和沉积型锰矿床

氧化矿物相带；硅酸盐矿物相带；碳酸盐矿物相带；硫化物相带；

四、生物化学沉积矿床

概念：生物有机体本身直接堆积形成的矿床，以及由生物有机体分解产生的气体和有机酸参与化学作用成矿物质聚集而形成的矿床，通称为生物化学沉积矿床
生物有机体本身直接堆积形成的矿床
—生物沉积矿床 如煤、石油、油页岩、磷块岩、硅藻土、生物灰岩等
生物有机体分解产生的气体和有机酸参与化学作用成矿物质聚集而形成的矿床
—生物化学沉积矿床
如Ni、Mo、U、V、Cu、Pb、Zn等金属硫化物矿床
特点：具有沉积矿床的一般特点。
独有特点为①Œ矿床中保存有丰富的生物化石②形成于相对还原的环境，常与富含有机质的黑色岩系地层（炭质页岩、炭质粉砂岩、炭质泥灰岩等）共生③组成矿床的物质常为各种有机化合物、硫化物、磷酸盐、碳酸盐、氧化物、自然元素等
④在国民经济中占有十分重要的、不可替代的作用

生物化学成矿作用主要通过①Œ促使成矿物质的浓集②改变环境的物理化学条件③生物有机体的分解产生有机酸
生物化学沉积矿床的主要类型：磷块(灰)岩矿床；硅藻土矿床；自然硫矿床；金属硫化物矿床；煤矿床石油和天然气矿床

形成机制（成因假说）
生物沉积说
化学沉积说 洋流上升成磷理论 洋流使海洋深部富磷海水到陆缘浅海洋流上升区表层引起生物的大量繁殖；生物从海水中吸收了磷死后沉入海底，生物遗体分解时放出的磷聚集或通过交代形成磷的富集成矿；在环境改变时初始富集的磷灰石可经过冲刷、分选和再富集成矿。自滨→浅海→陆坡上段常可依次出现：（a）滨浅海陆源碎屑岩相，（b）滨浅海碳酸盐岩-磷块岩相，（c）浅海硅质岩-硅质页岩-磷块岩相，（d）黑色页岩相。

生物化学沉积说

第九章 风化作用及其矿床
本章重点掌握风化矿床的基本概念、风化矿床的特点、形成条件以及分类。金属硫化物矿床硫化物的次生富集作用 。
难点金属氧化物矿床的表生分带及各带典型矿物的形成机理
本章内容
一、基本概念、特点及工业意义
基本概念：风化作用，风化分异作用，物理风化作用、化学风化作用、生物（化学）风化作用，残积－坡积矿床、残余矿床、淋积矿床，粘土化作用、红土化作用，铁帽，次生氧化物富集作用，硫化物次生富集作用
特点：
1、 风化矿床大部分形成于近代（E-Q），产于地表、近地表，埋藏浅，便于露天开采。
2、 风化矿床分布范围与原岩或原矿体出露范围一致或相距不远，故除其自生具有工业价值外，常可作为寻找原生矿床的重要标志。矿体出露形态分为面型、线型和岩溶型三类。
3、 矿石构造多为多孔状、土状、粉末状、皮壳状、结核状和网格状，矿石结构主要为胶状结构和残余结构。
4、 矿石由表生条件下稳定的元素和矿物组成，大多为氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐和其他含氧盐类，此外还有一些自然元素（金、铂、金刚石）
5、 矿床规模以中小型为主。但若原岩出露面积很广，在有利于风化矿床形成和保存的条件下，规模可以十分具大。
工业意义：风化矿床具有十分重要的工业价值。最重要的矿产有铁、锰、铝、镍、稀土元素和高岭土
二、风化矿床的成矿作用
风化成矿作用按性质分为三种：
物理风化作用—系指地表的岩石或矿石以崩解方式机械破碎成碎屑，而无明显的物质成分的变化。如冰楔作用、根劈作用、热胀冷缩、叶状剥离、暴风沙侵蚀，冰川刨蚀等
化学风化作用—系指由于化学作用，使地表组成岩石的矿物发生分解，直至形成在表生条件下稳定的新矿物组合的过程。如H2O的作用：氧化作用、水解作用、水化作用、大气的作用：O2和CO2的作用 。
生物风化作用—实质是化学风化作用的一种。是由生物生活和死亡过程中引起的一种特殊的化学风化作用。如改变大气成分（光合作用，微生物的代谢和有机体的分解）、微生物的氧化还原作用、选择性吸收某些元素。
三、 风化矿床的形成条件
原岩条件
Ø 原岩的类型
富含Fe、Ni的超基性-基性岩，可形成红土型的铁矿床和镍矿床
—富Al贫Si的霞石正长岩和玄武岩，可形成红土型铝土矿矿床
—长石质岩石（花岗岩类），可形成高岭土矿床
—富P的碳酸盐类岩石，可形成风化型磷矿床
—富含REE的酸性岩浆岩，可形成离子吸附型稀土元素矿床
Ø 原岩中有用组分的含量
有用组分含量越高，形成风化矿床的可能性越大
Ø 原岩中有用组分的可溶解性(可分解性)
含大量玻璃质的火山岩比化学成分相同的结晶岩石易于分解，更有利于粘土矿床的形成
—霞石正长岩和玄武岩容易分解，较由正长石和钠长石组成的碱性花岗岩更易于形成铝土矿

