能源矿产资源

全球关键矿产的矿床类型以沉积型、热液型为主,其次是变质型、风化壳型、岩浆型、斑岩型。在空间上,关键矿产主要分布于劳亚成矿域,其次是冈瓦纳成矿域、环太平洋成矿域、特提斯成矿域。在全球21个成矿区中,关键矿产主要分布在乌拉尔-蒙古成矿区、非洲-阿拉伯成矿区、东亚成矿区、中朝成矿区、西亚成矿区、北美成矿区等。

沉积矿床是石油、天然气、煤、铀、钾盐、锰、磷、锂、硼以及铁、铜、铝、银、钒、镁、重晶石、硫等矿产的主要矿床类型,包括产于沉积盆地中的油气田、煤田、砂页岩型铀矿、海相沉积型锰矿及磷矿和产于盐湖中的钾盐、锂、硼等矿床。热液矿床是萤石、钨锡、稀土、金、银、汞、锑及铅锌、铌钽、镁等矿产的主要矿床类型,包括热液蚀变岩型和石英脉型矿床。

斑岩铜钼矿床、红土型镍和铝土矿矿床、变质型石墨和铁矿床、岩浆型铬铂和铜镍矿床、岩浆型钒钛磁铁矿矿床、矽卡岩型钨锡矿床、伟晶岩型锂铍和铌钽矿床、金伯利岩型金刚石矿床等都是关键矿产非常重要的矿床类型。钍的主要矿床类型是独居石砂矿,经常与钛铁矿、金红石、锆石共生。锶、砷的主要矿床类型是热液型及矽卡岩型、陆相沉积型矿床,钡主要从重晶石中提取。

稀散金属、稀贵气体和一些稀有金属、有色金属矿产很少形成单独矿床,绝大部分均以伴生组分产于其他矿床中。钴多产于层状砂页岩型铜矿床、矽卡岩型铁铜矿床中,铋多产于矽卡岩型钨锡铅锌矿床及热液型硫化物矿床中,锆、铪都从锆石中提取,铷、铯、铊主要赋存在与花岗岩有关的锂云母、铁锂云母、白云母、铯沸石以及微斜长石、钾长石、绿柱石、天河石和钾盐矿床中,镓、铟、锗、镉、铼、硒、碲主要赋存在铅锌、铜钼、锡硫化物矿床以及沉积铝土矿和铁矿床、煤层、油页岩中,钪主要赋存在热液型钨锡矿床及煤层中。硅主要来自石英岩、脉石英等,氦主要来自富氦的天然气。

一、矿床类型

1.成因类型

(1)区域变质型石墨矿床———显晶质鳞片石墨

该类矿床分布在片岩和片麻岩等区域变质岩石中，矿石自然类型有石墨片麻岩和石墨片岩，石墨在矿床中呈鳞片状、片状、星散状，片厚0.05～1.5mm居多，少者可达5～10mm，矿石品位一般为3%～14%，这类矿石可选性好，其中风化矿(黄矿)比原生矿(青矿)易选，选后精矿品位高，润滑性好，耐高温，化学稳定性好，其工业价值最大，用途最广。

(2)接触变质矿床———隐晶质石墨

煤或富碳沉积岩在热接触变质作用下形成，该类矿床的石墨几乎都是微晶质。世界非晶质石墨矿床大部分是来自这类矿床，这种成因的石墨呈致密块状，粒径在0.1～0.001mm，矿石中C含量为60%～90%，但可选性差，一般手选大块夹石，磨细后直接加以利用。由于片小，工业用途也不如显晶质石墨。

(3)岩浆热液石墨矿床———显晶质石墨

呈石墨脉产于花岗伟晶岩与大理岩接触带的一些节理中，品位较高，矿床规模很小，花岗岩型矿床可以达到中型矿床规模。一般石墨含量不到岩石的1%，有的局部可达5%。此类矿床构造复杂，变化大。

2.工业类型

工业上将石墨矿石分为晶质(鳞片状)石墨矿石和隐晶质(土状)石墨矿石两大类，晶质石墨矿又可分为鳞片状和致密状两种。我国石墨矿石以鳞片状晶质类型为主，其次为隐晶质类型，致密状晶质石墨只见于新疆托克布拉等个别矿床，工业意义不大。

二、石墨的资源分布

从世界范围看，鳞片石墨主要分布在俄罗斯、中国。我国石墨资源丰富，全国有20个省(自治区)有石墨矿产出。探明储量的矿区有90余处，种类齐全，品位中等，质佳易选。其中鳞片石墨主要分布在黑龙江柳毛，山东南墅、北墅，内蒙古兴河，湖北宜昌，河南灵宝、鲁山，吉林敦化，陕西省银洞沟、铜峪等。隐晶质石墨主要分布在湖南鲁塘，吉林盘石，内蒙古红旗店等地。我国石墨矿产资源分布见图10－2。

