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矿体

矿体 [1] 是指含有足够数量矿石、具有开采价值的地质体。它有一定的形状、产状和规模。矿体周围的无经济意义的岩石是矿体的围岩。矿体与围岩的界限有的清楚截然,有的逐渐过渡。在后一种情况下,矿体的界限需根据采样的成分分析所查定的边界品位(见矿产工业指标)加以确定。矿体中与矿石伴生的无用岩石,称为夹石或脉石。矿体形状受控矿地质因素(地层、岩石、构造等)和成矿作用方式(沉积成矿、热液充填成矿、交代作用成矿等)决定。

赋存于地壳中或地球表面并具有各种形态、产状和一定规模的矿石自然聚集体。矿床的基本组成单位。矿体的固定受工业指标的限制,其形态、产状和晶位等随矿产工业指标的不同而不同 [2]

具有开采价值的矿石堆积体。有一定的形状、产状和规模。除矿石外,还常含有无用的岩石和矿物,称为夹石或脉石。矿体周围无经济价值的岩石是矿体的围岩。矿体与围岩的交接形式多种多样,有的界限清楚截然,有的逐渐过渡(渐变)。在后一种情况下,矿体的边界需要根据对所采岩石、矿石样品的分析结果,按矿石边界品位加以确定。

矿体形状受控矿地质因素(地层、岩石、构造等)和成矿作用方式(沉积成矿、热液充填成矿、交代作用成矿等)决定。根据矿体在三度空间延伸比例的不同,通常将矿体形状分为3类:①等轴状矿体。三度空间上大致均衡延伸的矿体,有矿囊、矿巢等,一般规模较小。②板状矿体。两个方向(长度、宽度)延伸较大、另一个方向(厚度)延伸较小的矿体。此类矿体最常见,典型代表为矿层和矿脉。矿层是指与上下围岩在同一地质时期形成,且与围岩层理产状一致的矿体,多见于沉积矿床和变质矿床,如铁矿层、煤矿层和铝土矿层等。矿脉是产在各种岩石裂隙中的板状矿体,系由含矿物质充填围岩的裂隙而成。如金矿脉、铜矿脉等。矿脉和矿层都夹持在围岩中,其上部的围岩称顶板(顶盘、上盘),直接伏于其下部的围岩称底板(底盘、下盘)。③柱状矿体。指一个方向延伸长而另外两个方向延伸很短且大致相等的矿体,包括矿柱、矿筒、矿管等,如铅锌矿柱、金刚石矿筒。除上述3类矿体形状外,还有一些过渡类型矿体(如透镜状矿体)和复杂形状矿体(如梯状矿脉和网脉状矿体)。

矿体的形状受成矿作用方式(如充填成矿、交代成矿、沉积成矿等)和成矿地质背景(岩石、构造、深度等)等多种因素控制,因此是多种多样的。根据矿体在3度空间延伸比例的不同,将矿体形状分为3类:等轴状、板状和柱状 [3] (图1)。

指在3度空间大致均衡延伸的矿体。按其大小不同又有不同的名称,直径达10余米到数10米以上的通称为矿囊,直径只有几米的称为矿巢,再小的有矿袋等。等轴状矿体是由岩浆分凝作用、充填交代作用和风化淋滤堆积等方式形成的。

指两个方向延伸较大(长度、宽度),另一个方向(厚度)延伸较小的矿体。它是最常见的矿体,典型代表为矿层和矿脉。矿层是指与上下围岩在同一地质时期中形成(同生的),且与围岩层理产状一致的矿体。矿层在沉积矿床和沉积变质矿床中最常见。其中,有些矿层全部或基本由矿石组成,有时其中含有若干岩石夹层,如铁、锰、磷块岩、铝土矿矿层等。有些矿层中矿石呈浸染状、网脉浸染状或不规则状等分布在矿层中的一定部位(岩性有利或构造有利),如铜、铀、铅、锌、钒矿及沉积砂矿等。产于层带状侵入体中的由岩浆分异作用形成的层状矿体,如基性-超基性岩体中的层状铬铁矿矿体,也常被称为矿层。矿脉是产于各种岩石裂隙中的板状矿体,系由含矿物质沿着围岩的裂隙充填而成,属于典型的后生矿体。矿脉多数呈倾斜状,倾斜矿脉上面的围岩称为上盘,下面的围岩称为下盘(图2)。按照矿脉与围岩的产状关系,又可分为层状矿脉和切割矿脉。前者指与层状岩石的层理相一致的矿脉,它们是成矿物质顺层充填或交代作用的产物;后者指在块状岩石中的矿脉和切割层状岩石的矿脉。