气候条件：高寒地区（极地冻土带）和气候干燥的沙漠地区，水和生物的活动微弱，不利于形成风化矿床；温暖潮湿的热带、亚热带地区，化学和生物风化作用强烈，有利于形成风化矿床
水文地质条件
氧化带(分解带)，以氧化分解作用为主；胶结带以还原沉淀作用为主；原生带以潜水与原生矿物保持平衡状态，潜水面的缓慢下降，有利于厚大风化壳和风化矿床的形成
地质构造条件
地台区有利于大规模风化矿床的形成，往往产于长期沉积间断的不整合面上；
造山带通常不利于风化矿床的形成，只有当其经长期侵蚀达准平原化时，才有利于风化矿床形成；
区域性构造和原岩中构造裂隙系统对风化矿床的位置和形态起控制作用（面型、线型、岩溶型）；
长期稳定的侵蚀基准面有利于风化矿床垂直分带；
成矿后构造对风化矿床的保存有重要意义。
地貌条件
高差不大的低山、丘陵地区，对风化矿床的形成最为有利；
强烈切割的高山地区和地形十分平坦的平原洼地，均不利于风化矿床的形成
时间条件
风化时间越长，越有利于风化矿床的形成
四、 风化矿床主要类型、特点及形成机制
1、 残积-坡积矿床 出露地表的岩石或矿床由于遭受风化作用，其中未被分解的重砂矿物或岩石碎屑残留在原地，或沿斜坡堆积起来形成的矿床，称为残积-坡积矿床，也称碎屑矿床。
主要为物理风化作用，以机械破碎为主，无物质成分的显著变化
特点①有用组分是耐腐蚀的在表生带稳定的矿物或岩石碎屑（如自然金、金刚石等），物质组成与原岩相似，仅有用矿物含量较高；②有用矿物或岩石碎屑一般具明显的棱角或保留了原矿物的外形；③有用组分无分选或分选性极差，也无明显的层理构造，一般工业价值较差。
主要矿产：残积-坡积的砂金矿床、砂锡矿床、铌钽砂矿床、金刚石砂矿床、水晶砂矿床等
2、 残余矿床 出露地表的岩石或矿床，由于遭受化学风化作用和生物风化作用，其中易溶组分被地表水或地下水带走，而难溶组分在原地彼此相互作用，或单独从溶液中沉淀出稳定的新矿物，在原地或附近堆积起来所形成的矿床，称为残余矿床
残余矿床的主要类型：残余型粘土矿床（高岭土矿床和微晶高岭土（蒙脱土）矿床）；残余红土型矿床（红土型铝土矿床和红土型铁矿床）；离子吸附型稀土元素矿床
3、 淋积矿床 地表的岩石或矿床遭受化学和生物风化作用后，一些易溶组分被淋滤带到地下水面附近，由于介质物理化学性质的改变，或通过与周围岩石发生交代作用，使有用物质沉淀出来而形成的矿床，称为淋积矿床
成矿作用方式：通过含矿溶液与固体岩石或矿物的化学反应促使矿质沉淀；通过含矿溶液与另一种水体的化学反应促使矿质沉淀
特点：①矿体多产于地表以下、潜水面以上的氧化淋滤带（区别于残坡积矿床和残余矿床）
②矿体的形态多为不规则的脉状、网脉状、囊状、岩溶状等，常切穿地层
③有用组分多为化学性质活泼的成矿元素；矿物结晶好，矿石交代现象明显，各种交代作用的结构和构造发育
主要矿产：Ni, U, Co, V, Cu, Pb, Zn, Fe, Mn等，主要为化学活动性强的元素。
五、硫化物矿床的表生变化和次生富集作用
金属硫化物矿床的表生分带
Ⅰ 氧化带 1、完全氧化亚带（铁帽）2、淋滤亚带 3、次生氧化物富集亚带
Ⅱ 次生硫化物富集带
Ⅲ 原生硫化物带
氧化带中各亚带的形成和特点
完全氧化亚带(铁帽)
—氧化作用最为彻底
—几乎所有的金属硫化物被氧化分解
残留下难溶的氧化物和氢氧化物, 构成“矿帽”
铁帽，锰帽，铅帽，砷帽
淋滤亚带
从完全氧化亚带淋滤下来的FeSO4，Fe2(SO4)3，H2SO4对该带发生强烈的溶解淋滤作用
硫化物几乎全部溶解带走，仅剩下一些极为稳定的矿物，如石英、重晶石、自然金、铁的氧化物和氢氧化物等
次生氧化物富集亚带
其形成与地下水面的下降密切相关
—原地下水面以下的次生硫化物氧化形成次生氧化物，金属含量增高
金属硫化物矿床次生硫化物富集带的形成
硫化物的次生富集作用 氧化带淋滤下来的金属硫酸盐溶液，当渗透到潜水面以下的还原环境中，便以交代原生硫化物的方式生成新的次生硫化物矿物，这种作用常使矿石中金属含量大幅度提高。