我国石墨的出口量，在我国非金属矿出口产品中，仅次于菱镁矿、萤石、铝矾土矿而居第四位。

图10－2 我国石墨矿产资源分布图

一、主要矿产资源储量、矿床类型及分布

根据美国联邦地质调查局资料，美国不同时期形成的各类矿产有：煤、石油、天然气、铁、锰、钼、铜、铅、锌、金、银、钨、锡、稀土、锑、钛、铝土矿、重晶石、石膏、磷酸盐、天然碳酸钠、硅藻土、萤石、硼、滑石、高岭土、钾等。据美国地质调查局最新资料，截至2004年年底，美国各种主要矿产资源储量如表2-1所示。其中，煤炭、铁矿石、钼、铜、铅、锌、金、银、硼、硅藻土、天然碳酸钠、重晶石等储量均在世界上占有重要地位。根据美国目前的生产能力（主要是近几年的产量数据），这些矿产储量，从静态角度上看，铜能够生产26年，钼能够生产68年，铝土矿能够生产100年，金能够生产21年，铅能够生产20年，锌能够生产37年，银能够生产20年，重晶石能够生产100年，石膏能够生产39年等（美国的石油和天然气储量分别占世界总储量的2.5%和2.9%，是世界第11大石油储量国和第6大天然气储量国。）

美国主要的金属矿床类型有：斑岩型铜钼矿、斑岩型铜金矿、火山－热液型金银矿、喷气沉积型铅锌矿、密西西比河谷型铅锌矿、块状硫化物型多金属矿、岩浆型铜镍矿、卡林型金矿、BIF型铁矿等。

表2-1 美国主要矿产资源储量

美国的金属矿产资源包括铜、铅、锌、金、银、钼、铀等，主要分布在西部地区，特别是在内华达州、犹他州、亚利桑那州、蒙大拿州、爱达荷州、加利福尼亚州、阿拉斯加州、科罗拉多州和新墨西哥州等一带。铁矿则主要分布在苏必利尔湖区一带，包括明尼苏达州和密歇根州。钛主要分布在佛罗里达州、佐治亚州和弗吉尼亚州一带。美国主要金属矿产分布如图2-2所示。重要的金属成矿区带有：安第斯山成矿带、阿巴拉契亚成矿带、密西西比河谷区成矿带、苏必利尔湖区成矿区、落基山成矿带、Uravan铀矿带等。

美国煤炭资源主要分布在怀俄明州、西弗吉尼亚州、堪萨斯州、宾夕法尼亚州、得克萨斯州、印第安纳州、伊利诺伊州、肯塔基州、蒙大拿州、科罗拉多州、北达科他州、新墨西哥州、弗吉尼亚州、犹他州、俄亥俄州和亚拉巴马州。其中，蒙大拿州煤炭资源量占美国煤炭总资源量的24%，伊利诺伊州占美国煤炭总资源量的21%。美国煤炭资源主要分部区如图2-3所示。

美国全国有5大油气区、30多个油气盆地。5大油气区分别为：墨西哥湾含油气区；北美地台含油气区；加利福尼亚含油气区；落基山含油气区；阿拉斯加含油气区。重要的油气盆地除墨西哥湾油气盆地外，还有（北美地台含油气区的）密执安盆地、西得克萨斯盆地、林城盆地、萨里纳盆地、阿科马盆地、阿纳达科盆地、中堪萨斯、尼马哈盆地、阿马里罗－奥启塔隆起、奥扎克隆起斜坡、伊利诺伊盆地、辛辛那提，（加利福尼亚含油气区的）洛杉矶盆地、文土腊盆地、圣马利亚盆地、基亚马－萨利纳斯盆地、圣华金－萨克拉门托盆地，（落基山含油气区的）威利斯顿盆地、粉河盆地、大角盆地、丹佛盆地、凤河盆地、绿河盆地、沙洗盆地、尤固塔盆地、皮申斯盆地、帕拉多盆地、圣胡安盆地，（阿拉斯加含油气区的）北阿拉斯加盆地、库克湾盆地、阿巴拉契盆地等。目前探明的石油储量主要集中在4个州：得克萨斯州、路易斯安那州、阿拉斯加州和加利福尼亚州。其中，得克萨斯州的石油储量占美国总储量的22%，路易斯安那州占20%；阿拉斯加占20%；加利福尼亚州占18%。

二、主要矿产资源储量占世界的比例

如前所述，美国的许多矿产资源储量在世界上都占有重要地位。根据美国地质调查局2006年和BP世界能源统计评论2005年提供的资料数据，美国的各类矿产储量分别占世界总储量的27.1%（煤炭）、14.8%（稀土）、4.3%（铁矿石）、31.4%（钼）、7.4%（铜）、12.1%（铅）、13.6%（锌）、6.4%（金）、9.3%（银）、23.5%（硼）、27.2%（硅藻土）、95.8%（天然碳酸钠）和12.5%（重晶石），见表2-2。此外，美国的石膏、滑石（和叶蜡石）、高岭土、膨润土等矿产储量或资源量，也在世界上处领先位置，见表2-2。

图2-2 美国主要金属矿产分布图（据美国地质调查局）

图2-3 美国煤炭资源主要分布图（据美国能源部）

表2-2 美国主要矿产资源储量在世界总储量中所占的比例

总体上，美国的矿产资源有优有劣，较为优势的矿种有：天然碳酸钠、煤炭、钼、硼、硅藻土、石膏、滑石、高岭土等；较为劣势的矿种有：铬、锰、钴、铝土矿、钒、铋、铌、铟、天然石墨、砷、萤石、锡等。

