矿产资源的种类与形成

(一)分类

矿产资源属于不可再生资源。据统计,当今世界95%以上的能源和80%以上的工业原料都来自矿产资源。为了合理开发利用矿产资源,根据矿产的性质、用途、形成方式的特殊性及其相互关系而分别排列出的不同次序类别和体系,称之为矿产资源分类。矿产资源一般包括能源资源和原料资源两类,能源资源即矿物燃料和核燃料,原料资源有金属原料(金属矿产)和非金属原料(非金属矿产)。根据矿产资源的成分可分为金属矿产和非金属矿产,在目前世界矿业生产总值中,燃料产值约占70%,非金属原料约占17%,金属原料约占13%。人类社会对矿产资源的需求量约占自然资源需求总量的70%。因此,地球上的矿产按用途可以分为三大类,即金属矿产、非金属矿产和能源矿产。

1.金属矿产

金属矿产是指通过采矿、选矿和冶炼等工序从中可以提取一种或多种金属单质或化合物的矿产。金属矿产按工业用途及金属本身性质,还可进一步划分为:黑色金属矿产,如铁、锰等;有色金属矿产,如铜、铅、锌、钨等;贵金属矿产,如铂、钯、铱、金、银等;稀有金属矿产,如铌、钽、铍等;稀土金属矿产,如镧、铈、镨、钕、钐等。

2.非金属矿产

非金属矿产是指那些除能源矿产外,能提取某种非金属元素或可以直接利用其物理化学性质或工艺特性的岩石和矿物集合体。工业上只有少数非金属矿产是用来提取某种元素如磷、硫等,大多数是利用非金属矿物的某种物理性质、化学性质或工艺性质。非金属矿产是人类使用历史最悠久、应用领域最广泛的矿产资源。非金属矿产可分为4类:①冶金辅助材料,如菱镁矿、萤石、耐火黏土等;②化工原料,如硫、磷、钾盐等;③建材及其他,如石灰岩、高岭土、长石等;④宝石,如玉石、玛瑙等。

3.能源矿产

能源矿产又称矿物燃料,是指蕴涵某种形式的能量并可以转化为人类生产和生活所必需的光、热、电、磁和机械能的一类矿产,是人类获取能量的重要物质资源,是工农业发展的动力和现代生活的必需品。能源矿产包括煤、泥炭、石油、天然气、铀矿等。尽管水力、太阳能、海洋能、风能等越来越广泛地开发利用,但在能源消费结构中,能源矿产仍占90%左右,是人们取得能量的主要来源。中国已发现的能源矿种可分为三类:①燃料矿产,又称可燃有机物矿产,主要包括煤、石煤、油页岩、沥青、石油、天然气和煤层气等;②放射性矿产,包括铀矿、钍矿;③地热资源。

(二)矿产成因

矿产的成因与整个地质循环密切相关,并与构造作用、地球化学循环以及地质流体(包括地表水、地下水和泉水)有密切关系。矿产的形成作用一般包括岩浆作用、变质作用、沉积作用、生物作用和风化作用等。虽然矿产种类有很大差别,但成矿的基本机理非常相似。

1.岩浆作用

岩浆矿床是指岩浆经分异作用使其中的有用组分富集而形成的矿床。它可以形成具有经济价值的多种金属矿产,如铬、铜、镍、钴、铁等。有些矿床是早期晶体分离作用形成的,如橄榄石、铬铁矿;有些则是由晚期岩浆作用形成的,如钒钛磁铁矿等。

2.变质作用

矿床经常在岩浆岩及其侵入围岩的接触带处发现,该区以接触变质作用为特征。区域变质作用和热液变质作用也可形成某些有用矿床。变质矿床是经变质作用改变了工艺性能和用途的矿床或岩石经变质作用后形成的矿床。如煤经变质后形成的石墨矿床,变质硅灰石矿床、蓝晶石类(红柱石、蓝晶石及矽线石)矿床等。

3.沉积作用

沉积作用对聚集有价值的可开采的矿床具有重大意义。在搬运过程中,风和流水使沉积物按大小、形状和密度产生分选。用于建筑方面的最好的砂或砾石都是由风或流水的搬运、沉积而形成的。沉积作用还可以形成金和金刚石砂矿。机械沉积分异作用形成的砂矿床,化学沉积分异作用形成的盐类矿床等。

4.生物作用

生物作用也可形成矿床。许多矿床是在被生物强烈改造的生物圈环境中形成的。有机物如贝壳和骨骼可形成含钙矿物,人们已鉴定出几十种生物生成的矿物。生物成因矿物对沉积矿床的形成意义甚大,如生物及生物化学汇积作用形成可磷块岩矿床。