第十章 煤、石油和天然气矿床

掌握煤和油页岩矿床的特点、形成条件和形成过程；石油和天然气的成因。
了解煤、石油和天然气的物质组成；掌握它们的形成条件和分布规律；认识煤、石油和天然气的形成方式和评价要素。重点掌握煤的形成过程和油气藏的形成条件
主要内容
煤矿床
1、 概念和特点
在沼泽盆地中堆积的大量植物（包括高等植物和低等植物）的遗体残骸，在地质作用下，经成岩作用形成的固体可燃有机岩
特点
—产于地史上温暖潮湿气候带的沉降盆地内，分布面积广
—产于一定时代湖沼相或湖沼过渡相黑色或灰色沉积岩系内，层位稳定，产状与围岩一致
—矿体多呈层状、似层状，少数为凸镜状或豆荚状等
—矿石以块状、薄层状构造为主
—地表易氧化，呈灰白色粘土线
2、 煤的分类
煤的化学组成
有机组分：C、H、O、N、S、P等元素组成；C和H为主要元素，S、P为有害元素
无机组分：水份和矿物质，其含量愈低越好
煤岩组成（煤的岩石组成）
形态分子：植物残体组，包括木质组织碎片、孢子、花粉、角质层、树脂和藻类等
根据形态分子和基质的比例关系和配合关系，可将煤划分为四种煤岩成分
—基质：凝胶化物质，为无一定外形和轮廓的有机质胶体
镜煤：基质含量>95%。黑色，光泽强，性脆，贝壳状断口，具垂直层理方向裂隙。挥发份和氢含量高，灰份低，粘结性强，宜于炼焦
—亮煤：基质含量>形态分子。色稍浅，光泽较强，性脆，有时具贝壳状断口，表面隐约可见微细层理，可用以炼焦
—暗煤：基质含量<形态分子，灰黑色，光泽暗淡，致密坚硬，断口粗糙不规则，不宜炼焦
—丝炭：外貌酷似木炭，暗黑，丝绢光泽，性脆易碎，易污手，具纤维状结构，不宜炼焦
煤的变质程度与煤的牌号
褐煤、长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤
3、 形成过程
煤的原始物质和堆积环境
成煤的原始物质主要是各种植物
l 高等植物—苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物®腐植煤
l 低等植物—藻类和菌类®腐泥煤
适宜于成煤的环境必须具备的条件
ü 植物死亡后须沼泽水覆盖，与空气隔绝，以免氧气和微生物的分解而破坏
ü 植物生长须繁茂，有大量的新生植物迅速替代死亡植物
ü 成煤的理想环境是沼泽，其次是湖泊和滨海低地
煤的形成作用（成煤作用）
泥炭化作用和腐泥化作用
l —泥炭化作用：在沼泽盆地的还原环境中，高等植物遗体转化为泥炭的生物地球化学过程。
l —腐泥化作用：在沼泽盆地的还原环境中，低等植物遗体转化为腐泥的生物地球化学过程。