一、重要类型

关于变质矿床的成因分类，过去多根据岩石或矿石在变质前后的成矿组分和组构特征的变化状况，将变质矿床分为受变质矿床和变成矿床两大类。受变质矿床是指先前已存在的矿床遭受变质作用后，矿石的成分、结构构造以及矿体的形态和产状都发生了一定程度的变化，但其工业用途并未改变的矿床。如由铁矿-蛋白石组成的沉积铁矿床变质后形成由磁铁矿-石英组成的变质铁矿床，沉积磷块岩矿床经变质作用改造后形成的变质磷矿床以及变质金-铀砾岩矿床等。变成矿床是指岩石经受变质作用后成为有工业价值的矿石，以及由于变质作用改变了工业用途的矿床，前者如富铝岩石经变质后形成的刚玉矿床，富硼岩石变成的硼矿床等，后者如煤变质后形成的石墨矿床等。

上述分类比较简单、直观，在野外较容易对变质矿床基本定性，亦可以反映出变质作用的成矿意义，因此目前在实际工作中仍可使用。但该分类不能充分反映出矿床的成矿特征、成矿条件和成矿作用方式。因此目前多根据变质成矿作用类型将变质矿床划分为接触变质矿床、区域变质矿床和混合岩化矿床三大类。

接触变质矿床是指在侵入体与围岩的接触带附近，由于岩浆侵入引起围岩温度增高而使其中的矿物发生重结晶、组分重组合而形成的矿床。这类矿床一般环绕侵入体呈带状分布，距离侵入体几十至几百米，而且围绕侵入体的围岩中往往形成接触变质晕，一般表现出显著重结晶带、过渡带和原岩带。如湖南郴县石墨矿床，靠近侵入体处为石墨，稍远处为半石墨，再远则为未变质的煤层。接触变质矿床类型不多，规模一般也不大，主要有大理岩、石墨、金云母、高铝矿物等非金属矿床，少数情况下可形成一些金属矿产，如较贫的沉积赤铁矿经接触变质后可成为较富的磁铁矿矿床。

区域变质矿床是指在广大地区内，由于区域性构造运动的影响，在热动力和热液流体的参与下，使原来岩石或矿石发生成矿组分聚集或改造而形成的矿床。这类矿床主要形成于前寒武纪的古老结晶基底中，少数出现在后期的造山带中。占重要地位的是沉积变质矿床，即绝大多数的变质矿床是由沉积岩或沉积矿床变来。区域变质矿床分布广泛，规模较大，矿种繁多，且矿体形状比较规则，因此具有重要的工业价值。主要矿产类型有铁、金、锰、磷、铀、硼、铜、大理岩、石英岩、石墨、刚玉、菱镁矿、滑石、蓝晶石等。

在区域变质作用后期，由于深部上升的热液流体作用，原岩在地壳深处部分重熔。这些热液和熔浆可渗透到变质岩中并与其发生交代作用，使变质岩的成分不断地发生变化，最终向接近于花岗质岩石成分的方向发展，形成各类混合岩。在混合岩化过程中，由于广泛而强烈的交代作用，使一部分成矿物质发生迁移和富集，从而形成混合岩化矿床。混合岩化矿床一般产在混合杂岩内部。矿床的形成时代与混合岩化作用发生的时代基本一致。矿体形态以透镜状居多，但也有许多产于构造裂隙中的脉状矿体。矿石和蚀变岩石的结构构造与混合岩的结构构造有相似之处，同样可出现条带状、角砾状、眼球状、肠状、阴影状等构造。混合岩化矿床类型较多，主要有片麻岩中的石墨、磷灰石、白云母和刚玉矿床，角闪片麻岩中的锆石、独居石、金红石矿床，镁质碳酸盐岩中的滑石、菱镁矿、硼矿床以及铁、磷、铀、金、铜、稀有和稀土金属矿床等。

也有人以变质矿床成因特征为基础，将变质矿床分为变质再结晶矿床、变质热液矿床和混合岩化矿床三类。

二、重要矿床

1.区域变质铁矿床

区域变质铁矿床分布广泛，是最主要的铁矿类型。这类变质矿床原来是沉积铁矿床，且大多为火山沉积铁矿床，受区域变质作用和混合岩化作用改造后，成为磁铁石英岩型矿床和与之相伴的混合岩化热液富铁矿床。

这类矿床绝大多数产于前寒武纪变质岩系中，在全球古老陆台变质基底中几乎都有出露，以其分布面积广，储量巨大而著称于世。含矿带长达数十千米至数百千米，面积可达几百至几千平方千米，含矿岩系厚数百米，单个矿床的储量由数十亿吨至数百亿吨。含矿围岩多为板岩、千枚岩、云母片岩、绿泥片岩、角闪片岩和斜长角闪片麻岩等，有时出现混合岩。据含矿围岩类型，矿床的含矿岩系可分为两类，一是以角闪质岩石为主，伴随一定数量黑云母变粒岩的含铁岩系；它们形成于优地槽海底火山喷发环境，原岩为基性火山岩及少量安山质岩石、中酸性火山岩和粘土质沉积岩；在区域变质作用下，原基性火山岩变质为斜长角闪岩、角闪片岩、角闪石变粒岩、角闪斜长片麻岩和麻粒岩等，原中酸性火山岩变成黑云母变粒岩和浅粒岩；加拿大的阿尔戈马型铁矿和我国的鞍山式铁矿等属于此类。另一类是以石英岩、板岩、白云岩为主的含铁岩系，是冒地槽浅海沉积岩经受较浅的区域变质作用形成；美国苏必利尔型的铁矿床属于此类。