5.风化作用

风化作用也可以使些物质达到一定浓度,并具有开采价值,如红土型风化壳指上部具有较发育的黏土岩风化带或富含褐铁、赤铁矿的红土带(即最终水解带)的风化壳。富铝岩风化后产生的残留土壤,可使难溶的含水氧化铝和氧化铁相对富集,形成铝矿(铝土矿)。镍矿和钻矿也可在富铁镁火成岩风化后残留的土壤中找到。

(三)成矿时代

根据地史演化和有关的大地构造发展阶段,我国的成矿时代一般可划分为5期。

1.前寒武纪成矿期(—600Ma)

这是我国的一个重要成矿期,持续时间最长。太古代末到早元古代,华北、华南及西北塔里木等地进入地槽阶段;晚元古代,华北、伊陕等地转为地台。该期较为重要的矿产有北方诸省的变质铁矿(鞍山式含铁石英岩)、绿岩带金矿、变质磷矿床(辽宁)、滑石菱镁矿床(山东)和刚玉矿床等。还有裂谷火山岩型铜矿(云南、山西)、岩浆型钒铁磁铁矿床(河北)以及内蒙古和新疆等地的稀有金属伟晶岩矿床。

2.加里东成矿期(500—410Ma)

此时我国地壳进入了一个新的发展阶段,境内稳定区和活动区均较发育。华北、西南进入相对稳定的地台时期,以产于浅海地带和古陆边缘海进层序底部的Fe、Mn、P、U等外生矿产为主,如宣龙式铁矿、瓦房子锰矿、湘潭式锰矿、昆明式、襄阳式磷矿等;中期海侵范围扩大,形成灰岩,白云岩矿床;晚期在海退环境下形成潟湖相石膏和盐类矿床;祁连山、龙门山、南岭等地进入地槽期,以内生矿床为主,也有变质矿床,如黄铁矿型铜矿(白银厂式)、镜铁矿型铁矿(北祁连山)、铬镍矿床、伟晶岩矿床以及气成热液矿床。

3.海西成矿期(410—260Ma)

我国东部仍处于地台阶段,以稳定的浅海相、海陆交互相、潟湖相及陆相沉积为主,相应形成一系列重要的外生矿床,如南方泥盆纪的宁乡式铁矿,遵义式锰矿,石炭-二叠系的煤、铝土矿、黏土矿等;我国西部仍处于地槽发展阶段,以内生金属矿床为主,有秦岭和内蒙古的铬、镍矿床,内蒙古白云鄂博式稀土-铁矿床,阿尔泰、天山地区的稀有金属伟晶岩,与花岗岩有关的W、Sn、Pb、Zn,南祁连的有色金属,川滇等地的Cu、Ni、Zn以及力马河Cu-Ni硫化物矿床。

4.印支成矿期(260—205Ma)

印支运动结束了我国大部分地区的海侵状态,使之上升为陆地,出现一系列内陆盆地,形成许多重要的外生矿床,有铜、石膏、盐类、石油、油页岩等;西部地区尚有三江地槽褶皱系,松潘-甘孜地槽褶皱系、秦岭地槽褶皱系及海南岛地槽褶皱系,其中形成众多的内生矿床,如Fe、Cu、Cr、Ni、稀有金属、云母、石棉等。

5.燕山成矿期(205—96Ma)

燕山成矿期是我国最重要的内生矿产成矿期,特别是我国东部。该期由地台转入地洼(活化)期,构造、岩浆活动和火山活动相当强烈,形成大批与中酸性岩浆岩有关的W、Sn、Mo、Bi、Fe、Cu、Pb、Zn矽卡岩型和热液型矿床。晚期形成一系列与小侵入岩体有关的Fe、N、Zn、Hg、Sb、Au、稀有金属、萤石、明矾石等矿床。喜马拉雅山地区及台湾仍处于地槽发展阶段,有与超基性及基性岩浆活动有关的Cr、Ni、Cu、Pb、Ag等矿床。在小型内陆盆地还有Fe、Cu、U、煤、盐、油页岩等外生矿床产出。

6.喜马拉雅期(96Ma至今)

我国西部以地洼活动为主,另外中生代开始发展的喜马拉雅地槽和台湾地槽成为仍在强烈活动的地槽褶皱区,产出伴随基性-超基性岩浆活动的Cr-Pt矿床(西藏)、Cu-Ni矿床、火山岩中的Cu、Au矿床(台湾)及Pb、Zn、S矿床(新疆西南部)等;外生矿床以沉积和风化淋滤矿床为主,主要有含铜砂岩、风化淋滤型镍矿、风化壳型铝土矿,各类砂矿、盐类,高岭土等,还有钾盐、煤炭和石油等。

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