矿脉常成群出现,因受不同的构造影响,各矿脉间的排列组合方式多种多样,有雁行状、帚状、环状、放射状、羽毛状等样式。

指一个方向延伸很长,另外两个方向延伸很短且大致相等的矿体,包括矿柱、矿筒、矿管等,主要是由火山岩浆爆发作用和热液充填交代形成。矿柱较为常见,在多种矿床类型中均可产出,一般产状较陡,垂深可达100米以上,横切面为圆形或椭圆形,它们常产生在两组断裂裂隙的交汇部位。矿筒见于斑岩型矿床及其他的浅成-超浅成热液矿床中,它多出现在构造强烈活动地段。当矿筒主要由角砾状岩石或矿石组成时,称为角砾矿筒。其中的角砾成分比较复杂,角砾大小不一,多具棱角,也有混圆的。胶结物为同成分的微细碎屑、火成岩、热液蚀变矿物以及矿化物质等。产于破火山口中的角砾矿筒的结构和成分复杂多样,常显示多次热液蚀变和矿化作用,并伴有多期的次火山岩脉,矿筒周围常有环状裂隙和放射状裂隙分布。当矿液沿两组陡立断裂裂隙交汇处的破碎带进行充填交代时,也可形成角砾矿筒。与小侵入体或次火山岩体有关的,由富含矿质和矿化剂的炽热流体(高温气态流体)冲破围岩压力而发生的隐蔽爆发作用,也可形成角砾矿筒。产于角砾矿筒中的矿产有铁、铜、铅、锌、金、银、钨、锡和钼等。较为典型的角砾矿筒为南非含金刚石的金伯利岩筒,它是深达700米以上的火山颈,在地表横切面为近椭圆形,向深部逐渐变窄,金刚石在岩筒中呈浸染状散布。含金刚石矿筒有时也称矿管。

透镜状矿体属于板状矿体和等轴状矿体之间的过渡类型,其形状是中间厚,四周变薄,在剖面上为透镜状或扁豆状,其规模一般小于矿层。透镜状矿体可由沉积作用形成,也可由充填或交代作用生成。

除上述3类基本的矿体形状外,还有一些复杂的矿体形状,如鞍状、梯状及网脉状等。①鞍状矿脉。当含矿物质沿背斜轴部的虚脱空洞充填时,可形成顺脊部延伸的层状矿脉,它们在垂直剖面上表现为鞍状,故称鞍状矿脉,如澳大利亚的本地哥含金石英脉。还有一些鞍状矿脉是矿脉形成后又经受后来的褶皱作用挤压变形而成的。②梯状矿脉。当陡立岩墙中的缓平的冷缩裂隙组内有矿质充填时,形成梯状矿脉。如各含矿裂隙紧密排列,则岩墙可作为一个整体加以开采,常见的有金、铜、钼等矿脉。③网脉状矿体。由大量细小的、三向延伸、密集分布、相互交错的矿脉组成。是由矿液在岩石的网脉状裂隙带中充填交代而形成,是构造和热液的反复活动的产物。单个小矿脉宽度多小于1厘米,长几米,两脉间隔由几厘米到几米,脉间岩石也常有浸染矿化,因此,可作为整体加以开采,如斑岩型铜、钼矿床等。网脉状矿体可以单独产出,也可以与其他形状的矿体相伴生,如在海相火山成因硫化物矿床中,常见下部为网脉浸染状矿体,上部为平卧的矿层,二者联结组成网脉状-层状复合矿体(图3)。

矿体内部的不同矿石类型之间、矿石与脉石之间的种种联结关系,以及一些明显的构造特征。矿体结构有的简单,有的复杂,它们是由矿石成因、矿化的多阶段性以及成矿过程中构造活动特点所决定的。常见的矿体结构有皮壳状(皮壳状矿脉)、梳状(梳状矿脉)、带状(带状矿脉)等 [4]

矿体的空间位置和产出状态。包括下列基本内容 [5] :①矿体的产状要素。一般用走向、倾斜和倾角来表示板状矿体的产出状态(象标定地层产状那样)。对于柱状矿体和透镜状矿体,除上述3个产状要素外,还要测定它们的侧伏角和倾伏角,以便确定它们向深部的偏斜情况。侧伏角是矿体最大延伸方向与矿体走向线之间的夹角,倾伏角是矿体最大延伸方向与其水平投影线之间的夹角(图4)。

②矿体的埋藏情况。矿体有出露地表的、有隐伏地下的。隐伏矿体又分为埋藏矿体和盲矿体。埋藏矿体指矿体生成后曾经在地表出露过,以后又被后来的沉积物、火山岩以及土壤层等所覆盖。盲矿体指埋藏在地下基岩中的,即形成后从未出露过地表的矿体。矿体的埋藏深度和延深情况,对找矿和采矿工作有密切关系,利用钻探、坑探、物探和化探等手段,可直接和间接地查明矿体的埋藏和延深情况。

③矿体与岩层的联结关系。矿体沿岩层的层理、片理作整合状产出时,为整合矿体;矿体交切层理、片理产出时,为不整合矿体或切层矿体。

④矿体与火成岩体的空间位置关系。指矿体产于火成岩体内部,或在岩体接触带上,或在岩体周围的围岩中等。产于接触带中的矿体其总的产状与接触带产状一致,但不稳定,变化性大。