区域变质铁矿床多为条带状铁建造（BIF型），也叫磁铁石英岩型，矿体常呈巨厚层状，含矿层稳定延伸。矿石的矿物成分简单，主要由（石英或燧石等）硅质与（磁铁矿为主、少量赤铁矿等）铁质两种条带共生组合而成。多为贫矿，矿石的铁品位一般为25%～40%。在贫矿体内或附近，或由于风化淋滤、或由于变质热液作用、或由于混合岩化影响，可沿构造裂隙形成富铁矿体，矿石呈致密块状，含铁量一般可达50%～60%，最高可达70%。在富矿体附近往往有明显的热液蚀变，最常见者为绿泥石化，其次有镁铁闪石化、阳起石化、铁铝榴石化、绢云母化、黑云母化等。矿床在我国主要分布于鞍山、本溪和冀东等地区，辽宁弓长岭铁矿床是重要代表。弓长岭铁矿床位于辽宁省辽阳市，属于鞍山-本溪铁矿带的一部分。区内出露地层为太古宇鞍山群，含矿岩系层序（图8-1）自上而下为：

Ⅲ—上混合岩层：岩性与下混合岩层基本相同，厚度约100m，同位素年龄18亿年。

图8-1 鞍山铁矿弓长岭矿区地质剖面图

Ⅰ—下混合岩层；Ⅱ1—角闪岩层；Ⅱ2—下含铁带；Ⅱ3—钠长变粒岩和片岩带；Ⅱ4—上含铁带；Ⅱ5—石英岩层；Ⅲ—上混合岩层

Ⅱ5—石英岩层

Ⅱ4—上含铁带：（5）第六层铁矿（Fe6），即主要富铁矿层 50～60m

（4）上斜长角闪岩层 6～22m

（3）第五层铁矿（Fe5） 10～15m

（2）下斜长角闪岩层 10～40m

（1）第四层铁矿（Fe4） 70～190m

Ⅱ3—中部黑云钠长变粒岩夹第三层铁矿（Fe3）

Ⅱ2—下含铁带：（4）第二层铁矿（Fe2） 2～27m

（3）中部片岩层 2～12m

（2）第一层铁矿（Fe1） 2～18m

（1）下部片岩层 3～26m

Ⅱ1—角闪岩层

Ⅰ—下混合岩层：主要为条带状混合岩和伟晶混合岩，厚度约 1500m，同位素年龄20亿年。

矿区共有6层铁矿，与含矿围岩相间产出。矿体呈层状，延长数千米，延深较大。在第6层贫铁矿中有富铁矿分布，呈层状、透镜状或不规则状产出，厚度由几十厘米至几十米，延长由几十米至千余米。矿石多具条带状构造和揉皱构造，富矿石为致密块状。矿石的矿物成分主要为磁铁矿和石英，其次有角闪石、镁铁闪石。富矿石主要由磁铁矿、赤铁矿组成，伴生有少量黄铁矿、黄铜矿等硫化物。矿石品位一般为含铁 25%～40%，富矿石含铁可达 60%以上，硫和磷含量均较低，工业价值较大。富矿与贫矿之间界线清楚。靠近富矿附近的贫矿层中常有铁的贫化现象，并有明显的围岩蚀变，其中以绿泥石化、镁铁闪石化和石榴子石化为主。

关于 BIF（贫矿）的成因，目前多认为铁质和硅质是海底热水沉积经后期变质作用形成，属遭受区域变质改造的火山环境中的热水沉积铁矿床，富矿体主要由混合岩化变质热液交代富集而成。

2.区域变质磷矿床

这类矿床主要由海相沉积磷块岩经区域变质而成，而由火山沉积含磷岩系经区域变质改造形成的区域变质磷矿床，由于含磷较低，一般不具工业价值。沉积变质磷矿床产于由云母片岩、石英岩、石英云母片岩、白云质大理岩及少量含绿泥片岩组成的前寒武纪变质岩系中，矿体与变质白云岩层密切共生，呈层状或透镜状产出，往往有多个磷矿层。矿石主要由细晶磷灰石组成，次为白云石、金云母、石英，有时含菱锰矿等。矿石含P2O5一般 8%～9%，高者可达 20%～30%。矿石具显晶质结构，条带状、条纹状构造，有的还保留原生沉积角砾状构造。

这类变质磷矿床在世界上有较广泛的分布，我国主要分布于江苏、安徽、湖北、吉林等地区，江苏海州锦屏磷矿床为重要代表。

海州磷矿位于江苏省新海连市。区内地层下部为混合岩，中部为含磷岩系，上部为白云母片麻岩夹少量透镜状大理岩和石英岩（图8-2）。

含磷岩系厚度在400m以上，自下而上可分为4部分：下部含磷岩系主要由变质白云岩、含石英和云母的变质白云岩、磷灰石矿层等构成，夹有白云质石英岩、锰矿层等；该层总厚40m，其中磷矿层厚1～9m，呈不规则透镜状产出。下部白云质云母片岩系主要由白云岩、白云质云母片岩和含石英的云母片岩组成，厚65～250m。上部含磷岩系由磷灰石矿层、变质白云岩、含磷石英岩组成，此外还有少量堇青石片岩、石榴子石变质白云岩夹层，总厚14～40m，其中磷矿层厚1～19m。上部白云质云母片岩系岩性与下部白云质云母片岩系相同，总厚0～300m，厚度变化很大。

