地殼中各種礦產(chǎn)的形成并不是一種偶然的現(xiàn)象,而都是受一定的地質(zhì)作用、地質(zhì)環(huán)境和條件所決定與支配的。也就是說是有一定規(guī)律的。不同地質(zhì)作用形成不同類型的礦床(表1、表2、表3)。
不同礦產(chǎn)有不同的形成規(guī)律。煤礦有自己的形成規(guī)律。煤在形成之后,隨著變質(zhì)程度的增高,可發(fā)生由褐煤向煙煤和無煙煤以至半石墨和石墨的轉(zhuǎn)變。石油的形成首先需要有大量成油物質(zhì)的聚集,還需要有生油層、儲油層和蓋層這三者的科學(xué)組合,在一定的溫度與壓力條件下才能形成。其他沉積型金屬礦床(機械沉積礦床、化學(xué)沉積礦床、生物化學(xué)沉積礦床和火山沉積礦床)也有自己的形成規(guī)律。以化學(xué)沉積礦床為例,由于成礦元素及其化合物的性質(zhì)、遷移能力、搬運和沉積方式的不同,隨著離岸邊剝蝕區(qū)距離的增加,在介質(zhì)環(huán)境不斷變化的情況下,它們按一定順序沉積下來而形成不同的礦產(chǎn)。離剝蝕區(qū)最近的為氧化物,然后依次為氧化物、磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽和氯化物(圖1)。
在氧化物中鋁土礦、鐵礦和錳礦等不同礦產(chǎn)的氧化物又依離岸邊和剝蝕區(qū)遠近而先后依次沉積(圖2)。
同一成礦元素在不同沉積環(huán)境中又可以形成不同類型的礦物。如海相沉積錳礦,隨著海盆地底部物理化學(xué)條件的變化,從海岸向盆地深處,一般可分為軟錳礦礦物相、水錳礦礦物相和碳酸鹽礦物相三個相帶(圖3)。這三個相帶主要是由于海水中氧和有機物不同所造成。離岸較近氧氣充足的氧化環(huán)境中形成軟錳礦,在離岸較遠氧氣不足弱還原條件下形成水錳礦,在離岸更遠的還原條件下則形成碳酸錳,并有硫化物共生。這種情況在一些錳礦中均可見到,廣西夏雷錳礦即為其中一例。
鹽類礦產(chǎn)也是一樣,依沉積環(huán)境,介質(zhì)條件的改變,鹽類大致按下列順序結(jié)晶:石膏—石鹽—鎂的硫酸鹽—鉀石鹽—光鹵石—水氯鎂石(表4)。
巖漿礦產(chǎn)有巖漿礦產(chǎn)的形成規(guī)律。不同類型的巖漿巖有不同的礦產(chǎn)形成。如與超基性巖及基性巖有關(guān)的鉻鐵礦、鎳礦、鉑礦、銅礦、釩礦、鈷礦、蛇紋石礦等;與酸性巖漿巖有關(guān)的鎢、錫、鉍、鉬、稀土礦;與中酸性巖漿巖有關(guān)的銅、鉛、鋅等多金屬礦,與偉晶巖有關(guān)的鈹、鋰、鈮、鉭等稀有金屬礦產(chǎn)。
變質(zhì)作用可以形成變質(zhì)礦床。變質(zhì)成礦作用是指含有用元素較高的原巖,在變質(zhì)作用條件下,通過變質(zhì)結(jié)晶和重結(jié)晶作用,以及變質(zhì)熱液和混合巖化熱液影響下,改造原有巖石或礦石,使有用元素進一步遷移聚集形成新礦床的過程。如石墨、金剛石、鐵、銅、硼、磷、稀有、稀土、菱錳礦等。在變質(zhì)成礦作用過程中,溫度起主導(dǎo)作用。溫度升高一方面可以使礦物重結(jié)晶。如沉積的氫氧化鐵,經(jīng)高溫脫水作用和重結(jié)晶,變成赤鐵礦以至磁鐵礦,礦石中蛋白石重結(jié)晶為石英,從而形成有價值的條帶狀磁鐵石英巖。另一方面,溫度升高可加速變質(zhì)反應(yīng),促使原有礦物變?yōu)樾碌牡V物,從而形成有工業(yè)價值的礦床。例如富鋁巖石在低綠片巖相變質(zhì)條件下,形成硬鋁石礦床(西伯利亞),在角閃巖相變質(zhì)條件下形成紅柱石礦床(澳大利亞),在高壓變質(zhì)條件下形成剛玉—藍晶石礦床。變質(zhì)礦產(chǎn)在整個礦產(chǎn)中占據(jù)重要的位置。由于前寒武紀(jì)歷史很長,約40億年,占地球史的7/8。這個時期形成的變質(zhì)巖在全球分布相當(dāng)廣泛,約占陸地面積的18%。在這些變質(zhì)巖中礦產(chǎn)特別豐富。世界上許多超大型礦床均產(chǎn)于這一時期變質(zhì)巖中。如原蘇聯(lián)庫爾斯克磁異常鐵礦和克里沃羅格鐵礦、巴西和印度的鐵礦、布什維爾德鉻鐵礦(鈾礦)和德瓦芒士的金礦、加拿大安大略的肖德伯里鎳礦和提敏斯金礦、澳大利亞新南威爾士布羅肯山的鉛鋅礦等。
疊加成礦作用是指由兩種或兩種以上成礦作用綜合作用而形成的礦床。隨著地質(zhì)工作的深化和測試技術(shù)的進步,愈來愈多地發(fā)現(xiàn)一些礦床甚至是一些大型特大型礦床并不是單一地質(zhì)作用形成的,而是幾種不同類型地質(zhì)作用的結(jié)果。
地質(zhì)工作者通過對礦床形成規(guī)律包括區(qū)域成礦規(guī)律、礦床類型規(guī)律等的認識,可以有效地指導(dǎo)找礦。一個具有工業(yè)利用價值的礦床的形成有多種地質(zhì)因素的作用,按不同因素可將礦床劃分為不同的礦床類型模式。對于礦床類型分類從不同角度考慮在地質(zhì)界有不同劃分方法。作者在江西工作期間,考慮到野外找礦工作的方便曾將礦床按控制成礦和容礦的主要地質(zhì)體的形態(tài)劃分為四種類型。一類是主要受一定地質(zhì)時代地層層位控制的礦床,稱層控礦床,如沉積礦床、元古宙沉積變質(zhì)鐵礦等;一類是主要受巖漿巖巖體控制的礦床,稱巖控礦床,如斑巖型礦床;一類是主要受斷裂構(gòu)造控制的礦床,稱裂控礦床,如石英大脈型黑鎢礦床、石英脈型金礦等;一類是同時受兩種或兩種以上因素控制的礦床,稱復(fù)控礦床,如長江中下游地區(qū)一些“三位一體”礦床(江西城門山銅礦等)。
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