泥炭化作用过程
第一阶段：高等植物遗体暴露于空气中，或在沼泽浅部多氧条件下，由于微生物和氧的作用遭受氧化和分解。一部分被彻底破坏，变成气体和水份或分解为较简单的有机化合物；另一部分稳定的组份保留下来。
—第二阶段：在沼泽水的覆盖下，出现缺氧的条件，经过第一阶段保留下来的植物成分和分解产物，经过复杂的生物化学变化合成为腐植酸、沥青等产物，即泥炭。
腐泥化作用过程
低等植物和浮游生物死亡后沉入水底，在厌氧细菌的作用下，脂肪和蛋白质遭受分解，经过聚合作用转化为腐泥。腐泥中富含沥青，因而这一过程也称为沥青化作用。

l 煤化作用（煤的变质作用）
泥炭和腐泥由于地壳下降而被新的沉积物覆盖，在一定的温度和压力下，发生脱水、压实等一系列变化，最后固结成煤。
煤的成岩阶段：在较低的温度（<70℃）和压力（深度200~400m）条件下，泥炭经压实、脱水增碳、孔隙度减小等一系列变化，逐渐固结成为褐煤。
—煤的变质阶段：在温度较高（>70℃）和压力（深度>400m）条件下，褐煤进一步转变为烟煤、无烟煤甚至石墨（深变质）。
4、 形成时限
我国主要成煤期有四个：石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪。其中华北主要为晚石炭世和早二叠世，华南主要为晚二叠世。
5、 煤的沉积环境
含煤岩系（煤系，含煤建造）
聚煤盆地中的一套含有煤层的沉积岩系。
岩性上，黑色、灰色及灰绿色为主的沉积岩，从砾岩到泥岩，还常伴生有油页岩、铝土岩、黄铁矿、菱铁矿及耐火粘土等沉积矿产。
—岩相上，陆相、过渡相和海相均有，沼泽相和泥炭沼泽相是含煤岩系的一个重要组成特征。
—具有明显的沉积旋回。
—含丰富的植物化石
聚煤盆地
地史上为含煤岩系提供沉积场所的构造成因和非构造成因的盆地。
侵蚀盆地：地表受侵蚀作用而形成的盆地，属于非构造成因。沉积厚度小，变化大，分布零星，盆地基底起伏明显。如云南第三纪煤田。
—坳陷盆地：由于构造运动引起的基底沉降，沉积物不断地补偿过程中形成的。华北多数大型煤田属此类。
6、 中国的煤炭资源
l 煤炭资源与地区经济发达程度呈逆向分布
l 煤炭资源与水资源呈逆向分布
l 分布广泛，但储量相对集中
l 西多东少，北富南贫
l 优质动力煤丰富，优质无烟煤和炼焦用煤少
l 埋藏较深（600m内资源量<30%），薄-中厚层为主
l 适于露天开采的煤少，计421亿吨，不到总储量的5%
l 共伴生矿产种类多，资源丰富
—高岭土、粘土、硅藻土、油页岩、硫铁矿、石膏、稀有分散稀土元素等