磷矿体产出层位稳定，呈似层状、透镜状，但产状和厚度变化较大。矿体和围岩呈渐变过渡关系。矿石具条带状构造。主要矿物成分为氟磷灰石、白云石、石英等，矿石一般含P2O510%左右，局部地段较富，可达 34.2%。据矿物组合等特点，可将矿石划分为3种类型，①细粒磷灰石矿石，是本区主要的磷矿石类型，具层理构造和块状构造，细粒变晶结构，以氟磷灰石、细晶磷灰石、白云石为主，其次为石英和白云母，少见黄铁矿。矿石品位变化较大；②锰磷矿石，在矿区局部分布，矿石具疏松土状构造，或由褐黑色锰质层与白色磷灰石层相间构成条带状构造，主要由磷灰石、白云石、软锰矿、硬锰矿等组成，并有少量石英和白云母，这类矿石品位较高，多为富矿；③云母磷灰石矿石，分布于下部含磷层的底部，由磷灰石、白云母及石英、长石等组成，质量较差。

图8-2 江苏新海连市含磷岩系综合地层柱状示意图

1—白云母片麻岩；2—云母片岩；3—堇青石片岩；4—变质白云岩；5—含石榴子石变质白云岩；6—含金云母白云岩；7—石英岩；8—混合岩；9—磷灰石矿层；10—锰矿层

关于矿床的成因，以前曾认为属热液交代，但据含磷岩系的含磷层位、矿石中具层理构造、矿体与围岩无明显界线等特征，现在绝大多数人认为是沉积的层状磷块岩经强烈的区域变质而成，属沉积变质磷矿床。而在山东等地的含磷岩系与混合岩接触处出现与围岩界线清晰的脉状矿体，为磷矿层或含磷岩层经混合岩化热液交代再富集而成，亦属变质成因。

3.区域变质金矿床：含金砾岩型和霍姆斯塔克矿床

南非含金砾岩型矿床产于前寒武纪石英片岩系的变质砾岩层内，目前在世界上仅在南非、加拿大等少数国家和地区发现，但其规模巨大，因此是今后金矿勘查的重要目标。这类矿床以南非维特瓦特斯兰德金-铀矿床为代表，故普遍称之为兰德型金矿床。

矿床产于下元古界维特瓦特斯兰德变质岩系中，该岩系形成年龄为22亿年，主要由云母片岩、石英岩、长石石英岩及砾岩组成，砾岩和石英岩常呈互层产出，不整合于太古宙片麻岩之上。金矿体主要产于岩系上部的砾岩层中（图8-3），在全区有十余层，层位较稳定，多位于不同层位的侵蚀面上。单层厚15cm至3～4m，沿走向延长可达290km。砾岩层中的砾石主要为脉石英，砾石中不含金。胶结物为石英、绢云母、绿泥石、叶蜡石等。金成微粒状与黄铁矿、磁黄铁矿等硫化物一起散布于胶结物中，矿石的金品位为10～17g/t。砾岩层中还含铀矿物，主要为晶质铀矿、沥青铀矿等，含U3O8为0.03%。

图8-3 横越维特瓦特斯兰德含矿层（含金砾岩带）的地质剖面示意图

1—石英岩；2—炭质片岩；3—石英岩与含金砾岩（含矿层）

研究表明，金是与砾石同时沉积的，在区域变质过程中，有部分金被溶液溶解、活化、迁移，并与硫化物一起沉淀于胶结物中。有的金与沥青铀矿充填于砾岩或黄铁矿的微细裂隙中，并有交代作用发生，与变质热液有关，故矿床属沉积变质成因。对含金砾岩型金矿床的成因存在不同认识，但矿床严格的成矿时限、含金岩层独特的沉积环境和矿质来源应是这类矿床最本质的特点。

区域变质金矿床还有一类产于前寒武纪绿岩带 BIF中，以美国的霍姆斯塔克金矿床为代表，我国黑龙江省的东风山金矿床属于这一类型。该类矿床的金产量约占世界金产量的13%左右，矿床规模一般较大，仅次于兰德型金矿床。

霍姆斯塔克金矿床分布在前寒武纪地台隆起边缘的变质绿岩带中，绿岩带中有结晶片岩、片麻岩、变质基性和酸性火山岩及变质的含铁碳酸盐岩。已知有多个矿化层位，如镁菱铁绿泥片岩、含铁碳酸盐岩、含铁绿泥石岩、含硅含铁碳酸盐岩中都有这类矿床产出。大部分矿体与含铁硅质岩有成因联系，但工业矿体多在含铁的碳酸盐岩地层中，层位稳定。矿体多呈透镜状、扁豆状、似层状和层状，也有切层的网状矿脉，表明热液活动成矿特征比较显著。金的矿化富集受变形构造控制，金矿体多位于紧密交错褶皱和早期同斜褶皱的核部。矿石类型主要为含金石英脉型，围岩遭受明显的蚀变，以绿泥石化为主。