⑤矿体产状的变化情况。一些矿体主要是矿脉经常有膨胀、狭缩、分支、复合、尖灭(矿体逐渐变薄以至消失)、再现(尖灭的矿体在其尖灭点的延长方向上,在一定的距离内矿体又重新出现的现象)等。在矿体形成后,又遭受明显的构造变动、岩浆扰动或风化作用时,矿体的产状受到改造甚至破坏,形成复杂的产状,如弯曲、错断、破碎以及原来位置经过移动(如原生露头矿变为坡积矿)等。

影响矿体产状的地质因素主要是成矿的地层、构造、岩性条件、成矿方式、成矿后的构造活动以及区域的风化剥蚀程度等,其中,成矿的构造条件对矿体的产状有决定性意义。

一般包括两个方面 [6] :一是矿体的外部边界圈定,反映矿体沿走向、倾向、厚度三度空间的变化范围;二是矿体的内部圈定,反映矿体中矿石类型和氧化矿、混合矿、硫化矿的分布、夹石分布等地质特征的变化。

1.矿体应按工程从等于或大于边界品位的样品圈起,小于最低可采厚度时,可按厚度与品位乘积的米百分值圈定。

2.矿体的连接应先连地质现象,再据主要控矿地质特征连接矿体;连接矿体一般用直线,在掌握矿体地质特征的情况下,也可用自然趋势曲线连接。但无论哪种方法,厚度不应大于相邻两工程的最大见矿厚度。

3.矿体的边界圈定:如一孔见矿,另一孔无矿时,可据两工程间矿体厚薄不同,分别以工程间距的1/2等距离作有限内推;当矿体厚度和品位具有渐变趋势时,也可用内插法圈定其尖灭点边界,但只算可采厚度边界线以内的储量;当矿体沿倾斜方向无工程控制时,应视周围控制情况及矿体稳定程度,用无限外推法外推一个正常工程间距或其1/2;沿走向一般可外推正常剖面线距1/2;当矿体埋藏很深无限外推范围有相当伸缩性时,主要应考虑地质情况外,还要考虑采矿深度、实际技术水平等因素。
  另外,B、C级块段外推部分的储量,一般作降一级处理。

应根据矿床具体地质特点和采选需要分别对待。当矿体中矿物组份无明显分带规律性,而设计、生产部门在采、选工艺上无分别处理要求或经分析今后生产中难于分别采选处理者,按“混合法”圈定为好(即当矿体中有两种以上有益组份时,只要一种达到边界品位就可能将其圈入矿体,其它伴生组份据其实际品位参加计算,但工程或块段内平均品位必有一种组份大于工业品位。如个别矿块平均品位临近工业品位时,可按金属价值折算处理);只有在可能分别采、选情况时,方考虑按矿石“分类法”(矿体各组份品位,以符合矿石工业指标要求为原则,分别圈为不同的矿石类型)圈定矿体。

1、矿体与矿化体是以最低工业品位和最低开采厚度来界定的,达到各矿种最低工业利用指标以上的就是矿体,以下的就是矿化体,也有叫暂时不能利用的贫矿或潜在的表外矿。不同地质工作阶段决定着两者的划分程度,一般“找矿”时两者难分,有时便于分析推测判断笼统称为矿(化)体,“交矿”时两者是可以分开的,矿体之外常是矿化体,矿体是要估算资源量/储量的 [2]
  2、规模上“带”要比“体”大,且指的更宏观些。一般矿带对应是矿区,区别是形态上长宽比的差别,有时不太明确时写成矿带(区)。一般先发现矿化信息,再确定矿(化)体,最后扩大发现矿(化)带(区),提交评审中心评审后或能开发利用才叫矿床,那时矿床上通常能分清矿体与矿化体,矿带与矿化带。

在一切大致明了的情况下,用工业指标的边界品位、最低工业品位作为依据,将介于边界品位与工业品位之间的称之为低品位矿(表外矿),小于边界品位大于边界品位1/2的称之为矿化,当然大于最低工业品位的称之为矿体了。不错,在预查、普查、详查、勘探阶段,“矿化”是一个量化的概念:边界品位>矿化>边界品位的1/2,这是一般情况;搞成矿预测(就是区带研究),或找矿阶段(如化探),或以地表为主要工作对象时,“矿化”往往是一个定性的概念,只要看到了一些有用的金属矿物,就说发现了矿化。如果采集了少量样品,矿化也可以量化,但下限更低,经常是边界品位的1/10。金矿一般就是如此,这是因为地表矿物很容易淋滤从而导致贫化,如果下限值过高则会漏掉有意义的找矿线索。
  矿体、矿化体指独立的地质体;

矿带、矿化带指复式地质体,一般是近似相互平行的、密集的似板状含矿地质体。规模更大的成矿带和矿带不是一个概念。

矿带多指成矿带,是区域地质尺度上的,没有品位数量上的标准,以矿点集中分布为准;矿化带是矿区矿田范围内的,也没有品位上概念,主要用围岩矿化蚀变和控矿构造结合来大致划定
  本人以前曾考虑过这个问题,常量金属元素只要见到矿物零星出现,如铜、铅、锌等,就可成为矿化。微量金属元素以边界品位的十分之一界定矿化合适如金、银。


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