石油和天然气矿床

1概念及性质

石油为可燃的有机液体矿产，是一种成分十分复杂的碳氢化合物的混合物。天然的石油也称原油，是黄绿色、棕色、黄褐色、黑色的油脂状液体。
—天然气为可燃的有机气体矿产，主要由气态的轻质碳氢化合物组成。
v 石油的化学组成
主要由C、H以及少量的O、S、N等元素的化合物组成
以碳氢化合物（烃）为主，主要由烷烃、环烷烃和芳香烃组成
石油的物理性质
颜色：颜色深浅不一，有棕黄色、深褐色、黑绿色、黑色等。一般沥青质的含量愈高，颜色愈深。
—比重：常温下为0.75~1之间。>0.9为重质油，<0.9为轻质油。
—气味：差别大，与质量有关。轻质油具芳香味，重质油多具臭味。
粘度、荧光性、旋光性、溶解度、电性等方面的性质
天然气
通常指与石油有成因联系的以烃类为主的天然气藏中的可燃气体
—气藏中的天然气以甲烷为主要成分，少量乙烷和丙烷
—气藏中的天然气有时是非烃天然气，如CO2气、H2S气

2油气的形成
石油起源于沉积物中有机质的热降解
—石油的生成是一个“生物化学和物理化学作用过程”，受温度、压力、时间、细菌、催化剂等多种因素控制，其中温度的作用最为重要。
—有利于油气生成的地质环境要求：①大量有机质来源和良好的保存条件;②有利于有机质演化生成油气的物理化学条件（埋藏深度和时间）
ü 岩相古地理环境：浅海、湖盆和三角洲
ü 气候环境：温暖、湿润的气候
ü 大地构造环境：长期持续下沉的坳陷区，沉降速度略大于或接近沉积速度（接近补偿）
天然气的成因类型
浅层低温还原环境下细菌等微生物通过生物-化学作用分解有机质而形成的天然气—甲烷
含量一般＞98%，其余是少量的N2和CO2 ）
最有利的有机母质是草本腐植型—腐泥腐植型
3 油气藏形成条件
当圈闭中聚集了一定数量的油气之后，就形成了油气藏（油藏、气藏）。油气藏是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水（气水）界面的油气聚集，是地壳中最基本的油气聚集单位
生－储－盖组合
运移 (初次和二次)
圈闭 (油捕)
l 生油岩/烃源岩
系指为油气藏的形成提供烃类物质的岩石
—多为在还原环境中形成的富含有机质的结构细腻的暗色沉积岩：泥质岩类和碳酸盐岩类
l 储集岩/储油岩
系指具有良好孔隙度和渗透率的能储存石油和天然气，又能输出油气的岩石
—常见的储集岩是砂岩，其次为石灰岩和白云岩
l 盖层
系指覆盖在储集岩之上的、渗透性很差的、能起遮挡作用以防止油气外溢的岩石
—常见的盖层有泥岩、泥灰岩、盐岩和石膏层等
l 油气运移
包括油气由烃源岩向储集岩的初次运移和由储集岩向圈闭的二次运移
油气运移的动力包括：静压力（压实）、扩散和毛细管作用、浮力、重力、构造应力、热动力等
—如果油气藏形成后又被断裂破坏，油气则可沿着断裂运移到新的圈闭中聚集形成新的油气藏（次生油气藏）
—如果油气沿断裂或其他通道向上运移而上升到地表，则形成油（气）苗
l 圈闭/油捕
系指能够阻止油气在储层中继续运移并将其聚集起来的空间场所
—圈闭包括：构造圈闭、岩性圈闭、地层圈闭