一般认为该矿床的原生金和围岩系同生沉积的产物，含金镁铁建造中的金在区域变质作用过程中，受变质热液活动影响而迁移至有利的构造部位富集成矿。4.区域变质石墨矿床

区域变质石墨矿床产于前寒武纪片麻岩、片岩及大理岩等变质岩系中，矿体多呈似层状或透镜状，长数百米至数千米，厚数米。矿石中石墨成鳞片状，分布均匀，质量好，但品位较低，一般含量为3%～5%。与石墨伴生的矿物有云母、石英、长石，有时还有少量的黄铁矿、黄铜矿和方解石等。经碳同位素测定，这类石墨的12C/13C比值为90.3～91.7，与有机物的12C/13C比值接近，故认为是由有机质经区域变质重结晶形成的，属变成矿床。

山东南墅石墨矿床为这类变质石墨矿床的重要代表。矿区地层为太古宇胶东群旌旗山组变质岩系，下部亚组为角闪混合片麻岩、斜长角闪岩、石榴斜长片麻岩等，上部亚组为白云质大理岩、斜长角闪片麻岩和石墨片麻岩，夹薄层斜长角闪岩、透辉岩、黑云变粒岩等。石墨矿体主要产于上部亚组中（图8-4）。矿体或产于大理岩与片麻岩接触带，或产于石榴斜长片麻岩与角闪斜长片麻岩之间，或产于大理岩中，均呈似层状或透镜状沿一定层位产出，产状与地层一致。矿石呈浸染状、片麻状构造，花岗变晶和纤维鳞片变晶结构。近矿围岩有明显的蚀变，主要是透辉石化、透闪石化、金云母化和阳起石化等，这些蚀变是变质热液改造的产物。

图8-4 南墅石墨矿床岳石矿区示意地质图

1—花岗片麻岩；2—石榴子石片麻岩；3—石墨片麻岩；4—大理岩；5—花岗岩；6—辉长岩；7—石墨矿体

矿石中的石墨都是晶质石墨，石墨晶片长一般为0.15～1.5mm，个别可达7.5mm。脉石矿物主要为斜长石、石英、透辉石和透闪石等。南墅石墨矿床属沉积变质成因，在区域变质作用中不仅是原沉积有机质发生重结晶变质，而且变质热液及混合岩化热液对石墨的富集亦有较重要的作用。

自然界的石墨矿床还有一类，即产于变质煤层中的接触变质石墨矿床。矿体都产于煤系地层与侵入体接触变质带中，系煤层受岩浆侵入热力影响重结晶作用形成的。矿体保存原来煤层的层状或透镜体状，其规模大小往往决定于原来含煤层的情况及热变质晕的发育程度。随着远离接触带，石墨渐变过渡为半石墨以至无烟煤。这类石墨矿床中的石墨含量高，一般为60%～80%，有时可达90%，但多为隐晶石墨，质量较差。湖南郴县、吉林烟筒山、北京西山及广西等地区有此类矿床分布。

除上述几种主要类型的变质矿床外，变质锰矿床、受变质金属硫化物矿床、产于大理岩中的变质硼矿床、产于沥青质岩石与酸性岩浆岩接触带中的变质钒矿床以及蓝晶石-矽线石-红柱石矿床、滑石菱镁矿矿床、大理岩矿床、石英岩矿床等都具有重要的经济价值。

依据不同的分类原则可将矿床划分为不同的成因类型，较通用的分类如下：

（一）成矿深度分类：

依据矿床形成时成矿位置距地表的深度将热液矿床分为表成、浅成、中深成和深成矿床。

表成及浅成矿床的矿体延深小，向下多急剧尖灭；矿化元素垂直分带不明显，矿石成分复杂，多阶段矿石常叠加在一起，高、中、低温矿物组合常混在一起；矿化程度及矿石品位的分布多不均匀。

中深和深成矿床的矿体常延深较大，不同元素及矿物组合垂向分带明显；矿石成分简单，品位较均匀，矿石结构较粗。

（二）成矿温度分类：

依据矿床的形成温度常将热液矿床分为高温热液矿床、中温热液矿床和低温热液矿床。

1、高温热液矿床：高温热液矿床具有如下特征：

a、成矿温度：＞300ºC

b、矿石的矿物组合：常为黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、磁铁矿、镜铁矿、绿柱石、锂云母、黄玉、铌（钽）铁矿、萤石等矿物某些矿物。

c、围岩蚀变：常见钾长石化、钠长石化、云英岩化、电气石化、硅（石英）化等。

2、中温热液矿床：中温热液矿床具有如下特征：

a、成矿温度：200—300ºC。

b、矿石的矿物组合：常为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等。

c、围岩蚀变：常见绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化、硅（石英）化等。

3、低温热液矿床：低温热液矿床具有如下特征：

a、成矿温度：＜200ºC。

b、矿石的矿物组合：常为辉锑矿、辉铜矿、辰砂、雄黄、雌黄、金银的硒化物及碲化物等。

c、围岩蚀变：常见高岭石化、白云石化、明矾石化、玉髓化及蛋白石化。

（三）形成环境及热液来源分类：

依据矿床的形成环境和热液来源将热液矿床分为侵入岩浆热液矿床、地下水热液矿床、火山热液矿床和变质热液矿床。

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矿床的埋藏要素一般指埋藏的深浅。

D.1 构造复杂程度划分为四种类型

D.1.1 简单构造：含煤地层沿走向，倾向的产状变化不大，断层稀少，没有或很少受岩浆岩的影响。

主要包括：l 产状接近水平，很少有缓波状起伏；l 缓倾斜至倾斜的简单单斜、向斜或背斜；l 为数不多和方向单一的宽缓褶皱。

D.1.2 中等构造：含煤地层沿走向、倾向的产状有一定变化，断层较发育，有时局部受岩浆岩的一定影响。

主要包括：l 产状平缓，沿走向和倾向均发育宽缓褶皱，或伴有一定数量的断层；l 简单的单斜、向斜或背斜，伴有较多断层，或局部有小规模的褶曲及倒转；l 急倾斜或倒转的单斜、向斜和背斜；或为形态简单的褶皱，伴有稀少断层。

D.1.3 复杂构造：含煤地层沿走向、倾向的产状变化很大，断层发育，有时受岩浆的严重影响，

主要包括：l 受几组断层严重破坏的断块构造；l 在单斜、向斜或背斜的基础上，次一级褶曲和断层均很发育；l 紧密褶皱，伴有一定数量的断层。

D.1.4 极复杂构造：含煤地层的产状变化极大，断层极发育，有时受岩浆的严重破坏。

主要包括：l 紧密褶皱、断层密集；l 形态复杂特殊的褶皱，断层发育；l 断层发育，受岩浆的严重破坏。

一、名词解释：

1、煤炭地质勘查：是对煤矿床进行调查研究和获取地质信息的过程，是查明煤炭矿产资源和煤炭储量及生产所需的其他基础地质信息的过程。

2、勘查技术手段：是指为完成勘查任务所采用的各种工程和技术方法的总称。

3、地震勘探：是利用地震学的方法研究人工激发的弹性波在不同地层中的传播规律，如波的速度、波的衰减和波的形状，以及在界面的反射、折射等来研究地层埋深、构造形态以及岩性组成等的一种地球物理方法。

4、含煤率：是指勘探区内见可采煤厚的钻孔数与见煤层位的钻孔数的比值，或者沿走向或倾向巷道内可采煤体总长度（总面积或总体积）与巷道的总长度（总面积或总体积）的比值。

5、瓦斯地质：是把瓦斯作为一个地质体，用地质学的方法研究煤体中瓦斯的形成、运移、赋存和分布规律，并运用这些规律为煤矿安全生产服务的科学。

6、岩溶塌陷：在石灰岩等可溶性岩层地区，由于地下水的溶蚀作用而产生的塌陷现象。

7、矿井原始地质编录:在煤矿建井和生产过程中随着井巷工程的不断揭露和矿井勘探，矿井地质工作者能够观测和描述煤系地层中许多地质现象，利用文字和图表把这些原始地质现象真实地、全面地、系统地记录下来的工作，叫做矿井原始地质编录。

二、填空：

1、矿井地质编录的要求：经常、及时；真实、准确、全面；认真详细；系统统一；重点突出；宏观观测与微观观测相结合

2、煤炭地质勘查工作，通常要经过立项、资料收集、编制和审查设计、勘查施工和“三边（边勘查施工、边分析研究资料、边调整修改设计）”工作、地质编录、综合研究、编制和审查地质报告、地质报告印制等工作程序和方法步骤。

3、煤炭地质勘查根据煤炭地质勘查工作的特点和与煤矿设计、建设及开采的关系，一般可分为资源勘查和开发勘探两大阶段。

4、断层对煤矿生产的影响主要表现为： 1）影响井田划分2）影响井田开拓方式3）影响采区和工作面布置4）影响安全生产5）增加煤炭损失量6）增加巷道掘进量7）影响煤矿综合经济效益

5、根据温度状况，地壳上部可分为三个带。1）变温带2）恒温带3）增温带

6、岩浆侵入体与围岩的接触面，常呈一定厚度的接触带，接触关系有以下三种情况：l）急变接触2）渐变接触3）混合接触

7、矿井地质条件和名称用带注脚的四位罗马数字表示：第一位数表示矿井地质条件类别；第二位数（用横杠与第一位数隔开）表示地质构造的复杂程度，并以复杂程度最高的地质因素代号（a 、b 、c）作注脚来表明断层（a）的、褶皱（b）和岩浆侵入对煤层的影响（c）。如断层的复杂程度为Ⅰ，褶皱的复杂程度为Ⅱ，岩浆侵人对煤层的影响为Ⅱ时，则整个地质构造的复杂程度为Ⅱ，以Ⅱbc表示，如三者的复杂程度均为Ⅲ时，则以Ⅲabc表示；第三位表示煤层的稳定程度，注脚代号为d ；第四位表示其他开采地质条件，其注脚代号顶板为e，倾角为f，其他地质因素为g。

8、煤炭地质勘查工作成按照先近后远、先浅后深、先易后难的顺序，立足当前、考虑长远，安排好各种不同性质、程度的勘查工作；在做好重点开发矿区勘查工作的同时，积极开展预查（找煤）和扩大现有生产矿区的勘查工作。

9、探明的（可研）经济基础储量（111b)探明的（可研）边际经济基础储量代码（2M21）。

10、矿井地质勘探的特点：具有继承性和补充性、直接为采掘生产服务、针对性和局部性、具有一系列优越条件。

11、瓦斯的主体成分CH4是无色、无嗅、无味和无毒气体，不助燃，但具有燃烧性和爆炸性。

12、根据构造复杂程度，煤矿床勘查类型分为：简单构造、中等构造、复杂构造、极复杂构造。

13、根据煤层稳定程度分为：稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层、极不稳定煤层。

三、简答：

1、描述煤与瓦斯突出情况主要有哪些指标？

1)突出强度2)突出频度3)突出压力4)始突深度5)突出类型

2、影响瓦斯涌出量的因素？

1)煤、岩的瓦斯含量2)开采规模3)开采顺序与开采方法4)生产工艺5)地面大气变化6).矿井风量的变化

3、竖井编录主要有以下几种？

1)．井筒展开图编录方法

2)．井筒柱状剖面图编录方法

3)．井底水平切面图编录方法

4、矿井原始地质资料整理程序和内容？

1)．检查补充和誊清原始地质记录

2)．清绘原始地质图件

3)．建立原始地质资料档案

4).填绘地质图件

5、合理选择资源/储量估算方法的要求？

能正确反映煤层的自然产状和特征；满足设计、开采部门的要求；估算方法简单、迅速、精确。

6、有哪几种地质说明书？

根据不同的采掘阶段，矿井地质说明书可分为建井地质说明书、开拓区域（或水平延深）地质说明书、采区地质说明书、掘进地质说明书和工作面回采地质说明书五种。

7、固体矿产资源勘查有哪些技术手段？

采用的技术手段主要有遥感地质调查、地质填图、山地工程、钻探工程、地球物理勘探（包括地面物探和测井）等五种。

8、固体矿产勘查划分为哪些阶段？

根据煤炭资源勘查的特点和与煤炭工业基本建设程序相适应的原则，将煤炭地质勘查的程序划分为预查、普查、详查和勘探四个阶段。

9、煤炭储量估算时，地质误差包括哪些内容？

①造误差②煤层对比误差③边界线误差

四、论述：

1、断层出现前可能出现的征兆？

1）煤岩层产状发生急剧变化：断层附近的煤岩层，由于受断层两盘相对运动影响，往往会发生显著变化。

2）煤层厚度发生变化，煤层顶、底板出现不平行现象：煤层受断层影响易发生塑性变形，使厚度改变。

3）接近断层时，煤层和顶、底板中裂隙显著增加，并具有一定的规律性。

4）在大断层附近常伴生一系列小断层，这些小断层是预兆大断层的重要标志。

5）瓦斯涌出量增加：断层可以赋村瓦斯，当巷道揭露到断层附近时，断层中的瓦斯就可以通过煤岩层中的裂隙进入到巷道。

6）涌水量增加：滴水、淋水要注意。

2、生产勘察是矿井地质的一项经常性工作，贯穿于煤矿开采整个过程，具有什么特点？

①生产勘查直接为采掘工程服务，勘查任务单纯、解决问题具体；

②生产勘查工程布置灵活机动、因地制宜，强调其针对性和实用性，不宜苛求其规范性和勘查网度；

③勘查手段可用钻探、巷探、物探，井上与井下相结合、钻探与巷探相结合；

④生产勘查往往是局部的小工程，无须详细设计，只需提交一份简单说明勘查目的、要求和数量的任务书，报请主管部门批准后即可施工。竣工不需要提交专门地质报告，只需要利用其提供的地质资料修改图件、编制和补充地质说明书。

3、陷落柱有哪些井下特点？

（1）柱面的垂直剖面为两条折线；（2）平面形状为一封闭曲线；（3）剖面形状为梯形，上小下大；（4）柱面沉积物：铁质、钙质、泥质；（5）柱高与岩溶大小、地下水排泄条件有关；（6）柱内特征：a 碎石具棱角，岩性杂乱，颗粒大小不一等。b 柱内一般无水。c 煤层牵引现象不明显。

4、划分资源/储量块段时应注意哪些问题？

①划分各类型块段，原则上是以达到相应控制程度的勘查线、煤层底板等高线或主要构造线为边界。

②跨越断层划定探明的和控制的块段时，均应在断层的两侧各划出30～50m的范围作为推断的块段。不允许跨越断层划定探明的或控制的块段。

③小构造或陷落柱发育的地段，不应划定探明的或控制的块段。探明的或控制的块段不得直接以推定的老窑采空区边界、风化带边界或插入划定的煤层可采边界为边界。

④露天勘查各级别块段的划分，不受初期采区内平行等距剖面加密的影响。

5、在煤炭资源勘查工作中，煤矿床勘查类型的实际指导意义主要有哪些？

①煤矿床勘查类型可作为选择基本勘查工程线距及合理布置勘查工程和确定勘查程度的参考依据。不同勘查类型的煤矿床，具有不同的地质特点，可采用不同的勘查方法。

②不同的煤矿床勘查类型也可作为评价煤矿床的依据，它与矿井规模、开采技术条件有密切关系。一般构造简单或构造中等，煤层稳定或较稳定，资源/储量丰富的煤矿床宜建设大型矿井；构造复杂、煤层不稳定的煤矿床，只宜建设小型矿井。

③不同的煤矿床勘查类型，反映勘查的难易程度不同，因而影响勘查成本高低和国家投资的多少。一般构造简单、煤层稳定的煤矿床，勘查效率高，获得的资源/储量多，勘查费用低；构造复杂、煤层不稳定的煤矿床，勘查效率低，获得的资源/储量也少，勘查费用高。